油菜素內(nèi)酯對(duì)小麥、玉米種子萌發(fā)的影響

紀(jì)秀娥　史留功　胡春紅　郭彤

摘要：以周麥18、鄭單958為材料，采用水培法，探討不同濃度油菜素內(nèi)酯浸種對(duì)小麥、玉米種子萌發(fā)及其生理的影響。結(jié)果表明，低濃度的油菜素內(nèi)酯對(duì)小麥、玉米種子的萌發(fā)起促進(jìn)作用，且以濃度0.015mg/L的處理效果最好；高濃度油菜素內(nèi)酯對(duì)小麥、玉米種子萌發(fā)的促進(jìn)作用減弱，并呈現(xiàn)抑制趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：油菜素內(nèi)酯；種子萌發(fā)；生理機(jī)制

中圖分類(lèi)號(hào)：S512.101；Q945.34文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2014）09-0088-02

收稿日期：2013-12-02

基金項(xiàng)目：河南省教育廳自然科學(xué)基金（編號(hào)：12A180029）。

作者簡(jiǎn)介：紀(jì)秀娥（1966—），女，河南商水人，教授，主要從事植物生理生化研究。E-mail：jxe200809@163.com。油菜素內(nèi)酯是一種新型植物內(nèi)源激素，是國(guó)際上公認(rèn)的活性最高的無(wú)毒、廣譜、高效的植物生長(zhǎng)激素[1]。研究發(fā)現(xiàn)，油菜素內(nèi)酯及其類(lèi)似物生理功能較多，如逆境反應(yīng)、細(xì)胞分裂與伸長(zhǎng)、維管分化、光合作用等[2-5]。油菜素內(nèi)酯在農(nóng)作物栽培中也有獨(dú)特的作用，如提高作物品質(zhì)、增強(qiáng)作物抗逆能力等[6]。目前市場(chǎng)上植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑種類(lèi)繁多，但大多數(shù)都存在作用時(shí)間較短、需多次重復(fù)施用、作用單一的缺點(diǎn)，油菜素內(nèi)酯與植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它通過(guò)調(diào)節(jié)植物本身所需要的多種酶、激素，不僅增強(qiáng)了植物活力、抗旱耐澇能力，而且能使植物自身生長(zhǎng)潛能、生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。本研究以小麥、玉米種子為材料，比較不同濃度油菜素內(nèi)酯對(duì)小麥、玉米種子萌發(fā)的影響，旨在為油菜素內(nèi)酯在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

供試玉米品種鄭單958由河南金博士種業(yè)股份有限公司育成；供試小麥品種周麥18由河南省周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供；供試油菜素內(nèi)酯由山東省中化嘉寧生物有限公司生產(chǎn)。

1.2方法

挑選籽粒飽滿(mǎn)、大小一致、無(wú)霉變、無(wú)病蟲(chóng)害的小麥種子500粒，隨機(jī)分為5組，每組100粒。采用同樣的方法選取玉米種子400粒，隨機(jī)分成5組，每組80粒。分別用濃度為 0.001 5、0.0150、0.1500、1.5000 mg/L的油菜素內(nèi)酯溶液對(duì)小麥、玉米種子常溫浸種24 h，浸種結(jié)束后將種子置于墊有濾紙的培養(yǎng)皿中。每處理重復(fù)3次，用清水處理作為對(duì)照（CK），試驗(yàn)期間培養(yǎng)皿濾紙一直保持濕潤(rùn)。以種子胚根突破種皮記為發(fā)芽種子，每天記錄發(fā)芽的種子數(shù)，小麥種子發(fā)芽 1 d 后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，3 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率；玉米種子發(fā)芽3 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，6 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。測(cè)定小麥、玉米種子α-淀粉酶活力及可溶性糖含量。

2結(jié)果與分析

2.1油菜素內(nèi)酯浸種對(duì)小麥、玉米種子萌發(fā)的影響

從表1可以看出，油菜素內(nèi)酯對(duì)小麥種子發(fā)芽勢(shì)的影響較發(fā)芽率顯著。當(dāng)油菜素內(nèi)酯濃度小于0.0150 mg/L時(shí)，油菜素內(nèi)酯能極顯著促進(jìn)發(fā)芽勢(shì)增加（P<0.01）；當(dāng)油菜素內(nèi)酯濃度大于0.1500 mg/L時(shí)，促進(jìn)作用減弱，差異不顯著；油菜素內(nèi)酯對(duì)小麥發(fā)芽率的影響不大，差異不顯著。

2.2油菜素內(nèi)酯對(duì)小麥、玉米種子α-淀粉酶含量的影響

種子萌發(fā)時(shí)，代謝增強(qiáng)，因此萌發(fā)需要大量的能量，這些能量由淀粉所提供，淀粉分解需要淀粉酶的催化。在谷物的干種子中，只含有β-淀粉酶，不含α-淀粉酶。α-淀粉酶在種子萌發(fā)過(guò)程中合成，而且其活力隨種子萌發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)[7]。由表3可知，油菜素內(nèi)酯能明顯增強(qiáng)小麥種子α-淀粉酶活力，當(dāng)油菜素內(nèi)酯濃度為0.0150 mg/L時(shí)，效果最為明顯。隨著油菜素內(nèi)酯濃度的進(jìn)一步升高，油菜素內(nèi)酯對(duì)種子 α-淀粉酶活力的促進(jìn)作用降低。油菜素內(nèi)酯對(duì)玉米種子α-淀粉酶活力的影響趨勢(shì)與小麥種子基本一致，以

2.3油菜素內(nèi)酯對(duì)小麥及玉米種子可溶性糖含量的影響

可溶性糖對(duì)于保持種子活力有著重要作用[8]。玉米種子在貯藏過(guò)程中，隨著種子活力的下降，可溶性糖含量也隨之減少[9]。 由表4可知，隨著油菜素內(nèi)酯濃度升高，小麥種子可溶性糖含量首先增加，當(dāng)油菜素內(nèi)酯濃度為0.015 0 mg/L時(shí)，小麥種子可溶性糖含量最高，高濃度溶液對(duì)小麥種子可溶性糖的含量有抑制趨勢(shì)。玉米可溶性糖含量的變化趨勢(shì)與小麥相似，當(dāng)油菜素內(nèi)酯濃度為0.015 0 mg/L時(shí)，玉米種子可溶性糖含量最高，之后隨著油菜素內(nèi)酯濃度的升高，玉米種子可溶性糖含量逐漸下降。

3結(jié)論與討論

種子萌發(fā)是種子的胚從相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)樯砘钴S狀態(tài)，之后長(zhǎng)成營(yíng)自養(yǎng)生活的幼苗的過(guò)程。種子萌發(fā)的前提是種子具有生活力，解除了休眠，同時(shí)還具有適宜的條件，有的種子萌發(fā)還需要光照，部分植物的種子還需完成后熟過(guò)程[10]。本研究表明，小麥、玉米種子的發(fā)芽率受油菜素內(nèi)酯影響不大，但油菜素內(nèi)酯對(duì)小麥種子的發(fā)芽勢(shì)影響明顯[11]。小麥、玉米種子萌發(fā)靠胚乳提供脂肪、蛋白質(zhì)、糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[12]。本試驗(yàn)中，油菜素內(nèi)酯浸種過(guò)的種子萌發(fā)率與對(duì)照相比促進(jìn)作用不明顯，這可能與本試驗(yàn)所選取的種子比較優(yōu)良、其胚乳中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比較充足有關(guān)，也可能與外部條件比較適宜、種子自身萌發(fā)率較高有關(guān)。淀粉酶是催化淀粉水解的一類(lèi)酶，普遍存在于動(dòng)植物體內(nèi)，尤其是萌發(fā)的禾谷類(lèi)種子中[8]。α-淀粉酶是在種子萌發(fā)后合成的，β-淀粉酶在種子形成時(shí)已經(jīng)合成。α-淀粉酶活力對(duì)種子萌發(fā)有重要作用[13-15]。種子萌發(fā)時(shí)，淀粉酶的活性隨種子萌發(fā)時(shí)間的增加迅速增加，將種子中的淀粉分解成小分子糖類(lèi)，以供幼苗生長(zhǎng)，休眠種子的淀粉酶活力很低，種子吸脹萌發(fā)后，淀粉酶活力逐漸增強(qiáng)。無(wú)論是種子萌發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的，還是由于油菜素內(nèi)酯作用誘導(dǎo)產(chǎn)生的α-淀粉酶，酶活力越高，種子萌發(fā)速度也越快[16]。本研究表明，種子α-淀粉酶活力隨著油菜素內(nèi)酯濃度的增加有明顯提高，之后再增加油菜素內(nèi)酯濃度，促進(jìn)效果有所降低，甚至有抑制的趨勢(shì)。糖是高等植物主要代謝產(chǎn)物之一，在植物體內(nèi)的種類(lèi)、含量非常豐富。糖在細(xì)胞中的功能是多種多樣的，糖作為代謝的中間產(chǎn)物或終產(chǎn)物調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)也參與胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與調(diào)節(jié)[17]。易發(fā)芽作物品種的種子在發(fā)育過(guò)程中，可溶性糖含量會(huì)維持較高的水平。同時(shí)，種子內(nèi)可溶性糖含量與α-淀粉酶含量有關(guān)，α-淀粉酶活力越高，單位時(shí)間分解的淀粉量越大，種子的可溶性糖含量也就越高。本研究表明，隨著油菜素內(nèi)酯濃度的提高，小麥、玉米種子內(nèi)可溶性糖含量有所增加，當(dāng)油菜素內(nèi)酯濃度為00150 mg/L時(shí)，小麥、玉米種子內(nèi)可溶性糖含量均達(dá)到最大值，之后繼續(xù)增加油菜素內(nèi)酯濃度，小麥、玉米種子可溶性糖含量有降低的趨勢(shì)。

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