環(huán)磷酸腺苷（cAMP）對綠豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

趙婉瑩 邵鏡頤 呂建洲

摘 要：試驗以綠豆種子為試材，研究環(huán)磷酸腺苷對其萌發(fā)及幼苗生長的影響。試驗設(shè)置5個環(huán)磷酸腺苷濃度處理（20，40，60，80，100 mg·L-1），以清水、15 mg·L-1多效唑和2 mg·L-1油菜素內(nèi)酯作為3個對照組，測定各處理對綠豆種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。結(jié)果表明：與清水對照組相比，環(huán)磷酸腺苷浸種后，提高了綠豆種子發(fā)芽勢；除80 mg·L-1濃度外，其他環(huán)磷酸腺苷處理均可提高綠豆種子發(fā)芽率；隨著環(huán)磷酸腺苷溶液濃度的增加，綠豆幼苗的葉長、葉寬、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、胚軸和根長呈先上升后下降趨勢。綜合考慮綠豆種子萌發(fā)和幼苗生長，5個環(huán)磷酸腺苷濃度中以60 mg·L-1 處理的種苗效果最佳。

關(guān)鍵詞：環(huán)磷酸腺苷；綠豆；種子萌發(fā)；幼苗生長

中圖分類號：S522 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.05.002

Abstract：The experiment was conducted to study the effects of cyclic adenosine monophosphate on seed germination and seedling growth， and mung bean seeds were used as materials. 5 cyclic adenosine phosphate concentrations were set， including 20， 40， 60， 80， 100 mg·L-1， water， 15 mg·L-1 polybutrazol and 2 mg·L-1 BR were as 3 control groups， the germination and seedling growth of mung bean seeds were measured. The results showed that compared with the water control， the germination potential of mung bean was increased under all the adenosine cyclic adenosine treatments， while the germination rate were also increased except for the concentration of 80 mg·L-1. With the increase of the cyclic adenosine phosphate concentration， the leaf length， leaf width， fresh weight， dry weight， hypocotyl and root length of mung bean seedlings increased first and then decreased. Comprehensive consideration of the germination and seedling growth of mung bean， the treatment with 60 mg·L-1 cyclic adenosine monophosphate was optimal.

Key words： cAMP； mung beans； seed germination； seed growth

環(huán)磷酸腺苷（cAMP）是核苷酸的衍生物，為一種蛋白激酶致活劑，是一種廣泛在機體中存在的具有生理活性的重要物質(zhì)，作為中介因子，在細胞內(nèi)起傳遞激素和遞質(zhì)作用，在細胞內(nèi)參與調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝等生物學(xué)功能，是傳遞生命信息的“第二信使”，能擴張血管、舒張平滑肌、改善肝功能、促進神經(jīng)再生、抑制皮膚外層細胞分裂和轉(zhuǎn)化異常細胞、促進呼吸鏈氧化酶活性、改善心肌缺氧等[1]。前人對環(huán)磷酸腺苷生理活性、作用機理進行了大量研究，涉及信號表達、疾病治療、基因復(fù)制等方面[2-3]。據(jù)報道，可以通過生物發(fā)酵、化學(xué)合成、天然產(chǎn)物分離提取等方法獲得環(huán)磷酸腺苷[4]。

為了進一步深入開發(fā)利用這一資源，探討環(huán)磷酸腺苷對植物生長發(fā)育的作用效果，本研究以綠豆為試材，初步探討了不同濃度環(huán)磷酸腺對綠豆萌發(fā)及幼苗生長的影響，為綠豆種子萌發(fā)生長與種苗栽培提供參考，為開發(fā)一種新的生物源植物生長調(diào)節(jié)劑提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試劑：環(huán)磷酸腺苷（購于云南云河藥業(yè)有限公司）、多效唑（購于安陽全豐科技有限公司）和油菜素內(nèi)酯（BR）粉劑（購于義烏市皇嘉生化有限公司）。

種子：綠豆種子（購于沈陽大豐種業(yè)開發(fā)有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 溶液配制 環(huán)磷酸腺苷溶液的配制濃度為20，40，60，80，100 mg·L-1；多效唑溶液濃度為15 mg·L-1；油菜素內(nèi)酯（BR）溶液濃度為2 mg·L-1。

1.2.2 種子預(yù)處理 選取顆粒飽滿、色澤光亮、大小一致的綠豆種子，用清水沖洗干凈，再用1%HCl消毒10 min，然后用清水沖洗3次[5-6]，陰干，放置于培養(yǎng)皿中，均勻鋪開。

1.2.3 浸種 在25 ℃條件下，用濃度分別為20，40，60，80，100 mg·L-1的環(huán)磷酸腺苷溶液對處理后的綠豆種子進行浸種，溶液剛好沒過種子即可，以清水、15 mg·L-1多效唑溶液及2 mg·L-1油菜素內(nèi)酯溶液為對照[7]。浸種24 h后取出，用蒸餾水洗去種子表面的溶液，將處理后的種子均勻放置，于直徑為9 cm皿底鋪好一層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中放30粒種子，保持濾紙濕潤。

1.2.4 萌發(fā) 將培養(yǎng)皿放置于通風(fēng)良好、陽光充足的地方進行萌發(fā)，每個處理設(shè)置3個重復(fù)。每12 h 澆等體積的清水，以保證種子萌發(fā)所需要的水分。

1.2.5 指標測定 在相同時間每天統(tǒng)計種子萌發(fā)數(shù)，以胚芽達到種子長度的一半以上視為發(fā)芽，根據(jù)發(fā)芽數(shù)據(jù)計算綠豆種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率，公式如下：

發(fā)芽勢GE=（N3/N）×100%

式中，N3代表第3天種子正常發(fā)芽數(shù)，N為試驗種子的總數(shù)。

發(fā)芽率GR=（No/N）×100%

式中，No代表發(fā)芽期全部發(fā)芽的種子數(shù)，N為試驗種子的總數(shù)。

綠豆幼苗生長至第11天后，于每個培養(yǎng)皿中隨機取10株正常生長的幼苗，用直尺分別測量幼苗胚軸（cm）、根長（cm）、葉長（cm）、葉寬（cm），取平均值；并于幼苗生長至第14天和19天時，分別測量幼苗鮮質(zhì)量（mg）和干質(zhì)量（mg），3個重復(fù)取平均值。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 利用Microsoft Excel 2010對不同生理指標進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)磷酸腺苷浸種對綠豆種子萌發(fā)的影響

發(fā)芽率和發(fā)芽勢是測量種子活力，對種子質(zhì)量進行檢測的重要參考指標[8]。由表1可知，經(jīng)20，40，60，100 mg·L-1環(huán)磷酸腺苷溶液處理過的綠豆種子，發(fā)芽率與發(fā)芽勢較清水對照均有所提高，但經(jīng)80 mg·L-1環(huán)磷酸腺苷溶液處理的綠豆種子雖然發(fā)芽勢提高，但發(fā)芽率有所降低。濃度為20，60，100 mg·L-1環(huán)磷酸腺苷溶液處理和多效唑?qū)φ盏木G豆發(fā)芽勢均達到100%，其中60 mg·L-1和100 mg·L-1濃度的環(huán)磷酸腺苷溶液處理的綠豆種子發(fā)芽率也達到了100%。

2.2 環(huán)磷酸腺苷浸種對綠豆的葉長和葉寬的影響

葉片大小、形狀與光合作用過程中光吸收和CO2 固定密切相關(guān)[9]。由表2可知，在一定范圍內(nèi)，隨著環(huán)磷酸腺苷濃度的提高，綠豆幼苗葉長和葉寬呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在濃度為40 mg·L-1時，綠豆幼苗的葉長和葉寬達到最大值，分別比清水對照提高了23.3%和13.8%，比15 mg·L-1多效唑處理提高了53.1%和45.1%，比2 mg·L-1的BR處理提高了10.4%和12.1%。

2.3 環(huán)磷酸腺苷浸種對綠豆幼苗的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的影響

環(huán)磷酸腺苷浸種對綠豆種子萌發(fā)及幼苗生長的作用強度與其濃度密切相關(guān)。由圖1可知， 80 mg·L-1環(huán)磷酸腺苷溶液處理綠豆幼苗鮮質(zhì)量最低，分別比清水、15 mg·L-1多效唑和2 mg·L-1 BR降低了15.9%，5.4%，20.0%；40 mg·L-1環(huán)磷酸腺苷溶液處理綠豆幼苗鮮質(zhì)量最高，較80 mg·L-1環(huán)磷酸腺苷溶液處理提高了31.0%。不同濃度環(huán)磷酸腺苷處理與清水對照相比，可將綠豆幼苗干質(zhì)量提高1.8%～26.4%，其中40 mg·L-1環(huán)磷酸腺苷溶液處理的綠豆幼苗干質(zhì)量最大，分別較15 mg·L-1多效唑和2 mg·L-1BR處理提高了65.0%和11.2%。

2.4 環(huán)磷酸腺苷浸種對綠豆幼苗胚軸和根長的影響

由表3可知，隨著環(huán)磷酸腺苷濃度的增加，綠豆幼苗胚軸和根長呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢，在濃度為60 mg·L-1時，綠豆幼苗胚軸較清水、15 mg·L-1多效唑和2 mg·L-1BR對照提高了14.4%，55.1%，3.2%，而綠豆幼苗根長雖較清水和15 mg·L-1多效唑?qū)φ仗岣吡?5.3%和96.9%，卻較2 mg·L-1 BR處理降低了2.9%。

3 結(jié) 論

種子萌發(fā)和幼苗生長受內(nèi)部和外部植物生長素等多方面因素調(diào)控，是一個復(fù)雜的生理代謝過程[8-9]。結(jié)果表明，適宜濃度的環(huán)磷酸腺苷在不同程度上提高綠豆種子萌發(fā)和幼苗苗生長指標，其中以60 mg·L-1濃度處理效果最佳，除幼苗根長較2 mg·L-1BR有所降低外，其他各項指標均優(yōu)于對照組（15 mg·L-1多效唑、2 mg·L-1BR和清水）。說明環(huán)磷酸腺苷在研究植物種子萌發(fā)和幼苗生長方面具有一定價值，對探究和創(chuàng)制生物源、綠色有機的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)提供基礎(chǔ)性研究，但由于種苗生長所受影響因素很多[10]，環(huán)磷酸腺苷對植物生長促進作用的作用成分和影響機理尚且需要進一步的試驗研究來探討。

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