不同濃度茉莉酸甲酯對(duì)玉米籽粒萌發(fā)及抗氧化酶活性的影響

何偉偉 羅浩 周芷亦 李大婧 包怡紅 符群 宋江峰 張鐘元

摘要：以“蘇玉29”玉米籽粒為試驗(yàn)材料，采用不同濃度的茉莉酸甲酯（MeJA）（0.1、0.5、1.0、5.0 μmol/L）對(duì)玉米籽粒進(jìn)行浸種處理，研究各處理對(duì)玉米籽粒萌發(fā)特性及抗氧化酶活性影響。結(jié)果表明，在MeJA濃度為0.5 μmol/L時(shí)，玉米籽粒發(fā)芽率和芽長(zhǎng)達(dá)到最大值;各濃度MeJA處理均可有效促進(jìn)游離氨基酸和可溶性蛋白含量的增加;隨著MeJA濃度的增大，還原糖含量呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，而淀粉含量呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì);此外，MeJA處理可有效增強(qiáng)玉米籽粒中超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化物酶（POD）活性。

關(guān)鍵詞：茉莉酸甲酯;玉米籽粒;萌發(fā);抗氧化酶活性

中圖分類號(hào)： S513.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2020）13-0099-04

收稿日期：2020-05-11

基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金（編號(hào)：BK20180305）;國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金（編號(hào)：31901710）;國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（編號(hào)：31771984）。

作者簡(jiǎn)介：何偉偉（1989—），男，江蘇如皋人，博士，助理研究員，主要從事果蔬加工與分子生物學(xué)研究。E-mail： heweiweijay@163.com。

通信作者：李大婧，博士，研究員，主要從事果蔬加工與綜合利用研究。E-mail： lidajing@163.com。玉米（Zea mays L.）是我國(guó)重要的糧食經(jīng)濟(jì)作物，其產(chǎn)量?jī)H次于水稻和小麥，在國(guó)際上被譽(yù)為“黃金作物”[1]。玉米籽粒所含營(yíng)養(yǎng)豐富，包括蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、膳食纖維、胡蘿卜素、葉酸等物質(zhì)[2]。然而，玉米蛋白質(zhì)生物價(jià)較低，且玉米中的大部分營(yíng)養(yǎng)素不能被人體直接吸收利用。另外，玉米中酚類物質(zhì)多與水不溶性多糖結(jié)合，進(jìn)入人體后在相關(guān)酶作用下分解成酚類才能被利用并發(fā)揮其抗氧化活性[3]。發(fā)芽技術(shù)具有成本低、速度快、無(wú)污染的特點(diǎn)，通過(guò)發(fā)芽的方式可有效改善種子的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。一方面，發(fā)芽可促進(jìn)一些大分子如碳水化合物、脂肪酸等代謝降解，伴隨著小分子的糖、游離氨基酸含量的上升，另一方面，發(fā)芽可降低抗?fàn)I養(yǎng)因子如凝集素的水平，此外，發(fā)芽還可提高種子中生物活性物質(zhì)含量[4]。

茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，簡(jiǎn)稱MeJA）是一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，作為一種內(nèi)源信號(hào)分子參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)調(diào)節(jié)植物的抗逆反應(yīng)具有重要作用[5-6]。許多研究表明，MeJA對(duì)水稻和紅景天種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用[7-8]，同時(shí)可提高鹽脅迫下黃芩[9]和棉花[10]種子的抗逆性。胡海英等研究發(fā)現(xiàn)，低濃度MeJA可促進(jìn)甘草種子的萌發(fā)，而高濃度MeJA對(duì)甘草種子的萌發(fā)具有抑制作用，此外，MeJA可增強(qiáng)甘草幼苗的POD活性[11]。但MeJA處理對(duì)玉米籽粒萌發(fā)影響的研究較少。

本試驗(yàn)研究不同濃度MeJA對(duì)玉米籽粒萌發(fā)的影響，考察各個(gè)濃度處理下玉米籽粒生理生化指標(biāo)及抗氧化酶活性的變化，旨在為應(yīng)用MeJA作為外源誘導(dǎo)子促進(jìn)種子萌發(fā)提供技術(shù)參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試玉米品種為蘇玉29，種子購(gòu)自江蘇瑞華農(nóng)業(yè)科技有限公司。試驗(yàn)于2019年6—7月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1種子發(fā)芽玉米籽粒經(jīng)篩選和除雜后，用去離子水洗凈。隨后用次氯酸鈉溶液（0.5%）浸泡消毒25 min后，用去離子水沖洗表面殘留的次氯酸鈉。將玉米籽粒隨機(jī)分成5組，其中1組用去離子水浸泡（對(duì)照組），剩余4組分別置于0.1、0.5、1.0、5.0 μmol/L的MeJA中浸泡。浸種24 h后，用去離子水洗凈玉米籽粒表面，放入墊有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，在25 ℃黑暗條件下發(fā)芽，期間每隔6 h噴灑1次蒸餾水（3倍體積），發(fā)芽72 h后收獲玉米籽粒。

1.2.2理化指標(biāo)測(cè)定芽長(zhǎng)：隨機(jī)選取20粒發(fā)芽玉米，用游標(biāo)卡尺測(cè)定其芽長(zhǎng)并計(jì)算平均值;發(fā)芽率為正常發(fā)芽種子數(shù)占供試種子總數(shù)的百分比。游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法測(cè)定;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定;還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法測(cè)定;脯氨酸含量采用酸性茚三酮顯色法測(cè)定[12]。淀粉含量采用蒽酮比色法測(cè)定[13]。

1.2.4抗氧化酶活性測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法測(cè)定[14]，酶活單位定義為1 mg蛋白1 min內(nèi)抑制NBT光還原50%所需酶量;過(guò)氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚氧化法測(cè)定[15]，1 mg蛋白1 min內(nèi)D470 nm減少0.01所需酶量定義為1個(gè)酶活單位（U）。

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Origin Pro 8.5軟件繪圖。應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行方差分析，P<0.05表示差異顯著。

2結(jié)果與分析

2.1不同濃度MeJA處理對(duì)發(fā)芽玉米發(fā)芽率和芽長(zhǎng)的影響

不同濃度MeJA處理對(duì)玉米籽粒的發(fā)芽率影響如圖1所示。0.1 μmol/L MeJA處理時(shí)，玉米籽粒的發(fā)芽率與對(duì)照組相比無(wú)顯著差異（P>0.05），而其他濃度處理組中，玉米籽粒的發(fā)芽率顯著提高（P<0.05）。當(dāng)MeJA濃度為0.5 μmol/L時(shí)，玉米籽粒發(fā)芽率達(dá)最大值，為96.6%，比對(duì)照組提高了4.32百分點(diǎn)。不同濃度MeJA處理后的發(fā)芽玉米芽長(zhǎng)呈現(xiàn)出不同程度的變化（圖2）。0.5 μmol/L處理組中發(fā)芽玉米的芽長(zhǎng)達(dá)到最大值，為2.90 cm，與對(duì)照組相比提高了16.9%。當(dāng)MeJA濃度大于 0.5 μmol/L 時(shí)，發(fā)芽玉米的芽長(zhǎng)與對(duì)照組相比無(wú)顯著性差異（P>0.05）。綜上，MeJA浸種處理在一定程度上促進(jìn)了玉米籽粒的發(fā)芽率及芽長(zhǎng)，且 0.5 μmol/L 濃度處理效果較好。

2.2不同濃度MeJA處理對(duì)發(fā)芽玉米中游離氨基酸和可溶性蛋白含量的影響

不同濃度MeJA處理后發(fā)芽玉米中游離氨基酸和可溶性蛋白含量如圖3和圖4所示。隨著MeJA濃度的增加，游離氨基酸和可溶性蛋白含量均呈現(xiàn)

上升趨勢(shì)，當(dāng)MeJA濃度為5 μmol/L時(shí)，發(fā)芽玉米中游離氨基酸和可溶性蛋白含量達(dá)到最大值，分別為8.19 mg/100 g干質(zhì)量和689 mg/100 g 干質(zhì)量，是對(duì)照組的1.36倍和1.20倍。

2.3不同濃度MeJA處理對(duì)發(fā)芽玉米中還原糖和淀粉含量的影響

不同濃度MeJA處理下，發(fā)芽玉米中還原糖含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)（圖5），當(dāng)MeJA濃度為0.5 μmol/L時(shí)，還原糖含量達(dá)到最大值，為71.77 mg/g干質(zhì)量，是對(duì)照組的1.61倍。而淀粉含量變化趨勢(shì)與還原糖變化趨勢(shì)相反（圖6），隨著MeJA濃度的增加，發(fā)芽玉米中淀粉含量先下降后上升。0.5 μmol/L的MeJA處理組中，發(fā)芽玉米中淀粉含量最少，為55.37%，是對(duì)照組的83.72%。

2.4不同濃度MeJA處理對(duì)發(fā)芽玉米脯氨酸含量的影響

隨著MeJA濃度的增加，發(fā)芽玉米中脯氨酸含量呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)（圖7），各濃度處理組中脯氨酸含量均顯著高于對(duì)照組（P<0.05）。0.5 μmol/L MeJA處理組中，脯氨酸含量達(dá)到最大值，為13.61 μg/g干質(zhì)量，比對(duì)照組提高36%。

2.5不同濃度MeJA處理對(duì)發(fā)芽玉米抗氧化酶活性的影響

隨著MeJA濃度的增加，發(fā)芽玉米SOD和POD活性先上升后下降，且均顯著高于對(duì)照組（P<0.05）（圖8、圖9）。當(dāng)MeJA濃度為0.5 μmol/L時(shí)，

SOD和POD活性達(dá)到最大值，分別為9.46 U/mg和11.06 U/mg，分別比對(duì)照組提高49.50%和50.58%。

3結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，低濃度的MeJA（0.1～0.5 μmol/L）對(duì)玉米籽粒的萌發(fā)具有促進(jìn)作用，而高濃度的MeJA（5.0 μmol/L）處理時(shí)發(fā)芽玉米的發(fā)芽率和芽長(zhǎng)較最高值有所下降，這與Bin等[7]和胡海英等[11]的研究結(jié)果一致，即MeJA處理存在高濃度抑制低濃度促進(jìn)的“雙重影響”。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，0.5 μmol/L的MeJA處理效果較好。MeJA處理后，發(fā)芽玉米中的淀粉含量呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)，而還原糖含量呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。研究表明，MeJA對(duì)水稻種子萌發(fā)的調(diào)節(jié)作用與α-淀粉酶相關(guān)[7]。推測(cè)玉米籽粒中淀粉含量下降的原因可能是MeJA處理提高了α-淀粉酶活力，導(dǎo)致淀粉含量降低，而還原糖含量增加[16]。

游離氨基酸、可溶性蛋白和脯氨酸是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，本試驗(yàn)中，游離氨基酸和可溶性蛋白含量隨著MeJA濃度的增加而升高，可能的原因是MeJA的添加提高了玉米籽粒中蛋白酶活性，促進(jìn)蛋白質(zhì)水解，從而增加了可溶性蛋白和游離氨基酸的含量[17]。脯氨酸可通過(guò)降低細(xì)胞滲透壓來(lái)提高植物對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)能力。楊藝等研究發(fā)現(xiàn)，MeJA處理下，棉花種苗通過(guò)增加脯氨酸含量來(lái)改變自身的滲透調(diào)節(jié)能力，以抵抗外源鹽脅迫[10]。本試驗(yàn)結(jié)果表明MeJA處理誘導(dǎo)了玉米籽粒中脯氨酸的積累，提高了玉米籽粒的抗逆性。

SOD和POD是植物體內(nèi)重要的保護(hù)酶，能夠清除過(guò)量的活性氧[11，18-19]。研究表明，外源MeJA處理可明顯增強(qiáng)顛茄葉片中的SOD和POD活性[20]。本試驗(yàn)中，各濃度MeJA處理下玉米籽粒中的SOD和POD活性比對(duì)照組顯著增強(qiáng)，說(shuō)明MeJA有效清除了過(guò)多的超氧陰離子，從而降低了活性氧水平。

綜上，MeJA處理可有效促進(jìn)玉米籽粒的萌發(fā)，同時(shí)提高籽粒中的抗氧化酶活性，為MeJA應(yīng)用于種子萌發(fā)奠定了一定基礎(chǔ)。

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