磁場對黑豆種子萌發(fā)及生長的影響

唐 萍， 龍玉怡

(連云港師范高等專科學(xué)校， 江蘇 連云港 222000)

磁場會(huì)對植物產(chǎn)生一定的生物學(xué)效應(yīng)[1]。賴光新等[2]曾用磁場處理玉米、水稻種子，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過磁場處理后種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和根長都比對照組提高，而且差異極顯著。夏麗華[3]和徐安起[4]等曾分別研究了磁場對番茄和小麥種子發(fā)芽的影響，結(jié)果也表明一定的磁場處理能促進(jìn)種子發(fā)芽。李香勇、張晨[5]研究了磁處理對綠豆的多酚氧化酶的影響，發(fā)現(xiàn)在一個(gè)最佳磁場條件下可以提高綠豆多酚氧化酶的活力，促進(jìn)傷口的愈合，可以增加植物抗性。李巍、劉漢平[6]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，適當(dāng)?shù)拇艌黾?lì)可以較明顯地增強(qiáng)綠豆幼苗的過氧化物酶活性，提高植物的抗逆性。韓杰等[7]、Ramalingam Radhakrishnan等[8]都發(fā)現(xiàn)磁場可以促進(jìn)大豆玉米過氧化物酶的活性增加。磁場處理種子因其綠色環(huán)保而在生產(chǎn)上開始應(yīng)用[9]。

黑豆(Glycinemaxvar)屬豆科，又名櫓豆、黑大豆等，味甘性平。黑色食品富含黃酮、類黃酮、膳食纖維及多種不飽和脂肪酸，蛋白質(zhì)豐富，微量元素Fe、Zn、Si的含量較為突出[12]，具有護(hù)肝養(yǎng)血、美膚養(yǎng)顏、延緩機(jī)體衰老等功效[13]。有研究表明，黑豆種子在發(fā)芽過程中不僅營養(yǎng)成分(如氨基酸、維生素等)有明顯的增長，生物活性物質(zhì)(如類黃酮等)成分也增多[14]。芽苗菜因含有豐富的鈣、磷等礦物質(zhì)，富含氨基酸、維生素等多種營養(yǎng)物質(zhì)，而成為了一種新型的綠色保健食品，且需求量越來越大[10-11]。

本實(shí)驗(yàn)研究不同的磁場處理強(qiáng)度和時(shí)間對黑豆的發(fā)芽率、莖長、莖重、不同酶的活力的影響。以期獲得合適的磁處理方法，從而提高黑豆芽苗菜生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

電子天平，恒溫水浴箱，752 N型紫外分光光度計(jì)，Centrifuge 5804 R型冷凍離心機(jī)，SXG毫特斯拉計(jì)，100 mm×50 mm×10 mm銣鐵硼強(qiáng)磁鐵。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將購于種子站的顆粒飽滿的黑豆浸泡24 h，用80～100 mT和180～200 mT的磁場強(qiáng)度分別處理黑豆種子5、10、15 min，每組50粒，無磁場處理設(shè)為對照。各處理組分別在放置適量的濕潤沙土的瓷盤中在適宜的條件下進(jìn)行萌發(fā)培養(yǎng)。每組處理設(shè)置3組重復(fù)。

在培養(yǎng)第3天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率和發(fā)芽勢，第7天開始測量莖長、莖重。

每組分別取莖2 g，加入適量緩沖液于冰浴條件下研磨，在4 ℃條件下，12 000 r·min-1離心20 min，收集上清液備用。

過氧化物酶(POD)活力、多酚氧化酶(PPO)活力、超氧化物歧化酶(SOD)活力的測量分別采用愈創(chuàng)木酚法[15]、分光光度計(jì)法[16]、氯化硝基氮藍(lán)四唑光照還原法[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 磁場對黑豆幼苗生長的影響

2.1.1磁場對黑豆種子發(fā)芽勢的影響

表1為不同磁場強(qiáng)度和時(shí)間下黑豆種子的發(fā)芽勢。由表1可以看出，經(jīng)過80～100 mT和180～200 mT的磁場處理的黑豆發(fā)芽勢都高于對照組，相較對照組高出15%以上。相同強(qiáng)度磁場條件下，隨著處理時(shí)間的不同發(fā)芽勢也會(huì)發(fā)生變化。80～100 mT的磁場強(qiáng)度下處理15 min的發(fā)芽勢較處理5 min的增幅為17%，180～200 mT的磁場強(qiáng)度下處理15 min的增幅比處理5 min的增幅16.5%。在相同處理時(shí)間的條件下，180～200 mT強(qiáng)度的磁場處理組相較于80～100 mT強(qiáng)度的磁場處理組的發(fā)芽勢都略高。

表1 發(fā)芽勢與磁場強(qiáng)度、處理時(shí)間的關(guān)系

2.1.2磁場對黑豆幼苗的莖長、莖重的影響

不同磁場強(qiáng)度和時(shí)間下黑豆種子的莖長見表2，莖重見表3。

表2 莖長與磁場強(qiáng)度、處理時(shí)間的關(guān)系

表3 莖重與磁場強(qiáng)度、處理時(shí)間的關(guān)系

由表2、表3可以看出，經(jīng)過磁場處理的黑豆幼苗的莖長、莖重都高于對照組，莖長的增幅從16%到55%不等，莖重的增幅從13%到42%不等。在相同處理時(shí)間的條件下，180～200 mT強(qiáng)度的磁場處理組相較于80～100 mT強(qiáng)度的磁場處理組莖長、莖重都略高。在每一磁場強(qiáng)度下都表現(xiàn)處理10 min莖長、莖重的增長效果最為明顯。80～100 mT的磁場強(qiáng)度下處理10 min的莖長、莖重增幅分別為47%和32%，180～200 mT的磁場強(qiáng)度下處理10 min的莖長、莖重增幅分別高達(dá)55%和42%。將處理時(shí)間增加到15 min時(shí)，其莖長和莖重較處理10 min時(shí)有所下降。由此可知，黑豆幼苗的生長會(huì)受到處理磁場強(qiáng)度和處理時(shí)間長短的影響。

2.2 磁場對黑豆幼苗防御酶活性的影響

2.2.1磁場對黑豆幼苗的POD酶活力影響

由圖1可知，經(jīng)過磁場處理后黑豆幼苗的POD酶活性都高于對照組，且80～100 mT和180～200 mT的磁場強(qiáng)度下，POD酶活性增幅最大的都在處理10 min時(shí)，與對照組相比，分別增加了75%、39%。但當(dāng)磁處理時(shí)間延長到15 min時(shí)，POD酶活性都略有降低。當(dāng)處理時(shí)間相同時(shí)，180～200 mT的磁場強(qiáng)度處理的黑豆幼苗的POD酶活性要低于80～100 mT的磁場強(qiáng)度處理的黑豆幼苗，在80～100 mT的磁場強(qiáng)度下處理10 min POD酶活性為5.175[U·(min·g)-1]，為各處理組中最高值。

圖1 不同磁場處理?xiàng)l件下黑豆幼苗中POD酶活性

2.2.2磁場對黑豆幼苗的PPO酶活力影響

由圖2可知，無論是180～200 mT的磁場強(qiáng)度還是80～100 mT的磁場強(qiáng)度，其PPO酶活性均高于對照組。從圖中可以看出，經(jīng)過磁場處理的黑豆幼苗PPO酶活性，隨著磁場處理時(shí)間的不同，酶活的增幅不同。處理時(shí)間10 min的黑豆幼苗PPO酶活增幅最大，隨著處理時(shí)間的延長，PPO酶的活性又開始降低。從圖中可以看出，在80～100mT 的磁場強(qiáng)度下處理時(shí)間達(dá)到10 min時(shí)，PPO酶活性為4.375[U·(min·g)-1]，與對照組相比，酶活性增加了約80%。同POD酶一樣，相同處理時(shí)間，黑豆芽苗菜的PPO酶的酶活性在180～200 mT的磁場強(qiáng)度的整體要低于80～100 mT的磁場強(qiáng)度。

圖2 不同磁場處理?xiàng)l件下黑豆幼苗中PPO活性

2.2.3磁場對黑豆幼苗SOD酶活力影響

由圖3可知，經(jīng)過磁場處理的黑豆幼苗的SOD酶活力高于對照。180～200 mT的磁場強(qiáng)度下無論是處理5 min、10 min還是15 min，黑豆幼苗的SOD酶的酶活性都低于80～100 mT的磁場強(qiáng)度處理的情況。隨著磁場處理時(shí)間的延長，SOD酶的酶活性開始增高，但是達(dá)到SOD酶的峰值后，隨著處理時(shí)間的延長，SOD酶的酶活性又開始降低。在3種不同的磁場處理時(shí)間下，10 min的磁場處理SOD酶活最高，在80～100 mT的磁場強(qiáng)度下處理10 min SOD酶活性為11.706[U·(min·g)-1]，增幅達(dá)到了321%，時(shí)間延長到15 min時(shí)，增幅降到了226%。

圖3 不同磁場處理?xiàng)l件下黑豆幼苗中SOD活性

3 討 論

本實(shí)驗(yàn)主要研究磁場對黑豆萌發(fā)和生長的影響。在80～100 mT、180～200 mT強(qiáng)度磁場下，POD酶活性、PPO酶活性、SOD酶活性都呈現(xiàn)出增加的現(xiàn)象，在80～100 mT磁場強(qiáng)度下處理時(shí)間為10 min時(shí)增幅最高。當(dāng)黑豆受到磁場脅迫時(shí)，體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生過量的活性氧引起植物細(xì)胞被損傷[18-19]。SOD酶在磁場刺激下快速升高以消除黑豆芽苗菜體內(nèi)多余的O2-.，而POD酶活性增加可以清除黑豆芽苗菜體內(nèi)過量的H2O2，避免H2O2對黑豆芽苗菜細(xì)胞的損害，增強(qiáng)對黑豆芽苗菜的抗性[20-23]。PPO 活性的增加提高了黑豆芽苗菜防御病原菌侵染的能力[24-25]。3種防御酶活性的改變可能是由于含有金屬離子，金屬離子在磁場下發(fā)生順性共振改變了酶的三級結(jié)構(gòu)，從而改變了酶的活性[26]。

黑豆種子的發(fā)芽勢及黑豆幼苗的莖重、莖長在180～200 mT的磁場強(qiáng)度下增幅較大。黑豆種子的發(fā)芽勢在180～200 mT的磁場下處理15 min到達(dá)峰值，而其莖長、莖重是在180～200 mT的磁場強(qiáng)度下處理10 min到達(dá)峰值?？赡艽艌鲎饔媚軌蚴顾肿咏Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而容易進(jìn)入細(xì)胞加強(qiáng)種子萌發(fā)使蛋白質(zhì)和淀粉的水解，促進(jìn)種子發(fā)芽，磁場處理又活化水分子進(jìn)而催化生物大分子特別是水解酶和氧化還原酶活性增強(qiáng)，從而表現(xiàn)出代謝反應(yīng)加快，使種子的發(fā)芽勢以及莖長、莖重都大幅度上升[27-28]。

研究結(jié)果表明，將黑豆種子置于一定的磁場強(qiáng)度下處理一定的時(shí)間，不但可以提高黑豆芽苗菜的產(chǎn)量(發(fā)芽勢、莖長、莖重)，而且可以提高黑豆芽苗菜的抗性。