三個水稻品種種子淀粉酶活性和種子萌發(fā)率研究

羅中澤，沈建新

（1.楚雄州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，云南 楚雄 675000；2.楚雄師范學(xué)院 資源環(huán)境與化學(xué)學(xué)院，云南 楚雄 675000）

楚雄彝族自治州位于云南省中部，全州海拔跨度較大，最高3657米，最低556米，屬熱帶季風(fēng)氣候，地形復(fù)雜，境內(nèi)多山，山地面積較多，而且土壤類型豐富，有紅壤土、紫色土、水稻土、黃壤土等。其中，紅壤土適宜種植豆類和薯類等農(nóng)作物，紫色土適宜栽種經(jīng)濟(jì)作物如烤煙，水稻土是最重要的土壤資源之一，栽種水稻的產(chǎn)量高［1］。由于楚雄獨特的地理與氣候特色，在楚雄州產(chǎn)生了許多各具特色的農(nóng)作物品種。水稻是楚雄州主要的農(nóng)作物之一，并且每一種都具有多個不同的品種，能夠適應(yīng)楚雄州獨特的地理特色。

水稻為禾本科稻屬的最為重要的一種糧食作物，原產(chǎn)于中國，七千年前我國就開始種植水稻。水稻除了能食用外，還可以用在釀酒工業(yè)和制糖工業(yè)上［2］。楚雄州具有大面積的水稻土，最適宜栽種水稻，由于楚雄州海拔跨度大，從省外引種較困難［3］，因此，結(jié)合本土情況，研究出能夠在本地種植的品種。如云粳26號、楚粳28號和楚粳39號等優(yōu)良品種。

淀粉酶是工業(yè)上經(jīng)常用到的酶，可用于面包生產(chǎn)、啤酒釀造和糖漿制造等［4］。淀粉酶幾乎存在于所有植物中，萌發(fā)的谷物類種子中的淀粉酶活性較強［5］。淀粉酶的活性大小與種子的萌發(fā)率成正相關(guān)［6］。種子從休眠狀態(tài)開始萌發(fā)需要吸收足夠的水分，然后淀粉酶開始活化，儲藏在種子中的淀粉在淀粉酶的作用下降解為簡單化合物供幼苗生長所需［7］。浸種可以解除種子的休眠狀態(tài)，提高種子的萌發(fā)率，溫度影響著種子的吸水速率與萌發(fā)率［8］。關(guān)于楚雄州本地種植的這3個水稻種子萌發(fā)條件的研究相對較少，本試驗通過測定不同溫度處理相同時間對萌發(fā)率的影響以及測定不同溫度對淀粉酶活性影響，掌握種子萌發(fā)率與淀粉酶活性最高時的萌發(fā)條件，可以為水稻種子的生理變化研究提供參考依據(jù)，為指導(dǎo)農(nóng)民播種前對種子處理提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料水稻種子為云粳26號，楚粳28號，楚粳39號，由楚雄州農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2 方法

1.2.1 各作物品種最適萌發(fā)條件的測定選取水稻的不同品種種子，每個品種取100粒種子，分別在25℃，37℃，45℃的溫度下處理相同的時間4h（每個處理3次重復(fù)），將處理好的種子置于室溫下浸種處理，每隔24h觀察種子的萌發(fā)數(shù)，計算萌發(fā)率，直至萌發(fā)率不再增加為止。

1.2.2 淀粉酶活性的測定每個水稻品種種子分別作同樣的溫度處理，在處理前、處理后12h、24h、48h、72h用3，5-二硝基水楊酸比色法測定總淀粉酶和α淀粉酶活性，數(shù)據(jù)采用SPSS11.0軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻最適萌發(fā)條件

2.1.1 水稻萌發(fā)率從表1看出，3種水稻種子在不同溫度處理下，1d和2d的萌發(fā)率之間差距還較大，但隨著萌發(fā)時間的增加，萌發(fā)率的差距越來越小，到3d時，全部的種子萌發(fā)率達(dá)到80%以上，4d時萌發(fā)率達(dá)到了90%以上，5d除了部分組因種子的因素未能萌發(fā)，大部分種子已經(jīng)全部萌發(fā)。

表1 水稻種子萌發(fā)率變化Table 1 Changes in germination rate of rice seeds

云粳26號水稻在三種溫度處理后，萌發(fā)率各不相同，最高的是45℃處理后的萌發(fā)率為88%，其次是37℃處理后的萌發(fā)率為63%，25℃處理的萌發(fā)率為62%，25℃和37℃處理的萌發(fā)率差距不大為1%，但與45℃處理的萌發(fā)率差距較大。楚粳28號在45℃處理后萌發(fā)率為65%，高于在25℃和37℃處理后的59%和60%，25℃與37℃處理后的萌發(fā)率差距依然不大為1%。楚粳39號在45℃處理后的萌發(fā)率最大是20%，其次是37℃處理后的是17%，在25℃處理后的是10%?？偟膩碚f三個品種做相同溫度的處理后，45℃處理后的萌發(fā)率都是該品種中最高的，其次是37℃處理的，25℃處理的是該品種三組處理中最低的。說明溫度對水稻品種云粳26、楚粳28、楚粳39萌發(fā)率的影響較大，45℃能明顯提高它們的萌發(fā)率。

三個水稻品種在相同的溫度處理相同的時間后，比較不同品種的差異發(fā)現(xiàn)：25℃處理后云粳26號的萌發(fā)率62%高于楚粳28號的59%和楚粳39號的10%，云粳26和楚粳28號之間萌發(fā)率差距不大，為3%，云粳26和楚粳28與楚粳39號的差距都較大。37℃處理后依然還是云粳26號的萌發(fā)率最高63%，其次是楚粳28的60%，楚粳39的最低17%。45℃處理后，三個品種相互之間萌發(fā)率產(chǎn)生較大差距，云粳26號的88%，楚粳28的65%，楚粳39的20%。說明不同水稻品種萌發(fā)率各不相同，其中云粳26號的萌發(fā)率是最大的，其次為楚粳28號，最低的楚粳39號。

2.1.2 水稻淀粉酶活性圖1中ABC分別為云粳26號在25℃，37℃，45℃處理后淀粉酶活性的變化，總體趨勢表現(xiàn)為處理前到處理后12h為下降趨勢，然后12h到48h呈上升趨勢，到48h時最大，之后48h到72h為下降的趨勢。三個處理后淀粉酶活性最大時均在48h，25℃處理后總淀粉酶活性最大為處理后48h的0.747 U/g，α淀粉酶活性最大是處理后48h的0.428 U/g，β淀粉酶活性最大是48h的0.319 U/g。37℃處理后總淀粉酶活性最大是48h的0.848 U/g，α淀粉酶活性最大是處理后48h的0.532 U/g，β淀粉酶活性最大是48h的0.315 U/g。45℃處理后總淀粉酶活性最大是48h的1.89 U/g，α淀粉酶活性最大是處理后48h的1.05 U/g，β淀粉酶活性最大是48h的0.84 U/g。

圖1 云粳26號淀粉酶活性（單位：U/g）Fig.1 Amylase activity of YunJing 26(unit:U/g)

圖2中ABC三圖分別為楚粳28號在25℃，37℃，45℃處理后淀粉酶活性的變化，總體趨勢表現(xiàn)為處理前到處理后12h為下降趨勢，然后12h到48h呈上升趨勢，到48h時最大，之后48h到72h為下降的趨勢。D圖反應(yīng)的是楚粳28號在三個溫度處理后的淀粉酶活性變化的總體變化趨勢。三個處理后淀粉酶活性最大均在48h，25℃處理后總淀粉酶活性最大為48h的0.663 U/g，α淀粉酶活性最大是處理后48h的0.347 U/g，β淀粉酶活性最大是48h的0.316 U/g。37℃處理后總淀粉酶活性最大是48h的0.819 U/g，α淀粉酶活性最大是處理后48h的0.571 U/g，β淀粉酶活性最大是48h的0.248 U/g。45℃處理后總淀粉酶活性最大是48h的1.278 U/g，α淀粉酶活性最大是處理后48h的0.769 U/g，β淀粉酶活性最大是48h的0.508 U/g。

圖2 楚粳28號淀粉酶活性（單位：U/g）Fig.2 Amylase activity of ChuJing 28(unit:U/g)

圖2中ABC三圖分別為楚粳39號在25℃，37℃，45℃處理后淀粉酶活性的變化，總體趨勢表現(xiàn)為處理前到處理后12h為下降趨勢，然后12h到48h呈上升趨勢，到48h時最大，之后48h到72h為下降的趨勢。D圖反應(yīng)的是楚粳39號在三個溫度處理后的淀粉酶活性變化的總體變化趨勢。三個處理后淀粉酶活性最大均在48h，25℃處理后總淀粉酶活性最大為48h的0.617 U/g，α淀粉酶活性最大是處理后48h的0.271 U/g，β淀粉酶活性最大是48h的0.346 U/g。37℃處理后總淀粉酶活性最大是48h的0.784 U/g，α淀粉酶活性最大是處理后48h的0.549 U/g，β淀粉酶活性最大是48h的0.235 U/g。45℃處理后總淀粉酶活性最大是48h的1.02 U/g，α淀粉酶活性最大是處理后48h的0.653 U/g，β淀粉酶活性最大是48h的0.367 U/g。

同一個水稻品種在三種不同的溫度處理后的最高淀粉酶活性的差距，云粳26在45℃后的淀粉酶活性最大是1.86 U/g，與25℃和37℃顯著差異；其次是37℃處理的0.847 U/g，最低是25℃處理的0.747 U/g。楚粳28號在45℃處理的淀粉酶活性為1.277 U/g，最大，其次是37℃處理的0.819 U/g，最低是25℃處理的0.663 U/g。楚粳39號在45℃處理的淀粉酶活性是1.01 U/g，在37℃處理的是0.774 U/g，在25℃處理的是0.618 U/g。可知水稻的三個品種最高淀粉酶活性都是在48h處理后。

在25℃處理下，云粳26的淀粉酶活性為0.747 U/g，大于楚粳28的0.663 U/g，又大于楚粳39的0.618 U/g。在37℃處理后，云粳26號淀粉酶活性為0.847 U/g，大于楚粳28號的0.819 U/g，大于楚粳39的0.774 U/g。45℃處理后，云粳26號淀粉酶活性為1.86 U/g，楚粳28號為1.227 U/g，楚粳39號為1.01 U/g。因此25℃處理后，淀粉酶活性最高的是云粳26號，37℃處理淀粉酶活性最高的也是云粳26，45℃處理后也是云粳26的最高。同一個溫度下云粳26、楚粳28、楚粳39之間淀粉酶活性差異顯著。

圖3 楚粳39淀粉酶活性變化（單位：U/g）Fig.3 Amylase activity of ChuJing 39(unit:U/g)

綜上所述，水稻萌發(fā)率最高的條件是45℃作萌發(fā)前處理，淀粉酶活性最高的條件是45℃處理后浸泡48h。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 45℃處理能顯著提高三個水稻種子的萌發(fā)率用25℃、37℃和45℃處理云粳26、楚粳28和楚粳39三個水稻品種的種子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度對三個水稻品種的種子萌發(fā)率影響較大，45℃處理能顯著提高它們的萌發(fā)率。在45℃時云粳26、楚粳28和楚粳39的萌發(fā)率都最高，前人研究指出隨著種子的浸種溫度在一定范圍內(nèi)的升高，種子的吸水速度加快，種子的萌發(fā)率也能提高［9］，所以水稻三個品種的種子萌發(fā)率也隨著浸種溫度的升高而提高。比較云粳26、楚粳28和楚粳39種子的萌發(fā)率發(fā)現(xiàn)：不同的水稻品種間種子萌發(fā)率差異較大，云粳26號種子的萌發(fā)率最高，其次是楚粳28，最后是楚粳39，而且楚粳39的萌發(fā)率明顯低于云粳26、楚粳28。這可能是由品種特性決定的，云粳26、楚粳28都是楚雄地區(qū)常見的常規(guī)栽培稻，產(chǎn)量高，米粒飽滿；楚粳39屬于優(yōu)質(zhì)稻，口感好，有香味，但米粒不飽滿，所以楚粳39的萌發(fā)率低于云粳26、楚粳28。

3.1.2 品種特性決定了水稻的淀粉酶活性用25℃、37℃和45℃處理云粳26、楚粳28和楚粳39三個水稻品種的種子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：溫度對三個水稻品種的種子的淀粉酶活性影響較大。45℃時三個水稻品種的淀粉酶活性都是最高的，與25℃和37℃處理的差異顯著。根據(jù)前人的研究指出淀粉酶的活性與種子的萌發(fā)率呈正相關(guān)［10］，45℃處理的三個品種的種子萌發(fā)率都是最高的，對應(yīng)的種子的淀粉酶的活性也最高。不同處理后種子萌發(fā)時的淀粉酶活性的變化趨勢都是開始下降一點，然后上升到最大后又下降，變化趨勢與前人的研究相符［11］。相同的溫度處理后，不同品種之間的淀粉酶活性差距較顯著，云粳26號＞楚粳28＞楚粳39，這可能也是由品種本身的特性決定的。

3.2 結(jié)論用25℃、37℃和45℃處理水稻3個品種的種子，結(jié)果顯示溫度對水稻種子的影響較大，45℃處理能提高水稻種子的萌發(fā)率，此溫度處理時三個水稻品種（云粳26、楚粳28和楚粳39）的淀粉酶活力均最高；淀粉酶活力與水稻3個品種的種子萌發(fā)率正相關(guān)。同一條件處理不同的水稻品種，云粳26號的淀粉酶活力和萌發(fā)率最高，其次是楚粳28，最后是楚粳39。供試的3個品種均顯示在浸種48h后，淀粉酶活力最高，建議水稻種子45℃處理后浸種48小時進(jìn)行播種。

致謝：感謝楚雄州農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻所提供種子品種。