不同醇溶液對青稞種子萌發(fā)及生長的影響

方睿霞，王石發(fā)，范珊珊，蘇 斌，楊青松

（云南民族大學(xué)民族藥資源化學(xué)國家民委教育部共建重點實驗室/云南民族大學(xué)民族醫(yī)藥學(xué)院，昆明 650504）

青稞（Hordeum vulgarevar.coelesteL.）是禾本科大麥屬的一種禾谷類作物［1］，因其內(nèi)外穎殼分離，子粒裸露［2］，故又稱裸大麥、元麥、米大麥［3］。青稞主要產(chǎn)自中國西藏、青海、四川、云南等地，是藏族人民的主要糧食［4］。青稞有著廣泛的藥用以及營養(yǎng)價值［5］，自21世紀(jì)以來逐漸興起用青稞開發(fā)各類保健品，主要包括傳統(tǒng)釀酒業(yè)的創(chuàng)新、保健飲品及功能性因子，如β-葡聚糖、青稞麥綠素的提取與產(chǎn)品化、功能研究等［6］，其中β-葡聚糖具有降血脂、降膽固醇、提高免疫力、抗腫瘤和預(yù)防心血管疾病、結(jié)腸癌和糖尿病的作用［4，7］，已在醫(yī)藥、功能性食品、食品添加劑、化妝品添加劑、飼料添加劑等健康產(chǎn)業(yè)中得到廣泛研究和開發(fā)［8］。但是在中國青稞的種植地區(qū)普遍海拔高、溫差大，導(dǎo)致青稞產(chǎn)量較小麥、大麥低，其開發(fā)應(yīng)用受到一定的影響。學(xué)者們?yōu)檫M(jìn)一步研究青稞種子的萌發(fā)和生長，通過設(shè)置不同濃度植物生長調(diào)節(jié)劑探究對青稞種子萌發(fā)及育苗過程的影響［9］，研究了不同質(zhì)量濃度的殼聚糖預(yù)處理后青稞種子萌發(fā)和幼苗生理指標(biāo)的變化［10］，以及PEG預(yù)處理對青稞種子發(fā)芽率、生根率、幼苗根長、苗高等指標(biāo)的影響［11］。

目前，甲醇的施用促進(jìn)模式植物如煙草和擬南芥及農(nóng)作物的生長效果已經(jīng)得到反復(fù)的證實，而乙醇的施用刺激植物生長的效果同樣也得到了一些研究的證實［12］。研究表明，10～1 000 mmol/L的甲醇對油菜種子萌發(fā)和生長有促進(jìn)作用［12］，葉片噴施甲醇和乙醇對油菜生長及光合特性有影響，油菜的葉片經(jīng)5%甲醇噴施處理可顯著增加油菜葉片葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量，且5%乙醇作用效果較甲醇明顯［13］。外源醇溶液在種子萌發(fā)方面的研究逐漸增加，但當(dāng)前分析外源醇溶液對青稞種子萌發(fā)及生長影響的研究還較少。本試驗以青稞種子為研究材料，研究不同醇溶液對青棵種子萌發(fā)及生長的影響，為醇溶液用于青稞種植和生產(chǎn)實踐提供數(shù)據(jù)材料和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

青稞種子，購自香格里拉青稞種植戶小都吉。

1.2 試驗方法

1.2.1 溶液配制 分別配制濃度為1%的甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇溶液，所用試劑均購自天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司，使用去離子水為對照組。

1.2.2 測定方法 精選飽滿度一致且無病蟲害的青稞種子，將種子用0.5%高錳酸鉀溶液消毒10 min［14］，用去離子水反復(fù)沖洗，沖洗干凈的種子分別均勻放入鋪有雙層濾紙的9 cm培養(yǎng)皿內(nèi)，每皿30粒，向各培養(yǎng)皿中加入一定量去離子水放置24 h，保證種子能吸收足夠的水分。每種溶液設(shè)置3個重復(fù)，每天定時分別噴施配制的1%醇溶液10 mL，對照組則噴施去離子水10 mL，在自然光及室溫下培養(yǎng)。

1）種子萌發(fā)測定。每天記錄青稞種子萌發(fā)數(shù)和萌發(fā)結(jié)束后幼苗生長高度，當(dāng)連續(xù)3 d不再有種子萌發(fā)時作為萌發(fā)結(jié)束期。計算不同醇處理下種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)［15-17］。

式中，Gt為第t天的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)。

2）測量幼苗生長高度及根長。種子萌發(fā)結(jié)束期3 d后，每皿隨機(jī)抽取10株幼苗，測量幼苗高度及根長。

3）測定葉綠素含量。萌發(fā)結(jié)束3 d后測定葉綠素含量，采用丙酮乙醇混合液法測定［18］。采用丙酮和無水乙醇等量混合而成的提取液，取萌發(fā)結(jié)束的幼苗葉片0.2 g剪成細(xì)絲，加入提取液20 mL，室溫黑暗下抽提24 h使葉片細(xì)絲變白。取上清液后利用分光光度計測定其在645 nm和663 nm下的吸光度，并計算葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量。

其中，A645、A663分別為645 nm和663 nm下的吸光度，V為提取液的體積，W為葉片鮮重。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析方法

數(shù)據(jù)采用Excel 2010、SPSS 23、Origin 2018軟件處理，分析方法采用單因素ANOVE方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同醇溶液對青稞種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)的影響

在不同醇溶液處理下，青稞種子各萌發(fā)指標(biāo)有差異（表1、表2）。從發(fā)芽率方面分析，與對照組（去離子水）相比，1%甲醇溶液和1%乙醇溶液處理的青稞種子發(fā)芽率分別高1.11和4.44個百分點，1%丙醇溶液和1%正丁醇溶液處理的青稞種子發(fā)芽率分別低1.11和7.77個百分點。從發(fā)芽勢方面分析，與對照組相比，1%甲醇溶液和1%乙醇溶液處理的青稞種子發(fā)芽勢分別高2.22和5.56個百分點，1%丙醇溶液處理的青稞種子發(fā)芽勢與對照組一致，1%正丁醇溶液處理的青稞種子發(fā)芽勢比對照組低10.00個百分點。從發(fā)芽指數(shù)方面分析，1%甲醇、1%乙醇和1%丙醇溶液處理的青稞種子發(fā)芽指數(shù)分別比對照組高1.12、6.86、0.64，1%正丁醇溶液處理的發(fā)芽指數(shù)比對照組低7.19。

表1 不同溶液處理后青稞種子的萌發(fā)情況統(tǒng)計（x±s）

從發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)的分析中可以得出，1%甲醇、1%乙醇溶液能促進(jìn)青稞種子的萌發(fā)，且1%乙醇溶液促進(jìn)萌發(fā)的效果優(yōu)于1%甲醇溶液。而1%丙醇、1%正丁醇溶液則起不同程度的抑制，1%正丁醇溶液抑制作用最大。在1%甲醇、1%乙醇溶液處理下的青稞種子各萌發(fā)指標(biāo)都高于對照組，說明1%甲醇、1%乙醇溶液能在一定程度上增強(qiáng)青稞種子活力，加快青稞種子萌發(fā)和出苗；1%丙醇溶液處理下的青稞種子發(fā)芽率低于對照組，發(fā)芽勢與對照組相等，發(fā)芽指數(shù)高于對照組，說明1%丙醇溶液影響種子的萌發(fā)和出苗，但不明顯；在1%正丁醇溶液處理下的青稞種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)都低于對照組，且其中2個指標(biāo)差異顯著（表2），說明正丁醇會顯著降低種子的活力，抑制青稞種子的萌發(fā)和出苗。

表2 1%正丁醇溶液處理后青稞種子的發(fā)芽指標(biāo)與其他處理的差異顯著性

2.2 不同醇溶液對青稞幼苗葉綠素含量的影響

不同醇溶液噴施下，青稞幼苗的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量變化存在差異（表3），在1%丙醇溶液處理下青稞幼苗的鮮重達(dá)不到測量標(biāo)準(zhǔn)，1%正丁醇溶液處理下青稞幼苗死亡，均無法測定葉綠素含量。從葉綠素a含量分析，1%甲醇溶液處理下青稞幼苗葉綠素a的含量比對照組高0.013 7 mg/g，1%乙醇溶液下青稞幼苗葉綠素a含量比對照組低0.227 2 mg/g，說明1%甲醇溶液對青稞幼苗葉綠素a的合成有促進(jìn)作用，1%乙醇溶液抑制葉綠素a的合成。

表3 不同醇溶液下青稞幼苗合成葉綠素的情況（±s）（單位：mg/g）

表3 不同醇溶液下青稞幼苗合成葉綠素的情況（±s）（單位：mg/g）

處理1%甲醇1%乙醇對照組葉綠素a含量1.173 9±0.012 8 0.933 0±0.025 2 1.160 2±0.017 1葉綠素b含量0.415 5±0.009 4 0.302 9±0.012 0 0.415 1±0.005 7總?cè)~綠素含量1.590 0±0.021 5 1.236 4±0.037 2 1.589 3±0.032 0

從葉綠素b含量分析，1%甲醇溶液處理下青稞幼苗葉綠素b的含量比對照組高0.000 4 mg/g，1%乙醇溶液處理下青稞幼苗葉綠素b的含量比對照組低0.112 2 mg/g，說明1%甲醇溶液對青稞幼苗葉綠素b的合成影響不明顯，1%乙醇溶液處理則抑制青稞幼苗葉綠素b的合成。從總?cè)~綠素含量分析，1%甲醇溶液處理下青稞幼苗總?cè)~綠素含量比對照組高0.000 7 mg/g，1%乙醇溶液處理下青稞總?cè)~綠素含量比對照組低0.352 9 mg/g，說明1%甲醇溶液對幼苗總?cè)~綠素的合成影響不明顯，1%乙醇溶液抑制青稞總?cè)~綠素合成。

從葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量可以得出，1%甲醇溶液能促進(jìn)青稞幼苗葉綠素a的合成，有利于青稞幼苗生長；而1%乙醇溶液抑制了青稞幼苗葉綠素a、b和總?cè)~綠素的合成，不利于青稞幼苗的生長。

2.3 不同醇溶液對青稞幼苗苗高和根長的影響

在不同醇溶液噴施處理下，青稞幼苗苗高和根長有差異（表4），1%正丁醇溶液處理下青稞幼苗死亡，苗高、根長無法獲得。從幼苗的苗高方面分析，1%甲醇溶液處理的幼苗苗高比對照組高2.15 cm，1%乙醇和丙醇溶液處理的青稞幼苗高度分別比對照組低0.18、4.78 cm，1%正丁醇溶液噴施下的青稞幼苗死亡，說明用1%甲醇噴施青稞幼苗能促進(jìn)幼苗生長，而1%乙醇、1%丙醇溶液則對青稞幼苗的生長起到不同程度的抑制作用。從幼苗根長方面分析，1%甲醇、1%乙醇溶液處理下的青稞幼苗根長分別比對照組高3.51、2.13 cm，1%丙醇溶液處理的青稞幼苗根長比對照組低2.88 cm，說明1%甲醇和1%乙醇溶液對青稞幼苗的根長伸長能起到促進(jìn)作用，1%丙醇溶液則起到抑制作用。

表4 不同醇溶液對青稞幼苗苗高和根長生長的影響

表4 不同醇溶液對青稞幼苗苗高和根長生長的影響

處理1%甲醇1%乙醇1%丙醇對照組幼苗苗高//cm 9.193 3±0.661 8 6.866 7±0.444 2 2.263 3±0.149 9 7.043 3±0.568 5幼苗根長//cm 7.603 3±0.530 3 6.220 0±0.416 8 1.216 7±0.090 7 4.093 3±0.371 2

從青稞幼苗苗高和根長可以得出，1%甲醇溶液能促進(jìn)青稞幼苗的生長，1%乙醇溶液只對幼苗根長的生長起促進(jìn)作用，且效果低于1%甲醇溶液；1%丙醇溶液對青稞幼苗的生長起抑制作用，1%正丁醇溶液則導(dǎo)致青稞幼苗死亡。

3 小結(jié)與討論

甲醇能夠促進(jìn)植物生長早在1985年就被Giovanelli等驗證，但在種子生物學(xué)中甲醇處理最早、最普遍是作為種子人工老化的方法［19］。趙艷等［12］通過研究發(fā)現(xiàn)，10～1 000 mmol/L甲醇處理能夠顯著增加油菜種子的萌發(fā)指標(biāo)。本研究也得到類似的結(jié)果，在1%不同醇溶液處理下對青稞種子萌發(fā)和幼苗生長具有明顯影響。1%甲醇溶液對青稞種子的萌發(fā)及幼苗生長均起促進(jìn)作用，能增強(qiáng)種子活力，促進(jìn)幼苗生長，提高幼苗葉綠素的合成。同時，1%乙醇溶液對青稞種子萌發(fā)有明顯促進(jìn)作用，且優(yōu)于1%甲醇溶液，但1%乙醇溶液抑制了青稞幼苗的生長。1%丙醇溶液則對青稞種子的萌發(fā)及幼苗生長都起不同程度的抑制，1%正丁醇溶液則抑制青稞種子的萌發(fā)且導(dǎo)致幼苗死亡。

目前，已有研究表明，噴施甲醇后能提高植物種子的萌發(fā)、光合速率及生長特性［12，13］，本試驗結(jié)果也驗證了這一結(jié)論。但在5%甲醇溶液、5%乙醇溶液噴施油菜葉片對油菜生長及光合特性的影響試驗中，得到了乙醇的效果優(yōu)于甲醇的結(jié)果［13］，這與本試驗結(jié)果有所不同。本研究結(jié)果表明1%乙醇溶液只對種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，可能是不同植物利用甲醇和乙醇作為誘導(dǎo)物或信號分子參與基因表達(dá)調(diào)控的差異性。此外，本試驗還發(fā)現(xiàn)1%乙醇、丙醇、正丁醇隨著碳原子的增加，對青稞幼苗生長抑制作用增強(qiáng)。

目前已有用β-環(huán)糊精-尿素包合物對青稞種子萌發(fā)影響的研究［20］，2，4-D預(yù)處理對久置青稞種子萌發(fā)、幼苗生長和生理特性影響的研究［21］，但是和利用不同醇溶液對種子萌發(fā)的研究相比較而言，醇溶液更具有直接性、簡便性，只需要設(shè)置一定濃度就能完成，所以這也為進(jìn)一步探究適當(dāng)濃度的甲醇溶液對青稞種子萌發(fā)及生長的影響提供了思路。另外，本試驗是在自然室溫條件下進(jìn)行的，溫度的波動對青稞種子的萌發(fā)和生長會有一定影響，使部分?jǐn)?shù)據(jù)存在一定誤差，而溫度波動的影響可通過利用恒溫光照培養(yǎng)箱解決，從而可進(jìn)一步驗證結(jié)果。由試驗數(shù)據(jù)分析可以得到，1%乙醇溶液對青稞種子的各萌發(fā)指標(biāo)都優(yōu)于1%甲醇溶液，而1%甲醇溶液在幼苗生長階段的促進(jìn)效果更佳，所以在后期的試驗中還可將一定濃度的甲醇溶液和乙醇溶液按比例混合進(jìn)行深入研究。