藜麥糠浸提液對(duì)突尼斯軟籽石榴種子萌發(fā)及酶活性的影響

馬松瓊, 毛 琪, 王仕玉, 郭鳳根, 丁 麗

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院廣西亞熱帶作物研究所, 南寧 530001;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院, 昆明 650201;3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院, 昆明 650201)

藜麥(ChenopodiumquinoaWilld.)是藜科藜屬的一年生植物,又稱藜谷、南美藜、昆諾阿藜等[1-2]。藜麥具有獨(dú)特的、豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,被稱為丟失的遠(yuǎn)古“營(yíng)養(yǎng)黃金”“素食之王”等[3]。藜麥原產(chǎn)于南美洲,隨著價(jià)值被不斷發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可,世界各國(guó)引種栽培藜麥也越來越廣泛[4-5]。我國(guó)對(duì)藜麥的研究起步較晚,多為藜麥的育種和種植以及對(duì)藜麥籽粒營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的研究分析[6]。而藜麥糠作為藜麥生產(chǎn)加工中產(chǎn)量較高的副產(chǎn)物,大多被丟棄,其附加值很低,造成資源的極大浪費(fèi)。范三紅等[7]研究發(fā)現(xiàn),藜麥糠含有多糖、多酚、皂苷、黃酮、礦物質(zhì)等多種活性物質(zhì),其中總皂苷的含量最高。藜麥皂苷主要分布在藜麥糠中[8],王志娟等[9]研究表明,藜麥種皮總皂苷含量最高達(dá)(78.12±1.03)mg/g。植物皂苷廣泛分布于植物界,其具有廣泛的生物學(xué)特性[10],在前人的研究中,部分植物皂苷有促進(jìn)或抑制種子萌發(fā)及改變生理生化指標(biāo)的作用[11-17]。

突尼斯軟籽石榴(PunicagranatumL. cv. 'Tunisian soft-seed')是1986年從突尼斯引入我國(guó)的石榴珍稀品種,定植于滎陽市河陰石榴基地,該品種因品質(zhì)優(yōu),豐產(chǎn)性、抗旱性等綜合性狀均明顯優(yōu)于其他軟籽石榴品種而被作為育種材料,但由于其種皮中木質(zhì)素含量較高,還有生理休眠,所以如何能夠使軟籽石榴種子發(fā)芽并成苗,成為育種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[18]。本研究在前期預(yù)備試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),不同濃度藜麥糠浸提液對(duì)白菜種子發(fā)芽有不同的影響,表現(xiàn)為高濃度促進(jìn),低濃度抑制的趨勢(shì)。通過對(duì)加工(去糠)的藜麥種子和未加工的藜麥種子對(duì)比發(fā)現(xiàn),前者在早期發(fā)芽率上低于后者。因此,本研究用藜麥糠浸提液對(duì)突尼斯軟籽石榴種子進(jìn)行處理,觀察種子的發(fā)芽率及4種酶活性變化,以期明確藜麥糠浸提液對(duì)突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽的影響,并測(cè)定藜麥糠中總皂苷的含量,分析總皂苷含量與發(fā)芽率及酶活性的相關(guān)性,為藜麥糠的綜合利用和促進(jìn)突尼斯軟籽石榴種子萌發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

藜麥糠由云南歸田生物科技有限公司提供;突尼斯軟籽石榴種子來源于云南省麗江市永勝縣基地突尼斯軟籽石榴的成熟果實(shí),在去除果肉后過濾出種子,挑除漂浮或有破損的種子,并將獲得的種子徹底洗凈陰干后備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1種子發(fā)芽試驗(yàn)

將突尼斯軟籽石榴于4 ℃冰箱進(jìn)行沙藏(種子與河沙的質(zhì)量比為1∶3)[19],每隔10 d補(bǔ)水并適當(dāng)翻動(dòng)沙子,30 d后取出,分別用濃度為250 mg/L、500 mg/L、750 mg/L、1 000 mg/L的紅藜、白藜、黑藜的藜麥糠浸提液進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn),蒸餾水為對(duì)照(ck)。種子均放在直徑為9 cm且鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中,再置于溫度25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)恒溫培養(yǎng)。每個(gè)培養(yǎng)皿均加入浸提液8 mL(即保持濾紙濕潤(rùn),培養(yǎng)皿內(nèi)稍有流動(dòng)浸提液即可),每份50粒,重復(fù)3次。觀察記錄種子的始發(fā)芽時(shí)間、發(fā)芽數(shù)及終止發(fā)芽時(shí)間,每12 h觀察一次,最后計(jì)算發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)[20-21]。

發(fā)芽率/%=(正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%;

發(fā)芽勢(shì)/%=(達(dá)到高峰時(shí)正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

1.2.2種子酶活性的測(cè)定

種子發(fā)芽過程中α-淀粉酶、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)的測(cè)定分別采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)比色法、核黃素-NBT法、愈創(chuàng)木酚法、高錳酸鉀滴定法測(cè)定[22],測(cè)定儀器是酶標(biāo)儀。α-淀粉酶中所作麥芽糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為Y=0.146X-0.009 1,R2=0.993 8,式中:Y為吸光度;X為麥芽糖含量(mg)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過Excel2010軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和整理;用SPSS20.0軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性和回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同藜麥糠浸提液對(duì)突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽的影響

由表1可知,在發(fā)芽時(shí)間上,由藜麥糠浸提液處理的突尼斯軟籽石榴種子始發(fā)芽時(shí)間和結(jié)束發(fā)芽時(shí)間均早于ck,除了濃度為500 mg/L的黑藜藜麥糠浸提液處理的種子發(fā)芽總用時(shí)與ck相同外,其他處理的種子發(fā)芽總用時(shí)均比ck少。從發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)上看,經(jīng)藜麥糠浸提液處理過的突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均與ck差異極顯著,分別比ck高13%～40%和10%～26%;相同濃度而不同顏色藜麥的藜麥糠浸提液處理的種子發(fā)芽率間差異極顯著。綜合來看,由濃度為500 mg/L的白藜藜麥糠浸提液和濃度為750 mg/L的紅藜藜麥糠浸提液分別處理的種子發(fā)芽率最高,發(fā)芽勢(shì)最好。

表1 突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽的觀測(cè)結(jié)果Table 1 Observation on seed germination of Punica granatum L. cv. 'Tunisian soft-seed'

2.2 發(fā)芽種子中酶活性測(cè)定的結(jié)果

由圖1可知,藜麥糠浸提液處理后發(fā)芽的突尼斯軟籽石榴種子α-淀粉酶活性均極顯著高于ck;白藜藜麥糠浸提液處理濃度為500 mg/L時(shí),發(fā)芽種子中α-淀粉酶活性最高,紅藜藜麥糠浸提液處理濃度為750 mg/L和1 000 mg/L時(shí),發(fā)芽種子中α-淀粉酶活性最高,黑藜藜麥糠浸提液為500 mg/L和750 mg/L的處理濃度時(shí),發(fā)芽種子中α-淀粉酶活性最高。

注:不同小寫字母表示0.05水平差異顯著;不同大寫字母表示0.01水平差異極顯著。圖1 突尼斯軟籽石榴種子α-淀粉酶活性Fig.1 The α-amylase activity of Punica granatum L. cv. 'Tunisian soft-seed' seeds

由表2可知,沙藏30 d后,經(jīng)藜麥糠浸提液催芽的突尼斯軟籽石榴種子,POD、SOD、CAT酶活性均極顯著高于ck,分別較ck上升了4.07～6.64 U/(g·min)、4.75～6.94 U/g和0.15～0.37 mg/(g·min)。在同一濃度下,白藜、紅藜、黑藜藜麥糠浸提液對(duì)突尼斯軟籽石榴的處理中,當(dāng)處理濃度分別為250 mg/L和500 mg/L時(shí),白藜藜麥糠浸提液處理的突尼斯軟籽石榴種子中3種酶活性值均大于紅藜和黑藜藜麥糠浸提液處理的突尼斯軟籽石榴種子;當(dāng)處理濃度分別為750 mg/L和1 000 mg/L時(shí),紅藜藜麥糠浸提液處理的突尼斯軟籽石榴種子中3種酶活性值均大于白藜和黑藜藜麥糠浸提液處理的突尼斯軟籽石榴種子,說明低濃度的白藜藜麥糠浸提液和高濃度的紅藜藜麥糠浸提液對(duì)突尼斯軟籽石榴種子中3種抗氧化物酶活性影響較大。

表2 突尼斯軟籽石榴種子3種抗氧化物酶活性測(cè)定結(jié)果Table 2 The determination results of three antioxidant activities in Punica granatum L. cv. 'Tunisian soft-seed' seeds

2.3 藜麥糠皂苷含量與突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽率及4種酶活性相關(guān)性分析

由表3可知,經(jīng)過非線性回歸分析,突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽率及4種酶活性均與藜麥糠中總皂苷含量呈顯著或極顯著二次正相關(guān),與黑藜藜麥糠總皂苷含量均極顯著相關(guān),CAT酶相關(guān)系數(shù)最高,為0.986。

表3 藜麥糠皂苷含量與突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽率及4種酶活性相關(guān)性Table 3 Correlation of quinoa bran saponin content with germination rate and four enzymes activity of Punica granatum L. cv. 'Tunisian soft-seed' seeds

以黑藜藜麥糠總皂苷含量與CAT酶相關(guān)分析圖為例:其二次方程為Y=-0.000 2X2+0.015 1X+0.354 9,如圖2,曲線最高點(diǎn)介于試驗(yàn)中CAT酶最高(0.64 mg/(g·min))時(shí)的總皂苷含量(27.89 mg/g)和CAT酶開始下降時(shí)的總皂苷含量(41.84 mg/g)之間。說明藜麥糠中總皂苷的變化與種子發(fā)芽及酶活性變化具有極顯著二次正相關(guān)。

圖2 黑藜藜麥糠皂苷含量與突尼斯軟籽石榴 種子CAT活性的相關(guān)性Fig.2 Correlation of black quinoa bran saponin content with catalase activity of Punica granatum L. cv. 'Tunisian soft-seed' seeds

3 討 論

種子發(fā)芽率影響種子在大田中的成苗率,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中極為重要的指標(biāo)。李洪濤等[23]研究發(fā)現(xiàn),GA3處理的石榴種子比未經(jīng)GA3處理的種子提前3～6 d發(fā)芽,且發(fā)芽率較高。范春麗等[24]用甜菜堿對(duì)突尼斯軟籽石榴種子進(jìn)行浸種處理,發(fā)現(xiàn)甜菜堿浸種及0.1% NaCl鹽脅迫能夠促進(jìn)石榴種子萌發(fā)及幼苗健壯。本研究首次報(bào)道藜麥糠浸提液對(duì)突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽的影響,發(fā)現(xiàn)不同濃度的白藜、紅藜和黑藜藜麥糠浸提液均有促進(jìn)突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽的作用,發(fā)芽率最高達(dá)89%,且發(fā)芽后種子中4種酶活性均升高,各濃度浸提液處理后種子的酶活性值均極顯著高于ck。

在油菜[11]、玉米[12]、西瓜[13]、蘿卜、黑豆、松柳芽苗[14]種子、小麥[15]等作物方面的研究,結(jié)果表明,不同濃度的拉肖皂苷C對(duì)種子萌發(fā)存在促進(jìn)或抑制作用,且對(duì)幼苗生長(zhǎng)及健壯程度均有不同程度的影響。張愛華等[16]研究了不同濃度外源人參皂苷對(duì)人參種子萌發(fā)、幼苗根長(zhǎng)、鮮重、幼根中抗氧化酶活性和MDA含量的影響,結(jié)果表明,在不同濃度人參皂苷處理后,人參根系中SOD、POD、CAT活性均有明顯提高,呈現(xiàn)出各酶活性隨濃度升高而逐漸增強(qiáng)的效應(yīng)。丁春發(fā)等[17]用不同濃度龍膽苦苷和黃酮提取液處理受試植物紫花苜蓿、紅三葉和白三葉,結(jié)果表明,野生麻花秦艽中龍膽苦苷和黃酮提取液對(duì)受體植物的種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和SOD、POD、CAT 三種抗氧化酶活性大多表現(xiàn)出化感抑制作用。本研究中所測(cè)總皂苷含量為白藜藜麥糠中最多,黑藜藜麥糠次之,紅藜藜麥糠中最少。在總皂苷與突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽率及酶活性的回歸分析中,相關(guān)系數(shù)大小與藜麥糠中總皂苷含量多少是一致的,說明藜麥糠中總皂苷含量與種子發(fā)芽和酶活性變化均顯著正相關(guān)。關(guān)于藜麥糠中總皂苷含量對(duì)種子發(fā)芽及生理活性的影響還需進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié) 論

經(jīng)藜麥糠浸提液處理后,突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)較ck均有顯著提高,最高分別較ck增長(zhǎng)了40%和26%。經(jīng)處理后發(fā)芽的種子中酶活性也均顯著高于ck,其中,經(jīng)濃度為500 mg/L的白藜藜麥糠浸提液處理后,發(fā)芽種子中的α-淀粉酶和POD酶活性值達(dá)到最大,分別為8.13 mg/(g·min)和13.11 U/(g·min);經(jīng)濃度為750 mg/L的紅藜藜麥糠浸提液處理后,發(fā)芽種子中的SOD和CAT活性值達(dá)到最大,分別為12.15 U/g和0.73 mg/(g·min)。說明不同藜麥糠的不同濃度處理均對(duì)突尼斯軟籽石榴種子發(fā)芽有一定的促進(jìn)作用,且突尼斯軟籽石榴種子的發(fā)芽率及4種酶活性均分別與藜麥糠中總皂苷含量呈顯著或極顯著二次正相關(guān)。其中,黑藜藜麥糠中總皂苷含量與突尼斯軟籽石榴種子中的CAT酶相關(guān)系數(shù)最高,為0.986。