探析赤霉素浸種對沙冬青種子萌發的影響
摘要：赤霉素是植物生長發育過程中一類重要的調節激素,在植物生長發育中起著重要作用。試驗以沙冬青種子為材料,在培養箱內對種子進行發芽試驗,研究外源赤霉素對種子發芽率、生理生化活性、種子浸提液的電導率等方面的影響變化差異。結果表明,在各處理中,最佳浸種濃度為200mg/L。經過赤霉素浸種催芽后,種子發芽率和幼苗活力指數提高,種子TTC還原力增強,丙二醛含量、過氧化物酶活性提高,種子浸提液的電導率降低,表明赤霉素對種子的膜有一定的修復作用,且在研究濃度范圍內隨著赤霉素濃度增加其對細胞膜的修復能力增加。
關鍵詞：赤霉素;沙冬青;種子萌發;影響
赤霉素是一類重要的植物生長調節激素,在植物生長發育中起著重要作用,它可以解除種子的休眠,促進基因的表達,增加植物內部水解酶的合成,并對完整性受到破壞的細胞膜進行一定的修復,提高種子的活力[1,2]。近些年來,有關赤霉素對禾谷類及其他作物種子發芽過程中生物性狀及植物莖葉生長的影響研究較多[3],而其對沙生植物種子發芽過程的影響研究較少,沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim.)Cheng f.)種子同其他作物種子一樣具有休眠特性,也存在因存放時間較久種子活力降低的現象。本研究以沙冬青種子為材料,探索赤霉素對沙冬青種子萌發和生理活性指標的影響,找到適宜的赤霉素處理濃度,以期為沙冬青催芽種子生產提供理論依據,達到保持和提高沙冬青種子活力的目的。
1材料與方法
1.1供試材料
沙冬青種子于2009年采集于巴彥爾市。采集后,選擇種質優良的種子,除去雜質,曬干,用麻袋包裝,放置于陰涼干燥處密封保存。
1.2試驗方法
將沙冬青經消毒處理后,在室溫下用不同濃度赤霉素溶液浸種催芽24h。然后放入培養皿中進行置床,放入光照培養箱發芽,全光照,恒溫25℃。
赤霉素濃度分別為50、200、300、500mg/L,以清水浸種催芽作為對照(CK)。每個處理3次重復。在發芽期間逐日記載發芽數。并對種子的TTC還原力、過氧化物酶、丙二醛測定,采用硫代巴比妥酸(TBA)法測定丙二醛(MDA)含量,過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創木酚比色法測,脫氫酶活性測定采用TTCH分光光度計法,電導率測定膜透性。
2結果與分析
2.1赤霉素浸種對沙冬青種子萌發率的影響
赤霉素可以打破種子休眠,破壞妨礙種子萌發的活性物質,顯著刺激種子萌發。大量試驗證明,在許多植物的休眠種子,隨著休眠的解除,脫落酸(ABA)等抑制萌發物質含量水平下降,而細胞分裂素(CK)、赤霉素(GA)等促進萌發物質含量開始劇增。
由表1可知,赤霉素浸種催芽處理后,沙冬青種子發芽率均有不同程度提高,增幅達11～24個百分點,與CK相比達到顯著差異,其中200mg/L處理與CK相比有明顯的提高,各處理與CK相比均達到極顯著差異,這表明赤霉素可以顯著刺激種子萌發、縮短沙冬青出苗時間,達到齊苗目的。各處理濃度之間也存在顯著差異,只有300mg/L和500mg/L差異不明顯,預計濃度過高會產生輕微抑制作用。赤霉素浸種的種子發芽勢與CK均達到顯著,200mg/L尤為顯著,其余3種濃度處理差異不明顯。
2.2赤霉素浸種對沙冬青種子萌發中丙二醛的影響
丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的重要產物,可與蛋白質、核酸、氨基酸等活性物質交聯,形成不溶性的化合物(脂褐素)沉積,干擾細胞的正常生命活動,其含量的高低代表膜脂過氧化作用的程度。逆境下遭受傷害,往往發生膜脂過氧化作用,丙二醛(MDA)是膜脂過氧化作用的最終分解產物,其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度。由圖1可見,浸種結束時(發芽0d),赤霉素浸種丙二醛含量明顯高于清水浸種,在種子發芽過程中,二者的差距逐漸減小,從而反映了赤霉素處理后種子萌發時膜脂過氧化反映劇烈。浸種期間丙二醛含量最高,因為浸種處理打破了種子休眠,內部活動加劇,產生了有毒和無用代謝物,種子受到的傷害也隨著出芽率的上升而升高。伴隨著種子大量萌發,第2天出現下降,之后趨于平穩,清水浸種末期曲線上升,可能是因為種子隨著時間加長受到病菌侵染霉變,內部毒害物質上升所致。
2.3赤霉素浸種對沙冬青種子萌發中過氧化物酶的影響
過氧化物酶(POD)是一種以血紅素為輔基的氧化酶,廣泛而大量存在于高等植物中,是植物保護系統中的重要成員,可清除在線粒體及胞漿中所產生H2O2,在植物的不同發育階段都較豐富,且穩定性較好。研究表明,過氧化物酶在植物細胞代謝過程中具有十分重要的作用,關系到植物的抗病性和抗逆性等,是衡量種子活力高低的重要指標。由圖2可知,在沙冬青種子萌發的過程中,使用赤霉素浸泡過的種子萌發時其種子中的POD含量明顯高于使用清水浸種的種子。尤其是在種子萌發到第4天的時候,赤霉素浸泡過的種子中的POD高出清水浸種的70.77μg/g鮮重·min。這表明赤霉素可以影響沙冬青萌發時相關酶活性,提高種子萌發過程中過氧化物酶活性,減弱或消除生物體中的活性氧對細胞膜的損傷,增強種子呼吸作用,提高細胞代謝的還原能力。這與種子萌發在第4天達到最高峰相吻合,4d之后萌發勢頭開始減弱,POD值也隨之下降。
2.4赤霉素浸種對沙冬青TTC還原力的影響
種子TTC值升高表明脫氫酶的活性提高,在酶的作用下,種子中大量的淀粉、脂肪和蛋白質水解提供幼苗生長需要的物質和能源[4]。物質轉化率越高對幼苗生長越有利,并可以提高成苗率和幼苗的抗逆性。TTC(脫氫酶)作為體現還原能力的指標,表征種子內部的反應和化學變化。由圖3可知,通過赤霉素處理過的沙冬青的TTC含量在種子萌發的同一個時期內要明顯高于只使用清水浸種的種子,這說明使用赤霉素處理過后的種子內部反應更為劇烈,其物質和能源的轉化率要高出對照種子,從而提高種子的成苗率和抗逆性。
2.5不同濃度赤霉素對沙冬青種子浸提液電導率的影響
由圖4可以看出,隨著浸種時間加長,浸出液的電導率在上升,說明由于種子內部的反應和外膜破裂,更多的可溶物質滲出,同時隨著赤霉素的濃度的增加,種子的浸泡液的導電性明顯降低,說明赤霉素對種膜有一定的修復作用。500mg/L處理的電導率最低,與之前200mg/L最具促進作用不矛盾,高濃度處理下對膜的保護和修復作用可能也正是對催芽產生輕微抑制的原因。
3結論與討論
3.1赤霉素對沙冬青種子活力的影響
赤霉素浸種催芽能夠提高種子活力,是通過兩方面作用來實現的。一方面赤霉素能夠解除種子休眠,促進種子萌發;另一方面赤霉素處理種子可以調節種子體內激素平衡[4],植物激素調控植物生長發育的許多過程,同樣,種子休眠與否也常常決定于幾種內源激素的相互作用。大量試驗證明,在許多植物的休眠種子,隨著休眠的解除,脫落酸(ABA)等抑制萌發物質含
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