第14卷第6期激光生物學報Vol. 14 No 62005年12月ACTA LASER BIOLOGY SINICADec.2005·基礎(chǔ)研究聚乙二醇對栝樓種子萌發(fā)的影響何家慶2,黃訓端2,黎承姬,施忠輝(1.安徽大學生命科學學院,中國安徽合肥230039;2.安徽省生態(tài)工程與生物技術(shù)重點實驗室,中國安徽合肥230039;3.安徽省績溪縣政府,中國安徽績溪245300)摘要:針對栝樓籽萌發(fā)困難的問題,本試驗采用聚乙二醇(PEG)對栝樓種子進行處理結(jié)果表明:15%PEG浸種24h,可有效調(diào)節(jié)滲透水勢,改變種子生理生化反應(yīng)特性,并保持淀粉酶活性連續(xù)上升,使可溶性蛋白質(zhì)含量明顯提高,可見PEG在加速大分子動員和提高代謝能力方面發(fā)揮了作用,從而促進植物體的組織器官形態(tài)建成和生長發(fā)育;同時,PEG處理提高了過氧化物酶(POD)活性降低了丙二醛(MDA)含量減少了自由基積累減輕了浸種吸漲對膜系統(tǒng)的損傷降低了不利因素的影響提高了種子活力。關(guān)鍵詞:聚乙二醇;栝樓;種子;萌發(fā)中圖分類號:S67;S543文獻標識碼:A文章編號:10077146(2005)06041604Effects of PEG( Polyethylene Glyco ) onSeeds Germination of richosanthes kirilowiiHE Jia-qing. 2, HUANG Xun-duan, LI Cheng-ji, SHI Zhong-hui(1. School of Life Sciences, Anhui University, Hefei 230039, Anhui, China;2. Anhui Key Laboratory of Eco-engineering and Bio-technique, Hefei 230039, Anhui, china;3. Goverment of Jixi County, Anhui Province, Jixi 245300, Anhui, China)Abstract: In this paper, 15% PEG was applied to soak the seeds of Trichosanthes kirilowi for 24 h in order to promote itsgermination. The results show that PEG could decrease osmotic pressure of water and change reactions of physiology and bi-ochemistry in seeds effectively. For example, PEG could bring the high activity of amylase consecutively, and increase thecontent of dissoluble protein and the activity of POD(Peroxidase), reduce accumulation of free radical, but decrease thecontent of MDA( Malondialdehyde)in seeds. Baseseeds. Based on the experiment it might be said that PEG pretreatment could im-prove metabolic activity and make cell membrane system less damage in the course of absorbing water in seed, too. All theseindicate that PEG can increase seed vitality and germination capacity.Key words: PEG; Trichosanthes kirilowii; seeds; germination栝樓( Trichosanthes kirilowii)俗名瓜蔞、吊瓜,為葫功效步研究發(fā)現(xiàn).天花粉中提取出的有蘆科栝樓屬藥用植物,其果實、種子、根均可入藥。效活地下塊根藥稱天花粉,具清熱生津、消腫排膿、墮胎之活蛋VL中國煤化工白,是一類核糖體失CNMHG年來人們利用栝樓基金項目:安徽省星火計劃(04053051)收稿日期:200540301;修回日期:200506-23第6期何家慶等:聚乙二醇對栝樓種子萌發(fā)的影響417籽加工天然和保健食品,市場需求激增。藥食同源,10000及蒸餾水浸種24h,蒸餾水漂洗后整齊排列在開發(fā)潛力大,經(jīng)濟效益高,因此被廣泛栽培,如安徽績培養(yǎng)皿中,置于25℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),逐日觀察溪、潛山等地已大面積種植。栝樓繁殖雖有有性和無發(fā)芽情況,統(tǒng)計發(fā)芽率,試驗結(jié)果表明濃度為15%性兩種,但目前種植區(qū)多采用無性分根繁殖(繁殖系PEc10000的催芽效率高。取消毒過的栝樓種子以數(shù)低,種質(zhì)易退化),主要原因是種子萌發(fā)困難,種子15%PEG-1000的浸種12h、4h、48h和72h處理,外殼堅硬,難以破胸,發(fā)芽時間長,出芽不齊一,此外,以上述同樣方法培養(yǎng)結(jié)果是滲透24h的栝樓種子發(fā)浸種不當會造成二次休眠。因此,種子萌發(fā)成為栝芽整齊。由此本試驗確立PEG處理栝樓種子濃度樓規(guī)?；N植的障礙。15%,處理時間24hPEG作為一種滲透調(diào)節(jié)劑,能促進種子萌發(fā),縮2.2PEG對栝樓種子萌發(fā)過程中淀粉酶活性的影短發(fā)芽時間,使發(fā)芽出苗齊一,并在種子萌發(fā)階段能起響到抗寒作用。目前已在牧草、松樹、煙草等種子萌PEG滲透處理,對栝樓種子萌發(fā)過程中淀粉酶活發(fā)較為困難的植物中得到了應(yīng)用),但尚未見PEG性變化產(chǎn)生影響結(jié)果見圖1。從圖中曲線可以看出對栝樓萌發(fā)影響的研究。為此,本試驗采用 PEG- PEG處理后淀粉酶活性變化表現(xiàn)為持續(xù)走高,而對照10000對栝樓種子進行浸泡處理,觀察其發(fā)芽情況,檢在前5天上升,而后呈下降趨勢。與對照相比,PEG處測萌發(fā)過程中淀粉酶、POD蛋白質(zhì)和MDA等動態(tài)變理前5天淀粉酶活性略低,5天之后卻遠遠高于對照?；馕鯬EG對種子萌發(fā)的作用機理,旨在探索栝樓種子萌發(fā)技術(shù)和促進栝樓產(chǎn)業(yè)發(fā)展。1材料與方法1.1試驗材料栝樓種子由安徽省績溪縣扶貧辦公室提供1.2材料處理圖ⅠPEG對栝樓種子萌發(fā)過程中淀粉酶活取栝樓種子800粒,先用0.1%HgCl消毒10min,性的影響再用不同濃度的PEG-1000浸種,取出后用蒸餾水漂Fig 1 Effect of PEG on amylase activity in洗4至5次,整齊排列在培養(yǎng)皿中,置于25℃的恒溫培seeds of Trichosanthes kirilowii in course of ger-養(yǎng)箱中培養(yǎng)萌發(fā);以蒸餾水浸種24h的種子培養(yǎng)作為mination對照。分別檢測種子萌發(fā)過程中的淀粉酶、POD的活性及蛋白質(zhì)、MDA的含量。種子的萌動初期大量耗能,以滿足日趨活躍的生1.3檢測方法命活動和生長發(fā)育的需要,其唯一來源是靠自身儲存1.3.1發(fā)芽率測定發(fā)芽率(%)=萌發(fā)種子數(shù)÷的大分子物質(zhì)提供。淀粉酶的作用是將淀粉轉(zhuǎn)化為寡種子總數(shù)x100%聚糖,再進一步在葡萄糖酶的作用下水解成葡萄糖。1.3.2淀粉酶測定3,5-二硝基水楊酸法。以25℃大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì),在提供能量的同時,也3mn水解淀粉釋放lmg麥芽糖所需酶量為1個淀粉為生命活動需要的合成代謝提供了原料。因此,淀粉酶活單位(U)。酶的活性變化對種子萌發(fā)質(zhì)量和發(fā)芽率會產(chǎn)生重要影1.3.3POD測定愈創(chuàng)木酚法。以25℃1 min OD響。本試驗結(jié)果證明PEG對淀粉酶活性的調(diào)劑作用,值在440mm處變化0.01為1個POD酶活單位(U)。使得對種子淀粉早期消耗緩慢,為較后時間生長發(fā)育1.3.4可溶性蛋白質(zhì)測定考馬斯亮藍法。以標對營養(yǎng)的大量需求提供了保障。對照種子早期酶活準蛋白溶液為參照,根據(jù)OD值計算蛋白質(zhì)的含量。高轉(zhuǎn)化物質(zhì)多,但此時生長發(fā)育對營養(yǎng)需求量較小15MDA測定硫代巴比妥酸法。以0.5兔硫代造成中國煤化工巴比妥酸溶液為參照,根據(jù)OD值計算MDA的含量。2.3CNMHG中可溶性蛋白質(zhì)含結(jié)果與分析量的影啊PEG處理可顯著提高栝樓種子萌發(fā)過程中可溶2.1PEG處理栝樓種子濃度與處理時間的確定性蛋白質(zhì)的含量(圖2),如PEG處理在萌發(fā)過程中的取消毒過的栝樓種子,分別用不同濃度的PEG-可溶性蛋白質(zhì)含量是對照的139%,最高時為對照的418激光生物學報第14卷168%。種子萌發(fā)過程中維持較高含量的可溶性蛋白大量的活性氧離子和自由基,其氧化作用對生物體造質(zhì)可以滿足發(fā)育過程中組織器官形態(tài)建成對蛋白質(zhì)成損傷。用PEG處理的種子的POD活性上升幅度較的需求,是種子萌發(fā)生長的有力保證。水高提高生物機體的保護能力從而提高了種子的發(fā)PEG處理提高蛋白質(zhì)的含量,表明PEG處理促進芽質(zhì)量。種子貯藏蛋白質(zhì)和結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性蛋白,使2.5PEG對栝樓種子萌發(fā)過程中MDA含量的影酶蛋白、游離蛋白增多。酶類增加可促進代謝,提高生響命活力,游離蛋白增加為結(jié)構(gòu)需求提供充足的儲備,從植物細胞膜系統(tǒng)是以脂質(zhì)為主要成分的內(nèi)外環(huán)境而加速種子萌發(fā)過程和提高萌發(fā)質(zhì)量。隔離系統(tǒng),是物質(zhì)交換和調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境的門戶,代謝中氧化產(chǎn)生的自由基,可使脂質(zhì)過氧化而造成細胞膜損傷,引起功能下降,嚴重時造成內(nèi)容物泄露,或功能喪失。MDA是脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的產(chǎn)物,胞內(nèi)的MDA水平代盒PEG表了細胞膜系統(tǒng)受損傷的程度。7時間(d0.06PEG圖2PEG對栝樓種子萌發(fā)過程中可溶性蛋數(shù)至0.002白質(zhì)含量的影響Fig. 2 Effect of PEG on dissoluble protein con-tent in seeds of Trichosanthes kirilowii in course圖4PEG對栝樓種子萌發(fā)過程中MDA含量of germination的影響Fig 4 Effect of PEg on MDa content in seeds24PEG對栝樓種子萌發(fā)過程中POD活性的影響of Trichosanthes kirilowii in course of germ由圖3可見POD活性在栝樓種子萌發(fā)過程中呈迅速增長態(tài)勢,表明POD在種子萌發(fā)過程非?；钴S,發(fā)揮著重要作用。處理與對照比較,PEG處理的種子PEG處理可以引起栝樓種子萌發(fā)過程中MDA含第一天的POD活性與對照相當,之后比對照呈更快增量的變化,主要表現(xiàn)在PEG處理降低了MDA含量見長根據(jù)此可以得出PEG處理可提高POD活性。圖4。與對照相比,在最初萌發(fā)的幾天里,PEC處理的MDA含量均小于對照,從而減少脂質(zhì)過氧化,為萌發(fā)身400過程提供更為有利的內(nèi)環(huán)境條件。但就MDA在種子萌發(fā)初期的變化來看,均呈還步上升變化趨勢,并在第7天,PEG處理的MDA含量與對照相當,表明MDA隨時間(d)時間而積累,這是種子萌發(fā)過程本身所決定的,是代謝活躍和旺盛的表現(xiàn)。圖3PEG對栝樓種子萌發(fā)過程中POD酶活3討論與結(jié)論的影響Fig 3 Effect of PEG on POD activity in seeds植物種類不同,其種子萌發(fā)的難易程度不同。對Trichosanthes kirilowii in course of germina多數(shù)具有堅硬外殼的種子,由于進化過程中長期適應(yīng)環(huán)境不確定因素,造成萌發(fā)相對困難,如栝樓、松子、麻中國煤化工有發(fā)或種子萌發(fā)質(zhì)量POD是廣泛存在于植物細胞內(nèi)的氧化還原酶類,不高CNMHG這是農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中面是植物體內(nèi)消除自由基免除自由基傷害的保護酶系臨的一大技術(shù)難題組成之一,特別在活性氧代謝過程中,POD發(fā)揮了重種子萌發(fā)是植物生命的初始階段,主要依賴自身要的作用。種子在萌發(fā)的過程中,由于代謝活躍,產(chǎn)生儲備營養(yǎng)物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化等代謝提供能量滿足發(fā)育初期形態(tài)建成和器官發(fā)育分化對能量和原料的需第6期何家慶等:聚乙二醇對栝樓種子萌發(fā)的影響求,而這些轉(zhuǎn)化都必須以水的適度供應(yīng)為前提條件。間觀察,PEG處理的種子外殼容易開裂。推測粘狀物水是種子萌發(fā)的必備條件之一,是種子萌發(fā)初期的唯可能是糖蛋白一類物質(zhì),與外殼裂開有一定關(guān)系,可能能大量滲入其內(nèi)部的物質(zhì)。水分滲人種子的動態(tài)進是種阜結(jié)構(gòu)降解產(chǎn)物,或是促進種阜裂開的酶類值得程影響種子萌發(fā),如水分滲入過少,則不能啟動萌發(fā),深入研究。滲入過多過快則會影響某些生化反應(yīng)平衡,過多過速Refer吸漲還會造成質(zhì)構(gòu)的機械損傷。[1] REN Jing, HE Jia-qing. A study on utilization and value of re-采用PEG浸種,可以降低種子萌發(fā)最初的水勢,source in seeds of Trichosanthes kirilowii [J]. wild Plant Resource造成滲透壓力低于正常水壓的環(huán)境,改變水分滲透平of China,2001,20(6):2122,(任靜何家慶栝樓子資源的利用及其價值[打].中國野生植物資源,2001,20(6):21-22.)衡,從而起到了改變種子某些萌發(fā)生理生化反應(yīng),影響(2】] WANG You, Triclosan.Big;setm,00包括淀粉酶在內(nèi)的一些生物活性物質(zhì)的狀態(tài)、功能,加6.8-17.(汪猷.天花粉蛋白[M].北京:科學出版社,20006.速大分子營養(yǎng)物質(zhì)動員,促進萌發(fā)。本試驗結(jié)果證明PEG能提高蛋白質(zhì)含量,使淀粉酶活性持續(xù)升高,促3】 ZHANG Xiao-bc, WANG Chang-chu, A study on characteristic of進萌發(fā)提高發(fā)芽率。此外,PEG作為分子量較大的曉波,王昌初瓜簍種子發(fā)芽特性的研究[冂]種子,1998,2物質(zhì)不能進入種子內(nèi)部,不會對種子造成不利影響。17-20.)依據(jù)種子干燥損傷理論,干燥后水分活度低,原生[4] HONG Fa-hui, ZHAO Hai-quan, Effect of PEG and polyvinyl al質(zhì)呈凝膠狀,內(nèi)膜系統(tǒng)皺折、不完整,導致種子活力下cohol on seed vigor and cold resistance of cucumber seedling[ J]降。采取PEG浸種,萌發(fā)初期吸漲緩和,有利于種子Acta Horticulturae Sinica,1997,24(4):395-396.(洪法水,趙海萌發(fā)逐步進行膜系統(tǒng)的生理生化修復和重建,減少迅泉.聚乙二醇和聚乙烯醇對黃瓜種子活力和抗寒性的影響[打].園藝學報,1997,24(4):395-396.)速吸漲對細胞膜系統(tǒng)的損傷。脂質(zhì)過氧化是種子萌發(fā)[5 LIU Jie. Effect of PEG on germination and active oxygen metabo-損傷的主要原因之一,特別是萌發(fā)初期,代謝旺盛,產(chǎn)lism in wildrye( Leymus chinensis)seeds [J]. Acta Prataculturae生的自由基較多,對新生組織危害較大。PEG處理可Sinica,2002,l1(1):5964.(劉杰聚乙二醇處理對羊草種子緩解這個矛盾,如本試驗測定的POD較對照高,而萌發(fā)及活性氧代謝的影響[J].草葉科學,2002,11(1):59MDA低,這兩項指標都反映了PEG處理加強種子對64.)自由基的清除能力免除脂質(zhì)過多過氧化,起到了保護[6] WANG Shao-lin. Influence of PEG liquid applied in soaking LarixOlgonsis seeds on their vitality[J]. Journal of Qiqihar Teachers作用。College,1995,15(1):4650.(王紹林聚乙二醇溶液對長白落根據(jù)本試驗結(jié)果,15%PEG浸種24h,栝樓發(fā)芽率葉松種子活力的影響[J].齊齊哈爾師范學院學報,1995,15高,種子活力強,種子萌發(fā)易破胸,出芽齊一,試驗數(shù)據(jù)(1):4650.)也初步解析和證實了促進萌發(fā)的效果。此外,PEG滲7] SUN Wei. EHect of soaking by PEG on tobacco seed germination透處理后,在培養(yǎng)期間栝樓子外殼出現(xiàn)透明的粘液狀[J].Seod,2003,3:10-14.(孫渭.聚乙二醇浸種對煙草種子萌發(fā)的影響[門]種子,2003,3:10-14.)物質(zhì),用手觸摸粘乎乎的,而對照卻不明顯,在較后時作者簡介何家慶:男,1949年生,安徽安慶人,安徽大學教授,曾任安徽省績溪縣人民政府副縣長,三十多年來一直從事植物學的教學與研究工作,并長期致力于山區(qū)植物資源研究與開發(fā)。近幾年主持科研項目10余項,獲得省部級科技獎勵6項,出版專著6部,發(fā)表論文30余篇發(fā)明專利4項Biographyhe Jia-qing male, born in 1949, Anhui Anqing. Professor of Anhui University. He was ever appointed to asubprefect in Jixi County. By far he has been teaching and reseaching in the field of botany for more than 30years. He has been bending himself to study and develeresource of mountain area for a long timeRecently, he presides more than 10 research projec中國煤化工t: awardedscience antechnogy prizes, published 6 monographs and morCNMH Vented 4 patents