不同濃度冠菌素對(duì)桑種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

侯麗媛，王娜，楊巨超

（江蘇科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212018）

不同濃度冠菌素對(duì)桑種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

侯麗媛，王娜*，楊巨超

（江蘇科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212018）

為了探討冠菌素（COR）對(duì)桑種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，本文用不同濃度的冠菌素溶液浸泡桑種子，萌發(fā)后測(cè)定幼苗的生長(zhǎng)情況以及根芽含糖量、蛋白含量、葉綠體色素含量等指標(biāo)變化。結(jié)果表明：冠菌素可以提高桑樹(shù)種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，縮短發(fā)芽時(shí)間，且COR濃度為10-4μmol/L時(shí)效果最好；不同濃度的冠菌素都能提高種子的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)，其中對(duì)根長(zhǎng)的作用效果顯著，最適濃度在10-3μmol/L左右；冠菌素還能顯著提高幼苗根中可溶性糖和可溶性蛋白含量，對(duì)芽的糖和蛋白含量影響不大；對(duì)幼葉的葉綠體色素含量變化具有雙重性效果，即高濃度（＞10－1μmol/L）時(shí)降低色素含量，低濃度（≤10-4μmol/L）時(shí)提高色素含量。

冠菌素；桑樹(shù)種子；萌發(fā)；幼苗生長(zhǎng)

桑種子是顆粒較小的脂肪性種子，其化學(xué)成分含量豐富，外界的不利因素（高溫、潮濕、霉菌寄生和蟲(chóng)蝕等）易使其發(fā)生劣變而縮短壽命。因此，如何提高桑樹(shù)種子的發(fā)芽率，是蠶桑生產(chǎn)中亟需解決的一個(gè)問(wèn)題［1］。冠菌素（Comnatine，COR）是丁香假單胞桿菌的一種代謝產(chǎn)物，與茉莉酸類(lèi)化合物具有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)和相似的生物功能，同時(shí)冠菌素能影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育、誘導(dǎo)防御相關(guān)次生物質(zhì)代謝和調(diào)節(jié)逆境脅迫等功能，是近年來(lái)生命科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)［2-5］。冠菌素生理功能方面的研究較多，但對(duì)于其對(duì)種子萌發(fā)的影響研究較少，曾有對(duì)于冠菌素調(diào)節(jié)水稻種子［6］、玉米種子［7］等淀粉類(lèi)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的報(bào)道，但對(duì)桑樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程的影響效果尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)選取優(yōu)質(zhì)桑種子為原料，研究冠菌素對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，明確冠菌素在桑樹(shù)種子萌發(fā)方面的調(diào)控效應(yīng)，篩選出有利于桑樹(shù)種子萌發(fā)的冠菌素濃度，為防止因老化而影響桑種子發(fā)芽提供一定的措施。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試用桑種子為豐馳桑，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)研究所提供。

1.2 主要試劑和儀器

主要試劑：冠菌素購(gòu)自Sigma公司，濃度標(biāo)定為10-1μmol/L；其他試劑苯酚、牛血清白蛋白、考馬斯亮藍(lán)G-250等，均為國(guó)產(chǎn)分析純。

主要儀器：FA2104電子分析天平、恒溫培養(yǎng)箱、DHG-9240A型電熱鼓風(fēng)干燥箱、UV-722可見(jiàn)光分光光度計(jì)、TGL-16G型超低溫高速離心機(jī)、制冰機(jī)，等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 桑種子的消毒

選取顆粒飽滿、大小均一的桑種子，用5%的次氯酸鈉溶液浸泡消毒15 min，再用蒸餾水多次漂洗，洗凈種子上殘留的次氯酸鈉溶液。

1.3.2 桑種子的處理

將漂洗干凈的消毒桑種子分別在10－1μmol/L、10－2μmol/L、10－3μmol/L、10－4μmol/L和10－5μmol/L的冠菌素溶液中浸泡12 h，同時(shí)以蒸餾水為對(duì)照。

1.3.3 桑種子萌發(fā)

取出每組處理后的種子，用蒸餾水清洗干凈表面殘留的冠菌素溶液，均勻的將種子置于鋪有雙層濾紙、加有適量蒸餾水（約5 ml）的培養(yǎng)皿中，每皿50粒種子，每個(gè)處理重復(fù)3次。培養(yǎng)皿加蓋放在25℃、濕度70%的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)（光照周期12 h/12 h），每天定時(shí)每皿補(bǔ)加蒸餾水5 ml以保持皿內(nèi)濕潤(rùn)。

從種子置床之日算為第1 d，以胚根突破種皮作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)。每天定時(shí)記錄發(fā)芽種子數(shù)，以連續(xù)2 d不再有種子發(fā)芽作為發(fā)芽結(jié)束期［8］。

1.4 測(cè)定內(nèi)容與方法

1.4.1 發(fā)芽指標(biāo)的測(cè)定

萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，稱(chēng)量每個(gè)培養(yǎng)皿中種子芽和根的鮮重，用透明直尺測(cè)量每個(gè)萌發(fā)的種子的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算不同濃度冠菌素處理后桑種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽速度等指標(biāo)［9］。

發(fā)芽率=（種子發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)）×100%

發(fā)芽勢(shì)=（S日/S總）×100%

種子平均發(fā)芽速度=∑（D×N）/∑N

上述式中：S日為日均發(fā)芽數(shù)達(dá)到最高時(shí)的發(fā)芽種子數(shù)；S總為測(cè)定的樣品種子總數(shù)；D為種子置床起算的天數(shù)（本實(shí)驗(yàn)種子發(fā)芽指數(shù)的測(cè)定置床之日為1）；N為相應(yīng)天數(shù)的發(fā)芽粒數(shù)［8］。

1.4.2 生化指標(biāo)的測(cè)定

可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定；可溶性糖含量采用硫酸-苯酚法測(cè)定；葉綠素含量采用分光光度法測(cè)定［10］。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有試驗(yàn)處理均為3次重復(fù)，試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。使用Excel的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和單因素方差分析［11］。

2 結(jié)果與分析

2.1 冠菌素對(duì)桑種子萌發(fā)的影響

發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和種子發(fā)芽速度是反映植物種子品質(zhì)優(yōu)劣和活力的重要指標(biāo)［12］。由表1可以看出，用10－1μmol/L、10－2μmol/L、10－3μmol/L、10－4μmol/ L和10－5μmol/L五種不同濃度的冠菌素處理桑種子，相對(duì)于水對(duì)照組，發(fā)芽率均有所提高，但差異不顯著（p＞0.05）。冠菌素對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)的影響具有濃度效應(yīng)，高濃度（＞10－3μmol/L）時(shí)降低發(fā)芽勢(shì)，低濃度（≤10－3μmol/L）時(shí)提高發(fā)芽勢(shì)；不同濃度的冠菌素處理組發(fā)芽速度均有不同程度的提高，說(shuō)明冠菌素可以在一定程度上促進(jìn)桑種子萌發(fā)，但各組處理與水對(duì)照相比差異均不顯著（p＞0.05）。

表1 不同濃度冠菌素對(duì)桑種子萌發(fā)的影響Table 1 Effect of COR on mulberry seeds germination

2.2 冠菌素對(duì)桑幼苗生長(zhǎng)的影響

不同濃度的冠菌素均能增加桑幼苗的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)，其中各處理組的根長(zhǎng)與對(duì)照組相比差異顯著（p＜0.05）。不同濃度的冠菌素使芽重和幼苗總重均有不同程度降低，對(duì)于幼苗根重的影響具有兩重性效果，高濃度促進(jìn)低濃度抑制，但各處理組與水對(duì)照相比差異均不顯著（表2）。

2.3 冠菌素對(duì)桑幼苗可溶性蛋白含量的影響

植物幼苗的可溶性蛋白質(zhì)大多數(shù)是參與各種代謝的酶類(lèi)，它的含量是了解植物體總代謝的一個(gè)重要指標(biāo)［8］。以牛血清白蛋白（BSA）做標(biāo)準(zhǔn)曲線（y=0.0076x+ 0.0224，r=0.9915），用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定桑幼苗根和芽?jī)?nèi)可溶性蛋白含量，結(jié)果表明：冠菌素可以提高幼苗根的可溶性蛋白含量（圖1），濃度為10-1μmol/L、10-2μmol/L、10-3μmol/L、10-4μmol/L和10-5μmol/L時(shí)蛋白含量分別提高了50.56%、47.66%、59.54%、40.76%和51.04%，差異均達(dá)到極顯著水平（p＜0.01），但使芽的可溶性蛋白含量有一定程度的降低（圖2），差異不顯著。蛋白含量高，酶代謝活動(dòng)旺盛，桑種子中的脂肪能快速的轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)，供給種子萌發(fā)時(shí)胚根、胚軸和胚芽的生長(zhǎng)。冠菌素極顯著的增加根中可溶性蛋白的含量有利于根的迅速生長(zhǎng)，這與根長(zhǎng)的測(cè)定結(jié)果相一致；而芽中可溶性蛋白含量下降，這也與芽長(zhǎng)和芽重的結(jié)果相符。

2.4 冠菌素對(duì)桑幼苗可溶性糖含量的影響

糖類(lèi)是種子萌發(fā)過(guò)程中的能源物質(zhì)、碳源物質(zhì)，因此組織中總糖含量可以在一定程度上反映植物各組織器官中的營(yíng)養(yǎng)狀況。以100 μg/ml的蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液做標(biāo)準(zhǔn)曲線（y=0.0066x+0.0061，r=0.9977），經(jīng)不同濃度冠菌素溶液處理后，桑幼苗根中的可溶性糖含量升高（圖3），尤其是高濃度10－2μmol/ L和10－3μmol/L處理組，糖含量增加了2.88倍和3.52倍。但芽中的可溶性糖含量變化不明顯（圖4）。因?yàn)楣诰乜梢蕴岣呱Ｓ酌缃M織內(nèi)的可溶性蛋白的含量，相對(duì)增加了有關(guān)代謝酶的活力，促進(jìn)種子中貯存物轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄蕴牵┓N子萌發(fā)需要，因此可溶性蛋白含量與可溶性糖含量表現(xiàn)為正相關(guān)［8］。

2.5 冠菌素對(duì)桑幼苗葉綠體色素含量的影響

葉綠體中含有綠色素（葉綠素a和葉綠素b）和黃色素（胡蘿卜素和葉黃素），兩類(lèi)色素均溶于有機(jī)溶劑，葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素均有光學(xué)活性，所以用丙酮提取后再用分光光度法檢測(cè)其含量，結(jié)果表明：冠菌素對(duì)葉綠體色素的影響總體上呈先降后升的趨勢(shì)，對(duì)于葉綠素a和葉綠素總量的影響具有雙重性影響，即高濃度（＞10－2μmol/L）時(shí)含量下降，低濃度（≤10－4μmol/L）時(shí)含量上升；對(duì)于葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素的含量，作用效果不明顯。

表2 不同濃度冠菌素對(duì)桑幼苗生長(zhǎng)的影響Table 2 Effect of COR on mulberry seeds growth

圖1 COR對(duì)桑幼苗根的可溶性蛋白含量影響Figure 1 Effect of COR on soluble protein content of

圖2 COR對(duì)桑幼苗芽的可溶性蛋白含量影響Figure 2 Effect of COR on soluble protein content of

圖3 COR對(duì)桑幼苗根的可溶性糖含量影響Figure 3 Effect of COR on soluble sugar content of mulberry primary seedling roots

圖4 COR對(duì)桑幼苗芽的可溶性糖含量影響Figure 4 Effect of COR on soluble sugar content of mulberry primary seedling buds

圖5 COR對(duì)桑幼苗葉綠體色素含量的影響

3 結(jié)論

（1）不同濃度的冠菌素溶液可以提高桑種子的質(zhì)量和品質(zhì)，促進(jìn)桑種子萌發(fā)，提高發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，縮短發(fā)芽時(shí)間，增加幼苗的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)，其中對(duì)根長(zhǎng)具有顯著影響；對(duì)于幼苗根重的影響具有兩重性效果，但影響效果不顯著。

（2）冠菌素可以提高桑種子的生理生化代謝水平：提高幼苗可溶性蛋白含量，增強(qiáng)總代謝水平；促進(jìn)種子中貯存物快速轉(zhuǎn)化為可溶性糖類(lèi)，供種子萌發(fā)需要。

（3）冠菌素對(duì)葉綠體色素含量的影響具有雙重性，低濃度的冠菌素溶液可以提高葉綠素的含量，有利于幼苗捕獲光能，從而提高光合速率，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。

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Effects of Coronatine on Mulberry Seeds Germination and Seedling Growth

HOU Li-yuan，WANG Na，YANG Ju-chao
（College of Biological and Chemical Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212018 Jiangsu，China）

In order to discuss the effects of coronatine on mulberry seeds germination and seeding growth，in this paper we used different concentration of coronatine solution to soak mulberry seeds.After germinating，the seedling growth，sugar content，protein content，chlorophyll indicators of root and sprout were measured.Results showed that coronatine could improve the mulberry seeds germination rate and germination potential，shorten germination rate.the optimum concentration of COR was 10－4μmol/L.COR could increase the length of root and sprout，especially the root length and the optimal concentration was 10－3μmol/L.COR also could improve seedling root soluble sugar and soluble protein content obviously，but effects on seedling bud were not observed.The pigment content changes of young leaves showed double COR effect，namely high concentration（＞10－1μmol/L）decreased the pigment content and low concentration（≤10－4μmol/L）increased it.

coronatine；mulberry seeds；germination；seeding growth

S888.2

A

0258-4069［2013］02-037-04

項(xiàng)目來(lái)源：江蘇科技大學(xué)科技創(chuàng)新計(jì)劃

王娜（1976-），女，碩士，副教授，主要從事生物資源的開(kāi)發(fā)和利用研究。E-mail:biojustwn@126.com