張慧君，唐 娟，王冰潔，許曉敏

(淮北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000)

蛋氨酸硒對豇豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

張慧君，唐 娟，王冰潔，許曉敏

(淮北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000)

研究豇豆種子在不同濃度(0、3.0、4.0、8.0、10.0、20.0、50.0、100.0 mg·L-1)的蛋氨酸硒溶液的影響下的萌發(fā)情況及其幼苗生長狀況的變化。結(jié)果表明，低濃度(<20.0 mg·L-1)的蛋氨酸硒溶液能在一定程度上促進(jìn)豇豆種子的萌發(fā)，而過高濃度的蛋氨酸硒溶液則會使豇豆種子發(fā)芽率顯著降低；豇豆種子發(fā)芽指數(shù)的變化趨勢伴隨蛋氨酸硒溶液濃度的逐步升高，與上述發(fā)芽率呈現(xiàn)相似的先升后降的現(xiàn)象；適量(<50.0 mg·L-1)的蛋氨酸硒溶液有利于增強(qiáng)豇豆幼苗體內(nèi)過氧化物酶(POD)的活性，但當(dāng)?shù)鞍彼嵛芤簼舛瘸^此范圍時(shí)，豇豆植株內(nèi)此酶的活性遭到一定程度的破壞；在存在一定低濃度(<10.0 mg·L-1)蛋氨酸硒溶液的環(huán)境下，豇豆幼苗體內(nèi)丙二醛(MDA)含量隨著蛋氨酸硒溶液處理濃度的升高而逐步降低，即濃度較低時(shí)，硒的存在有利于豇豆對抗逆境利于其正常生長；但當(dāng)?shù)鞍彼嵛芤簼舛瘸掷m(xù)升高時(shí)，MDA含量也隨之持續(xù)增加，即硒濃度過高時(shí)，硒的存在阻礙其正常生長。豇豆幼苗體內(nèi)脯氨酸(Pro)含量隨蛋氨酸硒溶液濃度的升高與其MDA含量出現(xiàn)相似的變化趨勢，在蛋氨酸硒濃度為10.0 mg·L-1時(shí)，豇豆幼苗體內(nèi)Pro的含量達(dá)到最小值。因而，適宜濃度的蛋氨酸硒有助于豇豆種子的正常萌發(fā)及其幼芽的健康生長發(fā)育，但高濃度的蛋氨酸硒則會對豇豆種子的正常萌發(fā)及其幼苗的正常生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。

豇豆； 蛋氨酸硒； 發(fā)芽率； MDA； POD

近年來，人們對于健康與養(yǎng)生方面的意識逐步提升，而微量元素硒(Se)對人、動物及微生物整個(gè)生命過程是非常重要且必需的微量元素之一，硒參與了人體的多項(xiàng)生理功能活動，并能在一定程度上對人體的某些生理疾病起到預(yù)防和治療的功能，硒還對人體的各大器官起到一定的保護(hù)作用。不僅如此，適量的硒還能在一定程度上促進(jìn)某些植物的種子萌發(fā)及幼苗的健康生長。研究表明，硒能在一定程度上提高某些植物的抗氧化作用及其對逆境的抗性，從而實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。更為最重要的是，合理調(diào)控植物培育過程中的硒濃度，有利于提高農(nóng)產(chǎn)品的保健價(jià)值。硒在人們生產(chǎn)生活中的價(jià)值越來越受到關(guān)注，因而各界對其的研究也越來越多。

豇豆(Vignaunguiculata)在南方的有些地區(qū)叫豆角。日常生活中，人們主要食用其較為鮮嫩的莢果和成熟的種子。豇豆在食用時(shí)可做鮮食、干食和泡菜等，是一類日常生活中常見的具有很高的食用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的深受大眾喜愛的蔬菜。若能通過試驗(yàn)找到最適宜豇豆生長的硒的濃度，不僅在一定程度上緩解當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上比較突出的農(nóng)藥化肥的濫用問題，而且讓人們通過植物到人的食物鏈的方式達(dá)到長期補(bǔ)硒的目的。本次試驗(yàn)旨在通過不同濃度的蛋氨酸硒溶液來培養(yǎng)豇豆芽，以研究不同濃度的硒元素對豇豆種子的萌發(fā)、幼苗的生長發(fā)育方面的影響，進(jìn)而為人們在豇豆的生產(chǎn)過程中對硒元素補(bǔ)給量的判斷上提供一定的理論依據(jù)[1-7]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以豇豆種子為供試材料。

1.2 處理設(shè)計(jì)

設(shè)9個(gè)小組，各取20粒種子，以蛋氨酸硒的形式加入硒，且都設(shè)置A、B兩個(gè)重復(fù)，溶液濃度分別為0、3.0、4.0、8.0、10.0、20.0、50.0、100.0 mg·L-1。種子用70%乙醇充分浸泡消毒15 min后，再用蒸餾水沖洗3次，去除其表面的乙醇?xì)埩簟⑻暨x出的豇豆種子置于鋪有濾紙的無菌培養(yǎng)皿中，分別加入對應(yīng)的不同濃度的蛋氨酸硒溶液。在試驗(yàn)室恒溫避光的條件下培養(yǎng)，每隔24 h更換相應(yīng)溶液1次，并記錄每組處理種子每天的萌發(fā)數(shù)量，最后采集其幼苗進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)測定[1]。

發(fā)芽指標(biāo)測定。用豇豆種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)評價(jià)種子的發(fā)芽能力。

丙二醛(MDA)含量的測定。MDA含量的測定采用雙組分分光光度法[1]。

過氧化物酶(POD)活性的測定。POD活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法[1]。

脯胺酸(Pro)含量的測定。稱取待測子葉樣品0.5 g進(jìn)行Pro含量的測定[1]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋氨酸硒對豇豆種子萌發(fā)的影響

2.1.1 發(fā)芽率

如圖1所示，蛋氨酸硒濃度在0～4 mg·L-1時(shí)，豇豆發(fā)芽率伴隨著蛋氨酸硒溶液處理濃度的增加呈上升趨勢；在4～8 mg·L-1時(shí)，伴隨著蛋氨酸硒溶液處理濃度的增加，豇豆發(fā)芽率略微有下降；在8～20 mg·L-1時(shí)，隨著蛋氨酸硒處理濃度逐漸增加，豇豆發(fā)芽率先上升后趨于平穩(wěn)至發(fā)芽率達(dá)到最大值；而在20～100 mg·L-1時(shí)，豇豆發(fā)芽率隨著蛋氨酸硒處理濃度的增加出現(xiàn)較明顯的下降趨勢；100 mg·L-1時(shí)發(fā)芽率處于所有濃度處理組中的最低值。

圖1 不同濃度蛋氨酸硒下的豇豆種子發(fā)芽率的影響

2.1.2 發(fā)芽指數(shù)

如圖2所示，在蛋氨酸硒濃度為0～4 mg·L-1時(shí)，豇豆種子的發(fā)芽指數(shù)伴隨著蛋氨酸硒溶液處理濃度的逐漸增加而有所下降；在4～20 mg·L-1時(shí)，豇豆種子的發(fā)芽指數(shù)隨蛋氨酸硒濃度的增加又逐漸上升；在20 mg·L-1時(shí)，其發(fā)芽指數(shù)達(dá)到最高值18.667；在20～100 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽指數(shù)隨蛋氨酸硒濃度的升高又逐漸下降；在100 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽指數(shù)為所有處理組的最低值16.50。

圖2 不同濃度蛋氨酸硒下的豇豆種子發(fā)芽指數(shù)

2.2 蛋氨酸硒對豇豆幼苗MDA含量的影響

如圖3所示，在蛋氨酸硒濃度為0時(shí)，豇豆幼苗的MDA含量為0.28 μmol·g-1；0～3 mg·L-1時(shí)，伴隨蛋氨酸硒濃度的持續(xù)升高，MDA含量增加；3～10 mg·L-1時(shí)，MDA含量隨蛋氨酸硒濃度的持續(xù)升高而呈明顯下降趨勢；10 mg·L-1時(shí)達(dá)到最小值0.108 μmol·g-1；而在10～100 mg·L-1時(shí)，MDA含量又不斷上升；100 mg·L-1時(shí)達(dá)到所有處理濃度中的最大值0.183 μmol·g-1。

圖3 不同濃度蛋氨酸硒下的豇豆幼苗MDA含量

2.3 蛋氨酸硒對豇豆幼苗POD活性的影響

如圖4所示，豇豆幼苗在蛋氨酸硒濃度為0時(shí)，其體內(nèi)POD活性處在所有處理中的最低值；當(dāng)?shù)鞍彼嵛鴿舛葹?～50 mg·L-1時(shí)，POD活性伴隨著蛋氨酸硒濃度的升高而增加；當(dāng)?shù)鞍彼嵛鴿舛戎?0 mg·L-1時(shí)，酶活性達(dá)到所有處理中的最高值；當(dāng)?shù)鞍彼嵛鴿舛仍?0～100 mg·L-1時(shí)，POD活性伴隨蛋氨酸硒濃度的升高而顯著降低。

圖4 不同濃度蛋氨酸硒下的豇豆幼苗POD活性

2.4 蛋氨酸硒對豇豆幼苗Pro含量的影響

如圖5所示，在蛋氨酸硒濃度為0～3 mg·L-1時(shí)，Pro含量隨著蛋氨酸硒濃度的升高而增加；在蛋氨酸硒濃度為3～10 mg·L-1時(shí)，Pro含量隨著蛋氨酸硒的升高呈明顯下降趨勢；在蛋氨酸硒濃度為10 mg·L-1時(shí)，Pro含量處在最低值72.477 μg·g-1；在蛋氨酸硒濃度為10～100 mg·L-1時(shí)，Pro含量伴隨著蛋氨酸硒濃度呈顯著上升趨勢，在100 mg·L-1時(shí)為140.947 μg·g-1。

圖5 不同濃度蛋氨酸硒下的豇豆幼苗Pro含量

3 討論

試驗(yàn)中當(dāng)使用不同濃度的蛋氨酸硒溶液(0、3.0、4.0、8.0、10.0、20.0、50.0、100.0 mg·L-1)對豇豆種子進(jìn)行處理時(shí)，豇豆種子萌發(fā)及MDA、POD、Pro的含量等隨之出現(xiàn)一系列變化。由試驗(yàn)結(jié)果可推測，在一定低濃度(<20.0 mg·L-1)范圍，蛋氨酸硒溶液對豇豆種子的發(fā)芽率有一定程度的促進(jìn)作用，而當(dāng)其濃度超過這一范圍時(shí)，則會對其發(fā)芽過程產(chǎn)生阻礙作用。豇豆種子發(fā)芽指數(shù)也隨蛋氨酸硒濃度的上升出現(xiàn)先增加后減小的趨勢，從而推測，低濃度的蛋氨酸硒能提高豇豆種子的發(fā)芽能力及活力；與之相反，當(dāng)其蛋氨酸硒濃度過高時(shí)，則會對其正常發(fā)芽產(chǎn)生阻礙作用。

在蛋氨酸硒濃度較低的條件下，豇豆幼苗的MDA含量隨著蛋氨酸硒濃度不斷升高而逐漸下降。蛋氨酸硒濃度在10.0 mg·L-1時(shí)，MDA含量達(dá)到最小值；當(dāng)?shù)鞍彼嵛鴿舛瘸^這個(gè)范圍時(shí)，MDA含量則不斷上升。由此可見，適量濃度的蛋氨酸硒(<10.0 mg·L-1)能在一定程度上緩解逆境或衰老過程中對植株的脅迫作用。但當(dāng)其濃度超過這個(gè)范圍時(shí)，這種緩解作用會逐漸消失，甚至?xí)ζ渖L產(chǎn)生阻礙和傷害。

POD活性是判定植物體內(nèi)生理代謝變化的重要指標(biāo)[8-15]。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，豇豆幼苗在一定低濃度的蛋氨酸硒溶液處理?xiàng)l件下，其POD活性隨蛋氨酸硒濃度的升高而逐漸增加。在蛋氨酸硒濃度至50.0 mg·L-1時(shí)，酶活性達(dá)到所有處理濃度中的最高值；當(dāng)?shù)鞍彼嵛鴿舛瘸^50.0 mg·L-1后，豇豆幼苗體內(nèi)的POD活性隨其濃度的升高而顯著下降。所以，豇豆幼苗在較低濃度蛋氨酸硒溶液處理時(shí)，POD活性總體呈上升趨勢，可見適宜低濃度的蛋氨酸硒能在一定程度上提升其體內(nèi)POD活性，進(jìn)而有利于植株的正常生長。然而當(dāng)?shù)鞍彼嵛鴿舛冗^高時(shí)，會對幼苗本身的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制甚至傷害作用。

Pro和MDA在反映植物對逆境的反應(yīng)程度強(qiáng)弱上有類似效果。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Pro含量隨著蛋氨酸硒濃度的升高呈先降后升的變化趨勢。在所有蛋氨酸硒濃度低于10.0 mg·L-1的處理組中，豇豆幼苗體內(nèi)的Pro含量隨著蛋氨酸硒濃度的升高而有一定程度的下降，但在蛋氨酸硒濃度超過此范圍的處理組中，Pro含量隨著蛋氨酸硒濃度的升高也呈上升趨勢。因此，在用較低濃度蛋氨酸硒溶液對豇豆進(jìn)行處理時(shí)，能在一定程度上緩解逆境對其的傷害，從而有利于植株生長。然而當(dāng)?shù)鞍彼嵛芤簼舛冗^高時(shí)，可能會對幼苗本身的生長產(chǎn)生傷害作用。

綜上所述，蛋氨酸硒溶液對豇豆種子的萌發(fā)和豇豆幼苗的生長發(fā)育存在一定的劑量效應(yīng)，一定低濃度的蛋氨酸硒有利于其種子發(fā)芽和幼苗的生長，但若濃度過高則會對其生命活動產(chǎn)生抑制作用。在本次試驗(yàn)中，通過分析蛋氨酸硒濃度對豇豆的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、POD活性、MDA含量及Pro含量的影響結(jié)果，再結(jié)合成本綜合考慮認(rèn)為，豇豆發(fā)芽及幼芽生長環(huán)境中的硒濃度控制在10.0 mg·L-1左右較為適宜。

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(責(zé)任編輯：張瑞麟)

2016-07-22

安徽省高校自然科學(xué)基金(KJ2016B015)；淮北師范大學(xué)博士科研啟動項(xiàng)目(12601034)

張慧君，講師，博士，研究方向?yàn)閳@藝植物分子育種，E-mail：zhhuijun@126.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170202

S643

A

0528-9017(2017)02-0198-03

文獻(xiàn)著錄格式：張慧君，唐娟，王冰潔，等. 蛋氨酸硒對豇豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(2)：198-200，204.