殼聚糖對小麥種子萌發(fā)及幼苗生理生化特性的影響

摘要：用２００、４００、６００ ｍｇ／Ｌ的殼聚糖溶液包衣處理小麥品種先超１號，在２０℃條件下發(fā)芽，可以明顯提高種子的發(fā)芽率和幼苗的鮮重、干重、根長、芽長以及幼苗葉片中的葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖等的含量。

關(guān)鍵詞：殼聚糖；小麥；萌發(fā)；生理指標(biāo)

中圖分類號：Ｓ５１２．１；Ｑ９４５文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）07－1332-03

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｃｈｉｔｏｓａｎ ｏｎ Ｗｈｅａｔ Ｓｅｅｄ Ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｅｅｄｌｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

ＪＩＡＮＧ Ｓｈａｎ，ＺＨＵ Ｑｉ－ｚｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎ－ｈａｏ，ＷＡＮＧ Ｇｕｉ－ｃｈｕｎ

（Ｍａｒｉｎｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｔ Ｗｅｉｈａｉ， Ｗｅｉｈａｉ ２６４２０９， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｅｅｄｓ ｏｆ ｗｈｅａｔ ｖａｒｉｅｔｙ Ｘｉａｎｃｈａｏ １ ｗｅｒｅ ｓｏａｋｅｄ ｉｎ ２００， ４００ ａｎｄ ６００ ｍｇ／Ｌ ｃｈｉｔｏｓａｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｎｅ ｈｏｕｒ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｅｄ at ２０℃． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｃｈｉｔｏｓａｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅ， fresh ｗｅｉｇｈｔ， ｄｒｙ ｗｅｉｇｈｔ， ｒｏｏｔ ｌｅｎｇｔｈ， ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｌｅｎｇｔｈ， ｌｅａｆ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｌｅａｆ ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｌｅａｆ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｗｈｅａｔ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｈｉｔｏｓａｎ； ｗｈｅａｔ； ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ； ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉc

甲殼素（Ｃｈｉｔｉｎ）是存在于自然界中的惟一一種陽離子、能被生物降解、分布極其廣泛的有機高分子材料。大量存在于昆蟲、甲殼綱動物外殼及真菌的細(xì)胞壁中，是地球上僅次于纖維素的第二大可再生資源［１］。通過對甲殼素進行加工，便可提取出殼聚糖（Ｃｈｉｔｏｓａｎ）。這類多糖既可生物合成，又可生物降解，與動物的器官、組織及細(xì)胞有良好的生物相容性；無毒、無害，降解過程中產(chǎn)生的低分子寡聚糖在體內(nèi)不積累，幾乎無免疫原性［２］。殼聚糖具有促進作物生長的功能，用其浸種，可使小麥子粒產(chǎn)量提高，單位面積穗數(shù)增加，蛋白質(zhì)含量提高［３，４］。殼聚糖大量存在于低等動植物中，如蝦、蟹、昆蟲的甲殼中，可謂來源廣泛。據(jù)統(tǒng)計，加工蝦蟹的廢棄物——蝦蟹殼，全世界每年即達(dá)１ ５４０萬ｔ，這龐大的廢棄物給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染。將這些廢棄物進行一系列加工轉(zhuǎn)變?yōu)闅ぞ厶遣⒓右岳茫囟〞袕V闊的前景［５］。種子包衣是近年來種子處理的新技術(shù)［６，７］，種子包衣中含有農(nóng)藥、化肥、植物生長調(diào)節(jié)劑和微量元素等物質(zhì)，可有效控制作物幼苗期病蟲害的發(fā)生，提高作物種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢，促進生長發(fā)育，增加產(chǎn)量［８］。

１材料與方法

１．１供試材料

殼聚糖：水溶性殼聚糖（脫乙酰度為８０％），購買于濟南海得貝海洋生物有限公司。

供試種子：小麥（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．）優(yōu)良品種先超１號購買于威海市農(nóng)業(yè)局種子站，純度≥９９．０％，凈度≥９０．０％，發(fā)芽率≥８５．０％，水分≤１３．０％。

儀器與試劑：丙酮、乙醇、磷酸、考馬斯亮藍(lán)、牛血清蛋白等試劑均為分析純；ＵＶ－７５４分光光度儀由上海躍進醫(yī)療機械廠生產(chǎn)；塑料花盆24個，花盆底部開５個孔，口部直徑１２ ｃｍ。

１．２試驗方法

１）發(fā)芽率的測定：取子粒飽滿的先超１號小麥種子，分別浸入２００、４００、６００ ｍｇ／Ｌ不同濃度的殼聚糖溶液中進行包衣，浸泡１ ｈ后，取出種子晾干。每處理溶液設(shè)６次重復(fù)，每重復(fù)５０粒種子，以無包衣的小麥種子作為對照，三層發(fā)芽紙上發(fā)芽，在２０℃光照下進行培養(yǎng)，每天光照１２ ｈ，光照強度約

４ ０００ ｌｘ。至３ ｄ統(tǒng)計正常幼苗數(shù)，并計算發(fā)芽率。

種子發(fā)芽率＝Ｔ３／Ｔ×１００％

公式中，Ｔ：種子總數(shù)；Ｔ３：發(fā)芽開始至第三天時發(fā)芽種子總數(shù)。

２）幼苗生長量的測定：種子處理后第七天測量幼苗的根長、芽長、全株干重以及鮮重（FW）。

３）葉綠素含量的測定：取處理后第七天的幼苗地上部分，用８０％（V/V）丙酮提取，在６６３和６４５ ｎｍ處測定吸光度，用下式計算葉綠素含量，以ｍｇ／ｇ（ＦＷ）表示：公式Ｃ＝８．０２×ＯＤ６６３＋２０．２１×ＯＤ６４５。

４）可溶性蛋白質(zhì)的測定：準(zhǔn)確稱取一定量培養(yǎng)７ ｄ的幼苗地上部分，用０．１５ ｍｏｌ／Ｌ ＮａＣｌ溶液提取，在２６０和２８０ ｎｍ處測定吸光度，用下式計算可溶性蛋白質(zhì)含量，以ｇ／１００ｇ（ＦＷ）表示：Ｃ＝１．５５×Ａ２００

－０．７６×Ａ２６０。

５）可溶性糖的測定：取適量培養(yǎng)１４ ｄ的幼苗地上部分，在１１０℃下烘１５ ｍｉｎ，然后調(diào)至７０℃過夜。準(zhǔn)確稱取預(yù)處理的幼苗５０．０ ｍｇ，用８０％（Ｖ／Ｖ）乙醇提取，準(zhǔn)確移取０．５０ ｍＬ提取液，加水０．５ ｍＬ、５％（V/V）苯酚１ ｍＬ和９８％（V/V）濃硫酸５ ｍＬ，搖勻，靜置１５ ｍｉｎ，在４９０ ｎｍ處測定其吸光度。

所有試驗數(shù)據(jù)使用ＳＰＳＳ １７．０整理與統(tǒng)計分析。

２結(jié)果分析

２．１不同濃度殼聚糖包衣對小麥種子萌發(fā)的影響

用不同濃度的殼聚糖溶液對小麥種子進行包衣，均能促進小麥的發(fā)芽率，且表現(xiàn)出明顯的濃度效應(yīng)（表1）。小麥種子的萌發(fā)率在４００ ｍｇ／Ｌ的殼聚糖溶液包衣時最高，比對照組提高了１１個百分點；但是當(dāng)濃度達(dá)到６００ ｍｇ／Ｌ時，種子的萌發(fā)率開始有所下降，即過高濃度的殼聚糖溶液對小麥種子的促進作用降低。

２．２不同濃度殼聚糖包衣對小麥幼苗鮮重及干重的影響

不同濃度殼聚糖溶液包衣處理均可以提高小麥種子幼苗的干重、鮮重、芽長、根長和發(fā)芽率，并且存在濃度效應(yīng)（表１）。幼苗的干重和鮮重最高分別比對照組提高２７．３％和19．4％。根長和芽長最高分別比對照組提高１．７８和１．２０ ｃｍ。由試驗結(jié)果可見，殼聚糖能增加小麥幼苗的有機物質(zhì)含量，促進幼苗的生長，并且殼聚糖包衣在相同時間內(nèi)能促進芽長和根長增加，從而縮短其生長期。

２．３不同濃度殼聚糖包衣對小麥幼苗可溶性蛋白質(zhì)的影響

不同濃度的殼聚糖溶液包衣可以不同程度地提高小麥幼苗的可溶性蛋白質(zhì)含量（表２），這表明殼聚糖包衣處理，可增強小麥幼苗對無機氮的同化作用，促進幼苗葉片的蛋白質(zhì)合成，提高葉片光合速率，增加植株光合產(chǎn)物的合成與積累。在以上幾種濃度處理中，以４００ ｍｇ／Ｌ的效果最好，相對于對照組提高了１４．２％，效果非常顯著。

２．４不同濃度殼聚糖包衣對小麥幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，葉綠素含量的高低，直接影響產(chǎn)量的高低。由試驗結(jié)果（表２）可知，用殼聚糖處理的小麥幼苗葉綠素含量明顯高于對照組，并且存在明顯的濃度效應(yīng)。當(dāng)處理濃度在４００ ｍｇ／Ｌ時，包衣的小麥幼苗葉綠素含量比對照組提高了１５．３％。

２．５不同濃度的殼聚糖包衣對小麥幼苗可溶性糖含量的影響

不同濃度的殼聚糖溶液包衣可以不同程度地提高小麥幼苗的可溶性糖含量（表２），這表明殼聚糖能夠加強幼苗對糖類的代謝，增強葉綠素對于糖類的固定與合成。在以上處理中，以４００ ｍｇ／Ｌ濃度組效果為最好，相比對照組提高了２４．９％。

３討論

試驗結(jié)果表明，殼聚糖溶液處理能提高種子發(fā)芽率，增加幼苗葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)以及可溶性糖的含量，從而促進種子的萌發(fā)和幼苗的生長，為以后的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成奠定了基礎(chǔ)；殼聚糖溶液包衣處理能夠增加幼苗的芽長和根長，增加幼苗的干重和鮮重，并且能夠提高葉綠素含量，說明殼聚糖能夠改善小麥幼苗的光合作用性能，對作物產(chǎn)量的形成具有很重要的作用；殼聚糖溶液包衣處理能提高可溶性蛋白質(zhì)及可溶性糖的含量，表明殼聚糖溶液包衣處理能增強作物對無機氮素的同化利用，促進蛋白質(zhì)的合成，這對于小麥幼苗的生長發(fā)育以及最終的產(chǎn)量形成和品質(zhì)的改善都有重要的作用。另外，殼聚糖來源廣泛，對作物無害，對人畜無毒，對環(huán)境無公害［９，１０］。由此看來，殼聚糖包衣應(yīng)用于生產(chǎn)不僅具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益，還具有重要的生態(tài)效益，是值得大力推廣的一種新型包衣劑。

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