赤霉素（GA3）浸種對甜葉菊種子萌發的影響

武小姣，馬錢波，李志威，馬曉宇，趙國琦

（揚州大學動物科學與技術學院，江蘇 揚州 225009）

甜葉菊（Steva rebaudianaBertoni）是菊科甜葉菊屬多年生草本植物。最初分布于南美洲，如今已栽培分布于亞洲和歐洲[1]。甜葉菊因為富含糖苷，一直是研究的熱點。一方面，其糖苷地一般食用蔗糖甜度的300 倍，另一方面熱量是蔗糖的1/300，因此被譽為繼甘蔗、甜菜之后的第三大糖原[2]。甜菊糖苷還具有藥用價值，能預防低血糖和癌癥的產生，適合糖尿病、低血糖、高血壓以及肥胖癥患者食用[3]。然而，甜葉菊種子由于其體積小，成熟度不一致，未經處理的種子發芽率很低，一般僅有40%左右。甜葉菊種子價格較貴，目前推廣甜葉菊品種也多為雜種，發芽率波動較大，產量品質參差不齊[4]。

研究表明，植物生長調節劑對種子的生產具有調節作用。胺鮮酯（DA-6）是一種高能植物生長調節劑，能夠有效促進藜麥種子萌發[5]。脫落酸（ABA）能誘導種子休眠[6]，赤霉素（GA3）則能消除脫落酸的作用，并促進種子萌發[7]，適當增加乙烯（ETH）也對植物種子萌發起到促進作用[8]。其中對赤霉素的研究較多，湛潤生等發現一定濃度范圍的赤霉素浸種可以提高紫花苜蓿（Medicago sativaL.）種子的發芽率和發芽勢[9]。李暢等發現赤霉素也可以提高毛氈杜鵑（Rhododendron confertissimum）種子發芽率，并且效果顯著[10]。而赤霉素對提高甜葉菊發芽率的研究未見報道[11-13]。本試驗先用不同濃度赤霉素浸種，根據電導率確定最佳浸種濃度，測定甜葉菊種子萌發過程中發芽率、發芽勢以及與其萌發相關指標的變化，以期確定適宜的赤霉素浸種濃度，對提高甜葉菊種子利用率，為降低種植成本提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用的甜葉菊種子購于景云豐種業公司，在4 ℃種子貯藏柜中保存，發芽試驗于2019 年12月進行。

1.2 試驗方法

試驗根據高洋等對赤霉素濃度的選擇，確定預試驗赤霉素濃度為0、50、100、200、400、600 mg·L-1，對相同質量甜葉菊種子進行浸種處理，以不加赤霉素的甜葉菊種子作為對照，24 h后用雷磁DDBJ-350 型便攜式電導率儀測定其電導率，根據電導率的高低確定最佳濃度[14]。

選擇成熟、大小一致的種子，用0.5%的NaClO溶液浸種10 min 消毒后[15]，用超純水漂洗3 次，然后用選定赤霉素濃度浸種1 d，浸種結束后，用濾紙吸干水分，用鋪有發芽紙（11 cm×11 cm）的海綿發芽盒進行發芽試驗，每個發芽盒100粒種子，放入型號為MGC-450HP-2的人工氣候箱中，培養條件為：光照度3 000 lx，光照16 h，黑暗8 h，溫度25 ℃，濕度70%。每天取足量發芽過程中的種子，分別包入錫箔紙中，用液氮速冷，放入-80 ℃冰箱保存，連續收集7 d，統一處理并測定各生理指標。

1.3 生理指標測定

電導率的測定：預試驗設立3個重復，待浸種結束，分別測定浸種液的電導率（U1），各空白液的電導率（U2）。按公式計算各浸種處理種子電導率[16]。

可溶性糖的測定：用蒽酮比色法測定可溶性糖，取0.1 g 經液氮速凍的樣品，在液氮中研磨成粉，轉移至試管中，加入10 mL蒸餾水，塑料薄膜封口，于沸水中提取30 min，濾出提取液后，再加入10 mL 蒸餾水，重復提取1 次，提取液合并濾入25 mL 容量瓶中，定容，吸取0.5 mL 樣品提取液，加入1.5 mL 蒸餾水，加入0.5 mL 蒽酮乙酸乙酯試劑和5 mL 濃硫酸，充分震蕩后，將試管放入沸水浴中，保溫1 min，取出后自然冷卻至室溫，于630 nm 波長下測定吸光度，根據標準曲線得出可溶性糖含量。

淀粉的測定：采用蒽酮比色法測定淀粉，將提取可溶性糖的殘渣，加20 mL熱蒸餾水，于沸水浴中煮沸15 min，加入9.2 mol·L-1高氯酸2 mL 提取15 min，再以2 500 r·min-1離心10 min，取上清液，于50 mL容量瓶中定容，后續方法同可溶性糖測定方法，根據標準曲線得出淀粉含量。

可溶性蛋白：采用考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白，稱取0.1 g冷凍樣品，用組織研磨儀在5 mL蒸餾水中研磨成勻漿，以2 500 r·min-1離心10 min，取1 mL 上清液，加入5 mL 考馬斯亮藍溶液，充分混合，放置2 min后在595 nm下比色，根據標準曲線得出可溶性蛋白含量。

發芽相關指標測定：根據牧草種子檢驗規程（GB/T 2930.1～2930.11-2001）進行連續14 d 發芽情況測定，設立3個重復，分別計算發芽勢（%）、發芽率（%）、發霉率（%）。

發芽勢=n7/M×100%

發芽率=n14/M×100%

發霉率=n'/M×100%

公式中n7，n14分別為發芽前7 d 和發芽第14天的發芽種子數，n'為到第14天發霉種子數，M為供試種子總數（100粒）。

1.4 數據統計與分析

試驗數據使用Excel 2007 進行統計處理和制圖，采用SPSS 22.0 進行方差分析，用Duncan's 進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 赤霉素最佳濃度的確定

電導率之所以可以成為選擇赤霉素濃度的依據，是因為種子細胞膜破損時，細胞內物質會滲出，其中電解質會提高浸種液的電導率[12]。一定濃度的赤霉素對種子細胞膜具有修復作用，從而降低浸種液的電導率。

隨著赤霉素濃度的增加，甜葉菊種子浸出液（U2）的電導率先降低后升高，在赤霉素濃度為200 mg·L-1時浸種的電導率顯著低于其他各濃度（P<0.05），由浸種液和空白（U1）的差值（U2～U1），表明赤霉素對甜葉菊種子細胞膜的確具有修復作用，但是隨著赤霉素濃度升高逐漸變成抑制作用，在400 mg·L-1之后開始抑制，綜合效果與經濟性考慮選擇赤霉素濃度200 mg·L-1作為最佳濃度（見圖1）。

圖1 不同濃度赤霉素浸種處理對甜葉菊種子電導率的影響

2.2 赤霉素浸種對甜葉菊種子萌發的影響

通過測定200 mg·L-1GA3浸種后的發芽情況，甜葉菊的發芽率與發芽勢高于清水浸種，種子的發霉情況好于清水浸種（見表1）。從前7 d 的發芽情況可以看出赤霉素能顯著提高甜葉菊種子的發芽速率（P<0.05），并且在第5天趨于平穩，而清水浸種組在第4天發芽趨于平穩，并且發芽能力低于赤霉素處理組（見圖2）。

表1 赤霉素浸種對甜葉菊種子萌發的影響%

圖2 甜葉菊種子在不同處理下前7天的發芽動態

2.3 赤霉素浸種對甜葉菊種子萌發過程中可溶性糖的影響

清水浸種時可溶性糖呈逐漸下降趨勢，在測定時間內，第6天達到最小值6.49 mg·g-1，而赤霉素浸種時可溶性糖的變化與清水處理有所不同，呈先降后升趨勢，在第5 天達最小值9.25 mg·g-1，并且顯著高于清水處理組（P<0.05）（見表2）。

2.4 赤霉素浸種對甜葉菊種子萌發過程中淀粉含量的影響

清水處理和赤霉素處理時淀粉含量的變化表現出一致性。兩者都隨時間變化呈顯著降低的趨勢，并且最后均趨于平緩（P<0.05）。但兩者在第0天表現出差異，清水處理組淀粉含量0.55 mg·g-1高于赤霉素處理組0.48 mg·g-1（見表3）。

2.5 赤霉素浸種對甜葉菊種子萌發過程中可溶性蛋白的影響

清水處理組可溶性蛋白變化呈顯著下降趨勢（P<0.05），并且在第5 天趨于平穩，但是赤霉素處理組整體呈現前期高，后期低的變化特點，在第0 天雖含量（0.07 mg·g-1）低于清水處理組（0.15 mg·g-1），但最終含量略高于清水處理組（見表4）。

表2 赤霉素浸種對甜葉菊種子萌發過程中可溶性糖的影響

表3 赤霉素浸種對甜葉菊種子萌發過程中淀粉含量的影響

表4 赤霉素浸種對甜葉菊種子萌發過程中可溶性蛋白的影響

3 討 論

發芽率和發芽勢作為種子最基本的生長指標能最直觀表現植物發芽階段生長好壞。赤霉素作為植物生長調節劑具有打破休眠功能，探索不同濃度和浸種時間下赤霉素對植物的作用效果。嚴澤埔等研究發現對薄殼核桃幼苗（Carya illinoensisi）葉面噴施100 mg·L-1赤霉素，能促進薄殼山核桃莖桿伸長[17]。而鄒竣竹在浸種處理野牛草（Buchloe dactyloides）時，GA3濃度高達2 000 mg·L-1，也起到顯著破除休眠作用[18]。可見種子的大小與結構差異，對赤霉素濃度的選擇有很大影響，而甜葉菊種子由于體小不適合長時間和高濃度浸種，因此浸種濃度在選擇上存在差異。劉曉敏等以山桐子（Ide?sia polycarpaMaxim.）作為材料時確定200 mg·L-1GA3浸種1 d 為最佳方案，與本文探究結果一致[19]。邱鵬飛等對沙冬青（Ammopiptanthus mongolicusMax?im.）種子萌發的研究中也得到了相似的結論。而本研究也發現赤霉素處理組種子發霉率較低，在前人的研究中未見報道，可能與赤霉素能提高抗逆性有關[20]。

由于種子萌發初始主要依靠自身貯藏物質，而可溶性糖作為植物體中最活躍的成分，在萌發中過程被分解。清水處理組可溶性糖含量隨著時間逐漸降低，并無波動。這與陶貴榮等對柴胡（Bu?pleurm chineseDC.）種子萌發中的研究一致[21]。然而赤霉素處理組在浸種后測定可溶性糖含量低于清水處理組，這可能是由于赤霉素浸種期間種子內外滲透勢的差異，引起部分可溶性糖組分參與浸種液的滲透調節，同時滿足種子生長需要而轉化為其他物質有關。樊雨在研究赤霉素對高山杜鵑（Rhododen?dron delavayi）開花生理的影響中得到類似結論[22]。測定期間可溶性糖含量出現波動，可能與可溶性糖的高度活躍有關，這與淀粉酶的活化與合成有密切聯系，赤霉素浸種后可溶性糖始終保持較高的含量，更加有利于甜葉菊種子的萌發。

淀粉幾乎存在于所有植物種子中，一方面作貯藏物質，另一方面在淀粉酶的作用下可以很快轉化為短鏈糖，從而對可溶性糖產生影響。通過對淀粉含量的測定，可以從一定程度上表現淀粉酶的活性。赤霉素浸種和清水浸種的差異主要出現在一開始，并且前者低于后者，這可能與赤霉素對淀粉酶的調控有關，赤霉素浸種提高了淀粉酶含量，從而促進了淀粉的分解。胡曉倩等在研究小麥（Triti?cum aestivumL.）種子時得出了類似的結論，發現赤霉素能夠提高淀粉酶的活力，從而對種子萌發起到了積極的作用[23]。

可溶性蛋白是種子內重要的貯藏物質，一方面參與新蛋白質合成，一方面通過滲透調節抵御脅迫。測定初始兩種處理可溶性蛋白含量均不高，可能與種子吸水時，貯藏蛋白外滲有關，與陳麗培對油松（Pinus tabuliformisCarr.）種子的研究一致[24]，但試驗發現赤霉素組低于清水組，可能與清水組的脅迫高于赤霉素組有關，也可能與赤霉素對蛋白的調控有關[25]，由此可以看出赤霉素也能改善甜葉菊種子的生長條件。

4 結 論

從發芽情況、貯藏物質變化、滲透物質變化綜合來看，甜葉菊種子在200 mg·L-1GA3下浸種24 h后的萌發生長能起到積極的作用。