不同濃度茉莉酸甲酯對玉米籽粒萌發及抗氧化酶活性的影響

何偉偉 羅浩 周芷亦 李大婧 包怡紅 符群 宋江峰 張鐘元

摘要：以“蘇玉29”玉米籽粒為試驗材料，采用不同濃度的茉莉酸甲酯（MeJA）（0.1、0.5、1.0、5.0 μmol/L）對玉米籽粒進行浸種處理，研究各處理對玉米籽粒萌發特性及抗氧化酶活性影響。結果表明，在MeJA濃度為0.5 μmol/L時，玉米籽粒發芽率和芽長達到最大值;各濃度MeJA處理均可有效促進游離氨基酸和可溶性蛋白含量的增加;隨著MeJA濃度的增大，還原糖含量呈現先增后減的趨勢，而淀粉含量呈現先減后增的趨勢;此外，MeJA處理可有效增強玉米籽粒中超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性。

關鍵詞：茉莉酸甲酯;玉米籽粒;萌發;抗氧化酶活性

中圖分類號： S513.01文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2020）13-0099-04

收稿日期：2020-05-11

基金項目：江蘇省自然科學基金（編號：BK20180305）;國家自然科學基金青年科學基金（編號：31901710）;國家自然科學基金面上項目（編號：31771984）。

作者簡介：何偉偉（1989—），男，江蘇如皋人，博士，助理研究員，主要從事果蔬加工與分子生物學研究。E-mail： heweiweijay@163.com。

通信作者：李大婧，博士，研究員，主要從事果蔬加工與綜合利用研究。E-mail： lidajing@163.com。玉米（Zea mays L.）是我國重要的糧食經濟作物，其產量僅次于水稻和小麥，在國際上被譽為“黃金作物”[1]。玉米籽粒所含營養豐富，包括蛋白質、脂肪、碳水化合物、膳食纖維、胡蘿卜素、葉酸等物質[2]。然而，玉米蛋白質生物價較低，且玉米中的大部分營養素不能被人體直接吸收利用。另外，玉米中酚類物質多與水不溶性多糖結合，進入人體后在相關酶作用下分解成酚類才能被利用并發揮其抗氧化活性[3]。發芽技術具有成本低、速度快、無污染的特點，通過發芽的方式可有效改善種子的營養品質。一方面，發芽可促進一些大分子如碳水化合物、脂肪酸等代謝降解，伴隨著小分子的糖、游離氨基酸含量的上升，另一方面，發芽可降低抗營養因子如凝集素的水平，此外，發芽還可提高種子中生物活性物質含量[4]。

茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，簡稱MeJA）是一種植物生長調節物質，作為一種內源信號分子參與植物的生長發育，對調節植物的抗逆反應具有重要作用[5-6]。許多研究表明，MeJA對水稻和紅景天種子萌發具有促進作用[7-8]，同時可提高鹽脅迫下黃芩[9]和棉花[10]種子的抗逆性。胡海英等研究發現，低濃度MeJA可促進甘草種子的萌發，而高濃度MeJA對甘草種子的萌發具有抑制作用，此外，MeJA可增強甘草幼苗的POD活性[11]。但MeJA處理對玉米籽粒萌發影響的研究較少。

本試驗研究不同濃度MeJA對玉米籽粒萌發的影響，考察各個濃度處理下玉米籽粒生理生化指標及抗氧化酶活性的變化，旨在為應用MeJA作為外源誘導子促進種子萌發提供技術參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試玉米品種為蘇玉29，種子購自江蘇瑞華農業科技有限公司。試驗于2019年6—7月在江蘇省農業科學院農產品加工研究所實驗室進行。

1.2試驗方法

1.2.1種子發芽玉米籽粒經篩選和除雜后，用去離子水洗凈。隨后用次氯酸鈉溶液（0.5%）浸泡消毒25 min后，用去離子水沖洗表面殘留的次氯酸鈉。將玉米籽粒隨機分成5組，其中1組用去離子水浸泡（對照組），剩余4組分別置于0.1、0.5、1.0、5.0 μmol/L的MeJA中浸泡。浸種24 h后，用去離子水洗凈玉米籽粒表面，放入墊有雙層濾紙的培養皿中，在25 ℃黑暗條件下發芽，期間每隔6 h噴灑1次蒸餾水（3倍體積），發芽72 h后收獲玉米籽粒。

1.2.2理化指標測定芽長：隨機選取20粒發芽玉米，用游標卡尺測定其芽長并計算平均值;發芽率為正常發芽種子數占供試種子總數的百分比。游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法測定;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定;還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法測定;脯氨酸含量采用酸性茚三酮顯色法測定[12]。淀粉含量采用蒽酮比色法測定[13]。

1.2.4抗氧化酶活性測定超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑（NBT）光還原法測定[14]，酶活單位定義為1 mg蛋白1 min內抑制NBT光還原50%所需酶量;過氧化物酶（POD）活性采用愈創木酚氧化法測定[15]，1 mg蛋白1 min內D470 nm減少0.01所需酶量定義為1個酶活單位（U）。

1.3數據處理

試驗設3次重復，結果以平均值±標準差表示，采用Origin Pro 8.5軟件繪圖。應用SPSS軟件進行方差分析，P<0.05表示差異顯著。

2結果與分析

2.1不同濃度MeJA處理對發芽玉米發芽率和芽長的影響

不同濃度MeJA處理對玉米籽粒的發芽率影響如圖1所示。0.1 μmol/L MeJA處理時，玉米籽粒的發芽率與對照組相比無顯著差異（P>0.05），而其他濃度處理組中，玉米籽粒的發芽率顯著提高（P<0.05）。當MeJA濃度為0.5 μmol/L時，玉米籽粒發芽率達最大值，為96.6%，比對照組提高了4.32百分點。不同濃度MeJA處理后的發芽玉米芽長呈現出不同程度的變化（圖2）。0.5 μmol/L處理組中發芽玉米的芽長達到最大值，為2.90 cm，與對照組相比提高了16.9%。當MeJA濃度大于 0.5 μmol/L 時，發芽玉米的芽長與對照組相比無顯著性差異（P>0.05）。綜上，MeJA浸種處理在一定程度上促進了玉米籽粒的發芽率及芽長，且 0.5 μmol/L 濃度處理效果較好。

2.2不同濃度MeJA處理對發芽玉米中游離氨基酸和可溶性蛋白含量的影響

不同濃度MeJA處理后發芽玉米中游離氨基酸和可溶性蛋白含量如圖3和圖4所示。隨著MeJA濃度的增加，游離氨基酸和可溶性蛋白含量均呈現

上升趨勢，當MeJA濃度為5 μmol/L時，發芽玉米中游離氨基酸和可溶性蛋白含量達到最大值，分別為8.19 mg/100 g干質量和689 mg/100 g 干質量，是對照組的1.36倍和1.20倍。

2.3不同濃度MeJA處理對發芽玉米中還原糖和淀粉含量的影響

不同濃度MeJA處理下，發芽玉米中還原糖含量呈現先增加后減少的趨勢（圖5），當MeJA濃度為0.5 μmol/L時，還原糖含量達到最大值，為71.77 mg/g干質量，是對照組的1.61倍。而淀粉含量變化趨勢與還原糖變化趨勢相反（圖6），隨著MeJA濃度的增加，發芽玉米中淀粉含量先下降后上升。0.5 μmol/L的MeJA處理組中，發芽玉米中淀粉含量最少，為55.37%，是對照組的83.72%。

2.4不同濃度MeJA處理對發芽玉米脯氨酸含量的影響

隨著MeJA濃度的增加，發芽玉米中脯氨酸含量呈現先增后減的趨勢（圖7），各濃度處理組中脯氨酸含量均顯著高于對照組（P<0.05）。0.5 μmol/L MeJA處理組中，脯氨酸含量達到最大值，為13.61 μg/g干質量，比對照組提高36%。

2.5不同濃度MeJA處理對發芽玉米抗氧化酶活性的影響

隨著MeJA濃度的增加，發芽玉米SOD和POD活性先上升后下降，且均顯著高于對照組（P<0.05）（圖8、圖9）。當MeJA濃度為0.5 μmol/L時，

SOD和POD活性達到最大值，分別為9.46 U/mg和11.06 U/mg，分別比對照組提高49.50%和50.58%。

3結論與討論

本試驗結果表明，低濃度的MeJA（0.1～0.5 μmol/L）對玉米籽粒的萌發具有促進作用，而高濃度的MeJA（5.0 μmol/L）處理時發芽玉米的發芽率和芽長較最高值有所下降，這與Bin等[7]和胡海英等[11]的研究結果一致，即MeJA處理存在高濃度抑制低濃度促進的“雙重影響”。本試驗研究結果表明，0.5 μmol/L的MeJA處理效果較好。MeJA處理后，發芽玉米中的淀粉含量呈現先減后增的趨勢，而還原糖含量呈現先增后減的趨勢。研究表明，MeJA對水稻種子萌發的調節作用與α-淀粉酶相關[7]。推測玉米籽粒中淀粉含量下降的原因可能是MeJA處理提高了α-淀粉酶活力，導致淀粉含量降低，而還原糖含量增加[16]。

游離氨基酸、可溶性蛋白和脯氨酸是重要的滲透調節物質，本試驗中，游離氨基酸和可溶性蛋白含量隨著MeJA濃度的增加而升高，可能的原因是MeJA的添加提高了玉米籽粒中蛋白酶活性，促進蛋白質水解，從而增加了可溶性蛋白和游離氨基酸的含量[17]。脯氨酸可通過降低細胞滲透壓來提高植物對周圍環境的適應能力。楊藝等研究發現，MeJA處理下，棉花種苗通過增加脯氨酸含量來改變自身的滲透調節能力，以抵抗外源鹽脅迫[10]。本試驗結果表明MeJA處理誘導了玉米籽粒中脯氨酸的積累，提高了玉米籽粒的抗逆性。

SOD和POD是植物體內重要的保護酶，能夠清除過量的活性氧[11，18-19]。研究表明，外源MeJA處理可明顯增強顛茄葉片中的SOD和POD活性[20]。本試驗中，各濃度MeJA處理下玉米籽粒中的SOD和POD活性比對照組顯著增強，說明MeJA有效清除了過多的超氧陰離子，從而降低了活性氧水平。

綜上，MeJA處理可有效促進玉米籽粒的萌發，同時提高籽粒中的抗氧化酶活性，為MeJA應用于種子萌發奠定了一定基礎。

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