油菜素內酯影響小麥種子萌發的生理機制

郭　彤　李亞靜

油菜素內酯影響小麥種子萌發的生理機制

郭彤李亞靜

（南陽農業職業學院河南南陽473000）

文章試驗采用水培法，用不同濃度的油菜素內酯處理小麥種子，用植物化學方法測定種子吸水量、可溶性糖含量、α-淀粉酶活力等生理指標，從而研究油菜素內酯對小麥種子萌發的影響。

油菜素內酯；小麥種子；萌發機制

油菜素內酯，是一種新型植物內源激素，是第一個被分離出來的具有活性的油菜素甾族化合物（Brassinosteroids，BRs），是國際上公認活性最高的無毒、廣譜、高效的植物生長激素。近年來研究發現，BR及BR類似物的生理功能有很多，其中主要包括逆境反應、細胞分裂與伸長、維管分化、光合作用等方面，同時在農作物栽培中有獨特的作用，能提高作物品質，增強作物抗逆能力等[1]。

本研究以小麥種子為材料，研究不同濃度油菜素內酯對小麥種子萌發的影響，旨在探索油菜素內酯影響小麥種子萌發的生理機制，為其在農業生產中的應用與推廣提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料小麥為周麥18，由周口市農業科學院用內鄉185與周麥9雜交選育而成的半冬性小麥品種。供試油菜素內酯為山東省中化嘉寧生物有限公司生產。

1.2 材料處理

選取籽粒飽滿、大小一致且無霉變、無病蟲害的小麥種子500 粒，平均分為五組，每組100 粒。分別用濃度為1.5×10-3mg/L、1.5×10-2mg/L、1.5×10-1mg/L、1.5 mg/L的BR溶液處理四組種子，常溫下浸種24 h，然后置于墊有濾紙的培養皿中進行培養。每組處理重復三次，并用清水處理一組種子作為對照（CK）。這期間培養皿濾紙需一直保持濕潤。

1.3 測定內容和方法

1.3.1 發芽率

以種子胚根突破種皮記為發芽種子，每天記錄發芽的種子數。1 d后統計小麥種子的發芽勢，3 d后統計發芽率。

1.3.2 吸水量

浸種前后分別稱取每組種子的干重與濕重，計算出處理種子的吸水量。為了減少種子自身干重對吸水量的影響，計算出種子吸水量與干重的比值，即相對吸水量。

1.3.3 生理指標的測定方法

α-淀粉酶活力的測定采用DNS比色法[2]；可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[3]。

1.4 數據統計方法

試驗數據采用Excel和SPSS17.0統計軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 油菜素內酯浸種對小麥種子萌發的影響

由表1可知，油菜素內酯對小麥種子的萌發表現為促進作用，對發芽勢的影響較發芽率顯著。當油菜素內酯溶液濃度≤1.5×10-2mg/L時，顯著促進發芽勢，且達到差異極顯著水平；當油菜素內酯溶液濃度≥1.5×10-1mg/L時，促進作用減弱，且不具有統計學意義。油菜素內酯對小麥種子發芽率的影響不大，也不具有統計學意義。

表1油菜素內酯對小麥種子萌發的影響

濃度/mg/L01.5×10-31.5×10-21.5×10-11.5 發芽勢/%1466362420 P 0.0000.0000.0710.259 發芽率/%9294949291 P 0.5790.5791.0000.800

注：0.01≤≤0.05，差異顯著；＜0.01，差異極顯著。

2.2 油菜素內酯對小麥種子吸水量的影響

由表2可知，隨著油菜素內酯溶液濃度的增加，小麥種子吸水量呈先升高后下降的趨勢，但整體變化不明顯，且吸水量與干重的比值變化不大，說明油菜素內酯對小麥種子吸水量的影響不大。

表2油菜素內酯對小麥種子吸水量的影響

濃度/mg/L01.5×10-31.5×10-21.5×10-11.5 干重/g4.254.884.594.924.74 濕重/g6.847.257.037.307.04 吸水量/g2.322.372.442.382.20 相對吸水量0.550.490.530.480.46

2.3 油菜素內酯對小麥種子α-淀粉酶活力的影響

種子萌發時，種子的代謝增強，因此萌發需要大量的能量，這些能量由淀粉所提供，而淀粉的分解需要淀粉酶的催化。谷物的干種子中只含有β-淀粉酶，不含α-淀粉酶，α-淀粉酶是在種子萌發過程中合成的，而且其活力隨種子萌發時間的延長而增強。

由表3可知，油菜素內酯能明顯增強小麥種子的α-淀粉酶活力，且在其濃度為1.5×10-2mg/L時的促進效果最為明顯。隨著油菜素內酯溶液濃度的升高，其對小麥種子α-淀粉酶活力的促進作用逐漸降低，之后有抑制的趨勢。

表3油菜素內酯對小麥種子α-淀粉酶活力的影響

濃度/mg/L01.5×10-31.5×10-21.5×10-11.5 活力/[mg/(g·min)]0.9651.0291.14910.859

2.4 油菜素內酯對小麥種子可溶性糖含量的影響

大量研究證實，可溶性糖對于保持種子活力有著巨大的作用[3]。由表4可知，隨著油菜素內酯溶液濃度的升高，小麥種子可溶性糖含量增加，其中在濃度為1.5×10-2mg/L時對小麥種子可溶性糖含量的促進作用最為明顯，但高濃度的油菜素內酯溶液對小麥種子的可溶性糖含量有抑制的趨勢。

表4油菜素內酯對小麥種子可溶性糖含量的影響

濃度/mg/L01.5×10-31.5×10-21.5×10-11.5 含量/%44.448.552.339.337.0

3 討論

種子萌發是種子的胚從相對靜止狀態變為生理活躍狀態，之后長成營自養生活的幼苗的過程[4-5]。萌發的前提是種子具有生命力，解除了休眠，同時還必須有適宜的條件，如充足的水分、適宜的溫度和足夠的空氣。有的種子萌發還需要光照條件，部分植物的種子還需完成后熟過程。在生產上，往往以幼苗出土為萌發結束[6]。由試驗結果可知，小麥種子的發芽率受油菜素內酯的影響不大，但油菜素內酯對種子的發芽勢有明顯的影響[7]。已知小麥種子萌發依靠胚乳提供脂肪、蛋白質、糖等營養物質，可能試驗所選取的種子均為比較優良的種子，其胚乳中的營養物質比較充足，且外部條件也比較適于種子萌發，清水處理的種子萌發率已經達到較高水平，所以油菜素內酯浸種對種子萌發率的促進效果并不是非常明顯，但可以看出有略微促進的趨勢。

干燥的種子含水量較低，一般占種子總重量的5%～10%，這種條件使得種子的一切生理活動都比較微弱。種子只有吸足水分，使種皮膨脹、軟化，才容易吸收氧氣，使呼吸速率得以增強，才能最大限度地進行各種生理活動。種子內貯藏的營養物質需要溶解于水并經過酶的催化分解后才能轉運到胚，供胚吸收利用。而且水分使細胞由凝膠狀態轉變為溶膠狀態，從而使種子內部代謝增強，促進其體內可溶性物質運輸至正在生長的根和幼芽中。種子內的淀粉是比較親水的物質，很大程度上影響著種子的吸水量。由試驗可知，油菜素內酯雖然能夠對種子的吸水量有所影響，但整體來看效果不是很明顯。

淀粉酶是催化淀粉水解的一類酶，普遍存在于動植物體內，且存在于幾乎所有植物中，尤其是萌發的禾谷類種子，其中主要包括α-淀粉酶和β-淀粉酶。休眠種子的淀粉酶活力很低，種子萌發時，淀粉酶的活力隨種子萌發時間的延長迅速增強，將種子中的淀粉分解成小分子糖類，以供幼苗生長發育。α-淀粉酶活力對種子萌發有著重要的影響，無論是種子萌發過程中產生的，還是由于油菜素內酯作用而誘導產生的α-淀粉酶，酶活力越高，種子的萌發速度也越快[8]。由試驗可知，小麥種子α-淀粉酶活力隨著油菜素內酯濃度的增加有明顯的提高，之后隨著其濃度的升高，促進效果有所降低，甚至有抑制的趨勢。

糖是高等植物主要的代謝產物之一，在植物體內的種類和含量都非常豐富。可溶性糖作為一種滲透調節物質，在植物抵御逆境脅迫中起著重要作用。糖在細胞中的功能也是多種多樣的，作為代謝的中間產物或終產物，能調節植物的生長發育、抗性形成等多個生理過程，同時也參與了胞內信號轉導與調節。有研究表明，易發芽品種的種子在發育的過程中，其內部的可溶性糖含量會維持在較高的水平[3]。同時，種子內可溶性糖的含量與其α-淀粉酶的活力有關，α-淀粉酶的活力越高，單位時間內分解的淀粉量就越多，種子內可溶性糖的含量也就越多。由試驗可知，隨著油菜素內酯溶液濃度的升高，小麥種子內可溶性糖的含量有所增加，當其濃度為1.5×10-2mg/L時，種子內可溶性糖含量達到最大值，之后隨著油菜素內酯溶液濃度的升高，種子內可溶性糖的含量有降低的趨勢，并且這與α-淀粉酶活力的變化趨勢相吻合。

4 結論

綜上所述，低濃度的油菜素內酯溶液對小麥種子的發芽率及吸水量沒有明顯的影響，但對小麥種子的發芽勢有較為明顯的促進作用。同時，對小麥種子的α-淀粉酶活力及可溶性糖含量的促進作用較為明顯，且兩項指標均在油菜素內酯濃度為1.5×10-2mg/L時達到最大值，而之后隨著溶液濃度的升高，其對種子的生理指標有抑制的趨勢。綜合以上的各組試驗數據變化情況，1.5×10-2mg/L的油菜素內酯溶液對小麥種子的生理指標有明顯的促進作用。

[1]曹云英,許錦彪,趙華.油菜素內酯生理效應的研究進展[J].種子,2006(8):39-42.

[2]徐皓.谷物種子萌發時淀粉酶活性測定影響因素分析[J].種子,2010,29(3):13-15.

[3]趙江濤,李曉峰,李航,等.可溶性糖在高等植物代謝調節中的生理作用[J].安徽農業科學,2006,(24):6423-6425,6427.

[4]崔曉玉,徐兆師,于太飛,等.油菜素內酯介導的小麥抗旱響應分子機制:第十九屆中國作物學會學術年會論文摘要集[C].北京:中國作物學會,2020.

[5]肖瑞雪,郭麗麗,賈琦石,等.油菜素內酯調控植物生長發育及產量品質研究進展[J].江蘇農業科學,2019,47(10):16-21.

[6]鄧茜,張愛華,侯立江,等.油菜素內酯對小麥幼苗根系發育的影響[J].麥類作物學報,2018,38(12):1504-1511.

[7]聶書明.油菜素內酯外源施用與其受體過表達對番茄耐旱性和品質的影響[D].咸陽:西北農林科技大學,2018.

[8]張愛華.油菜素內酯在小麥初生根發育中的作用分析[D].咸陽:西北農林科技大學,2018.

S512.1

A

2095-1205(2021)08-23-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.08.10

郭彤（1990- ），男，漢族，河南南陽人，碩士，研究方向為風景園林。