磁場對黑豆種子萌發(fā)及生長的影響

唐 萍， 龍玉怡

(連云港師范高等專科學校， 江蘇 連云港 222000)

磁場會對植物產生一定的生物學效應[1]。賴光新等[2]曾用磁場處理玉米、水稻種子，發(fā)現經過磁場處理后種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和根長都比對照組提高，而且差異極顯著。夏麗華[3]和徐安起[4]等曾分別研究了磁場對番茄和小麥種子發(fā)芽的影響，結果也表明一定的磁場處理能促進種子發(fā)芽。李香勇、張晨[5]研究了磁處理對綠豆的多酚氧化酶的影響，發(fā)現在一個最佳磁場條件下可以提高綠豆多酚氧化酶的活力，促進傷口的愈合，可以增加植物抗性。李巍、劉漢平[6]的實驗結果證明，適當的磁場激勵可以較明顯地增強綠豆幼苗的過氧化物酶活性，提高植物的抗逆性。韓杰等[7]、Ramalingam Radhakrishnan等[8]都發(fā)現磁場可以促進大豆玉米過氧化物酶的活性增加。磁場處理種子因其綠色環(huán)保而在生產上開始應用[9]。

黑豆(Glycinemaxvar)屬豆科，又名櫓豆、黑大豆等，味甘性平。黑色食品富含黃酮、類黃酮、膳食纖維及多種不飽和脂肪酸，蛋白質豐富，微量元素Fe、Zn、Si的含量較為突出[12]，具有護肝養(yǎng)血、美膚養(yǎng)顏、延緩機體衰老等功效[13]。有研究表明，黑豆種子在發(fā)芽過程中不僅營養(yǎng)成分(如氨基酸、維生素等)有明顯的增長，生物活性物質(如類黃酮等)成分也增多[14]。芽苗菜因含有豐富的鈣、磷等礦物質，富含氨基酸、維生素等多種營養(yǎng)物質，而成為了一種新型的綠色保健食品，且需求量越來越大[10-11]。

本實驗研究不同的磁場處理強度和時間對黑豆的發(fā)芽率、莖長、莖重、不同酶的活力的影響。以期獲得合適的磁處理方法，從而提高黑豆芽苗菜生產的經濟效益。

1 材料與方法

1.1 實驗儀器

電子天平，恒溫水浴箱，752 N型紫外分光光度計，Centrifuge 5804 R型冷凍離心機，SXG毫特斯拉計，100 mm×50 mm×10 mm銣鐵硼強磁鐵。

1.2 實驗方法

將購于種子站的顆粒飽滿的黑豆浸泡24 h，用80～100 mT和180～200 mT的磁場強度分別處理黑豆種子5、10、15 min，每組50粒，無磁場處理設為對照。各處理組分別在放置適量的濕潤沙土的瓷盤中在適宜的條件下進行萌發(fā)培養(yǎng)。每組處理設置3組重復。

在培養(yǎng)第3天統(tǒng)計發(fā)芽率和發(fā)芽勢，第7天開始測量莖長、莖重。

每組分別取莖2 g，加入適量緩沖液于冰浴條件下研磨，在4 ℃條件下，12 000 r·min-1離心20 min，收集上清液備用。

過氧化物酶(POD)活力、多酚氧化酶(PPO)活力、超氧化物歧化酶(SOD)活力的測量分別采用愈創(chuàng)木酚法[15]、分光光度計法[16]、氯化硝基氮藍四唑光照還原法[17]。

2 結果與分析

2.1 磁場對黑豆幼苗生長的影響

2.1.1磁場對黑豆種子發(fā)芽勢的影響

表1為不同磁場強度和時間下黑豆種子的發(fā)芽勢。由表1可以看出，經過80～100 mT和180～200 mT的磁場處理的黑豆發(fā)芽勢都高于對照組，相較對照組高出15%以上。相同強度磁場條件下，隨著處理時間的不同發(fā)芽勢也會發(fā)生變化。80～100 mT的磁場強度下處理15 min的發(fā)芽勢較處理5 min的增幅為17%，180～200 mT的磁場強度下處理15 min的增幅比處理5 min的增幅16.5%。在相同處理時間的條件下，180～200 mT強度的磁場處理組相較于80～100 mT強度的磁場處理組的發(fā)芽勢都略高。

表1 發(fā)芽勢與磁場強度、處理時間的關系

2.1.2磁場對黑豆幼苗的莖長、莖重的影響

不同磁場強度和時間下黑豆種子的莖長見表2，莖重見表3。

表2 莖長與磁場強度、處理時間的關系

表3 莖重與磁場強度、處理時間的關系

由表2、表3可以看出，經過磁場處理的黑豆幼苗的莖長、莖重都高于對照組，莖長的增幅從16%到55%不等，莖重的增幅從13%到42%不等。在相同處理時間的條件下，180～200 mT強度的磁場處理組相較于80～100 mT強度的磁場處理組莖長、莖重都略高。在每一磁場強度下都表現處理10 min莖長、莖重的增長效果最為明顯。80～100 mT的磁場強度下處理10 min的莖長、莖重增幅分別為47%和32%，180～200 mT的磁場強度下處理10 min的莖長、莖重增幅分別高達55%和42%。將處理時間增加到15 min時，其莖長和莖重較處理10 min時有所下降。由此可知，黑豆幼苗的生長會受到處理磁場強度和處理時間長短的影響。

2.2 磁場對黑豆幼苗防御酶活性的影響

2.2.1磁場對黑豆幼苗的POD酶活力影響

由圖1可知，經過磁場處理后黑豆幼苗的POD酶活性都高于對照組，且80～100 mT和180～200 mT的磁場強度下，POD酶活性增幅最大的都在處理10 min時，與對照組相比，分別增加了75%、39%。但當磁處理時間延長到15 min時，POD酶活性都略有降低。當處理時間相同時，180～200 mT的磁場強度處理的黑豆幼苗的POD酶活性要低于80～100 mT的磁場強度處理的黑豆幼苗，在80～100 mT的磁場強度下處理10 min POD酶活性為5.175[U·(min·g)-1]，為各處理組中最高值。

圖1 不同磁場處理條件下黑豆幼苗中POD酶活性

2.2.2磁場對黑豆幼苗的PPO酶活力影響

由圖2可知，無論是180～200 mT的磁場強度還是80～100 mT的磁場強度，其PPO酶活性均高于對照組。從圖中可以看出，經過磁場處理的黑豆幼苗PPO酶活性，隨著磁場處理時間的不同，酶活的增幅不同。處理時間10 min的黑豆幼苗PPO酶活增幅最大，隨著處理時間的延長，PPO酶的活性又開始降低。從圖中可以看出，在80～100mT 的磁場強度下處理時間達到10 min時，PPO酶活性為4.375[U·(min·g)-1]，與對照組相比，酶活性增加了約80%。同POD酶一樣，相同處理時間，黑豆芽苗菜的PPO酶的酶活性在180～200 mT的磁場強度的整體要低于80～100 mT的磁場強度。

圖2 不同磁場處理條件下黑豆幼苗中PPO活性

2.2.3磁場對黑豆幼苗SOD酶活力影響

由圖3可知，經過磁場處理的黑豆幼苗的SOD酶活力高于對照。180～200 mT的磁場強度下無論是處理5 min、10 min還是15 min，黑豆幼苗的SOD酶的酶活性都低于80～100 mT的磁場強度處理的情況。隨著磁場處理時間的延長，SOD酶的酶活性開始增高，但是達到SOD酶的峰值后，隨著處理時間的延長，SOD酶的酶活性又開始降低。在3種不同的磁場處理時間下，10 min的磁場處理SOD酶活最高，在80～100 mT的磁場強度下處理10 min SOD酶活性為11.706[U·(min·g)-1]，增幅達到了321%，時間延長到15 min時，增幅降到了226%。

圖3 不同磁場處理條件下黑豆幼苗中SOD活性

3 討 論

本實驗主要研究磁場對黑豆萌發(fā)和生長的影響。在80～100 mT、180～200 mT強度磁場下，POD酶活性、PPO酶活性、SOD酶活性都呈現出增加的現象，在80～100 mT磁場強度下處理時間為10 min時增幅最高。當黑豆受到磁場脅迫時，體內會產生過量的活性氧引起植物細胞被損傷[18-19]。SOD酶在磁場刺激下快速升高以消除黑豆芽苗菜體內多余的O2-.，而POD酶活性增加可以清除黑豆芽苗菜體內過量的H2O2，避免H2O2對黑豆芽苗菜細胞的損害，增強對黑豆芽苗菜的抗性[20-23]。PPO 活性的增加提高了黑豆芽苗菜防御病原菌侵染的能力[24-25]。3種防御酶活性的改變可能是由于含有金屬離子，金屬離子在磁場下發(fā)生順性共振改變了酶的三級結構，從而改變了酶的活性[26]。

黑豆種子的發(fā)芽勢及黑豆幼苗的莖重、莖長在180～200 mT的磁場強度下增幅較大。黑豆種子的發(fā)芽勢在180～200 mT的磁場下處理15 min到達峰值，而其莖長、莖重是在180～200 mT的磁場強度下處理10 min到達峰值。可能磁場作用能夠使水分子結構發(fā)生變化，從而容易進入細胞加強種子萌發(fā)使蛋白質和淀粉的水解，促進種子發(fā)芽，磁場處理又活化水分子進而催化生物大分子特別是水解酶和氧化還原酶活性增強，從而表現出代謝反應加快，使種子的發(fā)芽勢以及莖長、莖重都大幅度上升[27-28]。

研究結果表明，將黑豆種子置于一定的磁場強度下處理一定的時間，不但可以提高黑豆芽苗菜的產量(發(fā)芽勢、莖長、莖重)，而且可以提高黑豆芽苗菜的抗性。