硒處理對側柏種子激發效應及生理機制

摘要：為了解硒處理對側柏種子萌發及苗木生理生化特征的影響，以不同濃度（質量分數0、10、20和30 mg/L）硒溶液浸種激發處理側柏種子，通過標準發芽試驗，測定種子萌發、幼苗生長和各項生理指標，研究激發效果和相應的生理機制。結果表明，濃度≤20 mg/L硒浸種處理，顯著提高了側柏種子發芽勢和發芽率，促進了幼苗芽長和根長，減少了脂質氧化物丙二醛含量，維持了超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和過氧化物酶活性的穩定。濃度30 mg/L硒浸種處理抑制了種子萌發，形成脅迫。因此，10-20 mg/L硒浸種處理，可以作為側柏種子育苗和造林過程中的預處理技術，激發種子快速整齊萌發。

關鍵詞：硒；激發效應；種子萌發；側柏

中圖分類號：" 文獻標識碼：

Abstract： The rapid and synchronous germination of seeds is of great significance for the seedling and afforestation of Platycladus orientalis. In this experiment， the seeds of Platycladus orientalis were soaked and stimulated with different concentrations （0， 10， 20 and 30 mg/L） of selenium solution， and then were incubated with standard germination test. The germination， seedling growth and physiological indicators of seeds were measured to study the priming effect and corresponding physiological mechanism. The results showed that the soaking treatment with selenium concentration ≤ 20 mg/L significantly increased the germination potential and germination percentage of seeds， promoted the bud and root growth， reduced the content of malondialdehyde， and maintained the stability of superoxide dismutase， catalase and peroxidase activities. Soaking treatment with 30 mg/L selenium inhibited seed germination and formed stress. Therefore， 10-20 mg/L selenium seed soaking treatment can be used as a pretreatment technology in seedling and afforestation of Platycladus orientalis.

Key words： Selenium; priming effects；seed germination; Platycladus orientalis

側柏（Platycladus orientalis），柏科側柏屬常綠針葉喬木，樹干端直。側柏耐陰性強，適應生態幅度廣，是石質山地、石灰巖和山地等造林的先鋒樹種和重要樹種[1]。側柏具有多功能和多用途，包括保持水土、固碳除塵等生態功能，木材優良、葉片藥用等生產功能，常綠美觀等文化功能[2]。側柏人工林是山東省干旱瘠薄山地主要的生態公益林[3-4]，無論是播種直接造林，還是育苗造林，快速整齊萌發是必要條件[5-6]。因此，選擇適宜的預處理技術，促進側柏種子快速萌發和一致性生長，實現為苗壯苗齊，為側柏造林打下堅實的基礎。

采用預處理促進種子萌發是常用且有效方法[7]。硒是一種比較稀有的準金屬元素[8]，研究經證明適宜濃度的硒浸種能顯著糧食、油料和經濟作物種子的萌發，硒濃度超過某一臨界值，則會抑制種子萌發和幼苗生長。適宜的萌發濃度和抑制濃度隨著物種的差異而變化[8-9]。研究表明硒參與植物的萌發和生長過程中酶活性和抗氧化系統等新陳代謝等[9]。硒對林木種子萌發的影響報道較少，僅見沙棘種子和濕地松種子萌發[9-10]。因此，試驗以山東當地種源側柏種子為材料，研究了硒浸種預處理對種子萌發和幼苗生長的激發效應，同時通過測定萌發過程中關鍵酶活等指標，解析相應的機制，為側柏種子和其他林木種子應用提供技術和依據。

1材料與方法

1.1 試驗材料

側柏種子2021年10月從泰山人工側柏林手動采集，人工采集側柏球果，暴曬3-5d，果磷開裂后，篩選清除果磷、雜物及秕粒等，置于種子袋陰干，室溫保存，備用。種子千粒重22.28 g，含水量7.1%，初始發芽率81%。

亞硒酸鈉（Na2SeO3），化學純，美國sigma公司生產。

1.2 發芽試驗方法

根據文獻[9]，浸種硒濃度小于20 mg/L時，對激發種子萌發和生長有促進作用，超過該濃度，則形成抑制。因此，本試驗選擇0（對照）、10、20、30 mg/L（Na2SeO3形式加入）四個濃度梯度。預處理和發芽條件根據中華人民共和國國家標準-林木種子檢驗規程（GB2772-1999）。每處理4個重復，每個重復100粒種子。各處理種子分別用紗布包裹后，投入到初始溫度45℃500 mL各處理濃度的硒溶液中浸種24h。浸種完成后，種子去離子水沖洗2-3次，置于底層3層濕潤濾紙的玻璃培養皿（直徑11.5 cm）中擺盤后，于光照培養箱中培養，每天補水。培養環境25℃恒溫（光照8h，黑暗16h循環）。分別于培養第14天和28天統計發芽種子粒數，分別記為發芽勢和發芽率。發芽勢（%）=（培養14d發芽種子數/100）×100%。發芽率（%）=（培養28天發芽種子數/100）×100%。判定每粒種子萌發標準為種子根長大于種子長的2倍。發芽率統計后，每盤選擇10株幼苗立即測定苗高、根長。同時測定幼苗抗氧化系統關鍵酶活性和生理因子，包括超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）和丙二醛（MDA）。

1.3 生理指標測定

超氧化物歧化酶（SOD）過氧化氫酶（CAT）和過氧化物酶（POD）分別采用氮藍四唑改良法、紫外吸收法和愈創木酚法測定測定[11]。丙二醛采用硫代巴比妥酸法測定[11]。

1.4 數據測定與統計

測量和測定數據均進行正態分布檢驗，然后處理間采用單因素方差分析進行統計學分析，多重比較選用LSD法，顯著臨界水平選擇α=0.05。

2結果與分析

2.1 硒處理對側柏種子發芽和幼苗生長的影響

與對照相比，硒處理顯著影響了側柏種子的發芽勢和發芽率，表現為濃度≤20 mg/L硒處理顯著促進發芽勢和發芽率，濃度≥30mg/L處理顯著抑制發芽率（圖1A-B）。濃度≤20 mg/L硒處理對發芽勢的促進作用高于對發芽率，表現為發芽勢提高百分比55%-60%，發芽率提高百分比9%-14%（圖1A-B）。因此，硒處理對側柏種子的激發作用促進種子發芽勢和發芽率，發芽勢促進效果大于發芽率。

與對照相比，側柏幼苗的芽長和根長在各硒濃度處理下均有顯著差異（圖1C-D）。具體對比各處理，硒濃度在10～20mg/L時，芽長和根長均顯著高于對照，30mg/L硒處理與對照差異不顯著。因此，對側柏萌發幼苗的促進硒濃度為≤20 mg/L。試驗的最大濃度30mg/L對幼苗生長沒有顯著抑制。

綜合萌發指標發芽勢和發芽率，幼苗生長指標芽長和根長，≤20 mg/L硒處理可激發側柏種子萌發和幼苗生長。

2.2 硒處理對側柏萌發生理指標的影響

抗氧化酶系統在種子的萌發過程中起重要的作用，酶活性反應種子代謝活性和脅迫程度等[7]。抗氧化系統中，SOD酶活性在植物代謝中主要起清除超氧陰離子（O2-）的作用，過氧化氫酶CAT主要起清除過氧化氫（H2O2）的作用，過氧化物酶（POD）具有消除過氧化氫和酚類胺類毒性的雙重作用。與對照相比，濃度≤20 mg/L硒處理沒有顯著改變三種酶活性，當處理濃度增加到30 mg/L時，顯著促進了三種酶活性（圖2A-C）。本實驗結果表明，低濃度（≤20 mg/L硒處理）硒處理對酶活性無顯著影響，高濃度（30 mg/L）硒處理提高SOD、CAT和POD活性。

丙二醛是脂質過氧化物，是植物脅迫程度的主要指示指標之一，丙二醛含量與植物的脅迫程度成正比[9]。與對照相比，濃度≤20 mg/L硒處理顯著降低了丙二醛含量，濃度30 mg/L硒處理顯著提高丙二醛含量（圖2D）。本實驗結果表明，低濃度（≤20 mg/L硒處理）硒處理對沒有造成脅迫，高濃度（30 mg/L）硒處理對側柏種子萌發造成脅迫。

綜合抗氧化系統各測定指標變化，低濃度（≤20 mg/L硒處理）硒處理對側柏種子萌發和幼苗生長減少了脂質氧化產物丙二醛含量，促進了生理代謝活動，高濃度（30 mg/L）硒處理對側柏種子萌發增加三種抗氧化酶活性和丙二醛含量，對種子萌發產生脅迫效應。

3結論與討論

3.1低濃度（低濃度（≤20 mg/L）硒處理對側柏種子萌發和幼苗生長有顯著激發效應，促進發芽和幼苗生長。高濃度（30 mg/L）硒處理降低種子發芽率。因此，生產中選擇10-20 mg/L硒處理可激發側柏種子萌發和幼苗生長。硒處理對種子的適宜激發濃度在物種間差異較大，小麥、大麥激發濃度臨界值較低，激發濃度低于 10 mg/L，苜蓿和蘿卜激發濃度在 ≤20 mg/L[8]，本研究的激發濃度和木本植物種子沙棘[9]（≤15 mg/L）和濕地松種子[10]（≤20 mg/L）結果相似。另外硒浸種濃度還受到價態、浸種時間的影響，硒浸種激發技術應用在生產中時，結合文獻結果，通過發芽試驗選擇適宜濃度驗證時必要的。

3.2低濃度（≤20 mg/L）硒處理促進了植物的代謝，脂質過氧化物含量顯著降低。和對照相比，相應的三種酶SOD、CAT和POD活性在幼苗生長中并未顯著提升，但是丙二醛含量顯著降低，說明提升穩定和提升側柏種子幼苗生長的正常代謝活動。抗氧化系統酶活性與植物的受脅迫程度正相關，說明低濃度的硒處理不會對側柏種子的萌發和幼苗生長造成脅迫。硒提高萌發和幼苗生長是作為正效應因子，參加了植物生長和萌發的生物學過程 [7，10]。另一方面，低濃度處理3種酶活性未顯著改變或許與測定的是幼苗有關，浸種對萌發的激發效應或許在前期最有效果。

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