过氧化氢浸种对茎瘤芥种子萌发的影响

何士敏，李昌满，于文博

（长江师范学院生命科学与技术学院，重庆涪陵，408100）

茎瘤芥 （Brassica junceaCoss.var.tumida Tsen et Lee）的瘤茎表皮青绿光滑，皮下肉质色白而肥厚，质地脆嫩。瘤茎部分，即青菜头，一般每个质量0.5 kg左右，大者1～1.5 kg。茎瘤芥用途十分广泛，煮熟的青菜头拌上调料食用十分可口；其煮后的汤有一种鸡汤式的鲜味。用青菜头制成的泡菜，显得嫩脆别致。现代科学化验证明，它的营养十分丰富，每500 g青菜头含有蛋白质 20.5 g、糖 45 g、钙 1 400 mg、磷 650 mg、铁 33.5 mg。茎瘤芥还是做榨菜的主要原料，现代营养学认为，榨菜能健脾开胃、补气添精、增食助神；低盐保健型榨菜还能起到保肝减肥的作用；榨菜有“天然晕海宁”之说，晕车晕船者在口中放一片榨菜咀嚼，会使烦闷情绪缓解；饮酒不适或过量时，吃一点榨菜可以缓解酒醉造成的头昏、胸闷和烦躁感[1]。因此，茎瘤芥在人们日常生活中的地位是很重要的。目前，加强我国茎瘤芥种子生产和种子活力方面的研究已经引起研究人员的高度重视，如果在坚持良种繁育和品种复壮的同时，又采取提高种子活力的措施，则能大大提高我国茎瘤芥的产量。

过氧化氢作为种子萌发促进剂，以价格低廉、使用方便，在科研和农业生产上得到广泛应用[2～3]。因此，本文研究了不同浓度的过氧化氢对茎瘤芥种子萌发的影响，探讨提高茎瘤芥种子活力的途径，旨在为茎瘤芥生产实践提供一些科学参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的茎瘤芥种子有：涪陵早丰、鹅公雪松和永安小叶等3个品种，由重庆涪陵何亚种子经营部供种。

1.2 试验方法

①种子发芽试验 取15套中等型号的培养皿，分为3个组，每组5套，在每个培养皿中放入籽粒饱满、颜色健康的茎瘤芥种子50粒，再用适量（刚好浸没种子上表面）蒸馏水（对照），0.01%，0.1%，1%，3%的 H2O2溶液分别浸泡，加盖，处理12 h。将浸种后的种子洗净，置于经高压灭菌、垫有2层湿润纱布的培养皿中，并加入适量蒸馏水，在25℃光照下进行萌发试验，每天记载发芽种子数，并用蒸馏水清洗1次种子。

试验过程中统计供试种子数、逐日实际发芽数和平均苗长（m），计算种子的发芽率、发芽指数、发芽率高峰值、活力指数[2]。a.发芽指标测定。发芽后测定过氧化物酶活性和多酚氧化酶活性。发芽率（%）=发芽种子数/种子总数×100%；发芽指数=∑（Gt/Dt）（Gt为 t时间内的发芽数，Dt为相应的发芽天数）[4]；活力指数=平均苗长×发芽指数。

b.过氧化物酶（POD）活性测定。参照俞建英等[7]的方法，略有改动。称取经处理后的种子萌发的芽0.2 g，加20 mmol/L KH2PO45 mL，于研钵中冰浴研磨成匀浆，以4 000 r/min离心15 min，收集上清夜保存在冷处，所得残渣再用5 mL KH2PO4溶液提取1次，合并2次上清液作为酶液保鲜备用。取光径1 cm比色杯2只，于1只中加入反应混合液3 mL，KH2PO40.5 mL，作为校零对照，另1只中加入反应混合液3 mL，上述酶液0.5 mL，立即开启秒表记时，于分光光度计470 nm波长下测量OD值，每隔1 min读数1次，一共读5 min。以平均每分钟OD的变化量表示酶活性大小。

c.多酚氧化酶（PPO）活性测定。参照李敏等[8]的方法，略有改动。称取经不同处理后的种子萌发的芽0.2 g，加pH值7.6的磷酸缓冲液10 mL，在研钵中冰浴研磨成匀浆转入离心管，以4 000 r/min离心15 min，取其上清液作为酶液。然后取2只光径1 cm的比色杯，于1只中加入pH值磷酸缓冲液1 mL，0.2 mol/L邻苯二酚溶液1 mL，作为校零对照。另1只中加入pH值7.6磷酸缓冲液1 mL，0.2 mol/L邻苯二酚溶液1 mL，上述酶液0.5 mL，用分光光度计在波长410 nm条件下测定OD值，每5 s记录1次。酶活力单位为每分钟引起吸光度改变0.001所需的酶量。

②过氧化氢对种子电解质外渗率的影响 参照张志良[5]的方法，略有改动。先测定活种子外液电导率：对3个品种的茎瘤芥种子分别用适量蒸馏水，0.01%，0.1%，1%，3%H2O2浸泡处理 24 h，然后取处理后的种子各50粒，用蒸馏水洗净，再用滤纸吸干。最后将种子放入500 mL锥形瓶中，加蒸馏水250 mL，保持24 h，摇动锥形瓶，使溶液均匀，过滤到250 mL烧杯中，用DDS_11A型电导率仪测定溶液的电导率。

其次，测定死种子外液电导率：分别用蒸馏水，0.01%，0.1%，1%，3%H2O2溶液对 3 个品种的茎瘤芥种子进行浸泡处理24 h，取处理后的种子各50粒，用蒸馏水洗净，再用滤纸吸干，将种子放在500 mL烧杯中，加蒸馏水250 mL，在电炉上加热20 min将其煮死，待溶液冷却之后，滴加蒸馏水至加热前的刻度，以补充蒸发掉的水分，摇动烧杯，使溶液均匀，再过滤到250 mL烧杯中，测定溶液的电导率。

电解质外渗率（%）=活种子外液电导率/煮死种子外液电导率×100%[6]。

图1 不同浓度过氧化氢对茎瘤芥种子发芽率的影响

2 结果与分析

2.1 不同浓度过氧化氢对茎瘤芥种子萌发的影响

①发芽率和发芽指数的变化 a.采用不同浓度的过氧化氢浸种处理3个品种的茎瘤芥种子，随着过氧化氢浓度的不断增加，3个品种的种子发芽率均先升高后降低，0.01%～0.1%浓度的过氧化氢处理种子，可以使其发芽率升高，当浓度为0.1%时，发芽率达到最高值；0.1%以上浓度的过氧化氢明显抑制种子的萌发，降低种子的发芽率。b.3个品种的种子，与对照相比，经不同浓度过氧化氢浸种处理后，涪陵早丰种子的发芽率最大增幅为21个百分点，永安小叶种子的发芽率最大增幅为17个百分点，而鹅公雪松种子的发芽率最大增幅为10个百分点，说明过氧化氢浸种对提高涪陵早丰种子的发芽率效果最佳（图1）。

不同浓度的过氧化氢对茎瘤芥种子发芽指数的影响和对发芽率的影响基本一致（图1，图2）。

②发芽率高峰值和活力指数的变化 从图3可以看出，a.随着过氧化氢处理的浓度不断提高，3个品种的种子发芽率高峰值先升高后降低，0.01%～0.1%浓度的过氧化氢处理种子，可以使种子发芽率高峰值升高，当浓度为0.1%时，发芽率高峰值达到最高；而0.1%以上浓度的过氧化氢明显降低了种子的发芽率高峰值。b.3个品种的种子，与对照相比，经不同浓度过氧化氢浸种处理后，涪陵早丰种子的发芽率高峰值最大增幅为9个百分点，永安小叶为7个百分点，而鹅公雪松为8个百分点，这表明过氧化氢浸种对提高涪陵早丰种子的发芽率高峰值效果最佳。

图2 不同浓度过氧化氢对茎瘤芥种子发芽指数的影响

从图4可以看出：a.随着过氧化氢处理浓度的不断升高，3个品种的种子活力指数先升高后降低，0.01%～0.1%浓度的过氧化氢可以提高茎瘤芥种子的活力指数，当浓度为0.1%时，其活力指数达到最高值；而过氧化氢浓度超过0.1%时则开始降低种子的活力指数。b.3个品种的种子，与对照相比，经不同浓度过氧化氢浸种处理后，涪陵早丰种子的活力指数最大增幅为127%、永安小叶为74%、而鹅公雪松种子的活力指数最大增幅为76%，这表明过氧化氢浸种对提高涪陵早丰种子的活力指数效果最佳。

综上所述，0.1%的过氧化氢处理的种子，其发芽率、发芽指数、发芽高峰值以及活力指数均最高，这表明，0.1%的过氧化氢对提高种子活力具有一定作用。3个品种的种子，经过氧化氢浸种之后，涪陵早丰种子的发芽率、发芽指数、发芽率高峰值和活力指数增幅均最大，这表明过氧化氢浸种对提高涪陵早丰种子活力效果最好。

图3 过氧化氢对茎瘤芥种子发芽率高峰值的影响

图4 过氧化氢对茎瘤芥种子活力指数的影响

图5 过氧化氢对茎瘤芥种子电解质外渗率的影响

图6 过氧化氢对茎瘤芥种子萌发期POD活性的影响

2.2 不同浓度过氧化氢对茎瘤芥种子电解质外渗率的影响

从图5可以看出，随着过氧化氢处理的浓度不断升高，3个品种的种子电解质渗透率逐渐升高，这表明过氧化氢可以腐蚀和软化种皮，增加种皮的通透性，软化和通透性增加的种皮，不仅有利于萌发代谢时的水分、氧气和二氧化碳的吸收交换，更有助于胚芽破皮萌发。

2.3 不同浓度过氧化氢对茎瘤芥种子萌发期POD活性的影响

从图6可以看出，随着过氧化氢处理的浓度不断提高，3个品种的种子萌发期的POD活性先升高后降低，0.01%～0.1%的过氧化氢处理种子，可以使种子萌发芽的POD活性升高，当浓度为 0.1%时，其POD活性达到最高；当处理浓度超过0.1%时，POD活性逐渐降低。

2.4 不同浓度过氧化氢对茎瘤芥种子萌发期PPO活性的影响

从表1可以看出，随着过氧化氢处理的浓度不断提高，3个品种的种子萌发期的PPO活性先升高后降低，0.01%的过氧化氢处理的种子，其PPO活性最高；当处理浓度超过0.01%时，PPO活性逐渐降低。

表1 不同浓度H2O2对茎瘤芥种子多酚氧化酶活性的影响

综上所述，一定浓度的过氧化氢浸种不仅可以提高种子的发芽率和活力指数，还可提高一些相关酶的活性。分析其原因认为，这是一个由内到外的表现过程，当种子机体内的酶活性提高和代谢加强时，外在就表现出发芽率和活力指数相应的升高。

表2 茎瘤芥种子活力指数与其酶活性的相关系数

2.5 茎瘤芥种子活力指数与其POD和PPO活性的相关性

由表2可以看出，茎瘤芥种子活力指数与 POD活性相关系数较大，呈显著的正相关（r=0.862 1），其中POD活性可能是决定种子活力大小的主要因素之一。

3 结论

①0.1%的过氧化氢处理的种子，其发芽率、发芽指数、发芽率高峰值以及活力指数均最高，这表明，0.1%的过氧化氢对提高种子活力具有一定作用。

②3个品种的种子，经过氧化氢浸种之后，涪陵早丰种子的发芽率、发芽指数、发芽率高峰值和活力指数增幅均最大，这表明过氧化氢浸种对提高涪陵早丰种子活力效果最好。

③0.01%过氧化氢处理的种子，其多酚氧化酶活性最高；0.1%过氧化氢处理的种子，其过氧化物酶活性最高。这表明适宜浓度的过氧化氢浸种可以提高种子的相关酶活性。

4 讨论

过氧化氢在适当浓度下具有促进作物种子萌发的作用。传统观点认为它可轻度腐蚀种（果）皮，提高其透性，为种子提供充足的氧气而解除休眠[9]。但徐是雄等[10]指出，过氧化氢主要是刺激胚乳物质代谢-磷酸戊糖途径，它对解除种子休眠具有重要作用。通过本文的研究表明，一定浓度过氧化氢不仅促进种子的萌发，提高其活力指数，还提高种子物质代谢水平上相关酶活性，因此可认为，过氧化氢促进种子萌发与物质代谢密切相关。

适宜浓度过氧化氢浸种处理的茎瘤芥种子，其发芽率和过氧化物酶、多酚氧化酶活性明显高于对照处理，表明种子的物质代谢水平由于受到过氧化氢刺激而发生改变。代谢的改变调节主要在4个水平上进行：细胞水平、酶水平、激素水平和神经水平，其中酶水平的调节是所有生物最基本的调节。酶水平的调节又包括酶活和酶量的调节，本文认为，过氧化氢浸种提高种子萌发期的酶活性属于酶含量的调节，但也不排除属于酶活性调节的可能性。过氧化氢作为氧化剂，它可直接调控蛋白激酶及磷酸酯酶的活性[11～12]，并可以与DNA上的反应元件直接相互作用，这样便可以选择诱导许多相关基因的表达，从而可以增加酶含量，以提高自身的免疫能力以及代谢水平，代谢得到提高和加强，种子中的贮藏物质加快转化为简单的化合物运输到正在生长的幼苗中，提供幼苗生长需要的物质和能源。物质转化率越高对幼苗的生长越有利，并可以提高幼苗抗逆性[6]，所以外在表现出种子的发芽率、发芽指数、活力指数以及相关酶的活力得到提高。

任何代谢水平的调节，都必须作用于细胞并通过信号转导系统而发挥作用，过氧化氢作为植物中可能存在的新的信号分子，是否以第一信使和第二信使2种形式同时存在，是一个令人感兴趣的问题[6]，所以过氧化氢对种子萌发、活力的提高机理还有待进一步研究和探讨。

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