蛋氨酸硒对豇豆种子萌发及幼苗生长的影响

2017-02-27张慧君王冰洁许晓敏

浙江农业科学 2017年2期

关键词：蛋氨酸豇豆发芽率

张慧君，唐娟，王冰洁，许晓敏

(淮北师范大学生命科学学院，安徽淮北 235000)

蛋氨酸硒对豇豆种子萌发及幼苗生长的影响

张慧君，唐娟，王冰洁，许晓敏

(淮北师范大学生命科学学院，安徽淮北 235000)

研究豇豆种子在不同浓度(0、3.0、4.0、8.0、10.0、20.0、50.0、100.0 mg·L-1)的蛋氨酸硒溶液的影响下的萌发情况及其幼苗生长状况的变化。结果表明，低浓度(<20.0 mg·L-1)的蛋氨酸硒溶液能在一定程度上促进豇豆种子的萌发，而过高浓度的蛋氨酸硒溶液则会使豇豆种子发芽率显著降低；豇豆种子发芽指数的变化趋势伴随蛋氨酸硒溶液浓度的逐步升高，与上述发芽率呈现相似的先升后降的现象；适量(<50.0 mg·L-1)的蛋氨酸硒溶液有利于增强豇豆幼苗体内过氧化物酶(POD)的活性，但当蛋氨酸硒溶液浓度超过此范围时，豇豆植株内此酶的活性遭到一定程度的破坏；在存在一定低浓度(<10.0 mg·L-1)蛋氨酸硒溶液的环境下，豇豆幼苗体内丙二醛(MDA)含量随着蛋氨酸硒溶液处理浓度的升高而逐步降低，即浓度较低时，硒的存在有利于豇豆对抗逆境利于其正常生长；但当蛋氨酸硒溶液浓度持续升高时，MDA含量也随之持续增加，即硒浓度过高时，硒的存在阻碍其正常生长。豇豆幼苗体内脯氨酸(Pro)含量随蛋氨酸硒溶液浓度的升高与其MDA含量出现相似的变化趋势，在蛋氨酸硒浓度为10.0 mg·L-1时，豇豆幼苗体内Pro的含量达到最小值。因而，适宜浓度的蛋氨酸硒有助于豇豆种子的正常萌发及其幼芽的健康生长发育，但高浓度的蛋氨酸硒则会对豇豆种子的正常萌发及其幼苗的正常生长发育产生抑制作用。

豇豆；蛋氨酸硒；发芽率； MDA； POD

近年来，人们对于健康与养生方面的意识逐步提升，而微量元素硒(Se)对人、动物及微生物整个生命过程是非常重要且必需的微量元素之一，硒参与了人体的多项生理功能活动，并能在一定程度上对人体的某些生理疾病起到预防和治疗的功能，硒还对人体的各大器官起到一定的保护作用。不仅如此，适量的硒还能在一定程度上促进某些植物的种子萌发及幼苗的健康生长。研究表明，硒能在一定程度上提高某些植物的抗氧化作用及其对逆境的抗性，从而实现其产量和品质的提高。更为最重要的是，合理调控植物培育过程中的硒浓度，有利于提高农产品的保健价值。硒在人们生产生活中的价值越来越受到关注，因而各界对其的研究也越来越多。

豇豆(Vignaunguiculata)在南方的有些地区叫豆角。日常生活中，人们主要食用其较为鲜嫩的荚果和成熟的种子。豇豆在食用时可做鲜食、干食和泡菜等，是一类日常生活中常见的具有很高的食用价值和经济价值的深受大众喜爱的蔬菜。若能通过试验找到最适宜豇豆生长的硒的浓度，不仅在一定程度上缓解当前农业生产上比较突出的农药化肥的滥用问题，而且让人们通过植物到人的食物链的方式达到长期补硒的目的。本次试验旨在通过不同浓度的蛋氨酸硒溶液来培养豇豆芽，以研究不同浓度的硒元素对豇豆种子的萌发、幼苗的生长发育方面的影响，进而为人们在豇豆的生产过程中对硒元素补给量的判断上提供一定的理论依据[1-7]。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以豇豆种子为供试材料。

1.2 处理设计

设9个小组，各取20粒种子，以蛋氨酸硒的形式加入硒，且都设置A、B两个重复，溶液浓度分别为0、3.0、4.0、8.0、10.0、20.0、50.0、100.0 mg·L-1。种子用70%乙醇充分浸泡消毒15 min后，再用蒸馏水冲洗3次，去除其表面的乙醇残留。将挑选出的豇豆种子置于铺有滤纸的无菌培养皿中，分别加入对应的不同浓度的蛋氨酸硒溶液。在试验室恒温避光的条件下培养，每隔24 h更换相应溶液1次，并记录每组处理种子每天的萌发数量，最后采集其幼苗进行各项生理指标测定[1]。

发芽指标测定。用豇豆种子的发芽率、发芽指数评价种子的发芽能力。

丙二醛(MDA)含量的测定。MDA含量的测定采用双组分分光光度法[1]。

过氧化物酶(POD)活性的测定。POD活性的测定采用愈创木酚法[1]。

脯胺酸(Pro)含量的测定。称取待测子叶样品0.5 g进行Pro含量的测定[1]。

1.3 数据分析

用Excel软件进行数据分析并作图。

2 结果与分析

2.1 蛋氨酸硒对豇豆种子萌发的影响

2.1.1 发芽率

如图1所示，蛋氨酸硒浓度在0～4 mg·L-1时，豇豆发芽率伴随着蛋氨酸硒溶液处理浓度的增加呈上升趋势；在4～8 mg·L-1时，伴随着蛋氨酸硒溶液处理浓度的增加，豇豆发芽率略微有下降；在8～20 mg·L-1时，随着蛋氨酸硒处理浓度逐渐增加，豇豆发芽率先上升后趋于平稳至发芽率达到最大值；而在20～100 mg·L-1时，豇豆发芽率随着蛋氨酸硒处理浓度的增加出现较明显的下降趋势；100 mg·L-1时发芽率处于所有浓度处理组中的最低值。

图1 不同浓度蛋氨酸硒下的豇豆种子发芽率的影响

2.1.2 发芽指数

如图2所示，在蛋氨酸硒浓度为0～4 mg·L-1时，豇豆种子的发芽指数伴随着蛋氨酸硒溶液处理浓度的逐渐增加而有所下降；在4～20 mg·L-1时，豇豆种子的发芽指数随蛋氨酸硒浓度的增加又逐渐上升；在20 mg·L-1时，其发芽指数达到最高值18.667；在20～100 mg·L-1时，发芽指数随蛋氨酸硒浓度的升高又逐渐下降；在100 mg·L-1时，发芽指数为所有处理组的最低值16.50。

图2 不同浓度蛋氨酸硒下的豇豆种子发芽指数

2.2 蛋氨酸硒对豇豆幼苗MDA含量的影响

如图3所示，在蛋氨酸硒浓度为0时，豇豆幼苗的MDA含量为0.28 μmol·g-1；0～3 mg·L-1时，伴随蛋氨酸硒浓度的持续升高，MDA含量增加；3～10 mg·L-1时，MDA含量随蛋氨酸硒浓度的持续升高而呈明显下降趋势；10 mg·L-1时达到最小值0.108 μmol·g-1；而在10～100 mg·L-1时，MDA含量又不断上升；100 mg·L-1时达到所有处理浓度中的最大值0.183 μmol·g-1。

图3 不同浓度蛋氨酸硒下的豇豆幼苗MDA含量

2.3 蛋氨酸硒对豇豆幼苗POD活性的影响

如图4所示，豇豆幼苗在蛋氨酸硒浓度为0时，其体内POD活性处在所有处理中的最低值；当蛋氨酸硒浓度为0～50 mg·L-1时，POD活性伴随着蛋氨酸硒浓度的升高而增加；当蛋氨酸硒浓度至50 mg·L-1时，酶活性达到所有处理中的最高值；当蛋氨酸硒浓度在50～100 mg·L-1时，POD活性伴随蛋氨酸硒浓度的升高而显著降低。

图4 不同浓度蛋氨酸硒下的豇豆幼苗POD活性

2.4 蛋氨酸硒对豇豆幼苗Pro含量的影响

如图5所示，在蛋氨酸硒浓度为0～3 mg·L-1时，Pro含量随着蛋氨酸硒浓度的升高而增加；在蛋氨酸硒浓度为3～10 mg·L-1时，Pro含量随着蛋氨酸硒的升高呈明显下降趋势；在蛋氨酸硒浓度为10 mg·L-1时，Pro含量处在最低值72.477 μg·g-1；在蛋氨酸硒浓度为10～100 mg·L-1时，Pro含量伴随着蛋氨酸硒浓度呈显著上升趋势，在100 mg·L-1时为140.947 μg·g-1。

图5 不同浓度蛋氨酸硒下的豇豆幼苗Pro含量

3 讨论

试验中当使用不同浓度的蛋氨酸硒溶液(0、3.0、4.0、8.0、10.0、20.0、50.0、100.0 mg·L-1)对豇豆种子进行处理时，豇豆种子萌发及MDA、POD、Pro的含量等随之出现一系列变化。由试验结果可推测，在一定低浓度(<20.0 mg·L-1)范围，蛋氨酸硒溶液对豇豆种子的发芽率有一定程度的促进作用，而当其浓度超过这一范围时，则会对其发芽过程产生阻碍作用。豇豆种子发芽指数也随蛋氨酸硒浓度的上升出现先增加后减小的趋势，从而推测，低浓度的蛋氨酸硒能提高豇豆种子的发芽能力及活力；与之相反，当其蛋氨酸硒浓度过高时，则会对其正常发芽产生阻碍作用。

在蛋氨酸硒浓度较低的条件下，豇豆幼苗的MDA含量随着蛋氨酸硒浓度不断升高而逐渐下降。蛋氨酸硒浓度在10.0 mg·L-1时，MDA含量达到最小值；当蛋氨酸硒浓度超过这个范围时，MDA含量则不断上升。由此可见，适量浓度的蛋氨酸硒(<10.0 mg·L-1)能在一定程度上缓解逆境或衰老过程中对植株的胁迫作用。但当其浓度超过这个范围时，这种缓解作用会逐渐消失，甚至会对其生长产生阻碍和伤害。

POD活性是判定植物体内生理代谢变化的重要指标[8-15]。试验发现，豇豆幼苗在一定低浓度的蛋氨酸硒溶液处理条件下，其POD活性随蛋氨酸硒浓度的升高而逐渐增加。在蛋氨酸硒浓度至50.0 mg·L-1时，酶活性达到所有处理浓度中的最高值；当蛋氨酸硒浓度超过50.0 mg·L-1后，豇豆幼苗体内的POD活性随其浓度的升高而显著下降。所以，豇豆幼苗在较低浓度蛋氨酸硒溶液处理时，POD活性总体呈上升趋势，可见适宜低浓度的蛋氨酸硒能在一定程度上提升其体内POD活性，进而有利于植株的正常生长。然而当蛋氨酸硒浓度过高时，会对幼苗本身的生长发育产生抑制甚至伤害作用。

Pro和MDA在反映植物对逆境的反应程度强弱上有类似效果。试验发现，Pro含量随着蛋氨酸硒浓度的升高呈先降后升的变化趋势。在所有蛋氨酸硒浓度低于10.0 mg·L-1的处理组中，豇豆幼苗体内的Pro含量随着蛋氨酸硒浓度的升高而有一定程度的下降，但在蛋氨酸硒浓度超过此范围的处理组中，Pro含量随着蛋氨酸硒浓度的升高也呈上升趋势。因此，在用较低浓度蛋氨酸硒溶液对豇豆进行处理时，能在一定程度上缓解逆境对其的伤害，从而有利于植株生长。然而当蛋氨酸硒溶液浓度过高时，可能会对幼苗本身的生长产生伤害作用。

综上所述，蛋氨酸硒溶液对豇豆种子的萌发和豇豆幼苗的生长发育存在一定的剂量效应，一定低浓度的蛋氨酸硒有利于其种子发芽和幼苗的生长，但若浓度过高则会对其生命活动产生抑制作用。在本次试验中，通过分析蛋氨酸硒浓度对豇豆的发芽率、发芽指数、POD活性、MDA含量及Pro含量的影响结果，再结合成本综合考虑认为，豇豆发芽及幼芽生长环境中的硒浓度控制在10.0 mg·L-1左右较为适宜。

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(责任编辑：张瑞麟)

2016-07-22

安徽省高校自然科学基金(KJ2016B015)；淮北师范大学博士科研启动项目(12601034)

张慧君，讲师，博士，研究方向为园艺植物分子育种，E-mail：zhhuijun@126.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170202

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