酵母浸膏对北柴胡种子萌发的影响及评价

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(1.唐山师范学院生命科学系， 河北 唐山 063000； 2.唐山市农业科学研究院， 河北 唐山 063001)

酵母浸膏对北柴胡种子萌发的影响及评价

马艳芝1,王向东2,陈桂平1,石洪凌1

(1.唐山师范学院生命科学系， 河北 唐山 063000； 2.唐山市农业科学研究院， 河北 唐山 063001)

以北柴胡种子为试验材料，分别以0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的酵母浸膏液对北柴胡种子进行浸种，在种子萌发过程中测定相关的生理生化指标，探讨酵母浸膏液对北柴胡种子萌发的影响。含水量的测定采用烘干减重法，体积的测定采用排水法，可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法，蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝-G 250染色法，氨基酸含量的测定采用茚三酮显色法；利用隶属函数法对各项指标进行综合评价。结果表明：北柴胡种子在萌发过程中，种子内含水量的变化和其体积的变化呈一定的相关性，都是呈先下降后上升再缓慢增加的趋势；可溶性糖含量的变化呈先下降后上升再下降的趋势；蛋白质含量整体呈先急剧下降后上升再缓慢下降的趋势；氨基酸含量整体呈先上升后下降的趋势。综合各项指标进行综合评价，酵母浸膏液浸种对北柴胡种子的萌发具有明显的促进作用，其中以1.0%酵母浸膏液浸种效果最佳。

北柴胡种子； 酵母浸膏液； 发芽率； 动态变化

北柴胡(BupleurumchinenseDC.)为伞形科柴胡属多年生草本植物，是《中华人民共和国药典》规定的柴胡正品药材的原植物，具有抗病毒等作用[1]。酵母浸膏是酵母菌体的抽提物，是酵母菌自溶和酶解及发酵过程中产生的氨基酸、核苷酸、生物肽等混合物，能为菌丝生长提供氮源、维生素和生长调节物质等[2]。近年来，柴胡在国内外得到广泛应用和发展, 用量急剧增加, 导致野生资源急剧减少。为扩大药源, 需要对野生资源进行驯化并通过育种手段选育新品种[3]。但一般柴胡种子当年的发芽率为40%～50%，隔年种子即丧失发芽力,这成为影响柴胡产量的主要因素[4]。对于提高柴胡种子发芽率，前人做了一些研究。邓友平等[5]研究了沙藏和激素处理对北柴胡和三岛柴胡种子萌发的影响, 得到了促进2种柴胡种子萌发的最佳方法；葛淑俊等研究了不同处理方法对柴胡种子萌发的影响，认为在20 ℃下清水浸种12 h，沙藏处理7～10 d，发芽率和出苗率较高，苗子生长比较整齐[4]；张家菁等研究了不同处理对三岛柴胡种子萌发的影响，结果表明，1% KMnO4预处理24 h，50μg/mL NAA浸种12 h有利于提高柴胡种子萌发率[6]。朱利君等[7]研究了水杨酸对北柴胡种子萌发的影响，得出不同浓度水杨酸浸种对不同浸种时间下的北柴胡种子萌发的影响不同，不同浸种时间都具有促进北柴胡种子萌发的最适水杨酸浓度，北柴胡种子最适用0.005 mmol/L的水杨酸浸种24 h萌发。雍山玉等研究了不同浓度沼液浸种对柴胡种子发芽率的影响，得出适宜浓度的沼液浸种对柴胡种子萌发有明显的促进作用，其中以60%沼液浸种24 h的浸种效果最好，发芽率增高幅度可达29.93%[8]。但很少有研究酵母浸膏液浸种对北柴胡种子萌发的影响。

鉴于此，以北柴胡(BupleurumchinenseDC.)为试验材料, 利用不同浓度酵母浸膏液浸种，测定种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数、含水量、体积等指标的动态变化，并进行综合评价，旨在研究酵母浸膏液处理对北柴胡种子萌发的影响，为北柴胡田间栽培中促进种子萌发技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试验设计

本研究所用材料为北柴胡(BupleurumchinenseDC.)，种子购于北京同仁堂唐山玉田科技有限公司，选择大小均匀一致的种子作为试验材料。

选取饱满籽粒800 g，40份，每份20 g，用丝袜分装备用。试验共设5个处理。分别为清水浸种作对照(ck)；0.5%酵母浸膏液浸种；1.0%酵母浸膏液浸种；1.5%酵母浸膏液浸种；2.0%酵母浸膏液浸种。每个处理3 次重复，浸种24 h，浸种温度保持在20 ℃左右，取出用清水反复冲洗[4]。

2015年3—5月进行田间试验，将浸种后的北柴胡种子种植于唐山师范学院试验田，做好标记，定期浇水，保证种子发芽所需要的水分。定期取样，测定相关指标，每个指标重复3次，取平均值。

1.2 测定指标及方法

北柴胡种子含水量利用烘干减重法测定[9]，种子体积的用排水法测定[10]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[11]，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝-G 250染色法测定[12]，氨基酸含量用茚三酮显色法测定[13]，种子发芽率、发芽势、发芽指数的测定参照张家菁等[6]的方法。

1.3 数据分析方法

应用SPSS 11.9软件进行数据处理，隶属函数值法对各项指标进行综合分析[14]。

2 结果及分析

2.1 不同浓度酵母浸膏液浸种对北柴胡种子发芽率的影响

从图1可以看出，北柴胡种子在第7天开始发芽，在21 d时，达到发芽高峰，之后继续增长，第34天时，1.5%酵母浸膏液浸种的北柴胡种子的发芽率达到50%左右，其他浓度的酵母浸膏液浸种的北柴胡种子的发芽率都小于50%，初步可以得出，1.5%酵母浸膏液浸种，效果最佳。

图1 北柴胡种子萌发过程中发芽率的动态变化

2.2 不同浓度酵母浸膏液浸种对北柴胡种子发芽势的影响

从图2可看出，用酵母浸膏液浸种后的北柴胡种子的发芽势均小于清水浸种处理的北柴胡种子的发芽势。不同浓度酵母浸膏液浸种后，北柴胡种子的发芽势并没有呈规律性变化。

图2 北柴胡种子萌发过程中发芽势的比较

2.3 不同浓度酵母浸膏液浸种对北柴胡种子发芽指数的影响

从图3可看出，不同浓度酵母浸膏液浸种后，对北柴胡种子发芽指数的影响并不大，各浓度酵母浸膏液浸种后，北柴胡种子的发芽指数差别不大。相比之下，对照的发芽指数最大。

2.4 不同浓度酵母浸膏液处理对北柴胡种子萌发过程中含水量的影响

种子萌发是从吸水开始的, 种子吸水分为3个阶段:第1阶段是急剧吸水的物理过程(鲜重增加)；第2阶段是吸水的停滞期;第3阶段是胚根露出后出现另一个迅速吸水的代谢过程。 故种子萌发过程中的含水量是呈先急剧上升后缓慢上升或不变再急剧上升的趋势。从图4可以看出，北柴胡种子在萌发过程中含水量先降低后升高，之后保持在一个缓慢上升的水平。本试验中，含水量先降低的原因可能是所用的种子是经过24 h浸种的，种子在浸种过程中已经吸水，所以第0天测定含水量时含水量较高。

图3 北柴胡种子萌发过程中发芽指数的动态变化

图4 北柴胡种子萌发过程中含水量的动态变化

2.5 不同浓度酵母浸膏液处理对北柴胡种子萌发过程中体积的影响

种子萌发过程中体积的变化与含水量变化呈一定相关性。北柴胡种子体积很小，用单颗种子很难测出其体积变化，且有很大的波动性，不够准确，本试验采用对其千粒体积进行测定。由图5可知，北柴胡种子萌发过程中体积变化呈先下降后上升再缓慢上升的趋势。呈现这种趋势的原因可能是浸种后，种子急剧吸水，所以第0天测定时体积比第7天高。种子萌发阶段，各代谢水平开始有所增强，种子的吸水量也不断增强，体积不断增大。

图5 北柴胡种子萌发过程中体积的动态变化

2.6 不同浓度酵母浸膏液处理对北柴胡种子萌发过程中可溶性糖含量的影响

由图6可知，北柴胡种子萌发过程中可溶性糖的含量是呈先下降后上升再下降的趋势。这与陶桂荣等的研究结果相似。北柴胡种子在萌发前14 d，种子的可溶性糖含量降低，这可能是因为在种子萌发前期种子主要是靠吸胀作用吸水，从而使得单位重量的种子中可溶性糖含量相对降低；之后由于其贮藏物淀粉分解形成大量麦芽糖、葡萄糖、磷酸葡萄糖等小分子糖积累以供给种子萌发使用，故种子中可溶性糖的含量呈逐渐增加的趋势[13]。在开始萌发第21天至第28天，可溶性糖含量达到顶峰。随后，在种子萌发后期，其呼吸增强，代谢加快，部分可溶性糖用于转化或合成新物质，即提供蛋白质、纤维素等有机物合成的碳骨架和ATP合成的底物等，为种子的萌发提供物质和能量基础，故可溶性糖含量开始下降[15]。

图6 北柴胡种子萌发过程中可溶性糖含量的动态变化

2.7 不同浓度酵母浸膏液处理对北柴胡种子萌发过程中蛋白质含量的影响

由图7可知，在种子萌发过程中蛋白质含量整体呈先急剧下降后上升再缓慢下降的趋势。这与李淑艳等[16]的研究结果相似。整体上在第2周蛋白质含量达到最低点，在第3周蛋白质含量达到最高点。第1阶段种子萌发初期，蛋白质合成能力处于低水平，而且在肽酶和蛋白酶的催化下，贮藏在种子中的蛋白质降解为氨基酸，导致蛋白质含量下降。第2阶段，种子萌发过程中细胞生长、分裂对酶和结构蛋白等的需要，蛋白质大量合成，细胞迅速生长。第3阶段，胚生长消耗大量蛋白质，蛋白质降解，含量逐渐下降。

图7 北柴胡种子萌发过程中可溶性蛋白质含量的动态变化

2.8 不同浓度酵母浸膏液处理对北柴胡种子萌发过程中氨基酸含量的影响

由图8可知，在种子萌发过程中氨基酸含量整体呈先上升后下降的趋势，但氨基酸含量达到最高点的时间差别很大。其中用2.0%酵母浸膏液处理的最早达到最高点。种子萌发过程中氨基酸含量呈现此种变化趋势是因为在萌发初期种子内部会聚集大量蛋白质和氨基酸等营养物质以备萌发所需，故前一阶段含量呈上升趋势；而当种子开始萌发后，体内营养物质开始被利用，氨基酸含量即会下降，这与胚萌发的过程中合成新的蛋白质有关[17]。

图8 北柴胡种子萌发过程中氨基酸含量的动态变化

2.9 不同浓度酵母浸膏液浸种对北柴胡种子萌发的综合评价

利用单个指标评价柴胡萌发情况存在很大的局限[18]。因此，为全面客观准确地评价不同浓度酵母浸膏液对北柴胡种子萌发的影响，必须利用与种子萌发有关的多项指标来进行综合定量评价。隶属函数法提供了一个多指标综合评价的途径，更具科学性和可靠性，从而能比较科学地进行评价。表1列出了不同浓度的酵母浸膏液处理的5个指标的隶属函数值。

表1 不同浓度酵母浸膏液的综合评价

浓度(%)隶属函数值发芽率含水量可溶性糖蛋白质氨基酸隶属函数均值综合排序00．33110．0010．6730．500．130．110．650．120．1851．010．150．340．820．770．7511．50．390．000．0010．000．2842．00．830．230．000．670．770．702

3 讨 论

近年来，柴胡用量急剧增加,导致野生资源急剧减少,市场上逐年紧缺, 但是柴胡种子发芽率、出苗率低，成为制约其产量的主要因素。因此探究可以促进北柴胡种子萌发的方法，对解决北柴胡种子发芽率低具有很大的作用。水分是限制种子萌发的主要因素，种子萌发从吸水开始。种子吸水分3个阶段，即种子的吸胀吸水、吸水滞缓期和生长吸水阶段[9]。因此种子的含水量会呈现一定的变化规律。而种子内含水量的变化和其体积的变化呈一定的相关性，因此研究柴胡种子萌发过程中含水量及体积的变化，可以在一定程度上反映种子的萌发程度。种子萌发过程中蛋白质不断降解为氨基酸以供胚以及幼芽的生长发育。萌发初期, 蛋白质分解多, 产生的氨基酸也多; 萌发后期, 种子从异养向自养过渡, 而此时蛋白质仍在继续降解, 没有被及时运走的氨基酸在胚乳中积累, 因此萌发后期蛋白质降解变缓而氨基酸含量仍然迅速增加[19]。所以探究蛋白质含量及氨基酸含量的变化对研究种子萌发情况具有重要意义。氨基酸是构成生物体蛋白质并同生命活动相关的最基本的物质，它在生物体内具有特殊的生理功能，是生物体内不可缺少的营养成分之一。种子发芽过程中在相关酶的作用下,大分子的蛋白质、淀粉、脂肪降解成小分子的氨基酸和其他小分子物质[20]。所以探究氨基酸含量变化对研究种子萌发情况具有重要意义。

结果表明，酵母浸膏液浸种对北柴胡种子的萌发具有明显促进作用，且采用1.0%的酵母浸膏液浸种效果最好。北柴胡种子在萌发过程中，种子内含水量的变化和其体积的变化呈一定的相关性，都是呈先下降后上升再缓慢增加的趋势，但这与理论上种子萌发过程含水量和体积的变化不太相符。可能的原因是萌发前浸种处理使种子吸收了一定的水分，故出现0～7 d含水量和体积呈下降的趋势；可溶性糖的含量变化呈先下降后上升再下降的趋势；蛋白质含量整体上呈现先急剧下降，后上升，再缓慢下降的趋势；氨基酸含量整体呈先上升后下降的趋势。虽然试验具有一定的局限性，但是其处理方法及研究内容对于进一步研究北柴胡种子的萌发条件及生理变化仍具有一定的积极意义。

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The Effect of Yeast Extract on Germination of Bupleurum Seed

MAYanzhi1,WANGXiangdong2,CHENGuiping1,SHIHongling1

(1.Department of Life Sciences,Tangshan Normal University,Tangshan Hebei 063000，China；2.Tangshan Academy of Agricultural Science,Tangshan Hebei 063001,China)

The test selecting Bupleurum seeds as the test material,Bupleurum seeds were soaked by 0.5%,1.0%,1.5% and 2.0% of yeast extract liquid respectively,measuring physiological and biochemical indicators related to seed germination processs,to explore the effect of yeast extract liquid on Bupleurum chinense seed in germination.Moisture content was determined by drying weight method,volume was measured by the drainage method,soluble sugar was determined with anthrone colorimetric method,the protein was determined by Coomassie brilliant blue-G 250 staining and amino acids was determined by Ninhydrin colorimetric method;comprehensivly evaluate the indicators using subordinate function.The results showed that the yeast extract liquid on germination of Bupleurum seeds has obvious role in promoting, which with 1.0% yeast extract liquid soaking effect is the best.

BupleurumchinenseDC.; yeast extract liquid; germination rate; dynamic change

2017-02-25

国家科技部子课题(2011 BAI 07 B 05-4)；河北省科技厅项目(16236420)；唐山市科技局项目(15130205 C)；唐山师范学院项目(11 PT 01-2)。

马艳芝(1977—)，女，河北唐山人；副教授，硕士，主要从事药用植物与生物技术研究；E-mail：mayanzhiwxd@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.06.004

Q 94； S 567.7+9

A

1001-4705(2017)06-0004-05