富氢水对当归种子发芽的影响

丁芳芳，程茜菲

(陕西国际商贸学院，陕西省“绿色制造，协同创新”中心，陕西 西安 712046)

2007 年，Ohsawa等研究发现氢气可选择性地中和羟基自由基及过氧亚硝基阴离子，同时能清除过量的活性氧，进而能有效缓解由脑缺血引起的氧化损伤。随着科学的发展，目前氢气被证明具有多种生物调节活性，如抗炎症、抗氧化、抗凋亡等。有研究表明，富氢水对植物的生理功能具有一定的调节作用。富氢气水对植物处理后，能增强植物对重金属、盐害、除草剂等危害的抗性，有研究表明，富氢水具有促进当归生长发育的作用[1]，同时对绿豆、水稻、拟南芥等的种子萌发具有一定的促进作用[2-3]。当归(Angelicasinensis(Oilv.)Diels)别名秦归、云当归、岷当归，伞形科当归属多年生草本植物，具有补血活血，调经止痛，润肠通便的功效。目前对于当归的研究主要集中在化学成分、药理作用及质量研究等方面，在当归的种植方面也较偏向于栽培条件、栽培管理等方面的研究[4～5]。而关于富氢水处理对当归种子萌发的影响少有报道，本研究拟研究不同浓度的富氢水溶液处理当归种子，研究富氢水处理对当归种子萌发的影响，以期最终能找到促进当归种子萌发的有效方法。

1 材料与方法

1.1 材料

成熟的当归种子产于甘肃省岷县，由陕西步长制药集团当归种植基地提供，选取当年健康、籽粒饱满、大小均一的当归种子，去翅后备用。

富氢水的制备：参照Nakao等[6]的实验方法，每2 L自来水水中插入1只金属镁型氢棒(由上海全人生物科技有限公司提供)，将容器密封，大约12 h后制得饱和氢水。然后将饱和氢水立即用自来水稀释，制得不同浓度的富氢水溶液。

1.2 方法

1.2.1 种子预处理实验 当归种子先在室温下用不同浓度的富氢水浸种一定时间，以促进种子的萌发，然后用0.1% HgCl2处理6 min对种子表面进行消毒[7]，在一定条件下进行发芽实验。

1.2.2 种子发芽实验 以在12 cm培养皿中铺5 mm厚的湿沙(沙子选择粒径在100～200目之间的细沙，洗净后160℃高温消毒2h，使用时用无菌水搅拌成湿砂，握之成团，松之即散)作为发芽床[8]，将处理好的种子每50粒1组放在培养皿中进行萌发(每组平行实验5组)，添加不同浓度的富氢水保持发芽床湿润，将种子放在25℃培养箱中暗培养。

1.2.3 正交试验设计 采用L16(43)正交表对浸种时富氢水浓度(W1)、浸种时间、发芽时富氢水浓度(W2)三个因素进行优化，以发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数为指标，正交因素水平表见表1。

表1 正交试验水平因素

1.2.4 观测指标及测定方法 种子置床24 h后开始观测种子萌发情况，每24 h记录一次，以胚芽突破种皮为标准，记录正常发芽种子数，直至发芽结束。种子实验测定方法按照GB/T3543.4-1995《农作物种子检验规程 发芽实验》执行[9-10]。

发芽率/%=终期(培养16 d)发芽种子数/种子总数×100；

发芽势/%=规定时间内(培养8 d后)发芽种子数/种子总数×100；

发芽指数=(Gt/Dt)，其中，Gt为浸种后t天的净发芽数，Dt为相应的发芽天数；

活力指数=发芽指数×S，其中，S为相应时期内胚芽长度(其测定时将培养皿中发芽种子的胚根、幼芽从种子结合部切下后测定其长度，计算其平均值)。

α-淀粉酶活性采用比色法测定：以5 min内每克样品水解产生麦芽糖的毫克数表示酶活性大小，其计算公式如下：

α-淀粉酶活性(mg·g-1min-1)

式中：A：淀粉酶共同水解淀粉生成的麦芽糖量/mg；

A0：对照管中的麦芽糖量/mg；

VT：样品稀释总体积/mL；

W：样品重量/g；

VU：比色时所用样品的体积/mL；

2 结果与讨论

正交试验结果见表2，方差分析结果见表3。由表2和表3可知，各因素对当归种子发芽率、发芽势的影响大小均为：浸种时间>浸种时富氢水浓度>发芽时富氢水浓度(B>A>C)，以发芽率为指标的最佳处理方式为：A4B2(或B4)C2，显著因素为B；以发芽势为指标的最佳处理方式为：A4B4C2，显著因素为B；各因素对当归种子发芽指数的影响大小为：浸种时间>发芽时富氢水浓度>浸种时富氢水浓度(B>C>A)，以发芽指数为指标的最佳处理方式为：A4B4C2。

在种子的萌发过程中无法进行光合作用，种子需要的营养主要来自于其贮存的淀粉，通过淀粉酶将其转化为糖分后吸收，故α-淀粉酶活性是衡量种子萌发一个重要的生理指标。由表2、表3可知各因素对当归种子的α-淀粉酶活性的影响大小为：浸种时富氢水浓度>浸种时间>发芽时富氢水浓度(A>B>C)，以α-淀粉酶活性为指标时的最佳处理方式为：A4B4C2，显著因素为A、B，即：浸种时富氢水浓度及浸种时间，且富氢水处理后α-淀粉酶活性均有所提高，故推测富氢水可以通过提高α-淀粉酶活性来促进种子的萌发。

表2 正交试验结果

续表2 正交试验结果

表3 方差分析

综合考虑，确定最优的处理方式为A4B4C2，即：浸种时富氢水浓度为50%，浸种时长为24h，发芽时使用的富氢水浓度为10%。在最优处理条件下进行验证实验，发芽率为90%，发芽势为72，发芽指数为6.35，α-淀粉酶活性为6.51。

众所周知，低温与干燥是保持当归种子发芽的重要因素，为使当归种子发芽快、出苗齐，萌发前需要进行浸种处理，研究结果表明，在考察的三种因素中，浸种时间长短是影响种子发芽的显著性因素，最合适的浸种时间为24 h，在此时当归种子的含水量更适合当归种子的萌发。

有研究表明[11]，植物在生长过程中能自主产生氢气，并且当植物生长的外部环境较差时，内源性氢且释放量会有所增加，而外源补给氢气也提高了内源氢气的释放量，所以，诸多研究发现，氢气在动植物和人类在抗逆境环境及疾病治疗中都起到了重要作用。在本实验过程中，富氢水处理后当归种子的发芽率、发芽势、发芽指数均有所增加，说明富氢水具有促进当归种子发芽的作用。

3 结论

浸种时富氢水浓度为50%，浸种时长为24h，能更好地解除种子休眠，发芽时使用的富氢水浓度为10%，此时当归种子的发芽率、发芽势、发芽指数及α-淀粉酶活性均较高，说明此条件下的当归种子的萌发力较优。在考察的三种因素中，浸种时间长短是影响种子发芽的显著性因素，最合适的浸种时间为24h。经过富氢水处理后当归种子的发芽率、发芽势、发芽指数均有所增加，说明富氢水具有促进当归种子发芽的作用。