高温胁迫对白玉豆种子萌发和水解酶活性的影响

徐芬芬，沈文静

(上饶师范学院 生命科学学院， 江西 上饶 334000)

白玉豆(PhaseoluslunatusL.)，俗称“白金豆、白扣豆、三清豆”，是豆科蝶形花亚科菜豆属植物。因其种皮、子叶呈乳白色，形似白玉而得名，是江西省上饶市具有传统地方特色的蔬菜品种，为地方珍稀品种。因其口感好，具有保健功能，颇受市场青睐。据江西省农科院农副加工产品质量检测中心测试，白玉豆的糖分、粗蛋白含量适中，钙、磷、铜、铁、锌等含量明显高于其它豆类产品，还含有10多种人体必需的氛基酸，营养十分丰富，药用功能广泛，有润肺、消炎、养颜、强骨、健胃、解毒等等作用[1]。

目前白玉豆栽培地域单一，只在江西上饶部分山区有栽培，不耐高温是白玉豆生长地域受限的主要原因。白玉豆生长发育的最适温度20～25℃。本试验采用不同温度培养白玉豆种子，研究白玉豆在不同温度下的萌发状态和萌发过程水解酶活性，以探明白玉豆种子萌发的最适温度及其萌发抑制机制。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试白玉豆种子由上饶市农业科学研究所提供。

1.2 试验方法

选取饱满、均匀一致的白玉豆种子浸种12小时后，用1%次氯酸钠溶液浸泡10 min消毒，再用纯净水冲洗3遍后，均匀放入铺有2层滤纸的培养皿(直径9 cm)中，分别置于20、25、30、35℃培养箱中培养。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 萌发情况

12小时后开始观察，记录发芽情况，5天后统计发芽率，计算发芽势和发芽指数。发芽率、发芽势、发芽指数计算公式如下：

发芽率(%)=(第5天全部发芽的种子数/供试种子数)×100 %；

发芽势(%)=n/N×100%，式中，n为前3次的发芽种子数，N为种子总数100；

发芽指数(GI)=∑Gt/Dt，式中，Gt为第t天种子发芽数，Dt为对应的种子发芽的天数。

1.3.2 水解酶活性

于培养第2天起测定，每天测定一次α-淀粉酶活性和蛋白酶活性。α-淀粉酶活性测定采用3,5-二硝基水杨酸还原法[2]，蛋白酶活性测定采用定氮法[3]。

1.4 数据分析

数据用Excel 2003和DPS软件分析。

2 结果与分析

2.1 高温胁迫对白玉豆种子萌发的影响

不同温度对白玉豆种子萌发的影响结果见表1。由该表可知，白玉豆种子在25℃发芽率最高，为89.7 %，20℃其次，为77.5 %，35℃ 发芽率最低，仅43.7 %。25℃处理种子发芽率、发芽势和发芽指数均显著高于其他温度处理(P<0.05)。超过30℃的温度处理发芽率、发芽势和发芽指数均显著(P<0.01)低于20℃处理(P<0.05)，极显著低于25℃处理(P<0.01)。40℃的温度处理下，白玉豆种子的发芽率、发芽势和发芽指数均极显著低于其他温度处理(P<0.01)。该结果表明，白玉豆最适合萌发温度为25℃ 。

表1 高温胁迫对白玉豆种子发芽指标的影响

2.2 高温胁迫对白玉豆种子α-淀粉酶活性的影响

不同温度对白玉豆种子萌发的影响结果见表2。由该表可知，在整个萌发期间，白玉豆种子α-淀粉酶活性均在25℃处理下表现出最高，当培养温度达30℃时α-淀粉酶活性显著降低(P<0.05)。在萌发的第5天，不同温度处理间差异最大，均表现出极显著差异(P<0.01)。从不同温度处理α-淀粉酶活性出现峰值的时间来看，20～30℃温度处理α-淀粉酶活性最高值均出现在第3天，而35℃处理α-淀粉酶活性峰值出现在第2天。该结果表明，高温不但抑制了α-淀粉酶活性，还会使α-淀粉酶活性峰值提早，淀粉降解加速。

表2 高温胁迫对白玉豆种子萌发过程中α-淀粉酶活性的影响

2.3 高温胁迫对白玉豆种子蛋白酶活性的影响

不同温度对白玉豆种子萌发的影响结果见表3。由该表可知，在白玉豆种子萌发的第1～5天，20℃ 和25℃ 两处理蛋白酶活性均无显著差异。萌发的第1天，35℃处理蛋白酶活性极显著低于其它处理(P<0.01)，显著低于30℃处理(P<0.05)。在萌发的第2-5天，30℃和35℃处理蛋白酶活性均显著低于其它温度处理(P<0.05)，且随着温度的提高，蛋白酶活性峰值提前，20℃和25℃两处理峰值出现在第4天，30℃和35℃两处理峰值出现在第3天。该结果表明，高温不但抑制了蛋白酶活性，还使得蛋白酶活性峰值提早出现。

表3 高温胁迫对白玉豆种子萌发过程中蛋白酶活性的影响

2.4 种子萌发与酶活性的相关性

白玉豆种子萌发与酶活性的相关性见表4。由该表可知，发芽率、发芽势和发芽指数均与淀粉酶活性或蛋白酶活性呈显著或极显著相关。该结果表明，种子萌发与种子内部水解酶活性关系密切。

表4 种子活力与相关酶活性的相关系数

3 结果与讨论

温度是影响种子萌发最重要因子之一[4]。种子萌发过程中内部进行着活跃的物质代谢反应，相对较高的温度对种子萌发具有促进作用，超过特定温度范围的过高和过低温度均不利于种子萌发[5-6]。当温度超过某一限度时就会影响植物种子的萌发和植株生长，降低种子活力，造成发芽和出苗不良[7]。适宜的温度不仅能够使种皮软化，同时能增强水解酶活性，使贮藏的养分快速水解，从而促进萌发[8]。不同豆类种子萌发的最适温度不同，苦马豆种子最佳萌发温度为35℃，苦豆种子最佳萌发温度为30～35℃[9]，豇豆种子最佳萌发温度为25℃[10]。

本试验研究表明，25℃下白玉豆种子发芽率、发芽势和发芽指数均显著高于20、30 和35℃温度处理(P<0.05)，30℃以上高温处理显著抑制α-淀粉酶活性和蛋白酶活性(P<0.05)。种子的发芽率、发芽势、发芽指数与α-淀粉酶活性和蛋白酶活性均呈显著正相关(P<0.05)。由此可见，温度通过改变水解酶活性来调控种子萌发。这与万中原等[11]在小麦上、薛婷婷等[4]在核桃上、段加玉等[12]在紫椴上和张鹏等[13]在水曲柳上的研究结果一致。本文研究结果还发现，高温不但抑制了蛋白酶和淀粉酶活性，还使得两种水解酶活性峰值提前，使得贮藏物质过快消耗，后期胚因得不到充足的营养而导致停止发育。