赤霉素（GA3）浸种对甜叶菊种子萌发的影响

2020-08-18武小姣马钱波李志威马晓宇赵国琦

饲料博览 2020年7期

武小姣，马钱波，李志威，马晓宇，赵国琦

（扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州 225009）

甜叶菊（Steva rebaudianaBertoni）是菊科甜叶菊属多年生草本植物。最初分布于南美洲，如今已栽培分布于亚洲和欧洲[1]。甜叶菊因为富含糖苷，一直是研究的热点。一方面，其糖苷地一般食用蔗糖甜度的300 倍，另一方面热量是蔗糖的1/300，因此被誉为继甘蔗、甜菜之后的第三大糖原[2]。甜菊糖苷还具有药用价值，能预防低血糖和癌症的产生，适合糖尿病、低血糖、高血压以及肥胖症患者食用[3]。然而，甜叶菊种子由于其体积小，成熟度不一致，未经处理的种子发芽率很低，一般仅有40%左右。甜叶菊种子价格较贵，目前推广甜叶菊品种也多为杂种，发芽率波动较大，产量品质参差不齐[4]。

研究表明，植物生长调节剂对种子的生产具有调节作用。胺鲜酯（DA-6）是一种高能植物生长调节剂，能够有效促进藜麦种子萌发[5]。脱落酸（ABA）能诱导种子休眠[6]，赤霉素（GA3）则能消除脱落酸的作用，并促进种子萌发[7]，适当增加乙烯（ETH）也对植物种子萌发起到促进作用[8]。其中对赤霉素的研究较多，湛润生等发现一定浓度范围的赤霉素浸种可以提高紫花苜蓿（Medicago sativaL.）种子的发芽率和发芽势[9]。李畅等发现赤霉素也可以提高毛毡杜鹃（Rhododendron confertissimum）种子发芽率，并且效果显著[10]。而赤霉素对提高甜叶菊发芽率的研究未见报道[11-13]。本试验先用不同浓度赤霉素浸种，根据电导率确定最佳浸种浓度，测定甜叶菊种子萌发过程中发芽率、发芽势以及与其萌发相关指标的变化，以期确定适宜的赤霉素浸种浓度，对提高甜叶菊种子利用率，为降低种植成本提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用的甜叶菊种子购于景云丰种业公司，在4 ℃种子贮藏柜中保存，发芽试验于2019 年12月进行。

1.2 试验方法

试验根据高洋等对赤霉素浓度的选择，确定预试验赤霉素浓度为0、50、100、200、400、600 mg·L-1，对相同质量甜叶菊种子进行浸种处理，以不加赤霉素的甜叶菊种子作为对照，24 h后用雷磁DDBJ-350 型便携式电导率仪测定其电导率，根据电导率的高低确定最佳浓度[14]。

选择成熟、大小一致的种子，用0.5%的NaClO溶液浸种10 min 消毒后[15]，用超纯水漂洗3 次，然后用选定赤霉素浓度浸种1 d，浸种结束后，用滤纸吸干水分，用铺有发芽纸（11 cm×11 cm）的海绵发芽盒进行发芽试验，每个发芽盒100粒种子，放入型号为MGC-450HP-2的人工气候箱中，培养条件为：光照度3 000 lx，光照16 h，黑暗8 h，温度25 ℃，湿度70%。每天取足量发芽过程中的种子，分别包入锡箔纸中，用液氮速冷，放入-80 ℃冰箱保存，连续收集7 d，统一处理并测定各生理指标。

1.3 生理指标测定

电导率的测定：预试验设立3个重复，待浸种结束，分别测定浸种液的电导率（U1），各空白液的电导率（U2）。按公式计算各浸种处理种子电导率[16]。

可溶性糖的测定：用蒽酮比色法测定可溶性糖，取0.1 g 经液氮速冻的样品，在液氮中研磨成粉，转移至试管中，加入10 mL蒸馏水，塑料薄膜封口，于沸水中提取30 min，滤出提取液后，再加入10 mL 蒸馏水，重复提取1 次，提取液合并滤入25 mL 容量瓶中，定容，吸取0.5 mL 样品提取液，加入1.5 mL 蒸馏水，加入0.5 mL 蒽酮乙酸乙酯试剂和5 mL 浓硫酸，充分震荡后，将试管放入沸水浴中，保温1 min，取出后自然冷却至室温，于630 nm 波长下测定吸光度，根据标准曲线得出可溶性糖含量。

淀粉的测定：采用蒽酮比色法测定淀粉，将提取可溶性糖的残渣，加20 mL热蒸馏水，于沸水浴中煮沸15 min，加入9.2 mol·L-1高氯酸2 mL 提取15 min，再以2 500 r·min-1离心10 min，取上清液，于50 mL容量瓶中定容，后续方法同可溶性糖测定方法，根据标准曲线得出淀粉含量。

可溶性蛋白：采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白，称取0.1 g冷冻样品，用组织研磨仪在5 mL蒸馏水中研磨成匀浆，以2 500 r·min-1离心10 min，取1 mL 上清液，加入5 mL 考马斯亮蓝溶液，充分混合，放置2 min后在595 nm下比色，根据标准曲线得出可溶性蛋白含量。

发芽相关指标测定：根据牧草种子检验规程（GB/T 2930.1～2930.11-2001）进行连续14 d 发芽情况测定，设立3个重复，分别计算发芽势（%）、发芽率（%）、发霉率（%）。

发芽势=n7/M×100%

发芽率=n14/M×100%

发霉率=n'/M×100%

公式中n7，n14分别为发芽前7 d 和发芽第14天的发芽种子数，n'为到第14天发霉种子数，M为供试种子总数（100粒）。

1.4 数据统计与分析

试验数据使用Excel 2007 进行统计处理和制图，采用SPSS 22.0 进行方差分析，用Duncan's 进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 赤霉素最佳浓度的确定

电导率之所以可以成为选择赤霉素浓度的依据，是因为种子细胞膜破损时，细胞内物质会渗出，其中电解质会提高浸种液的电导率[12]。一定浓度的赤霉素对种子细胞膜具有修复作用，从而降低浸种液的电导率。

随着赤霉素浓度的增加，甜叶菊种子浸出液（U2）的电导率先降低后升高，在赤霉素浓度为200 mg·L-1时浸种的电导率显著低于其他各浓度（P<0.05），由浸种液和空白（U1）的差值（U2～U1），表明赤霉素对甜叶菊种子细胞膜的确具有修复作用，但是随着赤霉素浓度升高逐渐变成抑制作用，在400 mg·L-1之后开始抑制，综合效果与经济性考虑选择赤霉素浓度200 mg·L-1作为最佳浓度（见图1）。

图1 不同浓度赤霉素浸种处理对甜叶菊种子电导率的影响

2.2 赤霉素浸种对甜叶菊种子萌发的影响

通过测定200 mg·L-1GA3浸种后的发芽情况，甜叶菊的发芽率与发芽势高于清水浸种，种子的发霉情况好于清水浸种（见表1）。从前7 d 的发芽情况可以看出赤霉素能显著提高甜叶菊种子的发芽速率（P<0.05），并且在第5天趋于平稳，而清水浸种组在第4天发芽趋于平稳，并且发芽能力低于赤霉素处理组（见图2）。

表1 赤霉素浸种对甜叶菊种子萌发的影响%

图2 甜叶菊种子在不同处理下前7天的发芽动态

2.3 赤霉素浸种对甜叶菊种子萌发过程中可溶性糖的影响

清水浸种时可溶性糖呈逐渐下降趋势，在测定时间内，第6天达到最小值6.49 mg·g-1，而赤霉素浸种时可溶性糖的变化与清水处理有所不同，呈先降后升趋势，在第5 天达最小值9.25 mg·g-1，并且显著高于清水处理组（P<0.05）（见表2）。

2.4 赤霉素浸种对甜叶菊种子萌发过程中淀粉含量的影响

清水处理和赤霉素处理时淀粉含量的变化表现出一致性。两者都随时间变化呈显著降低的趋势，并且最后均趋于平缓（P<0.05）。但两者在第0天表现出差异，清水处理组淀粉含量0.55 mg·g-1高于赤霉素处理组0.48 mg·g-1（见表3）。

2.5 赤霉素浸种对甜叶菊种子萌发过程中可溶性蛋白的影响

清水处理组可溶性蛋白变化呈显著下降趋势（P<0.05），并且在第5 天趋于平稳，但是赤霉素处理组整体呈现前期高，后期低的变化特点，在第0 天虽含量（0.07 mg·g-1）低于清水处理组（0.15 mg·g-1），但最终含量略高于清水处理组（见表4）。

表2 赤霉素浸种对甜叶菊种子萌发过程中可溶性糖的影响

表3 赤霉素浸种对甜叶菊种子萌发过程中淀粉含量的影响

表4 赤霉素浸种对甜叶菊种子萌发过程中可溶性蛋白的影响

3 讨论

发芽率和发芽势作为种子最基本的生长指标能最直观表现植物发芽阶段生长好坏。赤霉素作为植物生长调节剂具有打破休眠功能，探索不同浓度和浸种时间下赤霉素对植物的作用效果。严泽埔等研究发现对薄壳核桃幼苗（Carya illinoensisi）叶面喷施100 mg·L-1赤霉素，能促进薄壳山核桃茎杆伸长[17]。而邹竣竹在浸种处理野牛草（Buchloe dactyloides）时，GA3浓度高达2 000 mg·L-1，也起到显著破除休眠作用[18]。可见种子的大小与结构差异，对赤霉素浓度的选择有很大影响，而甜叶菊种子由于体小不适合长时间和高浓度浸种，因此浸种浓度在选择上存在差异。刘晓敏等以山桐子（Ide⁃sia polycarpaMaxim.）作为材料时确定200 mg·L-1GA3浸种1 d 为最佳方案，与本文探究结果一致[19]。邱鹏飞等对沙冬青（Ammopiptanthus mongolicusMax⁃im.）种子萌发的研究中也得到了相似的结论。而本研究也发现赤霉素处理组种子发霉率较低，在前人的研究中未见报道，可能与赤霉素能提高抗逆性有关[20]。

由于种子萌发初始主要依靠自身贮藏物质，而可溶性糖作为植物体中最活跃的成分，在萌发中过程被分解。清水处理组可溶性糖含量随着时间逐渐降低，并无波动。这与陶贵荣等对柴胡（Bu⁃pleurm chineseDC.）种子萌发中的研究一致[21]。然而赤霉素处理组在浸种后测定可溶性糖含量低于清水处理组，这可能是由于赤霉素浸种期间种子内外渗透势的差异，引起部分可溶性糖组分参与浸种液的渗透调节，同时满足种子生长需要而转化为其他物质有关。樊雨在研究赤霉素对高山杜鹃（Rhododen⁃dron delavayi）开花生理的影响中得到类似结论[22]。测定期间可溶性糖含量出现波动，可能与可溶性糖的高度活跃有关，这与淀粉酶的活化与合成有密切联系，赤霉素浸种后可溶性糖始终保持较高的含量，更加有利于甜叶菊种子的萌发。

淀粉几乎存在于所有植物种子中，一方面作贮藏物质，另一方面在淀粉酶的作用下可以很快转化为短链糖，从而对可溶性糖产生影响。通过对淀粉含量的测定，可以从一定程度上表现淀粉酶的活性。赤霉素浸种和清水浸种的差异主要出现在一开始，并且前者低于后者，这可能与赤霉素对淀粉酶的调控有关，赤霉素浸种提高了淀粉酶含量，从而促进了淀粉的分解。胡晓倩等在研究小麦（Triti⁃cum aestivumL.）种子时得出了类似的结论，发现赤霉素能够提高淀粉酶的活力，从而对种子萌发起到了积极的作用[23]。

可溶性蛋白是种子内重要的贮藏物质，一方面参与新蛋白质合成，一方面通过渗透调节抵御胁迫。测定初始两种处理可溶性蛋白含量均不高，可能与种子吸水时，贮藏蛋白外渗有关，与陈丽培对油松（Pinus tabuliformisCarr.）种子的研究一致[24]，但试验发现赤霉素组低于清水组，可能与清水组的胁迫高于赤霉素组有关，也可能与赤霉素对蛋白的调控有关[25]，由此可以看出赤霉素也能改善甜叶菊种子的生长条件。