不同浓度钙离子对越南槐种子萌发的影响

黄丽容， 吴月君， 吴依琳， 檀龙颜

(贵州中医药大学药学院， 贵阳 550025)

1 材料与方法

1.1 材 料

越南槐种子于2018年9月采自安顺市紫云县猫营镇山豆根种繁基地，经贵州中医药大学药学院檀龙颜副教授鉴定为豆科植物越南槐(Sophoratonkinensis)的种子。室内阴干后，于4 ℃保存备用。

1.2 方 法

1.2.1消毒方法

消毒试剂分别为0.1%升汞、10%双氧水、2%次氯酸钠和75%酒精。每种消毒试剂下分别消毒5 min、10 min、20 min。将50粒大小均匀、饱满的种子置于直径为15 cm的培养皿中，基质为2层定性滤纸(超纯水充分润湿，无明水)。培养皿置于人工智能气候箱中培养，黑暗，25 ℃。每天09：00时观察种子发芽率、发霉率、发芽势等情况，发芽标准为胚根突破种皮1 mm以上，发芽结束标准为连续5 d无新发芽种子为标准[5]，本实验观察20 d，试验过程中及时补水。

1.2.2萌发条件

温度设置15、20、25、30、35 ℃等梯度，光照设置全光照和全黑暗，发芽床设置滤纸、纱布、细河沙和脱脂棉4种，培养方式同1.2.1。

1.2.3钙溶液处理及生理指标测定

CaCl2溶液处理浓度分别为0、4、30、50、100、150 mmol·L-1，观察处理后种子萌发率、萌发后苗的根长和芽长变化。遴选最适钙溶液处理浓度，进行含水量、总可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性等生理指标测定。

本次调查使用自编问卷，内容设置上，在国内英语需求分析量表的基础上进行了修改，选项设置为封闭式选项与李克特等级选项相结合的方式，为避免填写者态度不明确，在李克特等级设置上，采用了四级结构：非常同意、基本同意、不太同意和非常不同意，去掉了模棱两可的中立态度项，其内容包括四个方面：一、英语使用频率及主要用途，二、英文资料使用状况，三、英语对职业前途的影响，四、英语学习需求及途径。追踪访谈内容在此问卷基础上进行深入及延伸，主要包括了当前英文版及其翻译版资料的具体使用状况和存在问题以及从业人员英语学习需求两方面内容。

1.2.4数据统计及分析

发芽率和发芽势参考孙长生等[5]的方法。

发霉率(%)=(终止发芽时发霉的种子总数/供试种子总数)×100%。

采用Excel 2010软件和SPSS 17.0软件对数据进行统计分析。每个试验处理重复3次。

2 结果与分析

2.1 不同消毒方式对越南槐种子萌发的影响

2.1.1不同消毒方式对发芽率的影响

从表1可以看出，用0.1%升汞对越南槐种子进行消毒，消毒5 min的种子发芽率为59%，消毒10 min的种子发芽率为63%，消毒20 min的种子发芽率为73%。用10%双氧水对越南槐种子进行消毒，消毒5 min、10 min和20 min的种子发芽率分别为62%、61%和75%。用2%次氯酸钠对越南槐种子进行消毒，消毒5 min和10 min的发芽率与前两种消毒方式相近，分别为63%和62%，但是消毒20 min的种子发芽率为83%。变化较大的为用75%酒精消毒的种子，消毒5 min的种子发芽率为71%，消毒10 min的种子发芽率为55%，消毒20 min的种子发芽率为41%。

2.1.2不同消毒方式对发霉率的影响

从表1可以看出，用0.1%升汞对越南槐种子进行消毒，随着消毒时间的延长种子发霉率逐渐下降，消毒5 min、10 min和20 min的种子发霉率分别为34%、29%和20%。而用10%双氧水对越南槐种子进行消毒，消毒5 min和10 min的种子发霉率相近，分别为32%和34%；消毒20 min的种子发霉率为17%。用2%次氯酸钠对山豆根种子进行消毒，发现消毒5 min和10 min的种子发霉率分别为31%和33%，而消毒20 min的种子发霉率较低，为14%。用75%酒精对越南槐种子进行消毒，发现种子的发霉率随着消毒时间的延长逐渐升高，消毒5 min、10 min和20 min的发霉率分别为19%、41%和51%。

表1 不同消毒方式对越南槐种子萌发的影响

2.1.3不同消毒方式对发芽势的影响

从表1可以看出，用0.1% 升汞和10%双氧水对越南槐种子进行消毒，相同消毒时间的种子发芽势相近。而用2%次氯酸钠对越南槐种子进行消毒，发芽势随着消毒时间的延长逐渐升高，消毒5 min、10 min和20 min的发芽势分别为25%、29%和37%。而用75%酒精对越南槐种子进行消毒，发现消毒5 min的发芽势最高，为24%，而消毒10 min和20 min的发芽势较低，分别为11%和10%。

2.2 越南槐种子萌发的最佳条件

2.2.1光照和温度对萌发率的影响

从表2可以看出，越南槐种子的萌发率全光照条件下与全黑暗条件下相比普遍较低，所以全黑暗条件较适于越南槐种子的萌发。从不同温度梯度下越南槐种子的萌发率来看，25 ℃下最高，因此25 ℃为越南槐种子萌发的最适温度。

表2 温度和光照对越南槐种子萌发率的影响

2.2.2发芽床对萌发率的影响

从表3可看出，滤纸作为发芽床时越南槐种子的萌发率最高，因而滤纸与其他几种发芽床相比较好。

表3 发芽床对越南槐种子萌发率的影响

2.3 不同浓度钙离子对越南槐种子萌发的影响

2.3.1萌发率、苗根长和芽长的变化

从表4可以看出，越南槐种子培养20 d时，0 mmol·L-1和4 mmol·L-1CaCl2条件下种子萌发率较高且无明显差异，30 mmol·L-1CaCl2条件下种子萌发率略低，50、100 mmol·L-1CaCl2条件下种子萌发率呈梯度降低趋势，且差异明显。从根长方面看，0 mmol·L-1和4 mmol·L-1CaCl2条件下根长相近且无明显差异，30、50 mmol·L-1CaCl2条件下根长相近且无明显差异，但显著低于0和4 mmol·L-1CaCl2条件。100 mmol·L-1CaCl2条件下根长最短。芽长的变化情况与根长变化情况类似。由于150 mmol·L-1CaCl2条件下，越南槐种子几乎不萌发，故未统计。基于以上观察结果，选定0、50、100 mmol·L-1CaCl2作为处理条件。

表4 不同浓度钙离子对越南槐种子萌发率、苗根长和芽长的影响

2.3.2含水量、可溶性糖含量和MDA含量变化

从图1可以看出，萌发种子的含水量随着钙离子浓度的升高而逐渐降低，萌发种子中的总可溶性糖含量和MDA含量随着钙离子浓度的升高而逐渐增加(图2、图3)。萌发种子含水量和总可溶性糖含量的变化表明，随着钙离子浓度的升高，钙离子对细胞产生了渗透胁迫，而MDA含量的升高表明胁迫导致了活性氧自由基的产生，并造成了膜脂的氧化。

图1 不同浓度钙离子下萌发种子含水量的变化

图2 不同浓度钙离子下萌发种子总可溶性糖含量的变化

图3 不同浓度钙离子下萌发种子MDA含量的变化

2.3.3CAT、SOD和POD活性的变化

从图4、图5和图6可以看出，萌发种子中CAT、SOD、POD等3种抗氧化酶的活性随着处理浓度的增加逐渐升高，表明在不同浓度钙胁迫下，萌发种子中产生的活性氧主要是通过抗氧化酶系统进行清除。

图4 不同浓度钙离子下萌发种子CAT活性的变化

图5 不同浓度钙离子下萌发种子SOD活性的变化

图6 不同浓度钙离子下萌发种子POD活性的变化

3 结论和讨论

常用的种子消毒试剂均可用于越南槐种子消毒，但是不同消毒试剂、不同消毒时间均可对种子萌发造成严重的影响。从发芽率、发霉率和发芽势角度综合考虑，认为越南槐种子最佳消毒方式为2%次氯酸钠消毒20 min。此外，本研究发现，用0.1%升汞、10%双氧水和2%次氯酸钠3种试剂处理种子时，结果表现出相似的规律，但75%酒精处理种子时的结果表现出与以上3种试剂相反的规律。张荣超等[6]认为，利用乙醇能改变种子的生理生化特性，特别是酶的活性，这为本研究结果在一定程度上提供了佐证，但具体的机制还有待进一步研究。唐喜亮等[7]也认为，消毒方式对种子的发芽率和发芽势均有重要的影响，并在研究天山雪莲(Saussureainvolucrata)种子萌发特性时采用多种试剂混合消毒的方式。本研究结果认为，在进行混合试剂消毒试验时，应选取0.1%升汞、10%双氧水和2%次氯酸钠3种试剂进行混合使用。

温度、光照和基质作为种子萌发的基本条件能够显著影响种子的萌发。檀龙颜等[8]研究表明，羊耳菊(Inulacappa)种子的最佳萌发温度是25 ℃，与本研究的越南槐种子萌发的最佳温度相同，但是苦参(Sophoraflavescen)种子的最佳萌发温度为15 ℃[9]，因此，不同植物种子萌发对温度的需求是有差异的。多数植物的种子萌发不需要光照，仅少数种子需要，如白花蛇舌草(Hedyotisdiffusa)[10]，且檀龙颜等[8]在羊耳菊研究中发现，光照对种子萌发有一定的益处，但本研究发现黑暗条件更适于越南槐种子的萌发。此外，不同基质对种子萌发具有显著的影响[11]，如腐殖质更适于玛咖(Lepidiummeyenyeni)种子的萌发[11]，细河沙更适于羊耳菊种子的萌发[8]，而本研究发现滤纸更适合越南槐种子的萌发。因此，在对不同植物种子筛选萌发条件时，必须综合考察各种因素。

尽管钙离子在植物生长发育过程中起着重要作用，但过量的钙离子对植物的生长有抑制作用[1]。研究发现，污水淤泥中的高浓度(92.1 mmol·L-1)钙离子能够明显抑制萝卜(Raphanussativus)种子萌发及初生根的生长[12]。从本研究结果来看，随着钙离子浓度的增加，萌发种子的含水量降低、总可溶性糖升高说明产生了渗透胁迫，而MDA含量升高表明膜脂遭到了氧化即产生了活性氧自由基，而几种抗氧化酶活性的逐渐升高则表明越南槐种子萌发过程中主要是依靠抗氧化酶系统对活性氧进行清除的。这可能也是越南槐比较适应贵州和广西的喀斯特山地土壤环境的一个原因。