不同醇溶液对青稞种子萌发及生长的影响

方睿霞，王石发，范珊珊，苏 斌，杨青松

（云南民族大学民族药资源化学国家民委教育部共建重点实验室/云南民族大学民族医药学院，昆明 650504）

青稞（Hordeum vulgarevar.coelesteL.）是禾本科大麦属的一种禾谷类作物［1］，因其内外颖壳分离，子粒裸露［2］，故又称裸大麦、元麦、米大麦［3］。青稞主要产自中国西藏、青海、四川、云南等地，是藏族人民的主要粮食［4］。青稞有着广泛的药用以及营养价值［5］，自21世纪以来逐渐兴起用青稞开发各类保健品，主要包括传统酿酒业的创新、保健饮品及功能性因子，如β-葡聚糖、青稞麦绿素的提取与产品化、功能研究等［6］，其中β-葡聚糖具有降血脂、降胆固醇、提高免疫力、抗肿瘤和预防心血管疾病、结肠癌和糖尿病的作用［4，7］，已在医药、功能性食品、食品添加剂、化妆品添加剂、饲料添加剂等健康产业中得到广泛研究和开发［8］。但是在中国青稞的种植地区普遍海拔高、温差大，导致青稞产量较小麦、大麦低，其开发应用受到一定的影响。学者们为进一步研究青稞种子的萌发和生长，通过设置不同浓度植物生长调节剂探究对青稞种子萌发及育苗过程的影响［9］，研究了不同质量浓度的壳聚糖预处理后青稞种子萌发和幼苗生理指标的变化［10］，以及PEG预处理对青稞种子发芽率、生根率、幼苗根长、苗高等指标的影响［11］。

目前，甲醇的施用促进模式植物如烟草和拟南芥及农作物的生长效果已经得到反复的证实，而乙醇的施用刺激植物生长的效果同样也得到了一些研究的证实［12］。研究表明，10～1 000 mmol/L的甲醇对油菜种子萌发和生长有促进作用［12］，叶片喷施甲醇和乙醇对油菜生长及光合特性有影响，油菜的叶片经5%甲醇喷施处理可显著增加油菜叶片叶绿素a、b和总叶绿素含量，且5%乙醇作用效果较甲醇明显［13］。外源醇溶液在种子萌发方面的研究逐渐增加，但当前分析外源醇溶液对青稞种子萌发及生长影响的研究还较少。本试验以青稞种子为研究材料，研究不同醇溶液对青棵种子萌发及生长的影响，为醇溶液用于青稞种植和生产实践提供数据材料和理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

青稞种子，购自香格里拉青稞种植户小都吉。

1.2 试验方法

1.2.1 溶液配制 分别配制浓度为1%的甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇溶液，所用试剂均购自天津市风船化学试剂科技有限公司，使用去离子水为对照组。

1.2.2 测定方法 精选饱满度一致且无病虫害的青稞种子，将种子用0.5%高锰酸钾溶液消毒10 min［14］，用去离子水反复冲洗，冲洗干净的种子分别均匀放入铺有双层滤纸的9 cm培养皿内，每皿30粒，向各培养皿中加入一定量去离子水放置24 h，保证种子能吸收足够的水分。每种溶液设置3个重复，每天定时分别喷施配制的1%醇溶液10 mL，对照组则喷施去离子水10 mL，在自然光及室温下培养。

1）种子萌发测定。每天记录青稞种子萌发数和萌发结束后幼苗生长高度，当连续3 d不再有种子萌发时作为萌发结束期。计算不同醇处理下种子发芽率、发芽势及发芽指数［15-17］。

式中，Gt为第t天的发芽种子数，Dt为相应发芽天数。

2）测量幼苗生长高度及根长。种子萌发结束期3 d后，每皿随机抽取10株幼苗，测量幼苗高度及根长。

3）测定叶绿素含量。萌发结束3 d后测定叶绿素含量，采用丙酮乙醇混合液法测定［18］。采用丙酮和无水乙醇等量混合而成的提取液，取萌发结束的幼苗叶片0.2 g剪成细丝，加入提取液20 mL，室温黑暗下抽提24 h使叶片细丝变白。取上清液后利用分光光度计测定其在645 nm和663 nm下的吸光度，并计算叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量。

其中，A645、A663分别为645 nm和663 nm下的吸光度，V为提取液的体积，W为叶片鲜重。

1.3 数据统计及分析方法

数据采用Excel 2010、SPSS 23、Origin 2018软件处理，分析方法采用单因素ANOVE方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同醇溶液对青稞种子发芽率、发芽势、发芽指数的影响

在不同醇溶液处理下，青稞种子各萌发指标有差异（表1、表2）。从发芽率方面分析，与对照组（去离子水）相比，1%甲醇溶液和1%乙醇溶液处理的青稞种子发芽率分别高1.11和4.44个百分点，1%丙醇溶液和1%正丁醇溶液处理的青稞种子发芽率分别低1.11和7.77个百分点。从发芽势方面分析，与对照组相比，1%甲醇溶液和1%乙醇溶液处理的青稞种子发芽势分别高2.22和5.56个百分点，1%丙醇溶液处理的青稞种子发芽势与对照组一致，1%正丁醇溶液处理的青稞种子发芽势比对照组低10.00个百分点。从发芽指数方面分析，1%甲醇、1%乙醇和1%丙醇溶液处理的青稞种子发芽指数分别比对照组高1.12、6.86、0.64，1%正丁醇溶液处理的发芽指数比对照组低7.19。

表1 不同溶液处理后青稞种子的萌发情况统计（x±s）

从发芽率、发芽势、发芽指数的分析中可以得出，1%甲醇、1%乙醇溶液能促进青稞种子的萌发，且1%乙醇溶液促进萌发的效果优于1%甲醇溶液。而1%丙醇、1%正丁醇溶液则起不同程度的抑制，1%正丁醇溶液抑制作用最大。在1%甲醇、1%乙醇溶液处理下的青稞种子各萌发指标都高于对照组，说明1%甲醇、1%乙醇溶液能在一定程度上增强青稞种子活力，加快青稞种子萌发和出苗；1%丙醇溶液处理下的青稞种子发芽率低于对照组，发芽势与对照组相等，发芽指数高于对照组，说明1%丙醇溶液影响种子的萌发和出苗，但不明显；在1%正丁醇溶液处理下的青稞种子发芽率、发芽势、发芽指数都低于对照组，且其中2个指标差异显著（表2），说明正丁醇会显著降低种子的活力，抑制青稞种子的萌发和出苗。

表2 1%正丁醇溶液处理后青稞种子的发芽指标与其他处理的差异显著性

2.2 不同醇溶液对青稞幼苗叶绿素含量的影响

不同醇溶液喷施下，青稞幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量变化存在差异（表3），在1%丙醇溶液处理下青稞幼苗的鲜重达不到测量标准，1%正丁醇溶液处理下青稞幼苗死亡，均无法测定叶绿素含量。从叶绿素a含量分析，1%甲醇溶液处理下青稞幼苗叶绿素a的含量比对照组高0.013 7 mg/g，1%乙醇溶液下青稞幼苗叶绿素a含量比对照组低0.227 2 mg/g，说明1%甲醇溶液对青稞幼苗叶绿素a的合成有促进作用，1%乙醇溶液抑制叶绿素a的合成。

表3 不同醇溶液下青稞幼苗合成叶绿素的情况（±s）（单位：mg/g）

表3 不同醇溶液下青稞幼苗合成叶绿素的情况（±s）（单位：mg/g）

处理1%甲醇1%乙醇对照组叶绿素a含量1.173 9±0.012 8 0.933 0±0.025 2 1.160 2±0.017 1叶绿素b含量0.415 5±0.009 4 0.302 9±0.012 0 0.415 1±0.005 7总叶绿素含量1.590 0±0.021 5 1.236 4±0.037 2 1.589 3±0.032 0

从叶绿素b含量分析，1%甲醇溶液处理下青稞幼苗叶绿素b的含量比对照组高0.000 4 mg/g，1%乙醇溶液处理下青稞幼苗叶绿素b的含量比对照组低0.112 2 mg/g，说明1%甲醇溶液对青稞幼苗叶绿素b的合成影响不明显，1%乙醇溶液处理则抑制青稞幼苗叶绿素b的合成。从总叶绿素含量分析，1%甲醇溶液处理下青稞幼苗总叶绿素含量比对照组高0.000 7 mg/g，1%乙醇溶液处理下青稞总叶绿素含量比对照组低0.352 9 mg/g，说明1%甲醇溶液对幼苗总叶绿素的合成影响不明显，1%乙醇溶液抑制青稞总叶绿素合成。

从叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量可以得出，1%甲醇溶液能促进青稞幼苗叶绿素a的合成，有利于青稞幼苗生长；而1%乙醇溶液抑制了青稞幼苗叶绿素a、b和总叶绿素的合成，不利于青稞幼苗的生长。

2.3 不同醇溶液对青稞幼苗苗高和根长的影响

在不同醇溶液喷施处理下，青稞幼苗苗高和根长有差异（表4），1%正丁醇溶液处理下青稞幼苗死亡，苗高、根长无法获得。从幼苗的苗高方面分析，1%甲醇溶液处理的幼苗苗高比对照组高2.15 cm，1%乙醇和丙醇溶液处理的青稞幼苗高度分别比对照组低0.18、4.78 cm，1%正丁醇溶液喷施下的青稞幼苗死亡，说明用1%甲醇喷施青稞幼苗能促进幼苗生长，而1%乙醇、1%丙醇溶液则对青稞幼苗的生长起到不同程度的抑制作用。从幼苗根长方面分析，1%甲醇、1%乙醇溶液处理下的青稞幼苗根长分别比对照组高3.51、2.13 cm，1%丙醇溶液处理的青稞幼苗根长比对照组低2.88 cm，说明1%甲醇和1%乙醇溶液对青稞幼苗的根长伸长能起到促进作用，1%丙醇溶液则起到抑制作用。

表4 不同醇溶液对青稞幼苗苗高和根长生长的影响

表4 不同醇溶液对青稞幼苗苗高和根长生长的影响

处理1%甲醇1%乙醇1%丙醇对照组幼苗苗高//cm 9.193 3±0.661 8 6.866 7±0.444 2 2.263 3±0.149 9 7.043 3±0.568 5幼苗根长//cm 7.603 3±0.530 3 6.220 0±0.416 8 1.216 7±0.090 7 4.093 3±0.371 2

从青稞幼苗苗高和根长可以得出，1%甲醇溶液能促进青稞幼苗的生长，1%乙醇溶液只对幼苗根长的生长起促进作用，且效果低于1%甲醇溶液；1%丙醇溶液对青稞幼苗的生长起抑制作用，1%正丁醇溶液则导致青稞幼苗死亡。

3 小结与讨论

甲醇能够促进植物生长早在1985年就被Giovanelli等验证，但在种子生物学中甲醇处理最早、最普遍是作为种子人工老化的方法［19］。赵艳等［12］通过研究发现，10～1 000 mmol/L甲醇处理能够显著增加油菜种子的萌发指标。本研究也得到类似的结果，在1%不同醇溶液处理下对青稞种子萌发和幼苗生长具有明显影响。1%甲醇溶液对青稞种子的萌发及幼苗生长均起促进作用，能增强种子活力，促进幼苗生长，提高幼苗叶绿素的合成。同时，1%乙醇溶液对青稞种子萌发有明显促进作用，且优于1%甲醇溶液，但1%乙醇溶液抑制了青稞幼苗的生长。1%丙醇溶液则对青稞种子的萌发及幼苗生长都起不同程度的抑制，1%正丁醇溶液则抑制青稞种子的萌发且导致幼苗死亡。

目前，已有研究表明，喷施甲醇后能提高植物种子的萌发、光合速率及生长特性［12，13］，本试验结果也验证了这一结论。但在5%甲醇溶液、5%乙醇溶液喷施油菜叶片对油菜生长及光合特性的影响试验中，得到了乙醇的效果优于甲醇的结果［13］，这与本试验结果有所不同。本研究结果表明1%乙醇溶液只对种子萌发有促进作用，可能是不同植物利用甲醇和乙醇作为诱导物或信号分子参与基因表达调控的差异性。此外，本试验还发现1%乙醇、丙醇、正丁醇随着碳原子的增加，对青稞幼苗生长抑制作用增强。

目前已有用β-环糊精-尿素包合物对青稞种子萌发影响的研究［20］，2，4-D预处理对久置青稞种子萌发、幼苗生长和生理特性影响的研究［21］，但是和利用不同醇溶液对种子萌发的研究相比较而言，醇溶液更具有直接性、简便性，只需要设置一定浓度就能完成，所以这也为进一步探究适当浓度的甲醇溶液对青稞种子萌发及生长的影响提供了思路。另外，本试验是在自然室温条件下进行的，温度的波动对青稞种子的萌发和生长会有一定影响，使部分数据存在一定误差，而温度波动的影响可通过利用恒温光照培养箱解决，从而可进一步验证结果。由试验数据分析可以得到，1%乙醇溶液对青稞种子的各萌发指标都优于1%甲醇溶液，而1%甲醇溶液在幼苗生长阶段的促进效果更佳，所以在后期的试验中还可将一定浓度的甲醇溶液和乙醇溶液按比例混合进行深入研究。