聚乙二醇對煙草種子活力及幼苗保護酶活性的影響

第19卷第1期云南農業(yè)大學(xué)學(xué)報Vol.19 No. 12004年2月Journal of Yunnan Agricultural UniversityFeb. 2004聚乙二醇對煙草種子活力及幼苗保護酶活性的影響’張燕',方力,李天飛,吳業(yè)池2 ,馮永新2( 1. 云南煙草科學(xué)研究院生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室,云南昆明650106 ;2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)經(jīng)濟技術(shù)學(xué)院, 安徽合肥230052 )摘要:以煙草種子為材料用不同濃度的聚乙二醇PEG )浸種不同時(shí)間測定了浸種后種子萌發(fā)過(guò)程中和萌發(fā)后幼苗中某些生理生化指標及保護酶活性的變化。結果表明,PEG浸種能顯著(zhù)提高種子發(fā)芽率和幼苗活力指數,增強萌發(fā)種子的呼吸強度和淀粉酶活性,以 20% PEG- 6000浸種48 h效果最好。不同活力水平的種子經(jīng)20%PEG處理后幼苗活力指數明顯提高葉片超氧物歧化酶SOD)過(guò)氧化氫酸CAT)和過(guò)氧化物酶(P0D等保護酶活性升高膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA和超氧陰離孔(02-)冶量及電解質(zhì)外滲率顯著(zhù)低于對照。研究還發(fā)現,PEG處理能提高種子在低溫下的萌發(fā)率增強幼苗抗冷性。關(guān)鍵詞: PEG ;活力指數;煙草種子中圖分類(lèi)號:s 572.041文獻標識碼:A文章編號: 1004- 390X( 2004 )01 - 0036- 05Effects of Seed Soaking in PEG on Seed Vigor andProtective Enzyme Activities of Tobacco SeedlingsZHANG Yan' ,FANGLi ,LI Tian-feil ,WU Ye-chi? , FENG Yong- xin?( 1. Key Laboratory of Biotechnology , Yunnan Academy of Tobacco Science , Kunming 650106 ,China ;2. University of Science and Technology of China , Hefei 230052 , China )Abstract : The tobacco seeds were soaked in the different concentration PEG solution and treat them differ-ent time respectively. During germination seeds and growth seedlings , the physiological and biochemical in-dex and the activity of protective enzyme were determined. The results showed that PEG could obviously pro-mote the germination rate of tobacco seeds and vigor index of tobacco seedlings. It also could increase theintensity of respiration and a-amylase activities of germinating seeds and it had best effect with seed soakingin 20% PEG solution for 48 hours. The activity of superoxide dismutase( SOD ) , the peroxidase( POD ) andcatalase( CAT ) increased compare to the control in different vigor levels seeds. While the content of MDAand the rate of O2- production and electric conductivity decreased significantly than those the control. Thisalso indicate that increased germination rate of seeds and the chilling resistance of seedlings under lowertemperature stress thought immersed pretreatment with PEG .Key words : PEG ; vigor index ; tobacco seedPEG是一種高分子滲壓劑其突出的優(yōu)點(diǎn)是齊的良好效果。近幾年來(lái)PEG在多種作物和蔬菜本身作為高分子化合物不能滲入種子活細胞內但種子中國煤化工;對促進(jìn)萌發(fā)縮短出可參與細胞內許多生理代謝過(guò)程。1973 年Hey-苗時(shí)MYHCNMH G性有-定作用1-3。decker首次利用PEG處理蔬菜種子取得了出苗整Woodstock又發(fā)現PEG具有修補老化種子膜損傷作*收稿日期:2003-05 -08作者簡(jiǎn)趙振燕( 1963- ) ,女安徽合肥人副研究員主要從事煙草生理生化研究。第1期張燕等聚乙二醇對煙草種子活力及幼苗保護酶活性的影響37用。本文就PEG處理對種子活力、幼苗生長(cháng)及某重計算幼苗活力指數。些與抗逆性有關(guān)的酶活性變化進(jìn)行了探討,以期為1.3.2 測定項目及方法PEG在煙草上的應用提供理論參考。電解質(zhì)外滲率測定參照陳光儀4]的方法,用DDS一307 型電導率儀測定浸出液電導率;種子發(fā)1材料和方法芽的第6d分別按文獻5和文獻6]的方法測定1.1 供試材料萌發(fā)種子呼吸強度和a-淀粉酶活性,丙二醛煙草品種為NC89 ,PEG- 6000(分析純)為上海( MDA )含量測定參照朱廣廉6的方法超氧陰離子化學(xué)試劑廠(chǎng)進(jìn)口分裝。(O2-含量測定參照王愛(ài)國7等的方法將顯色反1.2 試驗方法應產(chǎn)物于530 nm處比色在標準曲線(xiàn)上查得NO2 -1.2.1 PEG處理的濃度后換算成02-產(chǎn)生速率。SOD 活性測定按PEG浸種處理分為2組(1 )分別用10% ,劉鴻先等8]的方法;CAT酶活性按李柏林等9]的方20% 30%( W/V )不同濃度的PEG溶液浸種處理煙法測定;POD 活性測定用愈創(chuàng )木酚法10] ;以上測定草種子24h 48h 72h(2 )用20%的PEG溶液對均重復3次取平均值。高、低不同活力水平種子浸種48h浸種后用蒸餾水洗去種子表面PEG室溫下晾干對照種子用蒸2結果與分析餾水浸種。2.1 PEG 浸種對煙草種子萌發(fā)和幼苗活力的影響1.2.2 萌發(fā)試驗.表1結果顯示經(jīng)不同濃度PEG處理不同時(shí)萌發(fā)試驗分為2組( 1將不同濃度PEG處理間后種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數較對照有明顯提高幼種子和對照種子在26 C黑暗條件下發(fā)芽(2 )20%苗活力指數和生長(cháng)勢較對照有不同程度的增加在PEG處理的種子和對照種子在10~ 12 C低溫條件田間表現上可能是出苗率高、出苗整齊。PEG 處理.下萌發(fā)。種子萌發(fā)后,定量補充Hongland培養液,對種子活力的效應與PEG濃度和作用時(shí)間有關(guān)。每天光照12h生長(cháng)溫度25+2)C培養20d后取生低濃度下種子發(fā)芽率、幼苗活力指數和生長(cháng)勢均.長(cháng)-致的幼苗測定葉片中有 關(guān)生理生化指標。隨處理時(shí)間的延長(cháng)而提高高濃度時(shí)隨處理時(shí)間延1.3 測定項目和方法長(cháng)種子發(fā)芽率和活力指數有所下降和對照相比仍1.3.1 種子發(fā)芽率和幼苗活力測定高于對照。綜合各項指標分析,以20% PEG浸種逐日記載處理和對照種子發(fā)芽數，計算種子發(fā)48 h效果最佳。芽率和發(fā)芽指數測定幼苗根長(cháng)、苗高及根、苗鮮表1PEG浸種對煙草種子萌發(fā)和幼苗活力的影響Tab.1 Effect of seed soaking in PEG on germnination seeds and vigor of tobacco seedingsPEG濃度處理時(shí)間苗鮮重/根鮮重/發(fā)芽率發(fā)芽指數°活力指數 ”活力比/%/%(mg 10株-1)2425.21+ 1.196.14+0. 1684.3325.9715. 84.100.00對照4824.24+ 1.315. 66+0.2085.3325.2114.37 .90.72221.66土1.694.70+0.2979.7323.9311.24 .70.9624.33土1.285.58土0.2486.2326.2314.6992.7410% .27.07土1.557.32+0.3188.37 .27.8320.31128.227229.62+ 1.429.06土0.2889.0327.6025. 12158.5928.84土1.368.75+0.19中國煤化工24.07152. 1520%32.17+ 1.5710.82 +0.25CNMH G30.49192.4929.88土1.399.28+0.2126.24165.6626.61士1.618.24+0.3388.0327.3522.43141.5830%29.48+1.41.8.71+0.2487.6227. .6124.02 .151.6527.67+ 1.287.03+0. 16.86.83 .26. 8018.78118.57注:*廢身貉聶GI)= X( G/Dt )Gt逐日發(fā)芽數,Dt相應的發(fā)芽天數; * *活力指數( VI)=發(fā)芽指數x根鮮重mg)38云南農業(yè)大學(xué)學(xué)報第19卷2.2 PEG 浸種對不同活力水平種子的效應對不同活力水平的種子萌發(fā)都有促進(jìn)效應幼苗活剛成熟的煙草種子采收后立即播種發(fā)芽率達力指數也有不同程度提高。在-定的范圍內,PEG .90%以上，但一-經(jīng)干燥貯藏種子活力則隨貯藏時(shí)處理對低活力種子的促進(jìn)效應較高活力種子顯著(zhù)。間的延長(cháng)而降低。表2結果顯示,20% PEG浸種表220%PEC浸種對不同活力水平種子萌發(fā)的影響Tab.2 Effect of seed soaking in 20% PEG on germination seeds of diferent vigor levels發(fā)芽率/%活力指數樣對照PEG比對照增加/%1(新采收種子)93.3394. 331.0717.8329.4365.06x室溫密閉貯藏1年)84.1788.455.08 .13.3628.46113.023(室溫開(kāi)放貯藏1年)77.3383..337.769.8221.39117.824(人工老化5d)*45.6757.5325.976.0215. 16.151.83 .$人工老化10d)33.1339.6719.7410.04121.63注:*人工老化條件為35 C 95% RH.2.3 PEG浸種對低溫下煙草種子活力和抗寒力的照與高活力種子相比,PEG 對低活力種子的促進(jìn)影響效果更為明顯。經(jīng)PEG處理后低活力種子的萌種子在較低溫度下萌發(fā)時(shí)表現為發(fā)芽緩慢、發(fā)發(fā)率和活力指數分別較對照增加了21.7%和芽率低,且出苗不整齊。表3結果顯示,PEG處理266. 5%高活力種子增加了14. 1%和124.1%.種子在低溫下的萌發(fā)率和幼苗活力指數均高于對表320%PEG浸種對煙草種子( 10~ 12 C萌發(fā)的影響Tab.3 Effect of seed soaking in 20% PEG on germination seed under lower temperatur( 10~ 12 9C )高活力種子低活力種子* *頁(yè)目萌發(fā)率/%74.7385.2314.0558.6271.3321.68 .根鮮重人(mg 10株-1)3.226.3998.451.834.45143.16發(fā)芽指數23.6626.7212.93 .15.4323.1750.167.63 .17.07123.7210.33267 .62注:*指室溫密閉貯藏1年的種子;* *指人工老化種子(35 C 95%RH 10d)2.4 PEG 浸種對萌發(fā)煙草種子呼吸速率和a-淀( 02-和電解質(zhì)外滲率的影響粉酶活性的影響02-是O2的單電子還原產(chǎn)物,它是生物體內最種子呼吸作用不僅可為胚萌發(fā)生長(cháng)提供必不初產(chǎn)生的活性氧。表5結果顯示與高活力種子相.可少的能量,同時(shí)呼吸作用也反映了種子代謝機構比,低活力種子中02-含量高,PEG浸種對不同活的完整性因此種子呼吸與活力有密切之相關(guān)。從力種子中02-含量都有降低作用但PEG處理對表4看出隨著(zhù)萌發(fā)的推進(jìn)種子呼吸強度逐步加低活力種子的效應大于高活力種子,該結果表明強第10d達到高峰萌發(fā)初期對照和處理種子呼PEG處理能有效地降低葉片02-的積累。吸強度差異很小,從第6d開(kāi)始PEG處理種子呼吸MAD是膜脂過(guò)氧化作用的主要產(chǎn)物,其含量強度增加的幅度明顯大于對照。萌發(fā)種子中a-淀粉酶活性與呼吸強度變化趨勢基本一致a-淀電導高低中國煤化工約程度而葉片外滲液粉酶活性提高加速了種子內淀粉等貯藏物質(zhì)的水MHCNMHG膜受傷害的程度。表解和轉化增加了呼吸底物促進(jìn)種子呼吸作用，兩5結果顯示不同活力水平的種子內膜脂過(guò)氧化作用和細胞膜損傷程度存在較大差異,經(jīng)PEG處理者之間存在一定的相關(guān)性。2.5 PEG浸種對煙草葉片 MDA含量、超氧自由基的葉片MDA含量和外滲液電導率降低,這說(shuō)明PEG在一定程度上能防止細胞膜脂過(guò)氧化減少細第1期張燕等聚乙二醇對煙草種子活力及幼苗保護酶活性的影響39胞內電解質(zhì)外滲。表420%PEG浸種對煙草萌發(fā)種子呼吸速率和a-淀粉酶活性的影響Tab.4 Effects of seed soaking in 20% PEG on rate of respiration and a- amylase activities of germinating seeds呼吸速率[ Qyumot(h g)~( FW)]a-淀粉酶活性/[麥芽糖mg( min g) ( FW)]萌發(fā)天數/d對照PEG比對照增減/%0.980.92-6.121.711.60-6.431.221.274.102.021.97- 2.471.4220.4.2.332.493.431.651.9920.62.582.826.87l01.772.2627.72. 8912.01.64.2.1128.72.713.1516.2表5 PEG對煙草幼苗MDA含量、02 -含量和電解質(zhì)外滲率的影響Tab.5 Effects of seed soaking in 20% PEG on the content of MDA and O2- and conductivity of tobacco leaves高活力種子低活力種子“.目比對照降低/%比對照降低/ %MDA[ pumol g~( FW )]26.4421.717.93 .87.5969.7120.4102-[pmol g-'(FW )]1.110.7334.234.832.9538.92電解質(zhì)外滲率/%13.6810.5023.2563.4044.0130.58注:*指室溫密閉貯藏1年的種子;* *指人工老化種孔(35 C 95% RH ,10d)。2.6 PEG 浸種對煙草葉片保護酶活性的影響子中SOD ,POD和CAT酶活性較低活力種子高經(jīng)植物體內的活性氧代謝和脂質(zhì)過(guò)氧化過(guò)程與PEG處理后的葉片SOD ,CAT和POD酶活性均不許多酶活性,如超氧化物歧化酶(SOD)過(guò)氧化物同程度地高于對照。其中高活力種子中以SOD和酶POD和過(guò)氧化氫酶(CAT)等保護酶密切相關(guān)。POD活性增幅較大,低活力種子中SOD酶活性增葉片中3種酶活性測定結果表明(表6)高活力種幅較大。表620% PEG浸種對煙草葉片SOD CAT和POD活性的影響Tab.6 Effects of seed soaking in 20% PEG on SOD CAT and POD activities of tobacco leaves高活力種子”低活力種子**頁(yè)比對照增加/%SOD[U g~'( FW)]33.7147.4340.7011.4316.6445.58P0D/[△0D4ni(min g)(FW )]64.5795.0347.1727.2933. 2821.95CAT[( H2O2 )ng( min g)-'( FW )]143.61182.5927.1488.82106.7120.14注:*指室溫密閉貯藏1年的種子;* *指人工老化種孔(35 C 95%RH ,10d)映種子活力水平。本試驗結果表明, PEC浸種后,3討論種子活力指數均有不同程度的增加種子萌發(fā)期間種子活力是影響農作物產(chǎn)質(zhì)量的一個(gè)重要方的呼吸速率和a-淀粉酶活性提高表現為種子內面,它是指在廣泛的田間條件下種子本身具有的部中國煤化王強,這說(shuō)明PEG處理決定其迅速而整齊出苗及正常苗發(fā)育的全部潛力可2:MYHCNMHG過(guò)程保證種子萌發(fā)和的所有特性11]。由于發(fā)芽指數比發(fā)芽率更能準確幼苗生長(cháng)所需要的物質(zhì)基礎和能量基礎提高種子地反映種子質(zhì)量而幼苗生長(cháng)勢與種子活力又是不活力?？煞指畹芈?lián)系在一起,因此在衡量種子活力時(shí)常研究認為種子貯藏期間膜脂過(guò)氧化作用產(chǎn)生將發(fā)芽指數寫(xiě)翻描生長(cháng)勢結合起來(lái)用活力指數反的活性氧和膜的不完整狀態(tài)是導致種子活力下降,40云南農業(yè)大學(xué)學(xué)報第19卷影響萌發(fā)的主要原因之一。超氧化物歧化酶植物學(xué)報,1985 2X3)329 -333.(SOD)過(guò)氧化物酶(P0D)和過(guò)氧化氫酶(CAT)是[3]顧龔平吳國榮陸長(cháng)梅等. PEG處理對大豆種子幼細胞抵御活性氧傷害保護酶系統的主要組成部分,苗活力及活性氧代謝的影響[J]中國油料作物學(xué)報2000 2X2)26- 30.在清除自由基和阻止自由基形成方面起重要作[4]陳光儀傅家瑞. PEG處理種子的條件及其模擬[ J].用12。本試驗結果表明,不同活力水平種子經(jīng)種子,1983(3):16- 20.PEG浸種后都能提高保護酶活性增強機體清除自[5]薛應龍.植物生理學(xué)實(shí)驗[ M]北京高等教育出版由基的能力從而有效地保護了膜結構的完整性。社,1985.同時(shí)種子經(jīng)PEG浸種后,改變了干燥種子膜磷脂[6]朱廣廉,鐘誨文,張愛(ài)琴.植物生理學(xué)實(shí)驗[ M]北的物理狀態(tài)限制水分進(jìn)入種子的速率這樣就有京北京大學(xué)出版社,1990.可能減小種子因快速吸漲造成膜系統的損傷,有利[7] 王愛(ài)國羅廣華.植物的超氧自由基與羥胺反應的定于細胞膜的修復減少營(yíng)養物質(zhì)的滲漏表現為葉量關(guān)系[J]植物生理學(xué)通訊,1990(6)55-57.片膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物MDA和02-的含量及電解質(zhì)外[8]劉鴻先,曾韶西,王以柔,等.低溫對不同耐寒力的滲率降低。從試驗結果也可以看出,PEG 對低活力黃瓜幼苗子葉各細胞器的超氧物歧化酶的影響[J].植物生理學(xué)報,1985 ,1( 1)48 -57.種子的促進(jìn)效應較高活力種子顯著(zhù)。由于細胞內[9]李柏林梅慧生.燕麥葉片衰老與活性氧代謝的關(guān)系清除自由基的能力增強,膜脂過(guò)氧化作用減輕煙[J]植物生理學(xué)報,1989 ,151)6-12.草幼苗耐低溫脅迫的能力也相應提高。[ 10] 張志良.植物生理學(xué)實(shí)驗指導[ M]. 北京高等教育[參考文獻]出版社,1990.[11] 陶嘉齡鄭光華.種子活力M]北京科學(xué)出版社,[1] 呂小紅傅家瑞.聚乙二醇滲調處理提高花生種子活991.力和抗寒性J].中山大學(xué)學(xué)報,990 29( 1 )63-69.[12]馮文新.鈣浸種對小麥幼苗保護酶活性及膜功能的[2] 鄭光華徐本美顧增輝. PEG引發(fā)"種子的效果[ J ].影響[J]麥類(lèi)作物,1997 ,173)30- 33.eeEEEEeEeeeeeEEeEEEEEEEEEEEEEEeeeEEEEEEEEEEEEEEEEEEEeeeeEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE簡(jiǎn)訊2003年云南農業(yè)大學(xué)被國務(wù)院學(xué)位委員會(huì )批準增列為博士學(xué)位授予單位云南農業(yè)大學(xué)前身為云南大學(xué)農學(xué)院,創(chuàng )建于1938年。1958 年獨立為昆明農林學(xué)院,1971 年更名為云南農業(yè)大學(xué)。辦學(xué)65年來(lái)學(xué)校已成為一所以農科為優(yōu)勢農、工、經(jīng)、管、理、文、法、教育等學(xué)科交叉融合、協(xié)調發(fā)展的省屬重點(diǎn)大學(xué)。2001 年通過(guò)了教育部本科教學(xué)工作水平評估被評為良好?，F設有本、專(zhuān)科專(zhuān)業(yè)55個(gè)具有24個(gè)碩士點(diǎn)2003年被國務(wù)院學(xué)位委員會(huì )批準增列為博士學(xué)位授予單位。并增列作物遺傳育種"植物病理學(xué)" 2個(gè)學(xué)科為博士學(xué)位授予權學(xué)科?！叭鄡缺笔繉W(xué)學(xué)報》編輯部中國煤化工11月3日MHCNMH G