不同浓度冠菌素对桑种子萌发和幼苗生长的影响

侯丽媛，王娜，杨巨超

（江苏科技大学生物与化学工程学院，江苏 镇江 212018）

不同浓度冠菌素对桑种子萌发和幼苗生长的影响

侯丽媛，王娜*，杨巨超

（江苏科技大学生物与化学工程学院，江苏 镇江 212018）

为了探讨冠菌素（COR）对桑种子萌发及幼苗生长的影响，本文用不同浓度的冠菌素溶液浸泡桑种子，萌发后测定幼苗的生长情况以及根芽含糖量、蛋白含量、叶绿体色素含量等指标变化。结果表明：冠菌素可以提高桑树种子的发芽率和发芽势，缩短发芽时间，且COR浓度为10-4μmol/L时效果最好；不同浓度的冠菌素都能提高种子的根长和芽长，其中对根长的作用效果显著，最适浓度在10-3μmol/L左右；冠菌素还能显著提高幼苗根中可溶性糖和可溶性蛋白含量，对芽的糖和蛋白含量影响不大；对幼叶的叶绿体色素含量变化具有双重性效果，即高浓度（＞10－1μmol/L）时降低色素含量，低浓度（≤10-4μmol/L）时提高色素含量。

冠菌素；桑树种子；萌发；幼苗生长

桑种子是颗粒较小的脂肪性种子，其化学成分含量丰富，外界的不利因素（高温、潮湿、霉菌寄生和虫蚀等）易使其发生劣变而缩短寿命。因此，如何提高桑树种子的发芽率，是蚕桑生产中亟需解决的一个问题［1］。冠菌素（Comnatine，COR）是丁香假单胞杆菌的一种代谢产物，与茉莉酸类化合物具有类似的结构和相似的生物功能，同时冠菌素能影响植物的生长发育、诱导防御相关次生物质代谢和调节逆境胁迫等功能，是近年来生命科学领域研究的热点［2-5］。冠菌素生理功能方面的研究较多，但对于其对种子萌发的影响研究较少，曾有对于冠菌素调节水稻种子［6］、玉米种子［7］等淀粉类种子萌发及幼苗生长的报道，但对桑树种子萌发过程的影响效果尚未见报道。本试验选取优质桑种子为原料，研究冠菌素对种子萌发和幼苗生长的影响，明确冠菌素在桑树种子萌发方面的调控效应，筛选出有利于桑树种子萌发的冠菌素浓度，为防止因老化而影响桑种子发芽提供一定的措施。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试用桑种子为丰驰桑，由中国农业科学院蚕业研究所提供。

1.2 主要试剂和仪器

主要试剂：冠菌素购自Sigma公司，浓度标定为10-1μmol/L；其他试剂苯酚、牛血清白蛋白、考马斯亮蓝G-250等，均为国产分析纯。

主要仪器：FA2104电子分析天平、恒温培养箱、DHG-9240A型电热鼓风干燥箱、UV-722可见光分光光度计、TGL-16G型超低温高速离心机、制冰机，等。

1.3 试验方法

1.3.1 桑种子的消毒

选取颗粒饱满、大小均一的桑种子，用5%的次氯酸钠溶液浸泡消毒15 min，再用蒸馏水多次漂洗，洗净种子上残留的次氯酸钠溶液。

1.3.2 桑种子的处理

将漂洗干净的消毒桑种子分别在10－1μmol/L、10－2μmol/L、10－3μmol/L、10－4μmol/L和10－5μmol/L的冠菌素溶液中浸泡12 h，同时以蒸馏水为对照。

1.3.3 桑种子萌发

取出每组处理后的种子，用蒸馏水清洗干净表面残留的冠菌素溶液，均匀的将种子置于铺有双层滤纸、加有适量蒸馏水（约5 ml）的培养皿中，每皿50粒种子，每个处理重复3次。培养皿加盖放在25℃、湿度70%的恒温培养箱中培养（光照周期12 h/12 h），每天定时每皿补加蒸馏水5 ml以保持皿内湿润。

从种子置床之日算为第1 d，以胚根突破种皮作为发芽标准。每天定时记录发芽种子数，以连续2 d不再有种子发芽作为发芽结束期［8］。

1.4 测定内容与方法

1.4.1 发芽指标的测定

萌发试验结束时，称量每个培养皿中种子芽和根的鲜重，用透明直尺测量每个萌发的种子的根长和芽长。在此基础上，计算不同浓度冠菌素处理后桑种子的发芽率、发芽势、发芽速度等指标［9］。

发芽率=（种子发芽数/种子总数）×100%

发芽势=（S日/S总）×100%

种子平均发芽速度=∑（D×N）/∑N

上述式中：S日为日均发芽数达到最高时的发芽种子数；S总为测定的样品种子总数；D为种子置床起算的天数（本实验种子发芽指数的测定置床之日为1）；N为相应天数的发芽粒数［8］。

1.4.2 生化指标的测定

可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定；可溶性糖含量采用硫酸-苯酚法测定；叶绿素含量采用分光光度法测定［10］。

1.5 数据统计与分析

所有试验处理均为3次重复，试验结果用平均值±标准误表示。使用Excel的数据统计功能进行数据统计和单因素方差分析［11］。

2 结果与分析

2.1 冠菌素对桑种子萌发的影响

发芽率、发芽势和种子发芽速度是反映植物种子品质优劣和活力的重要指标［12］。由表1可以看出，用10－1μmol/L、10－2μmol/L、10－3μmol/L、10－4μmol/ L和10－5μmol/L五种不同浓度的冠菌素处理桑种子，相对于水对照组，发芽率均有所提高，但差异不显著（p＞0.05）。冠菌素对种子发芽势的影响具有浓度效应，高浓度（＞10－3μmol/L）时降低发芽势，低浓度（≤10－3μmol/L）时提高发芽势；不同浓度的冠菌素处理组发芽速度均有不同程度的提高，说明冠菌素可以在一定程度上促进桑种子萌发，但各组处理与水对照相比差异均不显著（p＞0.05）。

表1 不同浓度冠菌素对桑种子萌发的影响Table 1 Effect of COR on mulberry seeds germination

2.2 冠菌素对桑幼苗生长的影响

不同浓度的冠菌素均能增加桑幼苗的根长和芽长，其中各处理组的根长与对照组相比差异显著（p＜0.05）。不同浓度的冠菌素使芽重和幼苗总重均有不同程度降低，对于幼苗根重的影响具有两重性效果，高浓度促进低浓度抑制，但各处理组与水对照相比差异均不显著（表2）。

2.3 冠菌素对桑幼苗可溶性蛋白含量的影响

植物幼苗的可溶性蛋白质大多数是参与各种代谢的酶类，它的含量是了解植物体总代谢的一个重要指标［8］。以牛血清白蛋白（BSA）做标准曲线（y=0.0076x+ 0.0224，r=0.9915），用考马斯亮蓝G-250染色法测定桑幼苗根和芽内可溶性蛋白含量，结果表明：冠菌素可以提高幼苗根的可溶性蛋白含量（图1），浓度为10-1μmol/L、10-2μmol/L、10-3μmol/L、10-4μmol/L和10-5μmol/L时蛋白含量分别提高了50.56%、47.66%、59.54%、40.76%和51.04%，差异均达到极显著水平（p＜0.01），但使芽的可溶性蛋白含量有一定程度的降低（图2），差异不显著。蛋白含量高，酶代谢活动旺盛，桑种子中的脂肪能快速的转化为糖类，供给种子萌发时胚根、胚轴和胚芽的生长。冠菌素极显著的增加根中可溶性蛋白的含量有利于根的迅速生长，这与根长的测定结果相一致；而芽中可溶性蛋白含量下降，这也与芽长和芽重的结果相符。

2.4 冠菌素对桑幼苗可溶性糖含量的影响

糖类是种子萌发过程中的能源物质、碳源物质，因此组织中总糖含量可以在一定程度上反映植物各组织器官中的营养状况。以100 μg/ml的蔗糖标准液做标准曲线（y=0.0066x+0.0061，r=0.9977），经不同浓度冠菌素溶液处理后，桑幼苗根中的可溶性糖含量升高（图3），尤其是高浓度10－2μmol/ L和10－3μmol/L处理组，糖含量增加了2.88倍和3.52倍。但芽中的可溶性糖含量变化不明显（图4）。因为冠菌素可以提高桑幼苗组织内的可溶性蛋白的含量，相对增加了有关代谢酶的活力，促进种子中贮存物转变为可溶性糖，供种子萌发需要，因此可溶性蛋白含量与可溶性糖含量表现为正相关［8］。

2.5 冠菌素对桑幼苗叶绿体色素含量的影响

叶绿体中含有绿色素（叶绿素a和叶绿素b）和黄色素（胡萝卜素和叶黄素），两类色素均溶于有机溶剂，叶绿素和类胡萝卜素均有光学活性，所以用丙酮提取后再用分光光度法检测其含量，结果表明：冠菌素对叶绿体色素的影响总体上呈先降后升的趋势，对于叶绿素a和叶绿素总量的影响具有双重性影响，即高浓度（＞10－2μmol/L）时含量下降，低浓度（≤10－4μmol/L）时含量上升；对于叶绿素b和类胡萝卜素的含量，作用效果不明显。

表2 不同浓度冠菌素对桑幼苗生长的影响Table 2 Effect of COR on mulberry seeds growth

图1 COR对桑幼苗根的可溶性蛋白含量影响Figure 1 Effect of COR on soluble protein content of

图2 COR对桑幼苗芽的可溶性蛋白含量影响Figure 2 Effect of COR on soluble protein content of

图3 COR对桑幼苗根的可溶性糖含量影响Figure 3 Effect of COR on soluble sugar content of mulberry primary seedling roots

图4 COR对桑幼苗芽的可溶性糖含量影响Figure 4 Effect of COR on soluble sugar content of mulberry primary seedling buds

图5 COR对桑幼苗叶绿体色素含量的影响

3 结论

（1）不同浓度的冠菌素溶液可以提高桑种子的质量和品质，促进桑种子萌发，提高发芽率和发芽势，缩短发芽时间，增加幼苗的根长和芽长，其中对根长具有显著影响；对于幼苗根重的影响具有两重性效果，但影响效果不显著。

（2）冠菌素可以提高桑种子的生理生化代谢水平：提高幼苗可溶性蛋白含量，增强总代谢水平；促进种子中贮存物快速转化为可溶性糖类，供种子萌发需要。

（3）冠菌素对叶绿体色素含量的影响具有双重性，低浓度的冠菌素溶液可以提高叶绿素的含量，有利于幼苗捕获光能，从而提高光合速率，促进植物生长发育。

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Effects of Coronatine on Mulberry Seeds Germination and Seedling Growth

HOU Li-yuan，WANG Na，YANG Ju-chao
（College of Biological and Chemical Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212018 Jiangsu，China）

In order to discuss the effects of coronatine on mulberry seeds germination and seeding growth，in this paper we used different concentration of coronatine solution to soak mulberry seeds.After germinating，the seedling growth，sugar content，protein content，chlorophyll indicators of root and sprout were measured.Results showed that coronatine could improve the mulberry seeds germination rate and germination potential，shorten germination rate.the optimum concentration of COR was 10－4μmol/L.COR could increase the length of root and sprout，especially the root length and the optimal concentration was 10－3μmol/L.COR also could improve seedling root soluble sugar and soluble protein content obviously，but effects on seedling bud were not observed.The pigment content changes of young leaves showed double COR effect，namely high concentration（＞10－1μmol/L）decreased the pigment content and low concentration（≤10－4μmol/L）increased it.

coronatine；mulberry seeds；germination；seeding growth

S888.2

A

0258-4069［2013］02-037-04

项目来源：江苏科技大学科技创新计划

王娜（1976-），女，硕士，副教授，主要从事生物资源的开发和利用研究。E-mail:biojustwn@126.com