香菇柄水提液对油菜种子活力及抗逆性的影响

杨娟，慕小倩*，曹翠兰，胡胜武

(1西北农林科技大学生命科学学院，陕西杨凌712100;2西北农林科技大学农学院，陕西杨凌712100)

香菇［Lentinus edodes(Berk．)sing］是世界名贵食用兼药用菌之一，目前，我国香菇产量约占世界香菇总产量的70%，在我国有70%以上的省份均栽培香菇［1］。由于香菇柄的纤维素含量较高，适口性较差，导致占香菇重量30%左右的香菇柄成为废弃物。香菇柄的营养及药用成份与香菇盖基本相同，主要包括糖类物质、氨基酸、微量元素和其他营养成分，其中香菇多糖是香菇柄中最有效的营养成分之一［2］。关于香菇多糖可提高人体免疫力的报道很多［3－4］，但关于其是否可以提高植物种苗抗逆性方面的研究国内外尚未见报道。油菜是重要的大宗油料作物，其种子体积小，储藏养分少，幼苗弱小，相对于伴生杂草的竞争力弱，导致冬油菜幼苗在生产中常常面临着寒冷冻害及除草剂药害的逆境胁迫［5－6］。本文以我国西北地区广泛栽植的秦油8号和陕油6号油菜为对象，研究了不同浓度香菇柄水提液浸种对油菜种子活力及其抗寒性和耐除草剂能力的影响，旨在为将废弃香菇柄开发利用为供油菜生长的无污染的营养肥料提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

香菇粉末:收集于菜市场的香菇柄经干燥后粉碎成粉末并过0.45mm筛，保存备用。

油菜种子:秦油8号和陕油6号，购于杨凌西北农林科技大学种子站。

除草剂:选择农田常用的乙草胺(acetochlor)、二甲戊灵(pendimethalin)及草甘膦(glyphosate)。

香菇柄水提液的制备:称取5g干燥粉碎后的香菇柄粉末于锥形瓶中，按1∶20比例加入蒸馏水，95℃恒温水浴提取2h，间隙搅拌，过滤并收集滤液，即得浓度为0.05 g/mL(相当于1 g干燥香菇粉末浸于20 mL蒸馏水中)的溶液。试验前将此水提液稀释，分别配制成浓度为 0.02 g/mL、0.01 g/mL、0.005 g/mL、0.002 g/mL及0.001 g/mL的溶液各50 mL。

1.2 试验设计

选取籽粒饱满的油菜种子，经10%NaClO表面消毒15 min后用清水冲洗干净，再将其浸泡于提前配制好的浓度为 0.02 g/mL、0.01 g/mL、0.005 g/mL、0.002 g/mL及0.001 g/mL的水提液中24h，以清水浸泡为对照(CK)，共6个处理。浸种后用蒸馏水冲洗并用滤纸吸干水分，将处理种子与对照种子均置于铺有双层滤纸的培养皿(Φ=12cm)中进行发芽试验，每个培养皿摆放50粒种子，各处理设3次重复。25℃恒温下光暗(12h/12 h)交替培养。定期补充一定量蒸馏水，使滤纸保持湿润。每天进行观察并记录观察结果，7d后，计算种子发芽率、发芽指数、活力指数，测量幼苗根长、株高并称干重。

取用0.005g/mL的水提液浸泡24 h的油菜种子进行低温萌发试验、幼苗抗寒性试验及种苗抗除草剂试验。

1.2.1低温萌发试验 将种子置于4℃下黑暗培养，以清水为对照，进行观察，21d后计算发芽率、测量根长、苗高并称干重。

1.2.2幼苗抗寒性试验 将种子播种于装有沙土的塑料盆中(Φ=15cm)，25℃恒温下光暗(12h/12 h)交替培养，待幼苗长至2～3叶期时，置于(4±1)℃恒温光照培养箱中低温胁迫2d，低温胁迫前后测定油菜叶中各生理指标的变化，以清水浸泡为对照。

1.2.3种苗抗除草剂试验 将各除草剂按推荐用量配置成药液，分别向直径12cm、铺有2层滤纸的培养皿中加入8 mL，以加入蒸馏水为对照，将种子放入其中，每个培养皿50粒种子，各处理3次重复。25℃黑暗条件下发芽，每天定时补充蒸馏水，使滤纸保持湿润，每天定时观察并记录各处理发芽种子的数量，7d后计算发芽率，测量根长、株高，称干重。

1.3 测定项目与方法

根长和株高分别选取30株幼苗进行测定，植株在75℃下烘干后称干重。

发芽率=种子发芽数/供试种子数×100%

发芽指数(GI)=∑Gt/Dt

式中:Gt为种子在t时间的发芽数，Dt为相应天数。

活力指数(VI)=GI×S

式中:S为幼苗的平均根长。

可溶性糖含量的测定采用硫酸－蒽酮法;可溶性蛋白含量的测定用考马斯亮蓝G－205染色法;叶绿素含量的测定采用浸提法;丙二醛(MDA)含量采用TBA法测定;超氧化物歧化酶(SOD)活性采用NBT法测定，以20 min内将NBT的光化还原反应抑制到对照一半(50%)时所需的酶量为一个酶活力单位;过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定，以每分钟Δ470值变化0.10为一个酶活单位。

试验数据采用 Microsoft Excel(2003)和SPASS17.0统计软件进行统计分析，LSD法检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 香菇柄水提液对油菜种苗生长的影响

试验结果表明，不同浓度香菇柄水提液浸种均提高了两个油菜品种的种子发芽率、发芽指数、活力指数及生长势(根长、株高、干重)(表1)。0.002 g/mL、0.005 g/mL及0.01g/mL的浓度处理下两种种子的发芽率、发芽指数、活力指数及幼苗生长势均与对照组有显著性差异;0.005g/mL处理效果最佳，该处理下，秦油8号的发芽率、发芽指数、活力指数、根长、株高和干重分别比对照提高了 10.66个百分点、13.0%、31.7%、16.7%、34.7%和12.7%，陕油6号相应指标分别比对照提高了 9.33个百分点、11.1%、27.8%、15.0%、33.5%和7.9%。

表1 香菇柄水提液对油菜种苗生长的影响Table 1 Effect of the Lentinus Edodes root water-extraction on rape seedlings growth

2.2 香菇柄水提液对低温下油菜种苗生长的影响

从表2可以看出，0.005 g/mL水提液浸种后，两个油菜品种的种子发芽率，根长、株高和干重均比对照有显著提高，秦油8号种子发芽率，根长、株高和干重分别比对照提高了8.66个百分点、21.0%、20.3%和12.8%。陕油6号相应指标分别比对照提高了7.30个百分点、16.6%、19.3%和10.1%。

表2 香菇柄水提液对低温下油菜种苗生长的影响Table 2 Effect of the Lentinus Edodes root water-extraction on seedlings growth of rape in low temperature

2.3 香菇柄水提液对油菜幼苗叶片若干抗寒生理指标的影响

试验结果(表3和表4)表明:1)无论低温开始时还是低温胁迫后浸种后幼苗叶片中SOD活性与POD活性，可溶性蛋白质、可溶性糖和叶绿素的含量均比对照显著增高，这说明浸种提高了种子活力，可以缓解冷胁迫对幼苗的伤害。2)无论低温胁迫前后浸种的油菜幼苗叶中MDA含量都低于未经浸种的，说明水提液浸种可以减缓油菜叶片低温下的膜质过氧化作用，从而提高其抗寒性。

表3 香菇柄水提液对秦油8号油菜幼苗叶片若干抗寒生理指标的影响Table 3 Effect of the Lentinus Edodes root water-extraction on frost resistance physiological indexes of Qinyou 8 rape leaves

表4 香菇柄水提液对陕油6号油菜幼苗叶片若干抗寒生理指标的影响Table 4 Effect of the Lentinus Edodes root water-extraction on frost resistance physiological indexes of Shanyou 6 rape leaves

2.4 香菇柄水提液对油菜种苗耐除草剂能力的影响

试验结果(表5)表明，0.005 g/mL香茹柄水提液浸种后，显著提高了秦油8号油菜种子在乙草胺及二甲戊灵胁迫下的发芽率。表明浸种可以提高秦油8号对乙草胺及二甲戊灵的耐药性。

表5还表明，0.005 g/mL香茹柄水提液浸种后，陕油6号种苗在三种除草剂胁迫下的发芽率，根长，株高和干重有所提高，但效果不是很显著，其原因可能是由于陕油6号自身对除草剂的耐药性较强。

表5 香菇柄水提液对秦油8号和陕油6号油菜种苗在除草剂胁迫下的影响Table 5 Effect of the Lentinus Edodes root water-extraction on herbicide tolerance of Qinyou 8 and Shanyou 6

3 讨论与结论

3.1 香菇柄水提液浸种提高了油菜种子活力

种子活力是指种子在发芽和幼苗期间其内在活性及表现性能的潜在水平的所有特性总和。衡量种子活力时常将发芽指数与幼苗生长势结合起来，用活力指数反映种子活力水平［7］。本试验结果表明，香菇柄水提液浸种后，两个油菜品种种子活力指数与幼苗生长势均有显著增加。分析认为，由于油菜属于小粒种子，种子中储藏的能量物质较少，供给其种子萌发的营养物质也较少，而香菇柄水提液中含有香菇多糖等营养物质，用其对油菜种子进行浸种处理，可为其种子萌发补充营养，故促进了油菜种苗的生长，是否仅仅是多糖起作用以及作用机理还有待进一步探索。

3.2 香菇柄水提液浸种可提高油菜种子在低温下的萌发能力

本试验结果表明，香菇柄水提液浸种后，油菜种子低温萌发率及幼苗生长势增加，这为进一步利用废弃香菇柄开发研制油菜栽培基肥提供了基础依据。种子萌发是作物整个生长周期中生理代谢最旺盛的阶段，也是容易受到不良环境刺激的最敏感时期，强度较轻的逆境就会使种子活力受到严重的影响。利用香菇柄水提液提高油菜种子低温萌发能力不仅对油菜生产有实践意义，同时对提高香菇生产附加值也有很好的社会效益。

3.3 香菇柄水提液浸种提高了油菜幼苗的抗寒性

逆境胁迫会诱导植物体内活性氧的积累，导致膜脂过氧化，使膜系统受损。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)是植物体内的保护酶，酶活性愈高，消除氧自由基的能力越强，植物的抗逆性也愈强［8－9］。本试验结果显示，香菇柄水提液浸种能提高两种油菜叶片保护酶活性，且低温胁迫后，经香菇柄水提液处理的种子的SOD、POD活性均高于对照组，表明水提液浸种增强了清除自由基的能力，从而保护了膜结构的完整性。

丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的最终分解产物，其含量的高低直接反映了植物细胞膜受伤害的程度。本试验结果显示，香菇柄水提液浸种能够减少叶片MDA含量，且低温胁迫后，经水提液处理的种子幼苗叶片MDA含量低于对照组，表明浸种能降低膜在低温下的受伤害程度，对膜的完整性起到一定的保护作用。

可溶性糖、可溶性蛋白含量是衡量植物抗寒性的重要指标。植物在寒冷胁迫下，体内可溶性糖、可溶性蛋白的含量均增加。这些物质的积累可以降低细胞的渗透势、降低冰点［10－11］。甘蓝型油菜在越冬过程中，随着温度的降低，可溶性糖的积累大幅度上升［12］。而可溶性蛋白在植物的抗寒生理中，作为亲水性胶体，其含量的增加可显著提高细胞的保水力，作为保护性物质它比糖类更有效。Heber［13］指出，冬小麦抗寒的原因主要依赖于比较稳定的可溶性蛋白质的增加。Kacperska［14］等在低温处理的冬油菜叶片内发现了两种可溶性蛋白质的增加。本试验结果表明不论低温胁迫前或后，香菇柄水提液浸种均能提高两个油菜品种叶片中可溶性糖和可溶性蛋白的含量，说明香菇柄水提液浸种可以提高两个油菜品种的抗寒性。

叶绿素在光合作用中起着吸收光能的作用，其含量的多少直接影响到植株光合作用的强弱［15］。低温不但影响叶绿素的合成，更造成叶绿素降解的加强［16］，本试验结果显示，不论低温胁迫前或后，香菇柄水提液浸种均能提高两个油菜品种叶片的叶绿素含量，有利于光合作用的进行和糖分的积累，对油菜的生长及抗寒性具有一定的作用。

3.4 香菇柄水提液浸种提高了油菜种苗的抗除草剂性能

除草剂在防除田间杂草的同时会对作物产生一定的药害，轻者会降低作物的出苗率、影响作物的生长速率，严重者甚至会引起作物死亡，进而大大降低作物的品质和产量。在本试验条件下，香菇柄水提液浸种后，显著提高了秦油8号种子在乙草胺、二甲戊灵胁迫下的发芽率及根长，但浸种对陕油6号的耐除草剂能力的促进效果不明显，两个油菜品种出现响应差异的机制有待进一步研究。

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