橄榄油加工废弃液对黄芪种子萌发及幼苗生理特性的影响

杨小录，叶文斌 ，王 昱，王让军

(1.陇南师范高等专科学校 农林技术学院，甘肃 成县 742500；2.陇南特色农业生物资源研究开发中心，甘肃 成县 742500)

橄榄油加工废弃液对黄芪种子萌发及幼苗生理特性的影响

杨小录1，2，叶文斌1，2，王 昱1，2，王让军1，2

(1.陇南师范高等专科学校 农林技术学院，甘肃 成县 742500；2.陇南特色农业生物资源研究开发中心，甘肃 成县 742500)

以甘肃道地中药材黄芪(Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge.)为对象，通过室内培养试验，研究不同浓度的橄榄油加工废弃液对黄芪种子萌发、幼苗生长以及生理特性的影响，为探究橄榄油加工废弃液污染对黄芪品质的影响提供依据。结果表明，低浓度的橄榄油加工废弃液能显著促进黄芪种子萌发和幼苗生长，随着浓度的升高，种子萌发率显著降低，幼苗生长受阻，叶片中SOD、POD、CAT活性先升后降，幼苗叶片中脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量随废弃物浓度升高而升高。

橄榄油加工废弃液；黄芪；透调节物质；活性氧代谢

油橄榄(Olea europaea L.)属木犀科、木犀榄属常绿乔木，是世界著名的木本油料树种，所结果实榨取的橄榄油富含多种活性成分，具有多种保健功效，是备受推崇的高级食用油[1]。中国从1956 年开始引种油橄榄，主要分布于甘肃、四川以及云南西北部金沙江流域等地区[2]，在甘肃陇南市油橄榄分布和种植及产量均居全国首位。目前在橄榄油加工过程中，产生大量的废液，加工废液中的主要成分为水、酚类化合物、糖类、有机酸和矿物质等[3]，由于橄榄油加工废弃物有机物含量高、可生化处理特性强。Kokkora 等[4]研究了施用橄榄油加工废水对玉米产量具有提高作用。也有学者连续施用8 年橄榄油加工废弃物对橄榄园土壤特性、酶活力和生产力的影响，结果显示长期施用橄榄油加工废弃物可显著提高橄榄园土壤的有机碳和腐殖质的含量[5]。

黄芪(Milkvetch Root)为豆科岩黄芪属植物，甘肃省是中国草药主要产区之一，陇南地区种植历史悠久，种植面积大，品质优，是黄芪等名贵草药道地产区[6]，有较多的学者就其化学成分及其药理活性展开了大量研究，发现黄芪中含有较多的活性物质如黄酮、皂昔、生物碱、氨基酸、有机酸、当醇、多糖、微量元素等，且药理作用广泛主要包括提高免疫能力、强心利尿、抗自由基、抗病毒等[7]。随着甘肃陇南油橄榄种植面积不断扩大、产量不断增加，橄榄油加工废弃物的大量排放与资源浪费。为此本文用橄榄油加工废弃液对甘肃道地中药材黄芪种子进行室内培养试验，研究不同浓度的橄榄油加工废弃液对黄芪种子萌发、幼苗生长以及生理特性的影响，为探究橄榄油加工废弃液(Olive oil Processing Liquid Wastes,OPLW)对黄芪种子的萌发与幼苗生长的机制影响，为油橄榄产业发展所带来的橄榄油加工废弃液的资源化开发和高值化利用提供理论依据，也为大田科学种植与栽培黄芪，提高产量和品质，具有现实的农业指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料黄芪种子购自甘肃省陇南市武都区农技推广中心，橄榄油加工废弃液有陇南市武都区油橄榄中心初榨车间提供，出油率平均为10%，果渣20%，橄榄油加工废弃液(果汁)70%。用70%的橄榄油加工废弃液(OPLW)和蒸馏水配制成70%,50%,40%,30%,20%和10%的培养液。

1.2 方法

1.2.1 种子萌发测定

参照叶文斌等[8-12]的在直径为12cm培养皿的底部铺上2张滤纸，准确加入5mL各浓度橄榄油加工废弃液培养液处理，均匀点播经0.1%HgCl2消毒并浸种4h后的黄芪种子种子50粒，重复5次，以蒸馏水培养为对照(CK)，置入25℃的光照培养箱中，每天光照12h，3d后开始记录萌发数目，同时计算种子的萌发率、萌发指数并测定初生胚根及下胚轴的长度[8-12]，种子萌发率和种子萌发指数计算参照Leather GR和Einhellig FA[13]的方法。

1.2.2 幼苗生长测定

参照叶文斌等[8-12]的方法在250mL的小烧杯底部铺两张滤纸，以消毒和高温灭菌的沙作为培养基质，每杯培养25株黄芪幼苗，5次重复，用上述两者组合的方法加入2mL各浓度橄榄油加工废弃液培养液，以蒸馏水为对照，每隔24h补以培养液和蒸馏水1次，用保鲜膜将烧杯封口，以防止水分蒸发和不同处理间的相互影响。将烧杯置于恒温25℃、12h/d的光照培养箱中培养。第15d用直尺测定受体作物幼苗的根长、苗高，将根与苗分开，用“排水法[8]”测定根的体积后，置于105℃的烘箱中杀青30min，在调至75℃烘至恒重，称其每25株的苗干质量和根干质量。

1.2.3 渗透调节物质含量和抗氧化系统活性的测定

培养第30后取健康生长黄芪幼苗植株顶部第2、3 片全展叶测定可溶性糖含量、游离脯氨酸的含量和丙二醛(MDA)含量[8，13-14]；依据文献测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)测定[14]。

1.3 数据统计与分析

数据用SPSS17.0软件统计分析，用单因素方差分析结合多重比较进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 橄榄油加工废弃液对黄芪种子萌发的影响

图1 不同橄榄油加工废弃液浓度下黄芪种子的萌发情况

Fig.1 Information of the seed germination of Milkvetch Root seeds with different OPLW concentration

由图1可知，当橄榄油加工废弃液处理的浓度逐渐升高时，黄芪种子的萌发率、萌发指数、初生胚根长和下胚轴长都呈先升高后逐渐降低的趋势。当橄榄油加工废弃液添加浓度在10%～30%时，黄芪种子的萌发率、萌发指数、初生胚根长和下胚轴长都与对照相比有明显升高，其中浓度为10%～20%处理下与对照相比有显著差异(P<0.05)，30%处理下与对照相比无显著差异(P>0.05)；当橄榄油加工废弃液处理浓度在50%～70%时，黄芪种子的萌发率、萌发指数和初生胚根长都有不同程度的降低，其中，50%处理下与对照相比无显著差异(P>0.05)，70%处理下与对照相比有显著差异(P>0.05)，表明低浓度的橄榄油加工废弃液处理能有效地促进黄芪种子的萌发和初生生长。

2.2 橄榄油加工废弃液对黄芪幼苗生长的影响

图2 不同橄榄油加工废弃液浓度下黄芪幼苗生长的情况

Fig.2 Information of the seedling growth of Milkvetch Root seeds with different OPLW concentration

2.3 橄榄油加工废弃液对黄芪幼苗渗透调节物质的影响

由图3可以看出，在橄榄油加工废弃液处理下黄芪幼苗体内可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸含量在10%时均最低，与对照相比均成显著差异(P<0.05)，在20%～30%的浓度处理下与对照相比均有所升高，与对照相比无显著差异(P<0.05)，当黄芪在橄榄油加工废弃液浓度为50%～70%时，体内可溶性糖、丙二醛和游离脯氨酸含量急剧升高，与对照相比成显著差异(P<0.05)，这说明高浓度的橄榄油加工废弃液处理会刺激黄芪幼苗产生较多的可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量的积累，对黄芪幼苗生物量的积累发生了不利的影响，最终限制黄芪幼苗的生长。

Fig.3 Information of the seedling osmotica accumulation contents of Milkvetch Root seeds with different OPLW concentration

2.4 橄榄油加工废弃液对黄芪幼苗中抗氧化酶活性的影响

图4 不同橄榄油加工废弃液浓度下黄芪幼苗中抗氧化酶活性

由图4可知，随着橄榄油加工废弃液浓度的增加，SOD、POD和CAT活性都逐渐表现为先升高后降低的趋势，在浓度为10%～20%时黄芪幼苗中3种酶的活性均表现出明显的应激升高现象，浓度为10%时与对照相比均成显著差异(P<0.05)，在浓度为20%时与对照相比无显著差异(P>0.05)，在30%～70%的浓度下黄芪幼苗中3种酶的活性均表现出急剧降低的趋势，其中，浓度为30%处理下与对照相比下降无显著差异(P>0.05)，浓度为50%-70%处理下与对照相比下降差异显著(P<0.05)。说明低浓度橄榄油加工废弃液能促进黄芪幼苗中3种保护酶的活性，促进黄芪幼苗的生长和发育，而高浓度则会对黄芪幼苗中3种保护酶的活性产生抑制效应，降低黄芪幼苗的生理代谢活动和幼苗的生活力，从而抑制黄芪幼苗的生长。

3 结论与讨论

孔维宝研究报道橄榄油加工废弃液中富含的橄榄多酚、萜类化合物，如齐墩果酸、熊果酸和山楂酸等[3]，而且Zbakh等[15]提出从橄榄油加工废水中生产功能饮料的开发思路，这些研究也说明橄榄油加工废弃液含有很多生物活性物质。本研究结果表明，不同浓度的橄榄油加工废弃液对黄芪种子萌发、幼苗生长以及生理特性的影响效果不同，低浓度的橄榄油加工废弃液能显著促进黄芪种子萌发和幼苗生长。而且在随着榄油加工液体废弃物浓度的升高，黄芪幼苗叶片中SOD、POD和CAT活性先升后降，高浓度橄榄油加工废弃液处理下幼苗叶片中脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量随废弃物浓度升高而升高。种子是黄芪生长发育为植物过程中最重要的阶段，在萌发过程中发生着非常复杂的生理生化反应，由于低浓度的橄榄油加工液体废弃中含有少量橄榄多酚、萜类化合物，如齐墩果酸、熊果酸和山楂酸等多种生物活性物质，对黄芪种子在萌发过程中起到了促进作用，这有可能与存在的多种生物活性物质结合到种子参与萌发和初生生长的多种酶上产生的复合作用，同时促进植物细胞的分离，加快初生生长。随着榄油加工液体废弃物浓度的升高，里面含有的多种生物活性物质含量逐渐也增加，在50%～70%的浓度下种子萌发率显著降低，幼苗生长受阻，这可能与多种生物活性物质对黄芪种子萌发和幼苗生张产生了拮抗作用有关。

植物常以糖含量作为重要指标来评价植物体内的碳素营养状况，植物为了适应逆境条件，会主动积累一些可溶性糖，降低渗透势，以适应外界环境条件的变化[8-9]。当榄油加工液体废弃物浓度较低时，可以促使黄芪幼苗主动积累一些可溶性糖来解决外界的刺激，从而打开良性的生理生长机制，促进幼苗生长，当榄油加工液体废弃物浓度较高时多刺激产生的可溶性糖量太大，对黄芪幼苗的正常生长产生了很大的负作用，同时让黄芪幼苗是产生一系列的生理反应，使黄芪幼苗叶片中脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量升高。当黄芪幼苗在高浓度榄油加工液体废弃物这种逆境下，使黄芪幼苗中细胞发生膜脂过氧化作用，最终分解产物产生大量的丙二醛，同时也刺激细胞膜透性的改变，破坏细胞壁上纤维素分子间的桥键，抑制蛋白质的合成；在逆境条件下，植物体内脯氨酸的含量显著增加，其体内脯氨酸含量在一定程度上反映植物的抗逆性，同时积累的脯氨酸多少也反映植物受到伤害的程度大小[8-11]，所以在高浓度时榄油加工液体废弃物对黄芪幼苗产生了巨大的伤害，游离脯氨酸含量升高，而且也可能造成黄芪体内SOD、POD和CAT酶活性比例不平衡，引起生理生化过程紊乱，破坏膜的功能和抑制黄芪植物的SOD、POD、CAT酶活性，导致体内活性氧增多，使黄芪不能有效清除受体内产生的自由基，从而破坏膜的结构并最终导致黄芪幼苗的伤害[8-11]。

所以研究橄榄油加工废弃液对甘肃道地中药材黄芪种子萌发、幼苗生长以及生理特性的影响，为橄榄油加工废弃液直接排放大田到土壤中的适宜浓度提供实验依据，同时对高浓度的橄榄油加工废弃液排放对黄芪生长的影响行为进行研究，对干预这种污染条件下种植与栽培黄芪具有现实的农业指导意义，同时为橄榄油加工废弃液科学、综合的再利用具有重要的经济意义，

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EffectofOliveoilProcessingLiquidWastesonSeedGerminationandSeedlingPhysioloyicalCharacterofMilkvetchRoot

YangXiaolu1，2，YeWenbin1，2，WangYu1，2，WangRangjun1，2

(1.School of Agriculture and forestry technology,Longnan Teachers CollegeGansu 742500，China；2.Center for research & development of longnan characteristic agro-bioresources,Gansu 742500，China)

A sand culture experiment was conducted to study the effects of the different concentrations of olive oil processing liquid wastes stress on the germination and Seedling growth,osmotica accumulation and active oxygen metabolism of Milkvetch Root authentic Chinese herbal medicine. The results showed that the low concentrations of olive oil processing liquid wastes stress to increase the seeds germination and seedling growth significantly,and the another high inhibition was aggravated with increasing concentration of olive oil processing liquid wastes stressed,with increasing of olive oil processing liquid wastes concentration, the germination percentage decreased insignificantly, and seedling growth was restricted, the activities of superoxide dismutase, peroxidase and catalase decreased after an initial increase.The leaf contents of glutathione and ascorbic acid decreased markedly.the leaf proline ,the soluble sugar and malonaldehyde contents had a significant increase with the increasing concentration of olive oil processing liquid wastes.

olive oil processing liquid wastes; milkvetch root;osmotica ;active oxygen metabolism

2017-07-18

甘肃省高校科研项目基金 (2015B-148)；陇南市科技计划项目(2016-09)

杨小录 (1972—)，学士，副教授，研究方向为植物资源学与植物生理生态；通讯作者：叶文斌(1982—)，硕士，讲师，研究方向为天然产物化学与植物生理生态。

Q945;S567.5+3

A

1008-021X(2017)18-0129-04

(本文文献格式杨小录，叶文斌，王昱,等.橄榄油加工废弃液对黄芪种子萌发及幼苗生理特性的影响[J].山东化工，2017，46(18)：129-132.)