甲基磺酸乙酯处理对太子参种子萌发及主要生理指标的影响

(1.贵州大学农学院，贵阳 550025；2.贵州省药用植物繁育与种植重点(工程)实验室，贵阳 550025)

太子参为石竹科植物孩儿参(Pseudostellariaheterophylla(Miq.)Pax ex Paxet Hoffm.)又名童参、四叶参、米参等。味甘、苦，性平，具有益气健脾、生津润肺之功效[1]。随着保健食品及化妆品的进一步开发利用[2]，市场对太子参的需求日益增加。由于太子参特有的药用价值，一方面人们大量挖采野生太子参，导致太子参野生资源大量减少；另一方面，人们大量种植太子参，种植面积逐年扩大，由于连作导致其体内积累病毒，使其种性下降，严重影响产量及品质[3]。因此培育丰富的太子参育种材料非常必要。

EMS是一种操作简单、突变频率高、特异性强的典型化学诱变剂[4]。目前，已有学者应用EMS溶液处理不同作物的种子，并获得了相应作物的突变体，利用形态分析构建了包括大豆、菊花、小麦、水稻等在内的众多植物的突变体库[5-8]。而用EMS诱导太子参种子鲜见报道。用EMS作为诱变剂时，一般用EMS半致死剂量处理材料能达到较好的诱变效果[4]，因此找到EMS半致死剂量是诱变的关键点。本研究采用不同浓度EMS处理太子参种子，分析不同浓度对种子萌发特性、种子电导率、相关酶活性的影响，进行综合分析以确定EMS处理太子参种子的半致死剂量，旨为EMS诱变太子参种子提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

太子参种子，在贵州省药用植物繁育与种植重点(工程)实验室运用低温砂藏方法解除太子参种子休眠[9]。

1.2 方 法

1.2.1试验处理方法

1)EMS诱变剂采用pH值为7.0磷酸缓冲液配制而成[10]，配制的浓度分别为0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%。挑选已解除休眠的饱满太子参种子1 000粒，用自来水冲洗2 h后，用不同浓度EMS浸种，80 r·min-1高速震荡12 h后，每处理加入1 moL·L-1硫代硫酸钠10 mL，摇匀并将溶液倒掉；然后用100 mmoL·L-1硫代硫酸钠洗3遍，再用自来水清洗3遍。分别取各处理的太子参种子，每处理50粒，重复5次，分别测定其浸出液电导率、SOD、POD活性及 MDA含量。

2)取各处理的太子参种子进行种子萌发试验，每处理50粒，重复6次。将种子转至铺有2层滤纸的培养皿中，置于培养箱，温度10 ℃、光照8 h、黑暗16 h条件下培养[12]。每天观察、清除霉变或感菌的种子、补充水份、培养15 d后统计其发芽率、幼苗生长情况，从每个处理每个重复取10株幼苗测量株高、10株重量，并测定各处理幼苗的SOD、POD活性及MDA含量。

1.2.2测定指标方法

1)太子参种子浸出液电导率采用DDS-307型电导仪进行测定，以静止0.5 h的蒸馏水作空白对照[11]。

电导率(%)=(处理电导率平均值-蒸馏水电导率值)/50粒种子重量平均值×100%。

2)太子参种子萌发率的计算。

发芽率(%)=(发芽总数/供试种子总数)×100%；

相对发芽率(%)=(处理的发芽率/对照发芽率)×100%；

3)相关生理指标的测定方法。

SOD 活性测定采用 FridorichNBT 光还原法[13]，POD 活性测定采用愈创木酚法[14]，MDA 含量测定采用硫代巴比妥酸法[15]。

1.3 数据处理

采用 DPS 7.05 统计软件进行数据分析，Excel 2010软件进行作图分析。

2 结果与分析

2.1 EMS处理对太子参浸出液电导率的影响

由图1可知，随着EMS浓度增大，太子参种子浸出液电导率也随之增大。说明EMS对太子参种子细胞质膜有伤害作用，且EMS浓度越大细胞质膜受伤害越严重。研究表明，种子浸出液电导率小于24μS·(cm·g)-1种子活力强，25～29μS·(cm·g)-1种子活力尚佳，30～40μS·(cm·g)-1种子活力较差，大于40μS·(cm·g)-1种子活力很差[11]。从图1可以看出，当EMS浓度在0.4%以下时太子参种子活力仍较强，EMS浓度在0.6%～0.8%时太子参种子活力较差，当EMS浓度达到1.0%时其种子活力很差，基本失去种用价值。

图1 不同浓度EMS处理对太子参种子电导率的影响

2.2 EMS处理对太子参种子萌发的影响

从表1可知，EMS对太子参种子的萌发和幼苗的生长具有抑制作用。随着EMS浓度增加，太子参种子发芽率、相对发芽率越低，各处理间差异极显著；幼苗株高与幼苗重总体呈下降趋势，0.0%与0.2%处理间幼苗高与幼苗重差异不显著，与0.4%～1.0%差异显著。在以EMS作诱导剂时，通常以半致死剂量为适宜处理。本试验发现，当EMS浓度为0.0%时，太子参种子发芽率为84.5%、相对发芽率为100%，所以太子参种子以相对发芽率为50% 时的EMS剂量作为处理比较适宜，因此处理太子参种子的EMS适宜浓度为0.6%～0.8%。

表1 不同浓度EMS处理对太子参种子萌发及幼苗发育特性的影响

注：不同小写字母表示在 5% 水平差异显著，不同大写字母表示在1%水平差异极显著。下同。

2.3 EMS处理对太子参种子及幼苗SOD、POD活性的影响

由图2、图3可知，不同EMS浓度处理对太子参种子及幼苗的SOD、POD活性都有影响。种子及幼苗SOD、POD的活性随着EMS浓度的增加都有先增加后减小的趋势。在EMS浓度为0～0.4%时，SOD活性增加比较平缓，在0.4%～0.8%时，SOD活性增加比较快，在EMS浓度为0.8%时种子及幼苗的SOD活性都达到最大，且差异显著，之后随着EMS浓度的增加SOD活性呈下降趋势。种子及幼苗POD活性随EMS浓度的变化有一定区别，种子的POD活性，在EMS浓度为0.6%时达到最大，之后随浓度增加而减弱。而幼苗的POD活性，在EMS浓度为0.8%时达到最大，之后随浓度的增加而减弱。不同EMS浓度处理，太子参种子的SOD、POD活性都比幼苗的高。相关研究表明，植物的抗性与SOD、POD活性成正相关关系[16]。因此EMS浓度为0.6%～0.8%时，适宜太子参种子的诱导。

2.4 EMS处理对太子参种子及幼苗MDA含量的影响

由图4可知，不同浓度处理对太子参种子及幼苗的MDA含量都有影响，但对种子的影响较大。随着EMS浓度的增加种子及幼苗的MDA含量都随之增加，且差异显著，种子MDA含量变化大，为4.9～21μmol·g-1，而幼苗MDA含量变化平缓，为0.7～2.1μmol·g-1，且经EMS处理后太子参种子的MDA含量都明显高于幼苗的。

图2 不同浓度EMS处理对太子参种子及幼苗SOD活性的影响

图3 不同浓度EMS处理对太子参种子及幼苗POD活性的影响

图4 不同浓度EMS处理对太子参种子及幼苗MDA含量的影响

3 结论与讨论

种子浸出液电导率是测定种子活力的重要指标之一。不同浓度EMS处理对种子细胞膜损伤的不同，导致细胞内物质渗漏的多少不同，使种子浸出液电导率不同，而且相同处理时间，EMS浓度越大对种子细胞膜损伤越大，其浸出液电导率越大。通过测定种子浸出液电导率，初步确定种子受到一定程度损伤，但损伤程度不大的EMS浓度。本试验表明，随着EMS浓度的增加，太子参种子浸出液电导率逐渐增大，在浓度为0.6%～0.8%时，其电导率为28.55～32.54μS·(cm·g)-1是适宜的浓度。

高秀华等[16]用不同浓度EMS处理盐芥种子，发现随着EMS浓度增加M 1发芽率逐渐降低；原小燕等[17]用EMS处理油菜种子，发现随着EMS浓度增加，种子幼苗生长发育受到的抑制越大。本实验通过不同浓度EMS处理太子参种子，然后测定其种子的发芽率、相对发芽率，以及幼苗高、10株幼苗的重量，得出随着EMS浓度的增加，太子参种子发芽率与相对发芽率随之下降，幼苗高、幼苗重量也随之降低，与其他学者研究结论相同。

EMS作为诱导剂时，通常把诱变处理半致死剂量作为选择依据[19]。由于太子参种子在适宜条件下发芽率是85.6%，所以本试验是以太子参种子萌发的相对发芽率来确定其半致死剂量，EMS浓度为0.6%～0.8%时，太子参种子的相对萌发率为60%～45.5%，所以EMS浓度为0.6%～0.8%是太子参种子半致死剂量。

本试验发现，随着EMS浓度的增加，太子参种子及幼苗的SOD、POD活性呈现先增大后减小趋势，MDA的含量呈现增大趋势。一方面EMS处理诱发了细胞内一系列生理生化反应，产生超氧阴离子自由基等有害大分子，而 SOD、POD 作为保护性酶可有效地清除这些有害物质，因此SOD、POD活性在一定浓度范围内会增加，当EMS浓度过大，会造成种子、幼苗的一些细胞失活，又会使SOD、POD活性下降。此外，在不同EMS浓度下，太子参种子SOD、POD活性和MDA含量都高于幼苗的。可能是由于种子发育成幼苗的过程中机体会代谢掉由EMS作用产生的一些有害物质，导致其对幼苗的影响远远不及种子。