油菜素内酯影响小麦种子萌发的生理机制

郭　彤　李亚静

油菜素内酯影响小麦种子萌发的生理机制

郭彤李亚静

（南阳农业职业学院河南南阳473000）

文章试验采用水培法，用不同浓度的油菜素内酯处理小麦种子，用植物化学方法测定种子吸水量、可溶性糖含量、α-淀粉酶活力等生理指标，从而研究油菜素内酯对小麦种子萌发的影响。

油菜素内酯；小麦种子；萌发机制

油菜素内酯，是一种新型植物内源激素，是第一个被分离出来的具有活性的油菜素甾族化合物（Brassinosteroids，BRs），是国际上公认活性最高的无毒、广谱、高效的植物生长激素。近年来研究发现，BR及BR类似物的生理功能有很多，其中主要包括逆境反应、细胞分裂与伸长、维管分化、光合作用等方面，同时在农作物栽培中有独特的作用，能提高作物品质，增强作物抗逆能力等[1]。

本研究以小麦种子为材料，研究不同浓度油菜素内酯对小麦种子萌发的影响，旨在探索油菜素内酯影响小麦种子萌发的生理机制，为其在农业生产中的应用与推广提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料小麦为周麦18，由周口市农业科学院用内乡185与周麦9杂交选育而成的半冬性小麦品种。供试油菜素内酯为山东省中化嘉宁生物有限公司生产。

1.2 材料处理

选取籽粒饱满、大小一致且无霉变、无病虫害的小麦种子500 粒，平均分为五组，每组100 粒。分别用浓度为1.5×10-3mg/L、1.5×10-2mg/L、1.5×10-1mg/L、1.5 mg/L的BR溶液处理四组种子，常温下浸种24 h，然后置于垫有滤纸的培养皿中进行培养。每组处理重复三次，并用清水处理一组种子作为对照（CK）。这期间培养皿滤纸需一直保持湿润。

1.3 测定内容和方法

1.3.1 发芽率

以种子胚根突破种皮记为发芽种子，每天记录发芽的种子数。1 d后统计小麦种子的发芽势，3 d后统计发芽率。

1.3.2 吸水量

浸种前后分别称取每组种子的干重与湿重，计算出处理种子的吸水量。为了减少种子自身干重对吸水量的影响，计算出种子吸水量与干重的比值，即相对吸水量。

1.3.3 生理指标的测定方法

α-淀粉酶活力的测定采用DNS比色法[2]；可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[3]。

1.4 数据统计方法

试验数据采用Excel和SPSS17.0统计软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 油菜素内酯浸种对小麦种子萌发的影响

由表1可知，油菜素内酯对小麦种子的萌发表现为促进作用，对发芽势的影响较发芽率显著。当油菜素内酯溶液浓度≤1.5×10-2mg/L时，显著促进发芽势，且达到差异极显著水平；当油菜素内酯溶液浓度≥1.5×10-1mg/L时，促进作用减弱，且不具有统计学意义。油菜素内酯对小麦种子发芽率的影响不大，也不具有统计学意义。

表1油菜素内酯对小麦种子萌发的影响

浓度/mg/L01.5×10-31.5×10-21.5×10-11.5 发芽势/%1466362420 P 0.0000.0000.0710.259 发芽率/%9294949291 P 0.5790.5791.0000.800

注：0.01≤≤0.05，差异显著；＜0.01，差异极显著。

2.2 油菜素内酯对小麦种子吸水量的影响

由表2可知，随着油菜素内酯溶液浓度的增加，小麦种子吸水量呈先升高后下降的趋势，但整体变化不明显，且吸水量与干重的比值变化不大，说明油菜素内酯对小麦种子吸水量的影响不大。

表2油菜素内酯对小麦种子吸水量的影响

浓度/mg/L01.5×10-31.5×10-21.5×10-11.5 干重/g4.254.884.594.924.74 湿重/g6.847.257.037.307.04 吸水量/g2.322.372.442.382.20 相对吸水量0.550.490.530.480.46

2.3 油菜素内酯对小麦种子α-淀粉酶活力的影响

种子萌发时，种子的代谢增强，因此萌发需要大量的能量，这些能量由淀粉所提供，而淀粉的分解需要淀粉酶的催化。谷物的干种子中只含有β-淀粉酶，不含α-淀粉酶，α-淀粉酶是在种子萌发过程中合成的，而且其活力随种子萌发时间的延长而增强。

由表3可知，油菜素内酯能明显增强小麦种子的α-淀粉酶活力，且在其浓度为1.5×10-2mg/L时的促进效果最为明显。随着油菜素内酯溶液浓度的升高，其对小麦种子α-淀粉酶活力的促进作用逐渐降低，之后有抑制的趋势。

表3油菜素内酯对小麦种子α-淀粉酶活力的影响

浓度/mg/L01.5×10-31.5×10-21.5×10-11.5 活力/[mg/(g·min)]0.9651.0291.14910.859

2.4 油菜素内酯对小麦种子可溶性糖含量的影响

大量研究证实，可溶性糖对于保持种子活力有着巨大的作用[3]。由表4可知，随着油菜素内酯溶液浓度的升高，小麦种子可溶性糖含量增加，其中在浓度为1.5×10-2mg/L时对小麦种子可溶性糖含量的促进作用最为明显，但高浓度的油菜素内酯溶液对小麦种子的可溶性糖含量有抑制的趋势。

表4油菜素内酯对小麦种子可溶性糖含量的影响

浓度/mg/L01.5×10-31.5×10-21.5×10-11.5 含量/%44.448.552.339.337.0

3 讨论

种子萌发是种子的胚从相对静止状态变为生理活跃状态，之后长成营自养生活的幼苗的过程[4-5]。萌发的前提是种子具有生命力，解除了休眠，同时还必须有适宜的条件，如充足的水分、适宜的温度和足够的空气。有的种子萌发还需要光照条件，部分植物的种子还需完成后熟过程。在生产上，往往以幼苗出土为萌发结束[6]。由试验结果可知，小麦种子的发芽率受油菜素内酯的影响不大，但油菜素内酯对种子的发芽势有明显的影响[7]。已知小麦种子萌发依靠胚乳提供脂肪、蛋白质、糖等营养物质，可能试验所选取的种子均为比较优良的种子，其胚乳中的营养物质比较充足，且外部条件也比较适于种子萌发，清水处理的种子萌发率已经达到较高水平，所以油菜素内酯浸种对种子萌发率的促进效果并不是非常明显，但可以看出有略微促进的趋势。

干燥的种子含水量较低，一般占种子总重量的5%～10%，这种条件使得种子的一切生理活动都比较微弱。种子只有吸足水分，使种皮膨胀、软化，才容易吸收氧气，使呼吸速率得以增强，才能最大限度地进行各种生理活动。种子内贮藏的营养物质需要溶解于水并经过酶的催化分解后才能转运到胚，供胚吸收利用。而且水分使细胞由凝胶状态转变为溶胶状态，从而使种子内部代谢增强，促进其体内可溶性物质运输至正在生长的根和幼芽中。种子内的淀粉是比较亲水的物质，很大程度上影响着种子的吸水量。由试验可知，油菜素内酯虽然能够对种子的吸水量有所影响，但整体来看效果不是很明显。

淀粉酶是催化淀粉水解的一类酶，普遍存在于动植物体内，且存在于几乎所有植物中，尤其是萌发的禾谷类种子，其中主要包括α-淀粉酶和β-淀粉酶。休眠种子的淀粉酶活力很低，种子萌发时，淀粉酶的活力随种子萌发时间的延长迅速增强，将种子中的淀粉分解成小分子糖类，以供幼苗生长发育。α-淀粉酶活力对种子萌发有着重要的影响，无论是种子萌发过程中产生的，还是由于油菜素内酯作用而诱导产生的α-淀粉酶，酶活力越高，种子的萌发速度也越快[8]。由试验可知，小麦种子α-淀粉酶活力随着油菜素内酯浓度的增加有明显的提高，之后随着其浓度的升高，促进效果有所降低，甚至有抑制的趋势。

糖是高等植物主要的代谢产物之一，在植物体内的种类和含量都非常丰富。可溶性糖作为一种渗透调节物质，在植物抵御逆境胁迫中起着重要作用。糖在细胞中的功能也是多种多样的，作为代谢的中间产物或终产物，能调节植物的生长发育、抗性形成等多个生理过程，同时也参与了胞内信号转导与调节。有研究表明，易发芽品种的种子在发育的过程中，其内部的可溶性糖含量会维持在较高的水平[3]。同时，种子内可溶性糖的含量与其α-淀粉酶的活力有关，α-淀粉酶的活力越高，单位时间内分解的淀粉量就越多，种子内可溶性糖的含量也就越多。由试验可知，随着油菜素内酯溶液浓度的升高，小麦种子内可溶性糖的含量有所增加，当其浓度为1.5×10-2mg/L时，种子内可溶性糖含量达到最大值，之后随着油菜素内酯溶液浓度的升高，种子内可溶性糖的含量有降低的趋势，并且这与α-淀粉酶活力的变化趋势相吻合。

4 结论

综上所述，低浓度的油菜素内酯溶液对小麦种子的发芽率及吸水量没有明显的影响，但对小麦种子的发芽势有较为明显的促进作用。同时，对小麦种子的α-淀粉酶活力及可溶性糖含量的促进作用较为明显，且两项指标均在油菜素内酯浓度为1.5×10-2mg/L时达到最大值，而之后随着溶液浓度的升高，其对种子的生理指标有抑制的趋势。综合以上的各组试验数据变化情况，1.5×10-2mg/L的油菜素内酯溶液对小麦种子的生理指标有明显的促进作用。

[1]曹云英,许锦彪,赵华.油菜素内酯生理效应的研究进展[J].种子,2006(8):39-42.

[2]徐皓.谷物种子萌发时淀粉酶活性测定影响因素分析[J].种子,2010,29(3):13-15.

[3]赵江涛,李晓峰,李航,等.可溶性糖在高等植物代谢调节中的生理作用[J].安徽农业科学,2006,(24):6423-6425,6427.

[4]崔晓玉,徐兆师,于太飞,等.油菜素内酯介导的小麦抗旱响应分子机制:第十九届中国作物学会学术年会论文摘要集[C].北京:中国作物学会,2020.

[5]肖瑞雪,郭丽丽,贾琦石,等.油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质研究进展[J].江苏农业科学,2019,47(10):16-21.

[6]邓茜,张爱华,侯立江,等.油菜素内酯对小麦幼苗根系发育的影响[J].麦类作物学报,2018,38(12):1504-1511.

[7]聂书明.油菜素内酯外源施用与其受体过表达对番茄耐旱性和品质的影响[D].咸阳:西北农林科技大学,2018.

[8]张爱华.油菜素内酯在小麦初生根发育中的作用分析[D].咸阳:西北农林科技大学,2018.

S512.1

A

2095-1205(2021)08-23-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.08.10

郭彤（1990- ），男，汉族，河南南阳人，硕士，研究方向为风景园林。