萬中原等

摘要：以小麥品種濟(jì)麥22和山農(nóng)17為材料，研究了不同溫度及20% PEG-6000模擬干旱條件下小麥種子萌發(fā)過程中抗氧化酶和α-淀粉酶活性、可溶性糖含量的變化。結(jié)果表明，在不同溫度和模擬干旱條件下，POD、SOD活性隨著萌發(fā)時間的延長而升高，但在不同溫度下活性的高低不同；CAT活性在20℃和25℃條件下先升高后降低，在其他處理下逐漸升高；20% PEG-6000處理的抗氧化酶活性要比同溫度下正常萌發(fā)的低。可溶性糖含量在萌發(fā)初期迅速升高，然后降低。α-淀粉酶活性隨著萌發(fā)時間的延長而升高，在25℃和20℃條件下達(dá)到最高值后開始下降。

關(guān)鍵詞：小麥種子；萌發(fā)；抗氧化酶活性；可溶性糖；α-淀粉酶活性

中圖分類號：S512.104.1文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2013）07-0042-04

種子萌發(fā)是一個復(fù)雜的生理生化過程，受多種因素的影響^[1]。種子劣變后，活力下降，萌發(fā)緩慢，發(fā)芽率降低，而抗氧化系統(tǒng)的酶活性下降以及脂質(zhì)過氧化作用加強(qiáng)是種子劣變的主要原因。超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）是植物體內(nèi)重要的抗氧化酶，其中SOD是自然界唯一的以氧自由基為底物的酶，可以淬滅超氧陰離子產(chǎn)生H2O2；CAT是分解H2O2的重要物質(zhì)，可以在一定程度內(nèi)降低活性氧對植物的傷害，減輕膜脂過氧化，保護(hù)酶系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致^[2]。

α-淀粉酶是淀粉代謝的重要酶之一，種子萌發(fā)時，胚中產(chǎn)生的GA轉(zhuǎn)移至糊粉層誘導(dǎo)合成α-淀粉酶等水解酶，以水解胚乳中的貯藏物質(zhì)，為種子萌發(fā)提供能量和底物^[3～5]。郁飛燕等研究表明，較高濃度的PEG處理，能不同程度地抑制α-淀粉酶活性，降低可溶性糖含量，進(jìn)而影響水稻種子的萌發(fā)^[6]；當(dāng)PEG-6000的濃度大于10%時，小麥胚芽的伸長受到抑制^[7]。本試驗以小麥種子為材料，研究了萌發(fā)期間溫度和PEG模擬干旱處理對種子中抗氧化酶和α-淀粉酶活性以及可溶性糖含量的影響。

1材料與方法

1.1試驗材料及培養(yǎng)方法

以小麥品種濟(jì)麥22和山農(nóng)17的種子為試材。將選取的種子于5%雙氧水中消毒3 min，然后用去離子水沖洗2遍，置于鋪有4層濾紙的發(fā)芽盒中。溫度處理的分別置于10、15、20、25℃條件下培養(yǎng)，每天適量澆水；模擬干旱處理的加入適量20%的PEG-6000溶液， 20℃下培養(yǎng)，每天適量補(bǔ)充20%的PEG-6000溶液。定時取樣，重復(fù)3次，用于測定不同的生理指標(biāo)。

1.2抗氧化酶活性測定

1.2.1酶液的制備稱取0.5 g種胚樣品放入研缽中，加入pH 7.8的磷酸緩沖液5 ml，冰浴研磨至勻漿，倒入離心管中，10 000 r/min冷凍離心20 min，取上清，置于0～4℃下保存待用。

1.2.2SOD活性的測定按趙世杰等^[8]的方法進(jìn)行，以NBT光還原50%為一個酶活性單位（U）。

1.3.2可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法^[9]。

1.4數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同溫度和PEG處理對小麥種子萌發(fā)期抗氧化酶活性的影響

2.1.1SOD活性由圖1看出，除10℃處理的SOD活性較低、保持基本不變外，其他溫度處理和模擬干旱處理的兩品種SOD活性均隨萌發(fā)時間的延長而逐漸升高。萌發(fā)24 h后，20℃處理的SOD活性一直保持較高水平，依次高于20% PEG-6000、15℃、25℃和10℃處理。

2.1.2POD活性變化由圖2看出，在吸水萌發(fā)的12～72 h內(nèi)，不同溫度處理下兩個品種的POD活性均呈現(xiàn)出隨萌發(fā)時間的延長而逐漸升高的趨勢，但萌發(fā)24 h內(nèi)增長比較緩慢，之后除10℃處理變化很小外，各溫度處理下的POD活性均快速升高；不同溫度處理間比較，萌發(fā)30 h后，兩個品種的POD活性整體均表現(xiàn)為隨溫度的升高而升高。

20% PEG-6000處理下，濟(jì)麥22的POD活性一直保持隨萌發(fā)時間的延長而增長的趨勢；而山農(nóng)17則隨萌發(fā)時間的延長，POD活性先增長，至萌發(fā)60 h時達(dá)到峰值，之后略有下降。

2.1.3CAT活性變化由圖3看出，隨著萌發(fā)時間的延長，兩個品種的CAT活性在10℃、15℃處理下呈逐漸升高的趨勢，但10℃處理的CAT活性維持在一個較低的水平；25℃和20℃處理的CAT活性均先升高后降低，濟(jì)麥22分別于萌發(fā)36 h和48 h達(dá)到峰值，山農(nóng)17分別于萌發(fā)42 h和48 h達(dá)到峰值。

20% PEG-6000處理條件下，兩品種的CAT活性也隨萌發(fā)時間的延長而升高，但萌發(fā)前期增長緩慢，濟(jì)麥22和山農(nóng)17分別于萌發(fā)42 h和48 h后升高較快。

2.2不同溫度和PEG處理對小麥種子萌發(fā)期間α-淀粉酶活性以及可溶性糖含量的變化

2.2.1α-淀粉酶活性的變化由圖4可以看出，在25℃萌發(fā)條件下，兩品種的α-淀粉酶活性先迅速升高，至萌發(fā)第4天達(dá)到最大值，而后又大幅降低。20℃條件下，濟(jì)麥22的α-淀粉酶活性隨萌發(fā)時間的延長逐漸升高，至萌發(fā)第6天時達(dá)到峰值，之后又略有下降；山農(nóng)17的α-淀粉酶活性在萌發(fā)前5天緩慢增長，之后快速下降。

3結(jié)論與討論

抗氧化酶活性與小麥種子的吸脹萌發(fā)進(jìn)程有關(guān)。種子從開始吸水起其抗氧化酶活性就逐步升高，這對于修復(fù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)、清除種子在貯藏過程和萌發(fā)時產(chǎn)生的活性氧、形成正常的幼苗是必需的。本試驗結(jié)果也表明，在萌發(fā)72 h內(nèi)SOD活性始終保持上升趨勢；POD活性在吸漲萌發(fā)24 h前增加十分緩慢，隨著種子萌發(fā)率的增加其活性則迅速增加，在種子基本完成萌發(fā)后也未下降，這除了與其參與活性氧代謝有關(guān)外，還與其他多種功能有關(guān)；CAT活性也是在胚根未突破種皮前增加較緩慢，以后隨著種子胚根突破種皮數(shù)量的增加其活性則增加較快。10℃條件下3種抗氧化酶活性都維持在很低的水平，變化較小，相應(yīng)的種子萌發(fā)速度較慢。20%PEG模擬干旱條件會加強(qiáng)種子中活性氧代謝，導(dǎo)致活性氧或其他過氧化物自由基積累，從而激活抗氧化酶系統(tǒng)，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)抗性。

種子萌發(fā)是一個從異養(yǎng)到自養(yǎng)的過程，初期所需要的營養(yǎng)物質(zhì)來自于種子中淀粉的分解，溫度越高，種子萌發(fā)越快，對營養(yǎng)物質(zhì)的需求也就越多，α-淀粉酶活性升高也越快，分解的淀粉越多，從而使得可溶性糖含量迅速升高；在種子完成萌發(fā)后，幼苗所需的營養(yǎng)物質(zhì)可以部分地通過自己的光合作用來合成，種子中的α-淀粉酶活性迅速降低，可溶性糖含量也逐漸降低，但是下降比較慢。

20% PEG-6000處理的兩品種的抗氧化酶活性要比同溫度下正常萌發(fā)的低，且總體來說均隨萌發(fā)時間的延長而升高，只有山農(nóng)17的POD活性在萌發(fā)60 h后略有降低；α-淀粉酶活性呈緩慢增長的趨勢，除山農(nóng)17萌發(fā)6～7天的活性略高外，萌發(fā)過程中兩品種的α-淀粉酶活性均低于同溫度正常萌發(fā)的處理；可溶性糖含量也呈單峰曲線變化，兩品種均于萌發(fā)48 h達(dá)到峰值。表明，20%PEG-6000處理能夠抑制種子萌發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅珊，康玉凡，夏祖靈.種子萌發(fā)及幼苗生長的調(diào)節(jié)效應(yīng)研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2009， 25（2）： 28-32.

[2]史薇，徐海量，趙新風(fēng)，等.脹果甘草種子萌發(fā)對干旱脅迫的生理響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，2010，30（8）：2112-2117.

[3]廖登群，張洪亮，李自超，等.水稻（Oryza sativa L.）α-淀粉酶基因的進(jìn)化及組織表達(dá)模式[J].作物學(xué)報，2010，36（1）：17-27.

[4]汪曉峰，景新明，林堅，等.超干貯藏榆樹種子萌發(fā)過程中ATP和可溶性糖含量的變化[J].植物生理學(xué)報，2001， 27（5）：413-418.

[5]楊文鈺，關(guān)華，樊高瓊，等.烯效唑干拌種對小麥種子萌發(fā)后內(nèi)源激素含量和物質(zhì)代謝的影響[J].麥類作物學(xué)報，2005，25（1）：65-70.

[6]郁飛燕，張聯(lián)合，李艷艷，等.干旱脅迫對水稻種子萌發(fā)的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，8：36-39.

[7]郁飛燕，李保峰，李巍，等.PEG-6000對不同品系小麥種子萌發(fā)的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，44（10）：51-53.

[8]趙世杰，史國安，董新純.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[9]王憲澤.生物化學(xué)實驗技術(shù)原理和方法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002.

山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)2013，45（7）：46～49，52Shandong Agricultural Sciences

山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)第45卷第7期徐雪等：光皮木瓜新梢主要生化成分及其年變化規(guī)律的研究