第19卷第1期云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報Vol.19 No. 12004年2月Journal of Yunnan Agricultural UniversityFeb. 2004聚乙二醇對煙草種子活力及幼苗保護(hù)酶活性的影響’張燕',方力,李天飛,吳業(yè)池2 ,馮永新2( 1. 云南煙草科學(xué)研究院生物技術(shù)重點實驗室,云南昆明650106 ;2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院, 安徽合肥230052 )摘要:以煙草種子為材料用不同濃度的聚乙二醇PEG )浸種不同時間測定了浸種后種子萌發(fā)過程中和萌發(fā)后幼苗中某些生理生化指標(biāo)及保護(hù)酶活性的變化。結(jié)果表明,PEG浸種能顯著提高種子發(fā)芽率和幼苗活力指數(shù),增強(qiáng)萌發(fā)種子的呼吸強(qiáng)度和淀粉酶活性,以 20% PEG- 6000浸種48 h效果最好。不同活力水平的種子經(jīng)20%PEG處理后幼苗活力指數(shù)明顯提高葉片超氧物歧化酶SOD)過氧化氫酸CAT)和過氧化物酶(P0D等保護(hù)酶活性升高膜脂過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA和超氧陰離孔(02-)冶量及電解質(zhì)外滲率顯著低于對照。研究還發(fā)現(xiàn),PEG處理能提高種子在低溫下的萌發(fā)率增強(qiáng)幼苗抗冷性。關(guān)鍵詞: PEG ;活力指數(shù);煙草種子中圖分類號:s 572.041文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號: 1004- 390X( 2004 )01 - 0036- 05Effects of Seed Soaking in PEG on Seed Vigor andProtective Enzyme Activities of Tobacco SeedlingsZHANG Yan' ,FANGLi ,LI Tian-feil ,WU Ye-chi? , FENG Yong- xin?( 1. Key Laboratory of Biotechnology , Yunnan Academy of Tobacco Science , Kunming 650106 ,China ;2. University of Science and Technology of China , Hefei 230052 , China )Abstract : The tobacco seeds were soaked in the different concentration PEG solution and treat them differ-ent time respectively. During germination seeds and growth seedlings , the physiological and biochemical in-dex and the activity of protective enzyme were determined. The results showed that PEG could obviously pro-mote the germination rate of tobacco seeds and vigor index of tobacco seedlings. It also could increase theintensity of respiration and a-amylase activities of germinating seeds and it had best effect with seed soakingin 20% PEG solution for 48 hours. The activity of superoxide dismutase( SOD ) , the peroxidase( POD ) andcatalase( CAT ) increased compare to the control in different vigor levels seeds. While the content of MDAand the rate of O2- production and electric conductivity decreased significantly than those the control. Thisalso indicate that increased germination rate of seeds and the chilling resistance of seedlings under lowertemperature stress thought immersed pretreatment with PEG .Key words : PEG ; vigor index ; tobacco seedPEG是一種高分子滲壓劑其突出的優(yōu)點是齊的良好效果。近幾年來PEG在多種作物和蔬菜本身作為高分子化合物不能滲入種子活細(xì)胞內(nèi)但種子中國煤化工;對促進(jìn)萌發(fā)縮短出可參與細(xì)胞內(nèi)許多生理代謝過程。1973 年Hey-苗時MYHCNMH G性有-定作用1-3。decker首次利用PEG處理蔬菜種子取得了出苗整Woodstock又發(fā)現(xiàn)PEG具有修補(bǔ)老化種子膜損傷作*收稿日期:2003-05 -08作者簡趙振燕( 1963- ) ,女安徽合肥人副研究員主要從事煙草生理生化研究。第1期張燕等聚乙二醇對煙草種子活力及幼苗保護(hù)酶活性的影響37用。本文就PEG處理對種子活力、幼苗生長及某重計算幼苗活力指數(shù)。些與抗逆性有關(guān)的酶活性變化進(jìn)行了探討,以期為1.3.2 測定項目及方法PEG在煙草上的應(yīng)用提供理論參考。電解質(zhì)外滲率測定參照陳光儀4]的方法,用DDS一307 型電導(dǎo)率儀測定浸出液電導(dǎo)率;種子發(fā)1材料和方法芽的第6d分別按文獻(xiàn)5和文獻(xiàn)6]的方法測定1.1 供試材料萌發(fā)種子呼吸強(qiáng)度和a-淀粉酶活性,丙二醛煙草品種為NC89 ,PEG- 6000(分析純)為上海( MDA )含量測定參照朱廣廉6的方法超氧陰離子化學(xué)試劑廠進(jìn)口分裝。(O2-含量測定參照王愛國7等的方法將顯色反1.2 試驗方法應(yīng)產(chǎn)物于530 nm處比色在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得NO2 -1.2.1 PEG處理的濃度后換算成02-產(chǎn)生速率。SOD 活性測定按PEG浸種處理分為2組(1 )分別用10% ,劉鴻先等8]的方法;CAT酶活性按李柏林等9]的方20% 30%( W/V )不同濃度的PEG溶液浸種處理煙法測定;POD 活性測定用愈創(chuàng)木酚法10] ;以上測定草種子24h 48h 72h(2 )用20%的PEG溶液對均重復(fù)3次取平均值。高、低不同活力水平種子浸種48h浸種后用蒸餾水洗去種子表面PEG室溫下晾干對照種子用蒸2結(jié)果與分析餾水浸種。2.1 PEG 浸種對煙草種子萌發(fā)和幼苗活力的影響1.2.2 萌發(fā)試驗.表1結(jié)果顯示經(jīng)不同濃度PEG處理不同時萌發(fā)試驗分為2組( 1將不同濃度PEG處理間后種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)較對照有明顯提高幼種子和對照種子在26 C黑暗條件下發(fā)芽(2 )20%苗活力指數(shù)和生長勢較對照有不同程度的增加在PEG處理的種子和對照種子在10~ 12 C低溫條件田間表現(xiàn)上可能是出苗率高、出苗整齊。PEG 處理.下萌發(fā)。種子萌發(fā)后,定量補(bǔ)充Hongland培養(yǎng)液,對種子活力的效應(yīng)與PEG濃度和作用時間有關(guān)。每天光照12h生長溫度25+2)C培養(yǎng)20d后取生低濃度下種子發(fā)芽率、幼苗活力指數(shù)和生長勢均.長-致的幼苗測定葉片中有 關(guān)生理生化指標(biāo)。隨處理時間的延長而提高高濃度時隨處理時間延1.3 測定項目和方法長種子發(fā)芽率和活力指數(shù)有所下降和對照相比仍1.3.1 種子發(fā)芽率和幼苗活力測定高于對照。綜合各項指標(biāo)分析,以20% PEG浸種逐日記載處理和對照種子發(fā)芽數(shù)，計算種子發(fā)48 h效果最佳。芽率和發(fā)芽指數(shù)測定幼苗根長、苗高及根、苗鮮表1PEG浸種對煙草種子萌發(fā)和幼苗活力的影響Tab.1 Effect of seed soaking in PEG on germnination seeds and vigor of tobacco seedingsPEG濃度處理時間苗鮮重/根鮮重/發(fā)芽率發(fā)芽指數(shù)°活力指數(shù) ”活力比/%/%(mg 10株-1)2425.21+ 1.196.14+0. 1684.3325.9715. 84.100.00對照4824.24+ 1.315. 66+0.2085.3325.2114.37 .90.72221.66土1.694.70+0.2979.7323.9311.24 .70.9624.33土1.285.58土0.2486.2326.2314.6992.7410% .27.07土1.557.32+0.3188.37 .27.8320.31128.227229.62+ 1.429.06土0.2889.0327.6025. 12158.5928.84土1.368.75+0.19中國煤化工24.07152. 1520%32.17+ 1.5710.82 +0.25CNMH G30.49192.4929.88土1.399.28+0.2126.24165.6626.61士1.618.24+0.3388.0327.3522.43141.5830%29.48+1.41.8.71+0.2487.6227. .6124.02 .151.6527.67+ 1.287.03+0. 16.86.83 .26. 8018.78118.57注:*廢身貉聶GI)= X( G/Dt )Gt逐日發(fā)芽數(shù),Dt相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù); * *活力指數(shù)( VI)=發(fā)芽指數(shù)x根鮮重mg)38云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報第19卷2.2 PEG 浸種對不同活力水平種子的效應(yīng)對不同活力水平的種子萌發(fā)都有促進(jìn)效應(yīng)幼苗活剛成熟的煙草種子采收后立即播種發(fā)芽率達(dá)力指數(shù)也有不同程度提高。在-定的范圍內(nèi),PEG .90%以上，但一-經(jīng)干燥貯藏種子活力則隨貯藏時處理對低活力種子的促進(jìn)效應(yīng)較高活力種子顯著。間的延長而降低。表2結(jié)果顯示,20% PEG浸種表220%PEC浸種對不同活力水平種子萌發(fā)的影響Tab.2 Effect of seed soaking in 20% PEG on germination seeds of diferent vigor levels發(fā)芽率/%活力指數(shù)樣對照PEG比對照增加/%1(新采收種子)93.3394. 331.0717.8329.4365.06x室溫密閉貯藏1年)84.1788.455.08 .13.3628.46113.023(室溫開放貯藏1年)77.3383..337.769.8221.39117.824(人工老化5d)*45.6757.5325.976.0215. 16.151.83 .$人工老化10d)33.1339.6719.7410.04121.63注:*人工老化條件為35 C 95% RH.2.3 PEG浸種對低溫下煙草種子活力和抗寒力的照與高活力種子相比,PEG 對低活力種子的促進(jìn)影響效果更為明顯。經(jīng)PEG處理后低活力種子的萌種子在較低溫度下萌發(fā)時表現(xiàn)為發(fā)芽緩慢、發(fā)發(fā)率和活力指數(shù)分別較對照增加了21.7%和芽率低,且出苗不整齊。表3結(jié)果顯示,PEG處理266. 5%高活力種子增加了14. 1%和124.1%.種子在低溫下的萌發(fā)率和幼苗活力指數(shù)均高于對表320%PEG浸種對煙草種子( 10~ 12 C萌發(fā)的影響Tab.3 Effect of seed soaking in 20% PEG on germination seed under lower temperatur( 10~ 12 9C )高活力種子低活力種子* *頁目萌發(fā)率/%74.7385.2314.0558.6271.3321.68 .根鮮重人(mg 10株-1)3.226.3998.451.834.45143.16發(fā)芽指數(shù)23.6626.7212.93 .15.4323.1750.167.63 .17.07123.7210.33267 .62注:*指室溫密閉貯藏1年的種子;* *指人工老化種子(35 C 95%RH 10d)2.4 PEG 浸種對萌發(fā)煙草種子呼吸速率和a-淀( 02-和電解質(zhì)外滲率的影響粉酶活性的影響02-是O2的單電子還原產(chǎn)物,它是生物體內(nèi)最種子呼吸作用不僅可為胚萌發(fā)生長提供必不初產(chǎn)生的活性氧。表5結(jié)果顯示與高活力種子相.可少的能量,同時呼吸作用也反映了種子代謝機(jī)構(gòu)比,低活力種子中02-含量高,PEG浸種對不同活的完整性因此種子呼吸與活力有密切之相關(guān)。從力種子中02-含量都有降低作用但PEG處理對表4看出隨著萌發(fā)的推進(jìn)種子呼吸強(qiáng)度逐步加低活力種子的效應(yīng)大于高活力種子,該結(jié)果表明強(qiáng)第10d達(dá)到高峰萌發(fā)初期對照和處理種子呼PEG處理能有效地降低葉片02-的積累。吸強(qiáng)度差異很小,從第6d開始PEG處理種子呼吸MAD是膜脂過氧化作用的主要產(chǎn)物,其含量強(qiáng)度增加的幅度明顯大于對照。萌發(fā)種子中a-淀粉酶活性與呼吸強(qiáng)度變化趨勢基本一致a-淀電導(dǎo)高低中國煤化工約程度而葉片外滲液粉酶活性提高加速了種子內(nèi)淀粉等貯藏物質(zhì)的水MHCNMHG膜受傷害的程度。表解和轉(zhuǎn)化增加了呼吸底物促進(jìn)種子呼吸作用，兩5結(jié)果顯示不同活力水平的種子內(nèi)膜脂過氧化作用和細(xì)胞膜損傷程度存在較大差異,經(jīng)PEG處理者之間存在一定的相關(guān)性。2.5 PEG浸種對煙草葉片 MDA含量、超氧自由基的葉片MDA含量和外滲液電導(dǎo)率降低,這說明PEG在一定程度上能防止細(xì)胞膜脂過氧化減少細(xì)第1期張燕等聚乙二醇對煙草種子活力及幼苗保護(hù)酶活性的影響39胞內(nèi)電解質(zhì)外滲。表420%PEG浸種對煙草萌發(fā)種子呼吸速率和a-淀粉酶活性的影響Tab.4 Effects of seed soaking in 20% PEG on rate of respiration and a- amylase activities of germinating seeds呼吸速率[ Qyumot(h g)~( FW)]a-淀粉酶活性/[麥芽糖mg( min g) ( FW)]萌發(fā)天數(shù)/d對照PEG比對照增減/%0.980.92-6.121.711.60-6.431.221.274.102.021.97- 2.471.4220.4.2.332.493.431.651.9920.62.582.826.87l01.772.2627.72. 8912.01.64.2.1128.72.713.1516.2表5 PEG對煙草幼苗MDA含量、02 -含量和電解質(zhì)外滲率的影響Tab.5 Effects of seed soaking in 20% PEG on the content of MDA and O2- and conductivity of tobacco leaves高活力種子低活力種子“.目比對照降低/%比對照降低/ %MDA[ pumol g~( FW )]26.4421.717.93 .87.5969.7120.4102-[pmol g-'(FW )]1.110.7334.234.832.9538.92電解質(zhì)外滲率/%13.6810.5023.2563.4044.0130.58注:*指室溫密閉貯藏1年的種子;* *指人工老化種孔(35 C 95% RH ,10d)。2.6 PEG 浸種對煙草葉片保護(hù)酶活性的影響子中SOD ,POD和CAT酶活性較低活力種子高經(jīng)植物體內(nèi)的活性氧代謝和脂質(zhì)過氧化過程與PEG處理后的葉片SOD ,CAT和POD酶活性均不許多酶活性,如超氧化物歧化酶(SOD)過氧化物同程度地高于對照。其中高活力種子中以SOD和酶POD和過氧化氫酶(CAT)等保護(hù)酶密切相關(guān)。POD活性增幅較大,低活力種子中SOD酶活性增葉片中3種酶活性測定結(jié)果表明(表6)高活力種幅較大。表620% PEG浸種對煙草葉片SOD CAT和POD活性的影響Tab.6 Effects of seed soaking in 20% PEG on SOD CAT and POD activities of tobacco leaves高活力種子”低活力種子**頁比對照增加/%SOD[U g~'( FW)]33.7147.4340.7011.4316.6445.58P0D/[△0D4ni(min g)(FW )]64.5795.0347.1727.2933. 2821.95CAT[( H2O2 )ng( min g)-'( FW )]143.61182.5927.1488.82106.7120.14注:*指室溫密閉貯藏1年的種子;* *指人工老化種孔(35 C 95%RH ,10d)映種子活力水平。本試驗結(jié)果表明, PEC浸種后,3討論種子活力指數(shù)均有不同程度的增加種子萌發(fā)期間種子活力是影響農(nóng)作物產(chǎn)質(zhì)量的一個重要方的呼吸速率和a-淀粉酶活性提高表現(xiàn)為種子內(nèi)面,它是指在廣泛的田間條件下種子本身具有的部中國煤化王強(qiáng),這說明PEG處理決定其迅速而整齊出苗及正常苗發(fā)育的全部潛力可2:MYHCNMHG過程保證種子萌發(fā)和的所有特性11]。由于發(fā)芽指數(shù)比發(fā)芽率更能準(zhǔn)確幼苗生長所需要的物質(zhì)基礎(chǔ)和能量基礎(chǔ)提高種子地反映種子質(zhì)量而幼苗生長勢與種子活力又是不活力。可分割地聯(lián)系在一起,因此在衡量種子活力時常研究認(rèn)為種子貯藏期間膜脂過氧化作用產(chǎn)生將發(fā)芽指數(shù)寫翻描生長勢結(jié)合起來用活力指數(shù)反的活性氧和膜的不完整狀態(tài)是導(dǎo)致種子活力下降,40云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報第19卷影響萌發(fā)的主要原因之一。超氧化物歧化酶植物學(xué)報,1985 2X3)329 -333.(SOD)過氧化物酶(P0D)和過氧化氫酶(CAT)是[3]顧龔平吳國榮陸長梅等. PEG處理對大豆種子幼細(xì)胞抵御活性氧傷害保護(hù)酶系統(tǒng)的主要組成部分,苗活力及活性氧代謝的影響[J]中國油料作物學(xué)報2000 2X2)26- 30.在清除自由基和阻止自由基形成方面起重要作[4]陳光儀傅家瑞. PEG處理種子的條件及其模擬[ J].用12。本試驗結(jié)果表明,不同活力水平種子經(jīng)種子,1983(3):16- 20.PEG浸種后都能提高保護(hù)酶活性增強(qiáng)機(jī)體清除自[5]薛應(yīng)龍.植物生理學(xué)實驗[ M]北京高等教育出版由基的能力從而有效地保護(hù)了膜結(jié)構(gòu)的完整性。社,1985.同時種子經(jīng)PEG浸種后,改變了干燥種子膜磷脂[6]朱廣廉,鐘誨文,張愛琴.植物生理學(xué)實驗[ M]北的物理狀態(tài)限制水分進(jìn)入種子的速率這樣就有京北京大學(xué)出版社,1990.可能減小種子因快速吸漲造成膜系統(tǒng)的損傷,有利[7] 王愛國羅廣華.植物的超氧自由基與羥胺反應(yīng)的定于細(xì)胞膜的修復(fù)減少營養(yǎng)物質(zhì)的滲漏表現(xiàn)為葉量關(guān)系[J]植物生理學(xué)通訊,1990(6)55-57.片膜脂過氧化產(chǎn)物MDA和02-的含量及電解質(zhì)外[8]劉鴻先,曾韶西,王以柔,等.低溫對不同耐寒力的滲率降低。從試驗結(jié)果也可以看出,PEG 對低活力黃瓜幼苗子葉各細(xì)胞器的超氧物歧化酶的影響[J].植物生理學(xué)報,1985 ,1( 1)48 -57.種子的促進(jìn)效應(yīng)較高活力種子顯著。由于細(xì)胞內(nèi)[9]李柏林梅慧生.燕麥葉片衰老與活性氧代謝的關(guān)系清除自由基的能力增強(qiáng),膜脂過氧化作用減輕煙[J]植物生理學(xué)報,1989 ,151)6-12.草幼苗耐低溫脅迫的能力也相應(yīng)提高。[ 10] 張志良.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[ M]. 北京高等教育[參考文獻(xiàn)]出版社,1990.[11] 陶嘉齡鄭光華.種子活力M]北京科學(xué)出版社,[1] 呂小紅傅家瑞.聚乙二醇滲調(diào)處理提高花生種子活991.力和抗寒性J].中山大學(xué)學(xué)報,990 29( 1 )63-69.[12]馮文新.鈣浸種對小麥幼苗保護(hù)酶活性及膜功能的[2] 鄭光華徐本美顧增輝. PEG引發(fā)"種子的效果[ J ].影響[J]麥類作物,1997 ,173)30- 33.eeEEEEeEeeeeeEEeEEEEEEEEEEEEEEeeeEEEEEEEEEEEEEEEEEEEeeeeEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE簡訊2003年云南農(nóng)業(yè)大學(xué)被國務(wù)院學(xué)位委員會批準(zhǔn)增列為博士學(xué)位授予單位云南農(nóng)業(yè)大學(xué)前身為云南大學(xué)農(nóng)學(xué)院,創(chuàng)建于1938年。1958 年獨立為昆明農(nóng)林學(xué)院,1971 年更名為云南農(nóng)業(yè)大學(xué)。辦學(xué)65年來學(xué)校已成為一所以農(nóng)科為優(yōu)勢農(nóng)、工、經(jīng)、管、理、文、法、教育等學(xué)科交叉融合、協(xié)調(diào)發(fā)展的省屬重點大學(xué)。2001 年通過了教育部本科教學(xué)工作水平評估被評為良好?，F(xiàn)設(shè)有本、專科專業(yè)55個具有24個碩士點2003年被國務(wù)院學(xué)位委員會批準(zhǔn)增列為博士學(xué)位授予單位。并增列作物遺傳育種"植物病理學(xué)" 2個學(xué)科為博士學(xué)位授予權(quán)學(xué)科?！叭鄡?nèi)北士學(xué)學(xué)報》編輯部中國煤化工11月3日MHCNMH G