酵母浸膏對(duì)北柴胡種子萌發(fā)的影響及評(píng)價(jià)

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(1.唐山師范學(xué)院生命科學(xué)系， 河北 唐山 063000； 2.唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院， 河北 唐山 063001)

酵母浸膏對(duì)北柴胡種子萌發(fā)的影響及評(píng)價(jià)

馬艷芝1,王向東2,陳桂平1,石洪凌1

(1.唐山師范學(xué)院生命科學(xué)系， 河北 唐山 063000； 2.唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院， 河北 唐山 063001)

以北柴胡種子為試驗(yàn)材料，分別以0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的酵母浸膏液對(duì)北柴胡種子進(jìn)行浸種，在種子萌發(fā)過(guò)程中測(cè)定相關(guān)的生理生化指標(biāo)，探討酵母浸膏液對(duì)北柴胡種子萌發(fā)的影響。含水量的測(cè)定采用烘干減重法，體積的測(cè)定采用排水法，可溶性糖含量的測(cè)定采用蒽酮比色法，蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)-G 250染色法，氨基酸含量的測(cè)定采用茚三酮顯色法；利用隸屬函數(shù)法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：北柴胡種子在萌發(fā)過(guò)程中，種子內(nèi)含水量的變化和其體積的變化呈一定的相關(guān)性，都是呈先下降后上升再緩慢增加的趨勢(shì)；可溶性糖含量的變化呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)；蛋白質(zhì)含量整體呈先急劇下降后上升再緩慢下降的趨勢(shì)；氨基酸含量整體呈先上升后下降的趨勢(shì)。綜合各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，酵母浸膏液浸種對(duì)北柴胡種子的萌發(fā)具有明顯的促進(jìn)作用，其中以1.0%酵母浸膏液浸種效果最佳。

北柴胡種子； 酵母浸膏液； 發(fā)芽率； 動(dòng)態(tài)變化

北柴胡(BupleurumchinenseDC.)為傘形科柴胡屬多年生草本植物，是《中華人民共和國(guó)藥典》規(guī)定的柴胡正品藥材的原植物，具有抗病毒等作用[1]。酵母浸膏是酵母菌體的抽提物，是酵母菌自溶和酶解及發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的氨基酸、核苷酸、生物肽等混合物，能為菌絲生長(zhǎng)提供氮源、維生素和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)等[2]。近年來(lái)，柴胡在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展, 用量急劇增加, 導(dǎo)致野生資源急劇減少。為擴(kuò)大藥源, 需要對(duì)野生資源進(jìn)行馴化并通過(guò)育種手段選育新品種[3]。但一般柴胡種子當(dāng)年的發(fā)芽率為40%～50%，隔年種子即喪失發(fā)芽力,這成為影響柴胡產(chǎn)量的主要因素[4]。對(duì)于提高柴胡種子發(fā)芽率，前人做了一些研究。鄧友平等[5]研究了沙藏和激素處理對(duì)北柴胡和三島柴胡種子萌發(fā)的影響, 得到了促進(jìn)2種柴胡種子萌發(fā)的最佳方法；葛淑俊等研究了不同處理方法對(duì)柴胡種子萌發(fā)的影響，認(rèn)為在20 ℃下清水浸種12 h，沙藏處理7～10 d，發(fā)芽率和出苗率較高，苗子生長(zhǎng)比較整齊[4]；張家菁等研究了不同處理對(duì)三島柴胡種子萌發(fā)的影響，結(jié)果表明，1% KMnO4預(yù)處理24 h，50μg/mL NAA浸種12 h有利于提高柴胡種子萌發(fā)率[6]。朱利君等[7]研究了水楊酸對(duì)北柴胡種子萌發(fā)的影響，得出不同濃度水楊酸浸種對(duì)不同浸種時(shí)間下的北柴胡種子萌發(fā)的影響不同，不同浸種時(shí)間都具有促進(jìn)北柴胡種子萌發(fā)的最適水楊酸濃度，北柴胡種子最適用0.005 mmol/L的水楊酸浸種24 h萌發(fā)。雍山玉等研究了不同濃度沼液浸種對(duì)柴胡種子發(fā)芽率的影響，得出適宜濃度的沼液浸種對(duì)柴胡種子萌發(fā)有明顯的促進(jìn)作用，其中以60%沼液浸種24 h的浸種效果最好，發(fā)芽率增高幅度可達(dá)29.93%[8]。但很少有研究酵母浸膏液浸種對(duì)北柴胡種子萌發(fā)的影響。

鑒于此，以北柴胡(BupleurumchinenseDC.)為試驗(yàn)材料, 利用不同濃度酵母浸膏液浸種，測(cè)定種子萌發(fā)過(guò)程中發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、含水量、體積等指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化，并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在研究酵母浸膏液處理對(duì)北柴胡種子萌發(fā)的影響，為北柴胡田間栽培中促進(jìn)種子萌發(fā)技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究所用材料為北柴胡(BupleurumchinenseDC.)，種子購(gòu)于北京同仁堂唐山玉田科技有限公司，選擇大小均勻一致的種子作為試驗(yàn)材料。

選取飽滿籽粒800 g，40份，每份20 g，用絲襪分裝備用。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理。分別為清水浸種作對(duì)照(ck)；0.5%酵母浸膏液浸種；1.0%酵母浸膏液浸種；1.5%酵母浸膏液浸種；2.0%酵母浸膏液浸種。每個(gè)處理3 次重復(fù)，浸種24 h，浸種溫度保持在20 ℃左右，取出用清水反復(fù)沖洗[4]。

2015年3—5月進(jìn)行田間試驗(yàn)，將浸種后的北柴胡種子種植于唐山師范學(xué)院試驗(yàn)田，做好標(biāo)記，定期澆水，保證種子發(fā)芽所需要的水分。定期取樣，測(cè)定相關(guān)指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)3次，取平均值。

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

北柴胡種子含水量利用烘干減重法測(cè)定[9]，種子體積的用排水法測(cè)定[10]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[11]，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)-G 250染色法測(cè)定[12]，氨基酸含量用茚三酮顯色法測(cè)定[13]，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)的測(cè)定參照張家菁等[6]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

應(yīng)用SPSS 11.9軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，隸屬函數(shù)值法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析[14]。

2 結(jié)果及分析

2.1 不同濃度酵母浸膏液浸種對(duì)北柴胡種子發(fā)芽率的影響

從圖1可以看出，北柴胡種子在第7天開(kāi)始發(fā)芽，在21 d時(shí)，達(dá)到發(fā)芽高峰，之后繼續(xù)增長(zhǎng)，第34天時(shí)，1.5%酵母浸膏液浸種的北柴胡種子的發(fā)芽率達(dá)到50%左右，其他濃度的酵母浸膏液浸種的北柴胡種子的發(fā)芽率都小于50%，初步可以得出，1.5%酵母浸膏液浸種，效果最佳。

圖1 北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中發(fā)芽率的動(dòng)態(tài)變化

2.2 不同濃度酵母浸膏液浸種對(duì)北柴胡種子發(fā)芽勢(shì)的影響

從圖2可看出，用酵母浸膏液浸種后的北柴胡種子的發(fā)芽勢(shì)均小于清水浸種處理的北柴胡種子的發(fā)芽勢(shì)。不同濃度酵母浸膏液浸種后，北柴胡種子的發(fā)芽勢(shì)并沒(méi)有呈規(guī)律性變化。

圖2 北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中發(fā)芽勢(shì)的比較

2.3 不同濃度酵母浸膏液浸種對(duì)北柴胡種子發(fā)芽指數(shù)的影響

從圖3可看出，不同濃度酵母浸膏液浸種后，對(duì)北柴胡種子發(fā)芽指數(shù)的影響并不大，各濃度酵母浸膏液浸種后，北柴胡種子的發(fā)芽指數(shù)差別不大。相比之下，對(duì)照的發(fā)芽指數(shù)最大。

2.4 不同濃度酵母浸膏液處理對(duì)北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中含水量的影響

種子萌發(fā)是從吸水開(kāi)始的, 種子吸水分為3個(gè)階段:第1階段是急劇吸水的物理過(guò)程(鮮重增加)；第2階段是吸水的停滯期;第3階段是胚根露出后出現(xiàn)另一個(gè)迅速吸水的代謝過(guò)程。 故種子萌發(fā)過(guò)程中的含水量是呈先急劇上升后緩慢上升或不變?cè)偌眲∩仙内厔?shì)。從圖4可以看出，北柴胡種子在萌發(fā)過(guò)程中含水量先降低后升高，之后保持在一個(gè)緩慢上升的水平。本試驗(yàn)中，含水量先降低的原因可能是所用的種子是經(jīng)過(guò)24 h浸種的，種子在浸種過(guò)程中已經(jīng)吸水，所以第0天測(cè)定含水量時(shí)含水量較高。

圖3 北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中發(fā)芽指數(shù)的動(dòng)態(tài)變化

圖4 北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中含水量的動(dòng)態(tài)變化

2.5 不同濃度酵母浸膏液處理對(duì)北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中體積的影響

種子萌發(fā)過(guò)程中體積的變化與含水量變化呈一定相關(guān)性。北柴胡種子體積很小，用單顆種子很難測(cè)出其體積變化，且有很大的波動(dòng)性，不夠準(zhǔn)確，本試驗(yàn)采用對(duì)其千粒體積進(jìn)行測(cè)定。由圖5可知，北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中體積變化呈先下降后上升再緩慢上升的趨勢(shì)。呈現(xiàn)這種趨勢(shì)的原因可能是浸種后，種子急劇吸水，所以第0天測(cè)定時(shí)體積比第7天高。種子萌發(fā)階段，各代謝水平開(kāi)始有所增強(qiáng)，種子的吸水量也不斷增強(qiáng)，體積不斷增大。

圖5 北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中體積的動(dòng)態(tài)變化

2.6 不同濃度酵母浸膏液處理對(duì)北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中可溶性糖含量的影響

由圖6可知，北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中可溶性糖的含量是呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)。這與陶桂榮等的研究結(jié)果相似。北柴胡種子在萌發(fā)前14 d，種子的可溶性糖含量降低，這可能是因?yàn)樵诜N子萌發(fā)前期種子主要是靠吸脹作用吸水，從而使得單位重量的種子中可溶性糖含量相對(duì)降低；之后由于其貯藏物淀粉分解形成大量麥芽糖、葡萄糖、磷酸葡萄糖等小分子糖積累以供給種子萌發(fā)使用，故種子中可溶性糖的含量呈逐漸增加的趨勢(shì)[13]。在開(kāi)始萌發(fā)第21天至第28天，可溶性糖含量達(dá)到頂峰。隨后，在種子萌發(fā)后期，其呼吸增強(qiáng)，代謝加快，部分可溶性糖用于轉(zhuǎn)化或合成新物質(zhì)，即提供蛋白質(zhì)、纖維素等有機(jī)物合成的碳骨架和ATP合成的底物等，為種子的萌發(fā)提供物質(zhì)和能量基礎(chǔ)，故可溶性糖含量開(kāi)始下降[15]。

圖6 北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)變化

2.7 不同濃度酵母浸膏液處理對(duì)北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中蛋白質(zhì)含量的影響

由圖7可知，在種子萌發(fā)過(guò)程中蛋白質(zhì)含量整體呈先急劇下降后上升再緩慢下降的趨勢(shì)。這與李淑艷等[16]的研究結(jié)果相似。整體上在第2周蛋白質(zhì)含量達(dá)到最低點(diǎn)，在第3周蛋白質(zhì)含量達(dá)到最高點(diǎn)。第1階段種子萌發(fā)初期，蛋白質(zhì)合成能力處于低水平，而且在肽酶和蛋白酶的催化下，貯藏在種子中的蛋白質(zhì)降解為氨基酸，導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量下降。第2階段，種子萌發(fā)過(guò)程中細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂對(duì)酶和結(jié)構(gòu)蛋白等的需要，蛋白質(zhì)大量合成，細(xì)胞迅速生長(zhǎng)。第3階段，胚生長(zhǎng)消耗大量蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)降解，含量逐漸下降。

圖7 北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中可溶性蛋白質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化

2.8 不同濃度酵母浸膏液處理對(duì)北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中氨基酸含量的影響

由圖8可知，在種子萌發(fā)過(guò)程中氨基酸含量整體呈先上升后下降的趨勢(shì)，但氨基酸含量達(dá)到最高點(diǎn)的時(shí)間差別很大。其中用2.0%酵母浸膏液處理的最早達(dá)到最高點(diǎn)。種子萌發(fā)過(guò)程中氨基酸含量呈現(xiàn)此種變化趨勢(shì)是因?yàn)樵诿劝l(fā)初期種子內(nèi)部會(huì)聚集大量蛋白質(zhì)和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以備萌發(fā)所需，故前一階段含量呈上升趨勢(shì)；而當(dāng)種子開(kāi)始萌發(fā)后，體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)開(kāi)始被利用，氨基酸含量即會(huì)下降，這與胚萌發(fā)的過(guò)程中合成新的蛋白質(zhì)有關(guān)[17]。

圖8 北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中氨基酸含量的動(dòng)態(tài)變化

2.9 不同濃度酵母浸膏液浸種對(duì)北柴胡種子萌發(fā)的綜合評(píng)價(jià)

利用單個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)柴胡萌發(fā)情況存在很大的局限[18]。因此，為全面客觀準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)不同濃度酵母浸膏液對(duì)北柴胡種子萌發(fā)的影響，必須利用與種子萌發(fā)有關(guān)的多項(xiàng)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行綜合定量評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)法提供了一個(gè)多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的途徑，更具科學(xué)性和可靠性，從而能比較科學(xué)地進(jìn)行評(píng)價(jià)。表1列出了不同濃度的酵母浸膏液處理的5個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值。

表1 不同濃度酵母浸膏液的綜合評(píng)價(jià)

濃度(%)隸屬函數(shù)值發(fā)芽率含水量可溶性糖蛋白質(zhì)氨基酸隸屬函數(shù)均值綜合排序00．33110．0010．6730．500．130．110．650．120．1851．010．150．340．820．770．7511．50．390．000．0010．000．2842．00．830．230．000．670．770．702

3 討 論

近年來(lái)，柴胡用量急劇增加,導(dǎo)致野生資源急劇減少,市場(chǎng)上逐年緊缺, 但是柴胡種子發(fā)芽率、出苗率低，成為制約其產(chǎn)量的主要因素。因此探究可以促進(jìn)北柴胡種子萌發(fā)的方法，對(duì)解決北柴胡種子發(fā)芽率低具有很大的作用。水分是限制種子萌發(fā)的主要因素，種子萌發(fā)從吸水開(kāi)始。種子吸水分3個(gè)階段，即種子的吸脹吸水、吸水滯緩期和生長(zhǎng)吸水階段[9]。因此種子的含水量會(huì)呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律。而種子內(nèi)含水量的變化和其體積的變化呈一定的相關(guān)性，因此研究柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中含水量及體積的變化，可以在一定程度上反映種子的萌發(fā)程度。種子萌發(fā)過(guò)程中蛋白質(zhì)不斷降解為氨基酸以供胚以及幼芽的生長(zhǎng)發(fā)育。萌發(fā)初期, 蛋白質(zhì)分解多, 產(chǎn)生的氨基酸也多; 萌發(fā)后期, 種子從異養(yǎng)向自養(yǎng)過(guò)渡, 而此時(shí)蛋白質(zhì)仍在繼續(xù)降解, 沒(méi)有被及時(shí)運(yùn)走的氨基酸在胚乳中積累, 因此萌發(fā)后期蛋白質(zhì)降解變緩而氨基酸含量仍然迅速增加[19]。所以探究蛋白質(zhì)含量及氨基酸含量的變化對(duì)研究種子萌發(fā)情況具有重要意義。氨基酸是構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)并同生命活動(dòng)相關(guān)的最基本的物質(zhì)，它在生物體內(nèi)具有特殊的生理功能，是生物體內(nèi)不可缺少的營(yíng)養(yǎng)成分之一。種子發(fā)芽過(guò)程中在相關(guān)酶的作用下,大分子的蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪降解成小分子的氨基酸和其他小分子物質(zhì)[20]。所以探究氨基酸含量變化對(duì)研究種子萌發(fā)情況具有重要意義。

結(jié)果表明，酵母浸膏液浸種對(duì)北柴胡種子的萌發(fā)具有明顯促進(jìn)作用，且采用1.0%的酵母浸膏液浸種效果最好。北柴胡種子在萌發(fā)過(guò)程中，種子內(nèi)含水量的變化和其體積的變化呈一定的相關(guān)性，都是呈先下降后上升再緩慢增加的趨勢(shì)，但這與理論上種子萌發(fā)過(guò)程含水量和體積的變化不太相符?？赡艿脑蚴敲劝l(fā)前浸種處理使種子吸收了一定的水分，故出現(xiàn)0～7 d含水量和體積呈下降的趨勢(shì)；可溶性糖的含量變化呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)；蛋白質(zhì)含量整體上呈現(xiàn)先急劇下降，后上升，再緩慢下降的趨勢(shì)；氨基酸含量整體呈先上升后下降的趨勢(shì)。雖然試驗(yàn)具有一定的局限性，但是其處理方法及研究?jī)?nèi)容對(duì)于進(jìn)一步研究北柴胡種子的萌發(fā)條件及生理變化仍具有一定的積極意義。

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The Effect of Yeast Extract on Germination of Bupleurum Seed

MAYanzhi1,WANGXiangdong2,CHENGuiping1,SHIHongling1

(1.Department of Life Sciences,Tangshan Normal University,Tangshan Hebei 063000，China；2.Tangshan Academy of Agricultural Science,Tangshan Hebei 063001,China)

The test selecting Bupleurum seeds as the test material,Bupleurum seeds were soaked by 0.5%,1.0%,1.5% and 2.0% of yeast extract liquid respectively,measuring physiological and biochemical indicators related to seed germination processs,to explore the effect of yeast extract liquid on Bupleurum chinense seed in germination.Moisture content was determined by drying weight method,volume was measured by the drainage method,soluble sugar was determined with anthrone colorimetric method,the protein was determined by Coomassie brilliant blue-G 250 staining and amino acids was determined by Ninhydrin colorimetric method;comprehensivly evaluate the indicators using subordinate function.The results showed that the yeast extract liquid on germination of Bupleurum seeds has obvious role in promoting, which with 1.0% yeast extract liquid soaking effect is the best.

BupleurumchinenseDC.; yeast extract liquid; germination rate; dynamic change

2017-02-25

國(guó)家科技部子課題(2011 BAI 07 B 05-4)；河北省科技廳項(xiàng)目(16236420)；唐山市科技局項(xiàng)目(15130205 C)；唐山師范學(xué)院項(xiàng)目(11 PT 01-2)。

馬艷芝(1977—)，女，河北唐山人；副教授，碩士，主要從事藥用植物與生物技術(shù)研究；E-mail：mayanzhiwxd@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.06.004

Q 94； S 567.7+9

A

1001-4705(2017)06-0004-05