全 文 ：中国农学通报 2013,29(30):64-68
Chinese Agricultural Science Bulletin
基金项目：国家自然科学基金项目“特用油料作物紫苏a-亚麻酸合成调控机制研究”(31201266)。
第一作者简介：张玲慧，女，1987年出生，山西太原人，硕士，主要从事紫苏逆境生理等方面研究。通信地址：030801山西农业大学研究生院，E-mail：
Zhanglh871011@126.com。
通讯作者：王计平，女，1974年出生，山西阳泉人，副教授，博士，主要从事植物逆境生理与分子生物学方面的研究。通信地址：030801山西农业大学
农学院，E-mail：sxndwjp@163.com。
收稿日期：2013-01-31，修回日期：2013-03-20。
磁场处理对紫苏种子萌发的影响
张玲慧 1，史华平 2，王计平 1
（1山西农业大学农学院，山西太谷 030801；2山西省农科院果树所，山西太谷 030815）
摘 要：研究不同强度磁场处理紫苏种子的生物学效应，寻找一种简单易行、成本低，能够提高种子萌发
率的有效方法。采用 20.9 mT和 42.5 mT两个强度的磁场处理紫苏种子 1~5 h，通过测定其发芽率、株
高、根长、须根数以及过氧化物酶、硝酸还原酶的活性来分析磁场处理对紫苏种子萌发的影响。20.9 mT
磁场强度处理紫苏种子，处理3 h时发芽率最高，可达89%；在42.5 mT磁场强度处理下，不同处理时间
内种子发芽率均达到90%以上，远远高于对照；在42.5 mT的磁场强度下，3 h磁场处理对株高、根长和须
根数的增加都有明显促进作用；POD和硝酸还原酶活性在3 h时相对增幅最大。不同强度磁场处理紫
苏种子对种子萌发及幼苗生长有显著影响，42.5 mT磁场强度处理紫苏种子3 h对种子萌发及幼苗生长
效果最佳。
关键词：磁场；紫苏种子；发芽；POD；硝酸还原酶
中图分类号：S565.8 文献标志码：A 论文编号：2013-0342
Effects of Magnetic Field on the Germination of Perilla frutescens Seeds
Zhang Linghui1, Shi Huaping2, Wang Jiping1
(1College of Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taigu Shanxi 030801；
2Pomology Institute, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taigu Shanxi 030815)
Abstract: The biological effects on Perilla frutescens seeds treated with different magnetic field intensity were
studied to find an effective method for simple, low-cost, and could improve the germination rate. Perilla
frutescens seeds were treated by two different magnetic fields of 20.9 mT and 42.5 mT for 0 to 5 hours
respectively. At the same time, the seed germination rate, plant height, root length, root number and POD
activity and nitrate reductase activity were investigated to analyze the effects of magnetic field on the
germination of Perilla frutescens seeds. After Perilla frutescens seeds were treated with 20.9 mT magnetic field
for 3 hours, the highest germination rate reached 89%. When seeds were treated with 42.5 mT magnetic fields,
the seed germination rate reached more than 90% for different treatment time, far higher than that of the
control. There were significant differences in plant height, root length and root number, and the POD and
nitrate reductase activity increased obviously with the magnetic field for 3 hours. There was a significant effect
on Perilla frutescens seeds germination and seedling growth under the different magnetic field intensity
treatment. The magnetic field treatment of 42.5 mT for 3 hours was the optimum treatment for Perilla seed
germination and seedling growth.
Key words: magnetic field; Perilla frutescens; germinate; POD; nitrate reductase
张玲慧等：磁场处理对紫苏种子萌发的影响
0 引言
紫苏[Perilla frutescens (L.)Var.crispa]是唇形科紫
苏属一年生草本植物，在中国已有2000多年的栽培历
史，主要用作药用和蔬菜。紫苏适应性强，对土壤要求
不严格，耐贫瘠干旱，很适于土壤干旱贫瘠地区大面积
种植[1]。现代医学证实，紫苏挥发油能对肿瘤坏死因子
产生影响，增强人体免疫功能，延缓肌体衰老，并且紫
苏挥发油含有紫苏醇，可以预防乳腺癌、肺癌、肝癌、神
经瘤和白血病，抑制老鼠的癌细胞增殖，与柠檬烯产生
协同作用，可作为一种有效、安全无毒的抗肿瘤药剂[2]。
磁生物学是以磁场的生物效应为其最重要组成部
分内容的研究，生物磁效应早在中国古代就被人们认
识并最先应用于医学领域[3]。到近代，生物磁现象引
起了国内外的广泛注意和研究，并逐渐形成了一门新
兴边缘学科[4]，磁生物学在农业上有很大的应用，运用
磁场处理植物种子是生物育种的辅助手段之一。经大
量实验研究发现，在播种前用磁场（磁化水）处理能激
发与种子萌发有关的酶的活力，呼吸速率提高4~5倍，
显著提高大多数作物种子的发芽势和发芽率[5-6]；磁场
处理对农作物生理生化也有影响。磁处理还影响农作
物的抗逆境胁迫能力。磁场处理增强作物幼苗的抗逆
性，与超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽等自由
基清除剂的活性和浓度有关[7]。
笔者通过梯度磁场处理紫苏种子，研究不同处理
时间对紫苏种子发芽的影响，探讨磁场不同处理时间
对山西紫苏栽培种的发芽、株高、根长和须根数等方面
的影响，旨在找到一种能够打破种子休眠，提高发芽率
的简单易行、成本低的种子处理方法，为生产创造良好
的经济效益。
1 材料与方法
1.1 试验材料
本实验采用山西农业大学王玉庆教授提供的山西
主栽品种皱叶紫苏种子为试材。
1.2 试验装置
试验磁场采用大连理工大学静电与特种电源研究
所研制的磁场发生装置（见图1），220 V交变电流通过
整流后变为直流输出，在载流线圈内部产生梯度磁场，
其最大电流强度为100 A。磁场强度可由电流的改变
控制，并用SHT-Ⅲ型数字式特斯拉计测定不同电流强
度下磁场强度，电流强度 12.5 A、25 A、37.5 A、50 A、
62.5 A所对应的磁场强度分别为 20.9 mT、42.5 mT、
61.1 mT、83.5 mT和101.6 mT。
1.3 试验设计
试验在山西农业大学农学院植物生理学实验室进
行。选取籽粒饱满、大小均匀一致的紫苏种子，分两种
方法处理：（1）风干种子分别用 20.9 mT和 42.5 mT两
种强度磁场处理0、1、2、3、4、5 h后，用0.1%的HgCl2消
毒10 min，再用蒸馏水漂洗3~5次，在培养皿中事先要
铺一层湿润的滤纸，每个培养皿均匀播种200粒种子，
让其充分吸水，加盖，分别编号：0、1、2、3、4、5，放入光
照培养箱培养；（2）将紫苏种子用 0.1%的HgCl2消毒
10 min，蒸馏水漂洗3~5次，让其充分吸水后用不同强
度磁场处理 0、1、2、3、4、5 h，每个培养皿播 200粒种
子，分别编号：6、7、8、9、10，然后放入培养箱，第6天时
统计种子发芽率。选取促进种子萌发的适宜磁场强度
及处理方法的一组材料，发芽后将培养皿从培养箱中
取出，置于光照时间为12 h/d的培养架进行光照培养，
25天后测定其株高，根长及须根数。
1.4 试验指标及测定方法
1.4.1 发芽率的测定 发芽以露白为标准，从紫苏幼苗
发芽开始，每天统计发芽数，确定一定的磁场强度下利
于紫苏种子萌发的最适处理时间。
发芽率=(6天内发芽的种子数/供试种子数) ×
100%
1.4.2 株高、根长、须根数的测定 每个试验随机挑取30
株紫苏幼苗，测定其株高、根长、须根数，取其平均值。
1.4.3 过氧化物酶（POD）活性测定 采用愈创木酚比
色法测定POD活性[8]。
1.4.4 硝酸还原酶活性测定 取磁处理紫苏幼苗展开
叶，按高俊凤《植物生理学实验指导》方法测定紫苏硝
酸还原酶活性[8]。
2 结果与分析
2.1 20.9 mT磁场强度处理不同时间对紫苏种子萌发
的影响
将不同处理的紫苏种子置于培养箱中培养 6天
后，统计其发芽率。试验结果（表 1）表明，20.9 mT磁
场强度处理紫苏种子，短时间内(1~3 h)可以促进种子
T：Transformer，L：Choke filter coil，C1、C2：Capacitance
图1 磁场装置
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的萌发，但发芽率以处理3 h为最高，可以达到57%；处
理 5 h紫苏种子的萌发率只达到 24%。而紫苏种子先
充分吸水，再用 20.9 mT磁场分别处理 1~5 h，种子的
发芽率普遍比上一组高，明显高于对照，发芽率均在
56%以上；但仍然是磁场处理 3 h时种子发芽率最高，
可达89%；这充分表明，在一定磁场强度下，紫苏种子
的处理时间不宜过长，时间过长反而会抑制种子萌发。
2.2 42.5 mT磁场强度处理不同时间对紫苏种子萌发
的影响
20.9 mT磁场强度处理紫苏种子的试验结果表
明，首先用 0.1%的HgCl2消毒处理后，让其充分吸水，
然后再进行磁场处理，比对紫苏干种子直接处理更有
利于发芽率的提高，故 42.5 mT磁场强度采用上述方
法处理紫苏种子。结果表明（表2），在42.5 mT磁场强
度处理下，1~5 h内种子发芽率都达到 90%以上，远远
高于对照的 34%，说明 42.5 mT磁场强度处理紫苏种
子更有利于种子萌发。
2.3 42.5 mT磁场强度处理不同时间对紫苏幼苗生长
的影响
在对处理材料培养25天后，每个处理随机挑选30
株幼苗测定其株高、根长和须根数，然后求其平均值。
试验结果表明：（1）42.5 mT磁场处理下，对紫苏幼苗
生长有一定影响（如图2），处理3 h对株高有明显促进
作用，可达 5.68 cm，而 5 h的处理效果相对较差，仅为
3.95 cm，但仍高于对照(3.92 cm)；（2）在 42.5 mT磁场
强度处理下，对根长均有促进作用，其中4 h的处理效
果最佳，根长可达 3.67 cm，明显高于对照(2.37 cm)；
（3）为了进一步确定42.5 mT磁场强度处理紫苏种子，
对其根系生长的影响，本试验对须根数进行了测定。
结果表明，在 42.5 mT的磁场强度处理下，1~3 h的磁
场处理对须根的生长有促进作用，其中以3 h的处理效
果最佳，处理时间加长则对根系生长有抑制作用，在处
理5 h时，紫苏的须根数只有2.5。
2.4 42.5 mT磁场强度处理不同时间对紫苏幼苗POD
活性的影响
如图3所示，紫苏种子经强度为42.5 mT的磁场处
理可以提高幼苗POD活性，处理1~3 h的POD活性呈
逐渐升高的趋势，3 h 处理 POD 活性最强，可达
编号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
发芽数/粒
62
72
94
114
60
48
112
138
178
152
142
发芽率/%
31
36
47
57
30
24
56
69
89
76
71
表1 20.9 mT磁场强度处理不同时间对
紫苏干、湿种子发芽的影响
编号
0
1
2
3
4
5
发芽数/粒
68
190
186
184
188
194
发芽率/%
34
95
93
92
94
97
表2 42.5 mT磁场强度处理不同时间对紫苏种子发芽的影响
图2 磁场不同处理时间对紫苏幼苗株高、根长及须根数的影响
010
2030
4050
6070
8090
0 1 2 3 4 5
处理时间/h
POD
酶
活
性
/[U/(
g昺in
)]
图3 磁场处理不同时间対紫苏幼苗POD活性的影响
0
1
2
3
4
5
6
0 1 2 3 4 5
处理时间/h
形
态
学
指
标
株高(cm) 根长(cm) 须根数
/[
U
/(
g·
m
in
)]
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张玲慧等：磁场处理对紫苏种子萌发的影响
83.71 U/(g·min)；随着处理时间延长，POD活性呈下降
趋势。
2.5 42.5 mT磁场强度处理不同时间对紫苏幼苗硝酸
还原酶活性的影响
试验结果表明，在42.5 mT的磁场强度下，处理 1~
5 h硝酸还原酶活性呈先上升而后降低的趋势，其中处
理 3 h硝酸还原酶活性最强，可达 0.76 μg/(g FW·h)。
而 当 磁 场 处 理 5 h 时 ，硝 酸 还 原 酶 活 性 为
0.54 μg/(g FW·h)，接近于对照（图4）。
3 讨论
环境物理因素对生物生长有着不可忽视的作用，
会形成适应与该环境的形态特征，以及生理生化特
性[9]。磁技术具有无污染、无残毒、效果好、低成本的
特点，是一种无公害处理新技术，应用前景广阔[10]。试
验采用不同强度磁场处理紫苏种子，研究磁场对种子
萌发、幼苗生长以及酶活性的影响。
3.1 磁场促进紫苏种子萌发
磁生物学在农业上应用广泛，磁场处理对种子萌发
的促进或抑制是生物磁学效应中最主要、最基本的宏观
表现之一[11]。目前，中国已用磁场对水稻[12]、小麦[13]、大
豆 [14]、玉米 [15]、番茄 [16]、绿豆 [17]、花生 [18]、水萝卜 [19]、莴
笋[19]、西兰花[19]、棉花[20]等农作物种子进行过试验，均证
实了磁场对农作物种子的萌发有良好的促进作用。本
试验研究了磁场对紫苏种子发芽的影响，从磁场强度
的选择、处理时间以及紫苏种子干湿两种处理方法进
行了比较，结果发现 20.9 mT磁场强度处理紫苏干种
子，发芽率以处理3 h为最高，可以达到57%，低于或高
于3 h种子的发芽率明显下降，处理紫苏湿种子与处理
干种子的发芽率有相似的表现效应，种子萌发率最大
值也出现在 3 h，表现出“低—高—低”的响应趋势，因
此，在选择磁处理的最佳条件时必须注意筛选合适的
磁处理时间；另外，所有湿种子处理后的发芽率都比干
种子直接进行磁场处理有显著提高，发芽率最高可达
89%。在 42.5 mT磁场强度处理下，1~5 h内种子发芽
率都达到90%以上，远远高于对照的34%。
3.2 磁场促进紫苏幼苗生长
在磁场促进植物生长方面也进行了诸多研究，有
关报道表明恒定磁场0.2 T处理玉米种子可显著地促进
根系的生长，株高、茎粗、茎叶鲜重及叶面积均与对照
有显著差异，并提高了作物产量[21]。祝建等[22]研究发
现，适当电磁场强度对洋葱根尖细胞的分裂能力有着
促进作用，有利于根的伸长。本试验研究了42.5 mT的
磁场强度处理紫苏种子对株高、根长和须根数的影响，
可能与磁场改变了根细胞膜离子透性有关[23]，有必要
对其原理进行更深入的研究。
3.3 磁场对紫苏幼苗酶学活性的影响
磁场作用对植物所引起的生物效应不仅表现在形
态上，而且对其生理机能亦能产生影响。酶是一种具
有高效、专一特性的生物催化剂，它对植物生长发育有
着举足轻重的作用。许钧鑫等[24]利用磁处理对马尾松
种子酶活性进行了研究，发现在一定磁场强度和处理
时间范围内，磁处理能提高马尾松种子体内的酶活性，
从而改善种子的播种品质。贾媛等[25]用不同强度的磁
场处理番茄种子，研究了对幼苗CAT和POD活性的变
化，以及过氧化氢酶同工酶的影响，发现适宜的磁场强
度能提高酶的活性。Piacentini等 [26]也报道在 50 Hz，
0.1 mT磁场作用下，黄瓜己完全分化的子叶比对照生
长更快，生存时间更长，并且发现，这与幼苗中多种抗
氧化保护酶，如 SOD、CAT的活性都有所提高有关。
本试验采用 42.5 mT磁场强度处理紫苏种子，在培养
第 25天时测定 POD活性，结果表明，磁场处理 1~5 h
内POD酶活性都比对照要高，其中3 h处理效果最佳，
可达83.71 U/(g·min)。
用1000~1400 GS磁场处理水浸种番茄，可以显著
提高硝酸还原酶活性，从而促进植物对NO3-的吸收和
利用，增强作物的氮代谢功能[27]。本试验用42.5 mT磁
场处理紫苏种子，在培养第25天时测定硝酸还原酶活
性，结果表明，1~5 h内硝酸还原酶活性都比对照要高，
3 h处理效果最佳，可达0.76 μg/(gFW·h)。
4 结论
利用 42.5 mT磁场强度处理紫苏种子，有利于种
子萌发，处理1~5 h内种子发芽率都达到90%以上，并
且磁场处理3 h时，对紫苏幼苗株高、根长及须根数都
有明显的促进作用；另外，在该磁场强度下处理 1~5 h
0.0
0.10.2
0.30.4
0.5
0.60.7
0.8
0 1 2 3 4 5
处理时间/h
硝
酸
还
原
酶
活
性
/[
g/
(gFW
昲)]
图4 磁场处理不同时间対紫苏幼苗硝酸还原酶活性的影响
/[
μg
/(
g
F
W
·h
)]
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时，POD活性和硝酸还原酶活性均呈先上升而后降
低的趋势，其中处理 3 h时二者活性最强，分别达到
83.71 U/(g·min)和 0.76 μg/(g FW·h)；由此得出，
42.5 mT磁场强度处理紫苏种子 3 h对种子萌发及幼
苗生长效果最佳。
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