全 文 ：西北农业学报　2006 , 15(3):104～ 108
Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica
硫酸和 PEG处理对多叶羽扇豆种子萌发和
某些生理生化指标的影响*
贾永华1 , 王　飞1* ,张占艳2
(1. 西北农林科技大学园艺学院 ,陕西杨凌 　712100;2. 洛阳市园林绿化建设工程处 ,河南洛阳　471000)
摘　要:以多叶羽扇豆种子为试材 , 对其适宜萌发的条件进行了筛选 , 并对浓硫酸破除硬壳以及不同浓度的
PEG处理后的某些生理生化指标进行了研究。结果表明 ,种子用浓硫酸处理后 , 再经 20%PEG 浸润在砂床。
18～ 25 ℃变温和白天 8 h 光照的条件下培养效果最好。在种子萌发过程中 ,其外渗电导率和丙二醛(MDA)
含量明显低于对照 ,发芽势 、发芽率 、活力指数以及过氧化物酶(POD)的活性显著高于对照 ,种子的贮藏蛋白 、
淀粉和可溶性糖的分解利用也明显快于对照 ,从而提高了种子的萌发和出苗率。
关键词:多叶羽扇豆;种子活力;PEG;生理生化
中图分类号:S604. +1　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1004-1389(2006)03-0104-05
The Effect of Sulfuric Acid and PEG Treatments for Lupinus polyphyllus
Seed Germination and Physiology and Biochemistry Index Changes
JIA Yong-hua1 , WANG Fei1* and ZH ANG Zhan-yan2
(1. College of Hort icul tu re , Northw es t A &F Universi ty , Yangling S haanxi 　712100 , China;2. Lu oyang Const ruction
Engineering Departm ent of Landscape Greening , Luoyang H e′nan　471000 , C hina)
Abstract:T he suitable germination condition of Lupinus polyphy llus seeds w as chosen , and it w as ob-
served fo r seed germination and some phy siolog y and bio chem ist ry changes af te r sulfuric acid and vari-
ous concentrat ion PEG treatment . T he result show ed:seed soaked in 20%PEG af ter st rong acid t reat-
ment , then cultured in sand w ith 18 ～ 25℃ alternating temperature and 8 hours light in day is the
best. T he electric conductivi ty and content of MDA we re signif icant lowe r than those in the contro l
seeds , the germinat ion powe r , ge rm inat ion percentag e , vig our index and the act ivity of POD were ob-
viously higher than those in the contro l seeds during seed germinat ion. The disassemble of storage
pro tein , sta rch and soluble sugar w ere faster than those in the contro l seeds. The seed vig our of g er-
minating and germina tion rate w ere increased .
Key words:Lupinus polyphy l lus;Seed vigour;Poly ethlene glycol;Physiolog y and bio chemist ry
　　多叶羽扇豆(Lupinus polyphy llus Lindl. )
俗名鲁冰花 ,属豆科多年生草本观赏花卉 ,可露地
栽培 ,用于花坛 、花境以及广场等分隔带绿化 ,也
可盆栽 ,适作切花。种子的粗蛋白含量约为 32%
～ 36%,可作为高蛋白饲料原料;其鲜茎叶产量
高 、肥份高 ,是茶 、果园的优质豆科绿肥 ,且耐寒 、
耐旱耐瘠薄[ 1] ,有着巨大的应用前景 。
不少学者对华盛顿多叶羽扇豆的种子数目 、
大小 、分类 、叶面积测定 、发芽条件和多叶羽扇豆
种子及叶片中的生物碱进行了分析研究[ 2 ～ 5] ;但
对多叶羽扇豆种子破除硬实 ,出苗率低 、出苗不齐
等因素研究还未见报道。因此 ,为了解决这些问
* 收稿日期:2005-11-24　　　修回日期:2006-01-13
基金项目:陕西省攻关项目(“花卉新品种引进与示范” , 2002K03-G7-4)。
作者简介:贾永华(1979 - ), 男, 在读硕士研究生 ,研究方向:花卉种子的休眠与萌发生理。联系方式:E-mail:jiayh 168@t om .
com , Tel:029-87084891。
*通讯作者
题 ,本研究主要进行多叶羽扇豆种子适宜萌发条
件的筛选 ,着重对种子硬实破除以及提高萌发活
力进行了研究 ,旨在找出最佳的处理组合 ,在生产
实际中最终达到出苗率高 、苗齐苗壮的目标。
1　材料与方法
1. 1　材 料
多叶羽扇豆(Lupinus poly phy l lus Lindl. )
种子 200 g ,于 2003 年采收 ,塑料袋密封常温贮
藏。种子由甘肃酒泉金秋园艺种苗有限公司提
供。试验于 2004年冬和 2005年春在西北农林科
技大学园艺学院实验室进行。
1. 2 　适宜萌发条件的研究
将多叶羽扇豆种子 25℃纯水避光浸种 24 h ,
将吸胀种子和未吸胀(硬实)种子分开 ,发现硬实
率高达 89%。将硬实种子晾干后进行药剂处理
试验 ,吸胀种子作如下适宜发芽条件的选择处理。
主要对发芽温度 、光照 ,发芽床进行了研究 ,
试验设计为三因素两水平:发芽床设纸床和砂床 ,
温度设 20℃恒温和 18 ～ 25℃变温(夜间 16 h ,白
天 8 h),光照设白天 8 h 光照和连续黑暗;共 8个
处理 。选取多叶羽扇豆大小一致 、色泽相似的种
子于 25℃黑暗条件下纯水浸泡 20 h ,每个培养皿
放 50粒种子 ,3 次重复 , 7 d后统计发芽率 ,统计
软件 SAS8. 1及 DPS3. 1作方差和显著分析。
1. 3 　种子破除硬实及用 PEG修复
用 98%浓 H 2SO4 对多叶羽扇豆硬实种子分
别处理 5 、10 、15 、20 min(室温), 记作处理 A1 ,
A2 ,A3 , A4;酸处理后种子用清水大量冲洗 3次 ,
再用纯水冲洗一次后室温晾干。用 20%、30%
PEG-6000(W /W)浸润酸处理后的部分种子 ,即
用 20%PEG-6000对处理 A1 、A2 的种子于 20℃
避光浸润 6 h , 记作处理 B1 , B2;因考虑 15 、20
min酸处理时间较长 ,种子受损或吸水较快 ,故用
30%PEG-6000对处理 A3 、A4 后的种子于 20℃
避光浸润 6 h , 记作处理 C3 ,C4。种子浸润后用
清水充分清洗 ,再用纯水洗一次 ,室温条件下晾
10 min。
将处理 A1 , A2 , A3 , A4的种子于 25℃纯水
避光浸种 20 h ,处理 B1 , B2 , C3 , C4 的种子浸种
14 h ,以未作任何处理的硬实种子同等条件下浸
种作为对照(CK),于 1. 2选择的最佳萌发条件下
培养 ,培养第 4天统计发芽势 ,第 7天统计发芽率
和胚根长度(cm),二者之积为幼苗活力指数 。除
电导率外别的指标皆以不同处理每日萌发种子取
样测定 ,从培养第 1天起 ,连测 5 d 。
1. 4 　测定指标和方法
外渗电导率的测定参照李季平的方法[ 6] :丙
二醛(MDA)含量的测定参照 Hea th 等的硫代巴
比妥酸(TBA)比色法[ 7] ;可溶性总糖 、蛋白质 、淀
粉以及过氧化物酶(POD)活性的测定参照高俊
凤等的方法[ 8] 。
2　结果与分析
2. 1　适宜萌发条件的选择
由统计软件作方差分析和显著性分析结果比
较知 , 单因素作用:纸床和砂床没有显著差异(P
>0. 05), 砂床和纸床平均发芽率分别为为
52. 7%、52. 1%,砂床略优于纸床;种子的发芽率
在光照与黑暗 、恒温与变温的培养条件下差异均
达到显著水平(P<0. 05)。8 h光照平均发芽率
为60. 5%,黑暗平均发芽率为 44. 3%,8 h 光照好
于黑暗;恒温平均发芽率为 49. 3%,变温平均发
芽率为55. 5%,变温好于恒温 。
表 1　不同培养条件下种子的发芽率 %
Table 1　Germination percentages of different condition
发芽床
Germination bed
光照 Light
恒温
Constant
tem pera-
ture
变温
Alternating
tempera-
ture
黑暗 Dark
恒温
C on stan t
tempera-
tu re
变温
Alternating
tempera-
tu re
纸床 Fi lter paper 52. 3 66 44 46
砂床 S and 53. 7 70 47 40
注:表中数据为 3次重复的平均值。
Note:Th e result i s th e mean of three replicates.
两因素构成的交互作用:光照×发芽床和温
度×发芽床交互作用不明显(P >0. 05);而光照
×温度交互作用明显(P <0. 05),恒温×黑暗条
件下 ,平均发芽率为 43%,在变温×光照条件下 ,
平均发芽率为 68%。
三因素构成的交互作用:光照×温度×发芽
床交互作用明显;8 h 光照×变温×砂床条件下 ,
种子发芽率为 70%,与 8 h光照×变温×纸床条
件下的发芽率 66%差异显著(P<0. 05),与别的
处理发芽率差异极显著(P <0. 01),在黑暗×恒
温×纸床条件下 ,种子发芽率仅为 40%。
根据以上方差分析可知 ,多叶羽扇豆种子最
佳的发芽条件确定为:砂床 、18 ～ 25℃变温和白天
8 h 光照 。
2. 2　破除硬实及 PEG-6000处理对萌发种子活
105 3 期　　　　　　　贾永华等:硫酸和 PEG 处理对多叶羽扇豆种子萌发和某些生理生化指标的影响
力的影响
多叶羽扇豆种子经试剂处理后 ,其中 98%浓
H 2SO4 处理 20 min 种子的发芽势 、发芽率和活
力指数均为最低(表 2)。用 30%PEG-6000进行
修复处理后发芽率为 55. 7%仍然低于对照的
62. 3%,试验中观测到 , 种子用浓硫酸处理 20
min后 ,表现为外种皮轻度脱落 ,在发芽过程中 ,
种子外皮没有任何异常现象 ,但种子内部已经腐
烂。这可能与浓硫酸处理时间过长 ,种子内部严
重受伤有关系 。而别的处理种子的发芽势 、发芽
率和活力指数都不同程度的大于对照。
种子经浓硫酸破除硬实再用不同浓度的
PEG-6000修复处理后 ,其各项指标数值均比仅
用酸处理的高 ,其中处理 A2(98%H2SO 410 min)
和处理 B2(98%H 2SO 410 min;20%PEG , 6 h)效
果最为明显 , 其发芽势比对照分别高 22%、
26. 3%,其发芽率比对照分别高 21. 7%、30%,其
活力指数分别是对照的 1. 99倍 、2. 70倍。
表 2　不同处理对多叶羽扇豆种子活力的影响
Table 2　Effects of different treatments on the seed vigor of Lupinus pol yphy llus
指标 Index CK A1 A2 A3 A4 B1 B2 C 3 C4
发芽势 /% Germinat ion pow er 49 61. 3 71 68. 3 45 63. 7 75. 3 72 47
发芽率 /% Germinat ion percen tage 62. 3 72. 7 84 83. 7 53 74 92. 3 86 55. 7
胚根长 /cm Radicle length 1. 155 1. 33 1. 761 1. 412 1. 214 1. 486 2. 108 1. 542 1. 230
活力指数 Vigor index 71. 96 97. 05 142. 92 118. 18 64. 34 109. 96 194. 57 132. 61 68. 51
2. 3　外渗电导率的变化
种子经浓硫酸处理不同时间后 ,其电导率不
同程度地大于对照(图 1),表明用酸处理腐蚀了种
皮 ,增强了种子的吸水和透气能力 ,加快了种子贮
藏物质的转化 ,利于种子萌发;而 A4(98%H2SO 4
20 min)处理其电导率达到 306 μs /cm ,是对照的
2. 03倍 ,严重损伤了种子。经不同浓度的 PEG 修
复酸处理后种子的电导率与酸处理相比有明显的
下降 ,其中 B2(98%H2SO 410 min;20%PEG ,6 h)
处理的外渗电导率最小。表明 PEG 处理控制了
种子萌发时的吸水速度 ,有效地延缓了膜系统的
吸胀损伤 ,也有利于膜系统损伤的修复 。
图 1　不同处理后种子外渗电导率的变化
Fig. 1　Variations of electric conductivity of
seed af ter different treatments
2. 4　丙二醛(MDA)含量的变化
处理 A4(98%H 2SO4 20 min)和 C4(98%
H 2SO4 20 min;20%PEG , 6 h)的种子受酸害严
重 ,种子在萌发期间丙二醛的含量远远高于对照
且呈逐渐上升趋势 ,但处理 C4 上升幅度小;对照
及别的处理萌发种子的丙二醛含量随萌发时间增
加而下降 ,对照的含量下降平缓 ,明显下降的是处
理 B2(98%H 2SO4 10 min;20%PEG , 6 h)的种子 ,
第 5天 ,其丙二醛含量约为对照的 1 /4(图 2)。表
明种子在适宜时间的酸处理以及再用不同浓度的
PEG 修复处理降低了脂质过氧化反应。
图 2　不同处理后种子丙二醛含量的变化
Fig. 2　Variations of malondialdehyde content of
seed after different treatments
2. 5　萌发种子可溶性总糖和淀粉含量的变化
不同处理后萌发种子淀粉和可溶性糖的降解
转化比对照要快 ,其中以 B2处理最为明显(图 3 ,
图 4)。表明种子经不同处理后促进了其贮藏物质
的分解和利用 ,提高了种子的活力 ,加速了胚的生
长以及幼苗的形成 。
2. 6　萌发种子可溶性蛋白质含量的变化
种子萌发时 ,蛋白质的分解是分步进行的:第
一步是贮藏蛋白可溶化 ,第二步是可溶性蛋白完
全氨基酸化[ 9] 。随种子萌发时间的延长 ,种子可
溶性蛋白质的含量先高后低(图 5)。
106 西　北　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
图 3　不同处理后种子淀粉含量的变化
Fig. 3　Variations of starch content of
seed af ter different treatments
图 4　不同处理后种子可溶性糖含量的变化
Fig. 4　Variations of the soluble sugar content
of seed after different treatments
　　其中对照的含量从第 2天起始终高于别的处
理 ,而处理 B2(98%H 2SO4 10 min;20%PEG , 6h)
种子可溶性蛋白质的含量始终处于最低水平。说
明了处理促进了种子贮藏蛋白的可溶化并氨基酸
化 ,为种子萌发和幼苗生长提供了营养原料 ,提高
了萌发种子活力 。
图 5　不同处理后种子可溶性蛋白质的含量变化
Fig. 5　Variations of the soluble protein content of
seed af ter different treatments
2. 7　过氧化物酶(POD)活性的变化
种子在萌发期间 ,过氧化物酶的活性在升高
(图 6)。处理后种子的 POD活性始终高于对照 ,
以处理 B2(98%H 2SO 4 10 min;20%PEG ,6 h)提
高幅度最大 ,萌发第 3 天 , POD 活性处理 B2 为
273. 49 μg g FW - 1 , 对照为 134. 99μg g
FW - 1 ,处理是对照的 2. 03 倍。表明种子处理后
其保护酶活性增强 ,保护膜免受自由基伤害以及
过氧化反应 ,从而提高了种子的活力 。
图 6　不同处理后种子过氧化物酶活性的变化
Fig. 6　Variations of the peroxidase activity
of seed after dif ferent treatments
3　讨 论
3. 1 　种子适宜萌发的条件为砂床 , 18 ～ 25℃变
温和白天 8 h 光照。因砂床能提供较适宜的水 、
气条件 ,易与种子粘附 ,能提供较长的连续黑暗期
并与种子田间萌发的条件相似 。因此 ,试验表明
河沙是多叶羽扇豆种子萌发比较理想的介质 ,这
与细叶杜香种子和山茱萸种子萌发介质条件的研
究一致[ 10] 。许多种子在昼夜温度交替变化的条件
下发芽较好 。据分析可能与昼夜不同温度能满足
种子萌发的生理过程有关 ,另外温度交替变化促
进了营养物质的增加和抑制物质的减少[ 9] 。种子
的萌发在光照下显著好于黑暗 ,可能与种子内光
敏色素的控制有关 ,其机理有待进一步研究。而
楚爱香等[ 4] 仅对该种子进行了不同恒温条件下的
发芽试验 ,对种子萌发的介质与光照条件未作研
究 。
3. 2　硬实是一种特殊的休眠形式 ,其休眠的破除
在于改变种皮的透水性 ,因此可采用多种方法 ,如
温度处理(高温 、冷冻 、变温 , 温汤浸种或开水烫
种),切除或机械磨伤种皮 、浓硫酸腐蚀种皮 、有机
溶剂去除种皮上的脂类物质等[ 9] 。羽扇豆种子的
硬实是因其种子脐部有一瘤状突起称种脐疤 ,它
控制水分进出 ,起到阀门作用。本试验采用浓硫
酸腐蚀多叶羽扇豆种皮 ,种脐疤脱落并在变温条
件下培养 ,种子萌发得到了理想的效果。10 min
107 3 期　　　　　　　贾永华等:硫酸和 PEG 处理对多叶羽扇豆种子萌发和某些生理生化指标的影响
浓硫酸腐蚀种皮破除硬实的效果最好 ,从众多指
标可以看到这一点。比楚爱香等[ 4] 的研究酸处理
时间长但发芽率高 ,可能是因为选择了种子最适
宜的萌发条件 ,亦或与种子产地不同而异。
3. 3 　因多叶羽扇豆种子贮藏蛋白含量高 ,吸水
力强 ,种子破除硬实后 ,种子吸胀速率过快 ,易造
成吸胀损伤 ,种子萌发时浸出液的电导率 ,反映了
种子细胞膜结构的完整性[ 11] ,本研究中 ,电导率最
小的处理其发芽率最高 ,但别的处理中也有电导
率和发芽率都高于对照的 ,这可能是因为对照种
子的种皮透水性最差 ,其电导率也较低;靳万贵
等[ 12]对一串红种子的研究中指出:适当的膜透性
对种子的发芽有利 ,每一种种子可能在一个适当
的电导率范围内 , 发芽率最高 。研究表明:经
PEG-6000引发处理的电导率均低于用酸破除硬
实的处理 ,其值处于较低水平 ,而种子的萌发率普
遍要高。说明用酸破除种子硬实后 ,再用不同浓
度的 PEG-6000 浸润种子进行渗控处理 ,取得了
很好的效果。
3. 4 　对多叶羽扇豆用适宜时间的酸处理破除硬
实后 ,再经适当浓度的 PEG-6000浸润引发 ,种子
的外渗电导率处于较低水平 ,过氧化物酶(POD)
活性明显提高 ,增强了消除活性氧对膜损害的能
力 ,降低了脂质过氧化反应 ,使脂质过氧化产物丙
二醛(MDA)含量减少 ,促进了种子贮藏蛋白 、淀
粉和可溶性糖的分解转化 ,为胚的迅速生长提供
了能源 ,提高了种子的活力水平;与众多学者在研
究种子萌发过程中的机理相一致[ 13 ～ 16] 。在所有
的处理中 , B2处理的种子活力提高最大 ,达到了
苗齐 、苗壮 、出苗迅速的目的。
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