全 文 ：刀豆种子的萌发特性研究
张红宇　杨守书
　　摘　要　通过测定刀豆种子在萌发期间的吸水
量 、呼吸速率和过氧化氢酶活性变化 ,发现刀豆种子
属于快速发芽种子类型 ,可能与其吸水快 、代谢启动
快有关 。
　　关键词　刀豆;吸水量;呼吸速率;过氧化氢酶
活性
刀豆 (Canavaliagladiata)是豆科刀豆属的栽
培亚种 ,一年生缠绕性草本植物 。又名刀豆子 、大刀
豆 、关刀豆 、刀鞘豆 、马刀豆 、刀培豆 、挟剑豆 。刀豆
有两个栽培种:(1)蔓生刀豆 [ C.gladiata(Jarq.)
DC.] ,别名挟剑豆 、刀豆子 、大弋豆 、大刀豆 、关刀
豆 、刀 鞘豆 、刀巴豆 、马刀豆 、刀培豆等 。原产印度 ,
自古遍及东亚。 (2)矮生刀豆 [ C.ensiformis(L.)
DC.]别名洋刀豆 、青刀豆。原产西印度 、中美洲和
加勒比海地区。刀豆种子扁肾形或扁椭圆形 ,长
2.5 ～ 3.5cm,宽 1 ～ 2cm,厚 0.5 ～ 2cm。表面淡红色
或红紫色 ,略有光泽 ,边缘有灰黑色线形种脐。种脐
长 1.5 ～ 2cm,宽约 2mm,上有白色膜状珠柄残余;
近种脐一端有凹点状的珠孔 ,另一端有深色合点 ,种
脐与合点间有隆起的种脊。种皮革质 ,内表面棕绿
色 而有光泽;子叶两片 ,黄白色 ,油润 ,味淡而有豆
腥气。其化学成分主要含刀豆球脘(canavaline)、刀
豆胍氨酸等 。我国长江流域及南方各省均有栽培。
种子播种后能否迅速发芽 ,达到早苗 、全苗 、壮
苗是高产的基础 [ 1] 。植物种子萌发期代谢强度大 ,
胚萌发生长活力大 ,酶活性强 。植物在生命活动过
程中常伴有 CO2的释放与吸收 ,并且 CO2能强烈吸
收红外线特定波段的能量 ,可通过 CO2的变化分析
其代谢量[ 1] 。目前 ,国内对刀豆种子萌发特性研究
报道甚少。本试验通过对刀豆种子吸水特性 、呼吸
速率 、过氧化氢酶活性和种子活力等测定 ,旨在探索
作者简介:张红宇 ,助理研究员 , 四川农业大学水稻研究所 , 611130,
四川温江
杨守书 ,山东省沂南县马牧池中学 , 276315,沂南
收稿日期:2007-09-05;修回日期:2007-09-18
其种子发芽的生理特性 ,为科学种植刀豆提供理论
依据 。
1　材料与方法
1.1　材料
供试刀豆为四川龙泉地方品种 ,于 2006年采收
的种子 ,试验前选择无霉变无杂质的高质量种子 。
1.2　方法
采用常规的纸床发芽法 ,每组 3皿 ,每皿 15粒 ,
3次重复。将种子于 45℃温水中浸泡 10min后 ,均
匀摆放于铺有浸湿滤纸的培养皿内 ,然后放入 25℃
的恒温箱里 ,定时测量吸水量 、呼吸速率 、种子活力
和过氧化氢酶活性 。
1.2.1　吸水试验　浸种以后每隔 24h称量 1次鲜
重 ,共测 7次 。测定方法:将种子从培养皿中取出 ,
用吸水纸吸干表面水分后称重 ,计算种子吸水量 ,并
绘制吸水量曲线。
1.2.2　呼吸速率测定　先将种子于 25℃条件下暗
处理 12h,然后将种子放入不透光的同化室中。使
用 GXH-3010E型便携式红外线 CO2分析仪测定
密闭系统内种子放入前后 CO2浓度的变化量。从
而测定种子呼吸速率的大小 。每天上午 10点和下
午 2点测量 ,取平均值 ,共计测 7d。计测方法和计
算呼吸速率均参照参考文献 [ 1]进行。
1.2.3　H2O2酶活性的测定(KMnO4滴定法)　①酶
液提取:取刀豆嫩芽 2g,加入少量 pH值为 7.8的磷
酸缓冲液 ,研磨成匀浆 ,转移至 25mL容量瓶中 ,用
该缓冲液冲洗研钵 ,并将冲洗液转至容量瓶中 ,用同
一缓冲液定容 , 4 000r/min离心 15min,上清液即为
过氧化氢酶的粗提液。 ②取 50mL三角瓶 6个 (3
个为测定 , 3个为对照),各加入酶液 0.5mL(对照加
煮死失活酶液 0.5mL),再加入 15mL0.1mol/L双氧
水 ,同时计时 , 20min后立即加入 10%硫酸 15mL。
③用 0.1mol/L高锰酸钾标准溶液滴定 ,至出现粉
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红色(在 30min内不消失)为终点。用每克鲜重样
品 1min内分解 H2O2的毫克数表示酶活性(mg/g·
min),计算公式参照参考文献 [ 1]进行 。
1.2.4　种子发芽试验　按照 《农作物种子检验规
程 》的技术规定 [ 2] ,将刀豆种子进行发芽试验 ,置床
方式为 BP, 25℃恒温发芽。按照幼苗鉴定标准进行
观察记载 , 初次计数天数为 4d, 末次计数天数为
10d,计算发芽势 、发芽率 。具体参照参考文献 [ 3]
的计算方法 。
2　结果与分析
2.1　吸水规律
根据刀豆种子在吸水过程中的重量变化 ,计算
其吸水量并绘制吸水曲线(见图 1)。刀豆种子在
1 ～ 6d吸水较快 ,第 7天吸水增长变缓。尽管刀豆
种子外壳较硬 ,但在第 1天就吸足了 85.6%的水 ,
且萌发过程中吸水量持续上升 。在第 6天 ,种子的
发芽状态已基本稳定 ,吸水量也趋稳定。
2.2　呼吸速率的变化
从图 1可以看出 ,萌发初期的呼吸速率较大 ,第
1天达到了 5.38μmol/g·min,随后呼吸速率有所下
降 ,第 5天又上升至 8.06μmol/g· min,并在第 6天
达到高峰(8.22μmol/g· min)。说明在刚发芽时 ,
种子体内的生化反应快 ,呼吸速率大。但随着萌芽
的进行 ,种子的生长速度变得平缓 ,呼吸速率有所下
降 。之后随着胚的生长 ,呼吸速率又上升 ,到第 5
天 ,种子胚的大小基本达到最大。随后的第 6天和
第 7天 ,胚的重量及体积变化不大 ,呼吸速率也相对
稳定。
2.3　过氧化氢酶的活性变化
从图 1可以看出 ,随着萌发的进行 ,过氧化氢酶
活性有所上升 ,但变化不大 。到第 5天 ,酶活性呈下
降趋势(33.57mg/g· min),但仍高于第 2天(32.81mg/
g·min)。第 6天酶活性有所上升(35.73mg/g·min),第
7天又呈现下降趋势(33.18mg/g·min)。当胚生长比较
缓慢时 ,酶的活性也降低 ,说明过氧化氢酶的活性与
种芽的生长状况相关 。种芽生长的快 ,酶的活性相
应增强 ,种芽生长的慢 ,酶活性也随之降低 。
图 1　刀豆种子萌发过程中吸水量 、呼吸
速率和过氧化氢酶活性变化
2.4　发芽结果
刀豆种子在第 3天和第 4天萌发迅速 ,之后萌
发缓慢(见表 1),萌发率平均为 80.74%,属于快速
萌发种子 。
表 1　刀豆种子浸水时间与发芽粒数 (粒)
组别 第 1天 第 2天 第 3天 第 4天 第 5天 第 6天 第 7天
发芽率
(%)
1 1 4 10 21 26 30 34 75.56
2 1 6 14 22 26 33 38 84.44
3 0 4 11 18 24 29 37 82.22
3　讨论
试验结果可以看出 ,刀豆种子萌发时其体内的
贮藏物质转化较快 ,新器官的建成也较快 ,吸水量 、
呼吸速率 、过氧化氢酶活性都呈上升趋势。刀豆种
子发芽快 ,但发芽率比较低。从种子的吸水曲线和
呼吸速率曲线可以看出 ,呼吸强度随种子吸水量的
增加而增强 。过氧化氢酶随种子吸水的增强而活
化 ,把复杂的贮藏物质转化为简单的呼吸底物。一
定范围内种子体内的水分愈多 ,呼吸愈强烈 ,氧气的
消耗量愈大 ,放出的 CO2和热量愈多。可见 ,种子
中游离水的增多是种子新陈代谢强度急剧增加的决
定因素。种子内出现游离水时 ,水解酶和呼吸酶的
活动便旺盛起来 ,种子的呼吸强度和贮藏物质的消
耗增强。因此 ,种子吸水迅速并且保持高的活力 ,出
苗才能迅速整齐 ,能有效抵抗外界的不良环境。
参考文献
1 陈禅友 ,童莉 .黄秋葵种子萌发生理特性分析 .种子 , 2004, 11:
14～ 17
2 中华人民共和国国家标准 , GB/T3543.1-7-1995农作物种子检
验规程 ,北京:中国标准出版社
3 佘跃辉 ,田孟良.小豆种子的萌发特性研究.种子, 2003, 2:21～ 22
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