全 文 ：植　　　物　　　研　　　究
BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH
第 19 卷　第 1 期 1999 年　1 月
Vol.19　No.1 Jan., 　1999
磁场处理番茄种子对其生理生化影响的研究
弭晓菊　马　跃　郭桂云
(哈尔滨师范大学生物系 ,哈尔滨　150080)
摘　要　磁场处理番茄种子 ,观察种子的发芽率 ,幼苗的过氧化氢酶(CAT)和过氧
化物酶(POD)活性的变化 ,以及对过氧化物酶同工酶的影响。实验结果表明 ,磁场
强度在 1000 ～ 2000GS 范围内 ,种子发芽率最高 ,过氧化氢酶和过氧化物酶活性最
高 ,过氧化物酶同工酶活性亦最高 ,磁场强度高于 3000GS 时 ,种子发芽率及其酶
活性随之降低。
关键词　磁场;番茄;过氧化氢酶;过氧化物酶;过氧化物酶同工酶
STUDYON THE EFFECT OF TOMATO SEEDS PHYSIOLOGY
AND BIOCHEMISTRY WITH MAGNETIC FIELD TREATMENT
Mi Xiao-ju　Ma Yue　Guo Gui-yun
(Department of Biolo gy , Harbin Normal University , Harbin , 150080)
Abstract　After t reatment tomato seeds w ith magnetic f ield , observed the germina-
tio n rate , the change of the catalase (CAT)and peroxidase (POD)and the effect on
the pero xidase isoenzyme.The results revealed that the seeds germination rate is
highest , the activity of the catalase (CAT)and the peroxidase (POD)is highest.
The activity of the pero xidase isoenzyme is highest too , when magnetic field is in
range 1000 ～ 2000GS.The seeds germination rate and the activity of CAT and POD
is lower , when the intensi ty of magnetic field is higher than 3000GS.
Key words　Magnetic field;Tomato;Catalase;Peroxidase;Peroxidase isoenzyme
1.前　言
生物磁学是磁性和磁场与生物特性之间相互联系和相互影响的一门新兴学科。生物磁
哈尔滨师范大学蔡火石生物科学发展基金资助项目。
　收稿日期:1998-9-18
学的发生和发展是在生产实践基础上 ,随着生产活动和科学实验发展而逐渐发展起来的。
关于生物磁学的发展早就有报导〔1 , 2〕 ,并且在我国古代有许多应用天然磁石治疗的记载。
近年来 ,随着物理学和生物学的发展 ,我国许多研究部门在工农业生产和医疗卫生等方面均
进行了大量的试验研究和应用〔3 ,4〕 ,但是对于生理生化变化研究甚少 。研究磁场采用何种
强度能对植物生理生化起到良好作用 ,在理论和实际应用上都是具有一定意义 。
本实验采用不同的磁场强度处理番茄种子 ,观察发芽率 ,CAT 和 POD酶活性以及 POD
同工酶的变化 ,试图找出适宜的磁场强度 ,探索磁场在农业生产中实际应用的价值。
2.材料和方法
2.1　实验材料
选用两个番茄品种(871和齐研),均由哈尔滨师范大学王海庭教授提供 。
2.2　材料处理
采用 DCT -U85 型电磁铁进行七种磁场强度处理种子(用高斯计实际测定),分别为
500GS 、1000GS 、1500GS 、2000GS 、2500GS 、3000GS 和 4000GS ,处理时间分别为 5 、10和 20
分钟 。
2.3　实验方法
将对照组(CK)和处理的各组种子分别置于铺有双层滤纸的培养皿内浸种 24小时后催
芽(27℃恒温箱内)。种子全部萌发后播种于小木箱内 ,在幼期对幼苗的根 、叶随机取样 ,测
定各项指标。观察发芽率 ,测定CAT 和 POD酶活性〔5〕和 POD同工酶〔6〕 。
将电泳图谱用岛津-CS-930双波长色谱自动扫描仪扫描 ,扫描方式为线型。
图 1　磁处理番茄种子对发芽率的影响
Fig.1　The effect of magnetic treatment on the seeds germination rate of tomato seeds
691 期　　　　　　　　　弭晓菊等:磁场处理番茄种子对其生理生化影响的研究
3.实验结果
3.1　磁场处理番茄种子对其发芽率的影响
采用不同强度的两个品种的番茄种子进行磁处理 ,观察种子的发芽率 ,其结果见表 1和
图 1。
表 1 恒磁场处理番茄种子对发芽率的影响
Table 1　The effect of magnetic treatment on the seeds germination rate of tomato seeds
磁场强度
(GS)
Magnetic
intensity
处理时间
(min)
Treatment
time
种子数
(粒)
No.of seed
每天种子发芽数
No.of germ inat ion every day
第一天 第二天 第三天
三天发芽数
(粒)
Total no.
of germination
发芽率(%)
Germinat ion
rota(%)
CK 0 200 64 82 15 161 80.5
500
5 200 40 96 29 165 82.5
10 200 58 82 33 173 86.5
20 200 52 118 18 188 94
1000
5 200 64 91 18 173 86.5
10 200 74 80 29 183 91.5
20 200 56 114 28 198 99
1500
5 200 55 92 30 177 88.5
10 200 85 87 23 195 97.5
20 200 87 95 10 192 96
2000
5 200 54 106 17 177 88.5
10 200 80 84 23 187 93.5
20 200 58 104 22 184 92
2500
5 200 74 81 19 174 87
10 200 63 94 22 179 89.5
20 200 65 80 23 168 84
3000
5 200 57 85 29 171 85.5
10 200 71 78 17 166 83
20 200 54 76 29 159 79.5
4000
5 200 76 71 10 157 78.5
10 200 66 61 18 145 72.5
20 200 70 53 15 138 69
由表 1和图 1可看出 ,随着磁场强度的增加 ,种子发芽率逐渐提高 ,在 1000 ～ 2000GS
范围内 ,发芽率最高 。磁场强度再增加时 ,发芽率就相应的降低 。处理时间短时 ,对发芽率
的影响平缓 ,处理时间长 、磁场强度大时 ,发芽率降低。
3.2　磁场处理种子对 CAT 酶活性的影响
由表 2可以看出 ,同一品种同一时间内 ,随磁场强度的增加 ,CA T 酶活性逐渐增强 ,但
是当大于 2500GS 以上时 ,酶活性减弱 。
对于同一品种 ,相同磁场强度条件下 ,不同处理时间时 ,在低磁场强度时处理时间短者
好于处理时间长者。
对于同一品种不同组织部分的实验结果 ,根部 CAT 活性明显增强于茎和叶。对于不同
品种 ,磁场强度在 1000 ～ 2000GS 时齐研茎部的 CAT 的酶活性明显高于 871。
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表 2 磁处理对番茄幼苗 CAT活性的影响
Table 2　The effect of magnetic treatment on the activity of CAT in tomato seedling
871 齐研　Qi Yan
根 root 茎 stem 叶 leaf 根 root 茎 stem 叶 leaf
CK 0 1375.12 512.21 546.32 1346.36 392.27 453.14
500
5 1388.57 518.36 553.14 1380.41 474.58 458.38
10 1482.22 572.28 572.06 1349.51 497.24 469.95
20 3850.59 596.64 576.62 1499.53 542.23 542.81
1000
5 1485.54 578.52 620.22 1481.53 591.74 494.29
10 1493.07 585.63 600.57 1588.22 654.24 530.60
20 1510.53 614.49 696.48 1508.41 733.15 580.21
1500
5 1510.53 656.45 634.36 1690.46 692.38 483.35
10 1554.28 684.23 672.83 1394.36 706.04 647.16
20 1625.10 580.37 675.49 1543.27 763.31 648.06
2000
5 1514.63 556.87 618.31 1692.41 655.60 476.75
10 1482.26 596.03 674.12 1763.58 637.64 597.86
20 1586.47 524.23 636.27 1489.58 658.73 662.67
2500
5 1487.27 554.22 566.54 1588.92 584.99 365.38
10 1378.43 520.43 549.93 1467.56 429.10 569.47
20 974.07 522.45 507.48 1471.90 524.27 483.33
3000
5 1332.14 382.69 464.63 1390.45 520.25 474.95
10 851.61 510.56 422.25 1629.22 430.72 365.30
20 700.82 491.56 362.41 991.52 455.58 323.59
4000
5 1464.28 522.53 414.58 1266.70 585.24 783.89
10 626.83 502.98 344.62 1170.95 347.03 323.46
20 280.24 590.11 298.85 836.17 198.47 305.66
3.3　磁场处理番茄种子对其 POD酶活性的影响
由表 3可知 ,POD酶活性随磁场强度的增强而增高 ,当磁场强度再增加时 ,POD值活性
相应地降低 。在磁场强度和处理的时间相同时两种品种的根部 POD 酶活性均高于茎部和
叶部 。齐研茎部的 POD酶活性高于 871。
表 3 磁处理对番茄幼苗 POD活性的影响
Table 3　The effect of magnetic treatment on the activity of POD in tomato seedl ing
871 齐研　Qi Yan
根
root
茎
stem
叶
leaf
根
root
茎
stem
叶
leaf
CK 0 3709.14 895.82 976.72 2158.80 1045.32 708.12
1000
10 3749.35 903.94 941.84 2540.56 1210.44 738.36
20 4299.31 949.74 1021.61 3591.28 1551.33 774.28
2000
10 4217.32 936.47 1041.82 4805.14 1244.16 859.52
20 4973.74 974.31 904.64 5816.71 1488.68 913.47
4000
10 5095.27 985.56 1016.96 5985.30 1480.24 894.54
20 3624.91 741.84 842.80 3287.71 1016.74 404.64
711 期　　　　　　　　　弭晓菊等:磁场处理番茄种子对其生理生化影响的研究
3.4　对 POD同工酶的影响
由图 2和表 4可以看出 ,磁场强度逐渐增强时 ,POD同工酶活性相应的增强 ,电泳图谱
的谱带的颜色逐渐的加深 ,谱带也增宽 ,但随着磁场强度再继续增强时 , POD同工酶活性逐
渐减弱。在磁场强度弱时 ,处理时间短者酶活性小 ,处理时间长者酶活性较大 ,但磁场强度
大时 ,酶活性均下降 ,由扫描图谱的相对峰面积可以明显地看出来。
图 2　磁处理番茄苗期 POD同工酶扫描图谱
A.齐研叶;B.齐研根
对照(CK)　a.500GS;b.1000GS;c.1500GS;d.2000GS;e.2500GS;f.3000GS;g.4000GS
Fig.2　Screening patterns of perox idase isozyme in tomato seedling w ith magnetic treatment
A.Qi Yan leaf　B.Qi Yan roo t
CK　a.500GS;b.1000GS;c.1500GS;d.2000GS;e.2500GS;f.3000GS;g.4000GS
72 植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　19 卷
　　表 4 磁处理对番茄幼苗 POD活性的影响
Table 4　The effect of magnetic treatment on the peroxidase isoenzymme in tomato
seedling
871 齐研　Qi Yan
根 root 茎 stem 叶 leaf 根 root 茎 stem 叶 leaf
CK 0 36602.36 28370.96 31027.34 43208.30 28875.58 30616.82
500
5 62638.60 39913.19 53284.04 46163.12 39013.01 39628.79
10 79469.10 50815.93 59752.55 53907.38 54108.95 43313.66
20 83225.40 64243.40 79819.09 70465.11 70214.26 60239.14
1000
5 75072.30 46970.48 72938.51 53955.13 60899.59 46974.39
10 97469.80 51966.20 70651.03 96150.61 78226.79 54359.07
20 98257.40 64484.60 68319.53 104653.59 96296.13 62629.99
1500
5 76985.90 55000.59 59763.01 78612.32 83569.75 55878.63
10 83605.50 82217.42 78817.11 80534.13 90251.28 60926.36
20 98516.40 92480.80 95119.46 81131.24 109476.27 66468.11
2000
5 82229.70 64771.28 57658.42 70697.01 87905.31 55019.56
10 89684.58 54230.14 64313.71 59933.42 73843.24 61753.00
20 90415.24 58718.48 61973.83 55171.71 69404.61 54418.53
2500
5 84721.13 65524.17 59927.26 75762.90 78692.11 50909.36
10 81914.56 71434.25 52726.43 77119.40 69472.18 46794.13
20 77618.42 64213.36 47517.69 58861.22 65892.95 44526.68
3000
5 85124.26 67975.16 59867.07 71777.61 68986.07 49007.45
10 82241.17 59291.78 50067.22 58826.64 65219.01 42386.78
20 76152.32 49517.23 46216.45 49644.25 59910.72 31747.69
4000
5 79634.41 55065.17 50368.01 63644.97 60606.60 26263.51
10 61129.28 47255.34 39872.95 47363.12 56418.06 24103.22
20 38265.00 32267.28 36878.04 36085.46 42352.34 20769.46
4.讨　论
4.1　从实验结果可以看出 ,适当的磁场强度可以提高番茄种子的发芽率 。磁场强度为 500
～ 2500GS 时均可提高发芽率 ,以 1000 ～ 2000GS 范围内效果最佳 ,4000GS 以上效果差。据
报导 ,磁场效应可以刺激根和胚轴的生长 ,增加细胞分裂指数〔7〕 ,磁处理可以提高萌发种子
的呼吸强度 ,促进种子发芽 ,刺激生根和提高根系活力的作用 ,为植物生命活动过程提供更
多的能量 ,并为植物体内许多重要物质的生物合成提供了更多的中间产物〔8〕 ,有利于幼苗
新器官形成和生长 ,提高农作物产量。
4.2　实验结果表明 ,磁处理后对其番茄幼苗的根 、茎 、叶中 CAT 酶和 POD酶活性均有影
响 ,适宜的磁场强度提高其酶活性 。见表 2和表 3。
CAT 酶活性随着种子萌发的进程而迅速增加〔9〕。CAT 和 POD的辅基均含有血红素铁
卟啉环 ,它有亚铁和正铁两种形式的变换 ,在新陈代谢中占有很重要的地位 。呼吸过程的氧
化酶把底物的电子传递到分子氧形成 H2O 和 H2O2 。H2O2 对大多数组织来说可能是一种
毒物 ,H2O2可以氧化某些具有重要生理作用的含硫的酶和蛋白质 ,使之丧失活性 ,还可以将
细胞膜磷脂分子中高度不饱和脂肪酸氧化成过氧化物 ,产生过氧化脂质 ,过氧化脂质通过自
身催化作用连续生成大量过氧化物 ,使磷脂的功能受到障碍 ,对生物膜造成严重损伤 。
731 期　　　　　　　　　弭晓菊等:磁场处理番茄种子对其生理生化影响的研究
由于磁化作用可以提高 CAT 酶和 POD酶的活性 ,可加快 H2O2的分解 ,迅速消除H2O2
在组织内的不良影响 。
H2O2+H2O 过氧化氢酶 H2O+O2　　R+H2O 过氧化物酶 RO+H2
RH2+H2O2 过氧化物酶 R+2H2O
因此 ,过氧化氢酶和过氧化物酶活性的提高有利于番茄植株的生长和发育 。
4.3　磁场处理番茄种子对 POD同工酶的影响
POD同工酶是受单基因控制的 ,单基因所决定酶受辐射影响易发生变化〔10〕使得单基
因所控制的性状较不稳定 ,经磁场处理的番茄种子 ,其幼苗的 POD同工酶扫描图谱可以看
出来(见表 4和图 2),磁场强度不同 ,谱带的变化也不同 ,酶活性亦不同 ,相对的峰面积反映
了酶促反应产物的相对含量 ,得知酶活性的大小 ,磁场强度在 1000 ～ 2000GS 时 ,番茄植株
内的 POD同工酶活性最佳 ,是比较适宜的磁场强度 ,但随磁场强度的增加 ,酶活力相应地降
低。
参　考　文　献
1.李国栋.生物磁学的发展和应用.生物化学与生物物理进展 , 1978 ,(3):31～ 34
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74 植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　19 卷