秦艽种子休眠机理和破除技术及其抗氧化能力研究
Studies on Seed Dormancy Mechanism, the Technology of Breaking Dormancy and the Antioxidant Capability of Gentiana Macrophylla

本研究选用麻花秦艽,测定种子透水性和种子粗提物活性,以及采用不同浓度梯度高锰酸钾、赤霉素、青霉素、硫酸和双氧水以及流水浸泡方法进行发芽试验,探讨麻花秦艽种子休眠机理及破除休眠技术;在此基础上,运用盆栽土培实验,结合生理生化方法,探究盐胁迫以及外源一氧化氮(NO)和谷胱甘肽(GSH)诱导盐胁迫下麻花秦艽幼苗抗氧化能力;同时利用DPPH法研究了不同生长年限粗茎秦艽不同部位的不同溶剂浸提液的抗氧化能力,三氯化铝显色法测定黄酮含量及Folin-C法测定总酚含量.研究成果如下:1.麻花秦艽种子吸水过程符合Logistic曲线,其种皮对种子吸水无阻碍作用;硫酸和高锰酸钾处理提高了麻花秦艽种子的发芽率,说明种皮存在机械阻碍.种子粗提物在浓度为0.02-0.2g/mL具有很强的抑制活性,均对小麦、白菜和麻花秦艽种子的萌发和生长具有抑制作用以及流水浸泡可以提高麻花秦艽种子发芽率,说明内源抑制物是影响麻花秦艽种子休眠的因素之一.不同处理均打破了种子休眠,显著提高了种子发芽质量,其中1.5%高锰酸钾浸泡10min光照培养发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均显著高于其他处理.相比对照,高锰酸钾浸泡处理种子发芽率提高了106.90%(P<0.01).经高锰酸钾浸泡10min的麻花秦艽种子粗提物对白菜种子萌发的抑制活性低于对照处理,以浓度为0.02-0.04g/mL时在抑制活性显著低于未处理,说明高锰酸钾可清除麻花秦艽种子内源抑制物.可见,麻花秦艽种子的休眠属综合休眠;在播种或育苗前可用1.5%高锰酸钾处理10min.2.低浓度NaCl溶液下(≤50mmol/L),麻花秦艽种子的萌发受到促进;而高浓度下(≥100mol/L)种子萌发受到了极显著抑制(P<0.01),其发芽率、发芽指数及活力指数都极显著低于对照(P<0.01),发芽率较对照降低了44.29%、67.15%、88.58%(P<0.01);由相对发芽率的回归方程(y=95.823-0.2351x)知盐胁迫下麻花秦艽种子萌发适宜值为88.61mmol/L,临界值为194.94mmol/L,极限值为301.28mmol/L.3.用100、200和400mmol/L NaCl处理麻花秦艽幼苗,幼苗均受到氧化损伤.胁迫初期,生长150d的麻花秦艽幼苗脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量升高,在2d时,SOD和POD活性显著提高,缓解了盐胁迫下叶片氧化损伤.随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长,400mmol/L NaCl处理叶片相对电导率与丙二醛(MDA)含量都在6d达到最大值,极显著高于对照(P<0.01);幼苗叶片总抗氧化能力显著降低(P<0.01);SOD、POD和CAT活性在第4d时显著降低,第6d达到最小值,400mmol/LNaCl下抗氧化酶活性最低,分别较对照降低了46.04%、40.65%、68.03%(P<0.01).说明了麻花秦艽幼苗虽表现出一定的抗盐能力,而随着NaCl浓度增加和胁迫时间的延长,幼苗氧化损伤越大,400mmol/LNaCl处理最显著.4.不同浓度SNP、GSH均能增强盐胁迫下麻花秦艽幼苗抗氧化酶类的活性,其中以20mg/LGSH和0.1mmol/L SNP处理效果显著.20mg/L GSH处理较0.1mmol/L SNP处理,在清除活性氧(ROS)和提高抗氧化能力以及降低MDA含量方面的效果较为显著;而0.1mmol/L SNP处理在提高幼苗体内Pro含量和降低叶绿素降解速率优于20mg/L GSH处理;两者对抗氧化酶活性的提高差异不显著;外源喷施组合(0.1mmol/L SNP+20mg/L GSH)与SNP(0.1mmol/L)和GSH(20mg/L)处理麻花秦艽幼苗相比,对缓解盐胁迫下幼苗的氧化损伤存在正协同效应,主要表现在进一步增强了幼苗抗氧化酶的活性和幼苗叶片的总抗氧化能力;提高脯氨酸的含量,降低了叶绿素含量下降速率和过氧化氢(H2O2)含量,同时丙二醛(MDA)含量和超氧阴离子(O2.-)生成速率显著降低.说明外源SNP和GSH组合处理能够更有效地缓解盐胁迫对麻花秦艽幼苗造成的氧化损伤.5.无水乙醇浸提野生粗茎秦艽根时其浸提液抗氧化能力最高,DPPH清除率达24.72%;无水乙醇浸提的野生粗茎秦艽叶中黄酮的含量最高,达到456.28mg/L;75%乙醇提取的两年生粗茎秦艽叶中总酚的含量最高,可达425.17mg/L.