赵雨云+邓新星

摘 要：该研究以永州本地黑豆品种为试验材料，分析了不同浓度的铝浸种后黑豆种子萌发和幼苗生理特性的变化。结果表明：10～5000mg/L的铝浸种对黑豆的发芽率无明显影响，5000mg/L铝处理降低了黑豆种子的发芽势；较高浓度（1000mg/L以上）的铝浸种处理抑制了黑豆幼苗根和茎的生长。铝浸种提高了黑豆幼苗叶片中MDA的含量，中高浓度的铝浸种处理对黑豆幼苗造成了伤害。而过氧化氢酶（POD）活性在铝浓度为10mg/L、100mg/L、1000mg/L时受铝胁迫的影响较小，但在铝浓度为2000mg/L、5000mg/L时显著增加了POD活性。POD活性的升高有助于提高黑豆幼苗对铝的适应性。

关键词：铝浸种；黑豆；种子萌发；生理响应

中图分类号 Q945.78 文献标识码 A 文章編号 1007-7731（2017）18-0009-03

Effect of Seed Soaking with Aluminum on Seed Germination of Black Bean

Zhao Yuyun et al.

（Life Science & Chemical Engineering Department，Hunan University of Science and Technology，Yongzhou 425199，China）

Abstract：Black bean seeds，planted locally in Yongzhou，were soaked in aluminum （Al） solutions （0，10，100，1000，5000 mg/L） for 15 hours to study the effects of Al on seed germination and seedling physiology.It was found soaking with 10-1000 mg/L Al3+did not significantly change the germination rate of black beans，but soaking with 5000 mg/L Al3+ significantly decreased the germination energy.Thus，soaking with above 1000 mg/L Al3+ inhibited the growth of roots and stems of black bean seedlings.Al soaking increased the malonaldehyde contents in seedling leaves，but the medium and high concentration soaking damaged the seedlings of black beans.Peroxidase activity was not largely affected by soaking with 10～1000 mg/L Al3+，but was significantly increased by soaking with 2000～5000 mg/L Al3+.The improvement of peroxidase activity contributes to higher Al adaptability of black bean seedlings.

Key words：Aluminum；Black bean；Seed germination；Seedling physiology

铝是土壤中含量最丰富的金属元素之一，通常以难溶性的硅酸盐或其他沉淀物形式存在，对植物并没有毒害，但在酸性条件下（pH<5）原固定于晶格中的铝可以逐渐解离，以离子形态Al3+的形式释放到溶液中，并在微摩尔浓度级水平下对植物产生毒害[1]。我国南方分布着大面积的酸性土壤，约占全国土地总面积的21%[2]。近年来，随着工业的发展，环境酸化的问题日益严重，酸雨的频繁沉降及农业化肥的大量使用，土壤中的富铝作用大大增强，铝毒害已成为酸性土壤中抑制作物生长和导致作物减产、品质下降的主要因素之一[3]。由于大多数的作物对铝毒较敏感，因此研究铝对作物的影响具有较大的理论和实际意义。

黑豆富含蛋白质、脂肪、氨基酸等营养物质，并富含多种生物活性物质，具有抗氧化性、抗肿瘤活性和保护心血管的作用，是我国传统的药食两用食品[4]。本研究以永州本地黑豆品种为试验材料，采用不同浓度铝浸种处理，探索铝浸种对黑豆种子萌发的影响，为进一步研究黑豆耐铝的生理生化机制及其丰产提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料 永州本地黑豆品种八月爆Soybean （Glycine max var）。

1.2 种子处理 首先对种子进行风选、水漂、剔除机械碾轧损伤及虫蛀、发霉、过小的种子。水漂时要用手轻轻地反复搓洗，反复撇捞杂质劣豆。然后将黑豆捞入筛子中控去水分。将精选后的黑豆用0.5%的次氯酸钠溶液浸泡5min，再用蒸馏水清洗3次后，分别置于装有不同浓度的铝溶液的已恒温的（38℃）烧杯中浸泡。浸种15h后，将种子从烧杯中取出沥干，转移到培养皿中，用培养液在一定温度的恒温恒湿培养箱中培养发芽水洗涤10min。

1.3 铝浓度设计和浸种 试验共设置6个铝浓度浸种液，以Al2（SO4）3·18H2O的形式加入，浓度分别为0（对照）、10mg/L、100mg/L、1000mg/L、2000mg/L、5000mg/L共6个组，每个处理重复3次，浸种时间为15h，浸泡温度为38℃。

1.4 播种 以培养皿（Ф12cm）作发芽床，底部铺2层纱布，18个培养皿，并将已浸种处理过的种子每皿100粒均匀摆放在纱布上，种子上方铺一层湿润的纱布，每个处理重复3次。在恒温培养箱中进行萌发实验，每日喷适量的蒸馏水，使种子保持湿润状态。培养的条件为：温度32℃，湿度90%。endprint

1.5 测定的指标及方法 5d统计发芽势，8d统计发芽率。幼苗生理指标，萌发结束后7d，取黑豆幼苗完全展开叶测定各项生理指标。丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法。过氧化物酶活性采用愈创木酚法。可溶性糖含量采用蒽酮比色法[5]。

1.6 数据处理 利用SPSS 13.0 For Windows和Microsoft Excel数据处理软件进行数据的统计和分析。采用配对t检验（Paired Samples T test）法进行比较，论文中的各项数据均以平均值±样本值标准误差（Mean±SE）表示，其中P<0.05被视为存在显著性差异，P<0.01被视为存在极显著性差异。

2 结果与分析

2.1 铝处理对黑豆种子发芽率和发芽势的影响 由表1可以看出，不同濃度的铝浸种后黑豆的发芽率有所降低，但与对照组相比并未达到显著水平。10mg/L、100mg/L、1000mg/L、2000mg/L浓度的铝浸种后黑豆的发芽势有所变化，但与对照组相比并未达到显著水平，而5000mg/L浓度的铝浸种处理后发芽势降低，与对照组相比达到了显著水平（P<0.05），降低了28.4%。说明10～5000mg/L的铝浸种对黑豆的发芽率无明显影响，高浓度（5000mg/L）的铝处理降低了黑豆种子的发芽势。

2.2 铝处理对黑豆幼苗生长的影响 由表2可以看出，10mg/L、100mg/L浓度的铝浸种处理对黑豆幼苗根长和茎长的抑制作用并不明显，而1000mg/L、2000mg/L、5000mg/L浓度的铝浸种处理抑制了黑豆幼苗根的正常生长，与对照组相比达到了显著水平（P<0.05），根长分别减少了24.92%、42.82%、56.30%。1000mg/L、2000mg/L浓度的铝浸种处理抑制了黑豆幼苗茎的正常生长，与对照组相比达到了显著水平（P<0.05），茎长与对照相比分别减少了24.03%、25.24%，5000mg/L浓度的铝浸种处理与对照组相比达到了极显著水平（P<0.01），茎长与对照相比减少了24.51%。说明较高浓度（1000mg/L以上）的铝浸种处理抑制了黑豆幼苗根和茎的生长。

注：表中小写字母表示P<0.05差异水平，大写字母表示P<0.01差异水平。

2.3 铝处理对黑豆幼苗叶片中丙二醛含量的影响 从表3可以看出，10mg/L、100mg/L、1000mg/L、2000mg/L、5000mg/L浓度的铝浸种处理对黑豆幼苗叶片MDA含量都有提高，但是10mg/L、100mg/L浓度的铝浸种处理与对照组相比并未达到显著水平，当铝处理浓度为1000mg/L、5000mg/L时，黑豆幼苗叶片中的MDA含量与对照组相比达到显著水平（P<0.05），分别增加了14.61%、30.96%，当铝处理浓度为2000mg/L时，黑豆幼苗叶片中的MDA含量与对照组相比达到了极显著水平（P<0.01），MDA含量增加了26.67%。说明铝浸种提高了黑豆幼苗叶片中MDA的含量，中高浓度的铝浸种处理对黑豆幼苗造成了伤害。

2.4 铝处理对黑豆幼苗叶片中过氧化物酶活性的影响

由表4可以看出，10mg/L、100mg/L、1000mg/L浓度的铝浸种处理对黑豆幼苗叶片中的POD活性与对照组相比有增加趋势，但是并未达到显著水平，当铝处理浓度为2000mg/L、5000mg/L时，黑豆幼苗叶片中的POD活性与对照组相比达到了显著水平（P<0.05），与对照组相比分别增加了61.34%、72.78%。说明中高浓度的铝浸种处理黑豆种子，使得黑豆幼苗的POD增加，即其抗逆性增强。

3 讨论与结论

10～5000mg/L浓度的铝浸种处理降低了黑豆种子的发芽率，但与对照组相比并未达到显著水平，这与在小白菜[6]、荞麦[7]上取得的研究结果相一致，而低浓度的铝处理则显著降低油菜[8]、益母草[9]种子的发芽率，抑制了其正常生长。表明黑豆种子在萌发期对铝胁迫有较高的耐性。5000mg/L浓度的铝浸种处理降低了黑豆种子的发芽势，与对照组相比达到了显著水平，这与在火龙果[3]、小白菜[6]上取得的实验结果相一致。表明高浓度铝处理对黑豆种子前期萌发有较大的抑制作用。

10mg/L、100mg/L浓度的铝处理浸种对黑豆幼苗的根长和茎长的影响并不显著，但1000mg/L、2000mg/L、5000mg/L浓度的铝处理则抑制了黑豆幼苗的根长和茎长的正常生长，并且与对照相比达到了显著水平，这与小白菜[6]的研究结果一致。中高浓度的铝处理抑制了黑豆幼苗根和茎的正常生长，表明黑豆生长早期较种子萌发期对铝胁迫更为敏感。而造成这种现象的原因可能与黑豆幼苗生长期铝离子通过抑制跟细胞的伸长与分裂，影响了根系的发育和对水分、养分的吸收，从而对幼苗地上部分的生长发育产生了相应的抑制作用，造成植物生理代谢与形态建成的变化相关[10]，具体表现在幼苗的根长、茎长下降幅度随铝处理浓度的升高而增大。

逆境条件下，有毒害作用的活性氧自由基在细胞内往往大量积累，极易导致膜脂过氧化作用、蛋白质变性等生理生化紊乱现象，从而影响植物的正常生长[11]。在本实验中，中高浓度（1000mg/L、2000mg/L、5000mg/L）的铝处理显著提高了黑豆幼苗叶片中的MDA含量。由于MDA是活性氧自由基攻击膜脂过氧化作用的主要降解产物[12]，表明该浓度下铝胁迫使黑豆受到的伤害与细胞内活性氧自由基的大量积累有关。

与此同时，植物体内也相应存在保护酶系统，这对于及时清除细胞内活性氧自由基，保护细胞膜的结构稳定性具有重要意义[6]。POD是细胞内重要的自由基清除系统的保护酶之一，可有效分解细胞内的H2O2，降低其对膜脂的损伤[13]。本实验中，小白菜幼苗叶片POD活性在中高浓度铝处理（2000～5000mg/L）时较对照显著升高，表明POD活性的升高在提高黑豆幼苗适应中高浓度铝中起着重要作用。endprint

由本次研究可知，10～5000mg/L的铝浸种对黑豆的发芽率无明显影响，5000mg/L铝处理降低了黑豆种子的发芽势；较高浓度（1000mg/L以上）的铝浸种处理抑制了黑豆幼苗根和茎的生长。铝浸种提高了黑豆幼苗叶片中MDA的含量，中高浓度的铝浸种处理对黑豆幼苗造成了伤害。而过氧化氢酶（POD）活性在铝浓度为10mg/L、100mg/L、1000mg/L时受铝胁迫的影响较小，但在铝浓度为2000mg/L、5000mg/L时显著增加了POD活性。POD 活性的升高有助于提高黑豆幼苗对铝的适应性。

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（责编：张宏民）endprint