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摘要 为了研究磁场对豌豆种子萌发及生长的影响,选择强度为80~100、180~200 mT的磁场分别处理豌豆萌动种子5 、10 和15 min,3 d后测定豌豆种子的萌发状况,7 d后测定幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性。结果表明,磁场处理不仅促进了豌豆种子的萌发,同时还诱导了SOD、POD和PPO的活性。处理后芽苗菜的发芽率、茎重、茎长以及3种酶的活性都高于对照组。磁场强度180~200 mT、处理时间10 min的试验组发芽率、茎重、茎长增幅最大,磁场强度80~100 mT、处理时间10 min的试验组防御酶活性增幅最大。由此可见,适当的磁场处理可促进豌豆种子的萌发及防御酶的活性提高,可以用来增加豌豆芽苗菜生产效益和提高其营养价值。
关键词 磁场;豌豆;萌发;酶活性
中图分类号 S 643.3 文献标识码 A
文章编号 0517-6611(2021)19-0038-03
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.19.010
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Effects of Different Magnetic Field on Germination and Growth of Pisum sativum
TANG Ping,CHEN Zhen-yang
(College of Ocean and Port, Lianyungang Normal College, Lianyungang,Jiangsu 222000)
Abstract In order to study the effect of magnetic field on Pisum sativum seeds germination and growth, Pisum sativum seeds were treated with 80-100 and 180-200 mT magnetic fields for 5, 10 and 15 min respectively. The germination status of Pisum sativum seeds was deter mined after three days, and the activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and polyphenol oxidase (PPO) of seedlings were deter mined after seven days. The results showed that magnetic field not only promoted the germination of Pisum sativum seeds, but also induced SOD, POD and PPO activity. The germination rate, stem weight, stem length and the activities of three enzymes of the treated seeds were higher than those of the control group. The germination rate, stem weight and stem length of the experimental group with magnetic field strength of 180-200 mT and treatment time of 10 min increased the most, while the antioxidant enzyme activity of the experimental group with magnetic field strength of 80-100 mT and treatment time of 10 min increased the most. It can be seen that the appropriate magnetic field treatment can promote the germination of Pisum sativum seeds and improve the activity of antioxidant enzymes, which can be used to increase the production efficiency of Pisum sativum sprouts and improve its nutritional value.
Key words Magnetic field; Pisum sativum; Germination;Enzyme activity
作者簡介 唐萍(1965—),女,江苏徐州人,教授,博士,从事植物生理及分子生物学研究。
收稿日期 2021-05-21
磁场对生物组织会产生不同程度的影响[1]。Dhindsa等[2]用一定的磁场强度来处理烟草幼苗,发现磁场处理过的烟草幼苗的生长状况以及叶片中的酶活力都有明显的变化。徐振峰等[3]研究了梯度磁场对芝麻种子生物学特性的影响;周劲松等[4]发现磁场能够促进板蓝根的发芽、生长;刘秋香等[5]发现磁场处理能够增强小白菜叶片中PPO、SOD活性;Carbonell等[6]发现磁场对水稻的生长会产生影响。研究表明磁场处理不仅可以改变农作物的种子萌发和生长发育,还可以改变植物体内多种防御酶的活性 [7]。磁场处理种子因其绿色环保而在生产上开始应用[8]。 随着生活水平的提高,人们越来越注重饮食健康。近几年,各大城市的饭桌上悄然兴起了一种蔬菜,即具有抗氧化作用的“活体蔬菜”——芽苗菜。芽苗菜是一种营养价值较高的绿叶蔬菜,含有丰富的维生素C以及易被人体吸收的活性微量元素[9]。豌豆 (Pisum sativum L.)为豆科豌豆属植物,是一种常见的绿色植物。豌豆富含优质蛋白,能够促进机体的生长,增强机体的康复和抗病能力,含有铜、铬等微量元素,有助于大脑发育、降三高。豌豆芽苗菜是豌豆萌发出2~3个子叶的嫩芽,鲜美清香,营养价值丰富,是真正的绿色食品。
笔者研究不同磁场强度和处理时间对豌豆种子萌发、生长及芽苗菜防御酶活性的影响,寻找最适的磁场强度和处理时间的组合,以最大程度地提高豌豆芽苗菜生产效益,增强其营养价值。
1 材料与方法
1.1 试验仪器
电子天平,恒温水浴箱,752N型紫外分光光度计,Centrifuge 5804 R型冷冻离心机,SXG毫特斯拉计,100 mm×50 mm×10 mm铷铁硼强磁铁。
1.2 试验材料
豌豆( Pisum sativum L.)种子购置于种子站。选取大小均匀、颗粒饱满的豌豆种子若干,浸泡24 h,用80~100、180~200 mT强度的磁场分别处理豌豆萌动种子5、10和15 min,设立对照组(CK),每组处理设置3组重复,测量数值取平均值。
1.3 试验方法 在培养第3天统计发芽势,第7天开始测量茎长、茎重。
7 d后每组分别取茎2 g,加入适量缓冲液于冰浴条件下研磨,在4 ℃条件下,12 000 r/ min离心20 min,收集上清液备用。
测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)分别采用氯化硝基氮蓝四唑(NBT)光照还原法[10]、愈创木酚法[11]和分光光度计法[12]。
2 结果与分析
2.1 磁场处理对豌豆出芽率、芽苗菜茎重和茎长的影响 由表1~3可知,与对照组相比,试验组的出芽率、茎长和茎重都有所增加。在相同处理时间下,随着磁场强度的增强,其出芽率、茎重和茎长都表现出增幅加大,可以看出180~200 mT强度的磁场对豌豆种子的萌发及生长的刺激作用优于80~100 mT的磁场。而在相同的磁场强度下,处理时间为10 min时豌豆芽苗菜的出芽率、茎重和茎长都比处理时间5、15 min时高。其中,80~100 mT磁场强度下处理10 min时的出芽率、茎重和茎长分别比处理5 min时高5%、0.13 g和1.86 cm,比处理15 min时高2%、0.03 g、0.55 cm。180~200 mT磁场强度下处理10 min 3个指标的增幅比处理5 min时高4%、0.12 g、2.51 cm, 比处理15 min时高2%、0.07 g、0.95 cm。当处理时间继续增加到15 min时,其出芽率、茎重和茎长相较10 min时有降低趋势。可以看出磁场处理豌豆种子能够促进豌豆芽苗菜的生长发育,选取合适的磁场强度和处理时间可以优化促进作用[13]。
磁场处理后的豌豆芽苗菜的出芽率、茎重和茎长均比对照组有所增加,在各磁场强度和处理时间的组合中,以180~200 mT的磁场强度下处理10 min效果最好,其发芽率、茎重和茎长的增幅较对照组也达到最大。
2.2 磁场处理对豌豆芽苗菜超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响 由图1可知,对照组的豌豆芽苗菜SOD的活力为2778 U/(min·g),经磁场处理的豌豆芽苗菜的SOD活力均大于对照组。在相同处理时间下,80~100 mT磁场强度下的SOD活力相较180~200 mT磁场强度下的SOD活力高;其中,在处理时间分别为5、10和15 min时,80~100 mT磁场处理下的SOD活力比180~200 mT磁场处理下的分别高0794、0.595和0.595 U/(min·g)。而在相同的磁场条件下,处理10 min的豌豆芽苗菜的SOD活力最高,处理15 min的SOD活力次之,处理5 min的SOD活力最低。当豌豆幼苗处于磁场中,会受到胁迫从而诱导SOD活性产生,最初SOD活性随着处理时间的增加而增加,但随着处理时间的不断延长,其活性又出现下降。80~100 mT强度下处理10 min高于对照9.115 U/(min·g),增幅最大。
可见磁场对豌豆芽苗菜的SOD有激活作用,豌豆芽苗菜也能迅速对外界环境条件的变化作出反应[14]。
2.3 磁场处理对豌豆芽苗菜过氧化物酶(POD)活性的影响 由图2可知,磁场处理后的豌豆芽苗菜中POD活性均高于对照组。其中,在80~100 mT的磁场强度下,3组处理时间较对照分别增加了0.195、2.225、0.370 U/(min·g)。在180~200 mT的磁場强度下分别增加0.175、1.155、0.260 U/(min·g)。在相同处理时间下,80~100 mT的磁场强度下豌豆芽苗菜POD活力高于180~200 mT的试验组。在各磁场强度和处理时间组合中,磁场强度80~100 mT、处理时间10 min 组的豌豆芽苗菜POD活性峰值最高,较对照增幅最大。
2.4 磁场处理对豌豆芽苗菜多酚氧化酶(PPO)活性的影响
从图3可以看出,经过磁场处理后的豌豆芽苗菜的PPO活性都有变化,其PPO活性均高于对照组。在同一磁场强度下,处理时间为10 min时,PPO活性达到最大值。处理时间为5 min时,80~100、180~200 mT磁场下的PPO活性较对照组分别增加0.536、0.268 U/(min·g);处理时间10 min时,80~100、180~200 mT磁场下的PPO活性增长幅度较大,增幅分别为1.964、1.161 U/(min·g);处理时间延长为15 min时,增幅有所下降,80~100、180~200 mT强度下的PPO活性分别比对照增加0.714、0.625 U/(min·g)。在各磁场强度和处理时间组合中,以磁场强度80~100 mT、处理时间10 min 组合的试验组PPO活性峰值最高。 3 讨论
该试验主要研究了磁场对豌豆种子萌发和生长的影响。豌豆芽苗菜的发芽率、茎重和茎长在磁场作用下都会增加,磁场强度为180~200 mT、处理时间为10 min时达到最大值。这可能是由于磁场能够加强种子萌发时蛋白质和淀粉的水解过程,磁场处理又活化水分子进而催化生物大分子特别是水解酶和氧化还原酶活性,从而表现出代谢反应加快,使种子的发芽势以及茎长、茎重都大幅度上升[15-16]。
磁场处理豌豆芽苗菜时,SOD、POD和PPO均呈增长趋势。在试验组的各组合中,磁场强度80~100 mT、处理时间10 min时3种防御酶活性增幅最大。当豌豆受到磁场胁迫时,体内会产生过量的活性氧引起植物细胞损伤[17-18]。SOD是一种能够清除超氧阴离子、降低其对生物体的伤害、起到保护细胞、延缓衰老的作用[19]。POD能够分解H 2O 2,迅速消除H 2O 2在组织内的不良影响,在新陈代谢中占有很重要的地位[20-21]。而PPO是与植物色素的生成及其产品的色变有关的一种氧化还原酶[22];同时,它能够催化形成醌类物质,促进伤口的愈合,对蔬菜保鲜有一定的现实意义[23]。
磁场会对豌豆芽苗菜的生物学效应和抗氧化指标产生影响,不同强度磁场和不同处理时间的影响程度有所不同。由此可知,适宜的磁场强度和适当时间的磁场处理豌豆芽苗菜的萌动种子,可以提高芽苗菜种子的发芽率,增加其芽苗菜的茎重和茎长,也可提高芽苗菜中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性。因此,磁场处理不仅可以促进豌豆芽苗菜的种子萌发和生长发育,还可以提高其防御酶活性,提高营养价值。
参考文献
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关键词 磁场;豌豆;萌发;酶活性
中图分类号 S 643.3 文献标识码 A
文章编号 0517-6611(2021)19-0038-03
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.19.010
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Effects of Different Magnetic Field on Germination and Growth of Pisum sativum
TANG Ping,CHEN Zhen-yang
(College of Ocean and Port, Lianyungang Normal College, Lianyungang,Jiangsu 222000)
Abstract In order to study the effect of magnetic field on Pisum sativum seeds germination and growth, Pisum sativum seeds were treated with 80-100 and 180-200 mT magnetic fields for 5, 10 and 15 min respectively. The germination status of Pisum sativum seeds was deter mined after three days, and the activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and polyphenol oxidase (PPO) of seedlings were deter mined after seven days. The results showed that magnetic field not only promoted the germination of Pisum sativum seeds, but also induced SOD, POD and PPO activity. The germination rate, stem weight, stem length and the activities of three enzymes of the treated seeds were higher than those of the control group. The germination rate, stem weight and stem length of the experimental group with magnetic field strength of 180-200 mT and treatment time of 10 min increased the most, while the antioxidant enzyme activity of the experimental group with magnetic field strength of 80-100 mT and treatment time of 10 min increased the most. It can be seen that the appropriate magnetic field treatment can promote the germination of Pisum sativum seeds and improve the activity of antioxidant enzymes, which can be used to increase the production efficiency of Pisum sativum sprouts and improve its nutritional value.
Key words Magnetic field; Pisum sativum; Germination;Enzyme activity
作者簡介 唐萍(1965—),女,江苏徐州人,教授,博士,从事植物生理及分子生物学研究。
收稿日期 2021-05-21
磁场对生物组织会产生不同程度的影响[1]。Dhindsa等[2]用一定的磁场强度来处理烟草幼苗,发现磁场处理过的烟草幼苗的生长状况以及叶片中的酶活力都有明显的变化。徐振峰等[3]研究了梯度磁场对芝麻种子生物学特性的影响;周劲松等[4]发现磁场能够促进板蓝根的发芽、生长;刘秋香等[5]发现磁场处理能够增强小白菜叶片中PPO、SOD活性;Carbonell等[6]发现磁场对水稻的生长会产生影响。研究表明磁场处理不仅可以改变农作物的种子萌发和生长发育,还可以改变植物体内多种防御酶的活性 [7]。磁场处理种子因其绿色环保而在生产上开始应用[8]。 随着生活水平的提高,人们越来越注重饮食健康。近几年,各大城市的饭桌上悄然兴起了一种蔬菜,即具有抗氧化作用的“活体蔬菜”——芽苗菜。芽苗菜是一种营养价值较高的绿叶蔬菜,含有丰富的维生素C以及易被人体吸收的活性微量元素[9]。豌豆 (Pisum sativum L.)为豆科豌豆属植物,是一种常见的绿色植物。豌豆富含优质蛋白,能够促进机体的生长,增强机体的康复和抗病能力,含有铜、铬等微量元素,有助于大脑发育、降三高。豌豆芽苗菜是豌豆萌发出2~3个子叶的嫩芽,鲜美清香,营养价值丰富,是真正的绿色食品。
笔者研究不同磁场强度和处理时间对豌豆种子萌发、生长及芽苗菜防御酶活性的影响,寻找最适的磁场强度和处理时间的组合,以最大程度地提高豌豆芽苗菜生产效益,增强其营养价值。
1 材料与方法
1.1 试验仪器
电子天平,恒温水浴箱,752N型紫外分光光度计,Centrifuge 5804 R型冷冻离心机,SXG毫特斯拉计,100 mm×50 mm×10 mm铷铁硼强磁铁。
1.2 试验材料
豌豆( Pisum sativum L.)种子购置于种子站。选取大小均匀、颗粒饱满的豌豆种子若干,浸泡24 h,用80~100、180~200 mT强度的磁场分别处理豌豆萌动种子5、10和15 min,设立对照组(CK),每组处理设置3组重复,测量数值取平均值。
1.3 试验方法 在培养第3天统计发芽势,第7天开始测量茎长、茎重。
7 d后每组分别取茎2 g,加入适量缓冲液于冰浴条件下研磨,在4 ℃条件下,12 000 r/ min离心20 min,收集上清液备用。
测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)分别采用氯化硝基氮蓝四唑(NBT)光照还原法[10]、愈创木酚法[11]和分光光度计法[12]。
2 结果与分析
2.1 磁场处理对豌豆出芽率、芽苗菜茎重和茎长的影响 由表1~3可知,与对照组相比,试验组的出芽率、茎长和茎重都有所增加。在相同处理时间下,随着磁场强度的增强,其出芽率、茎重和茎长都表现出增幅加大,可以看出180~200 mT强度的磁场对豌豆种子的萌发及生长的刺激作用优于80~100 mT的磁场。而在相同的磁场强度下,处理时间为10 min时豌豆芽苗菜的出芽率、茎重和茎长都比处理时间5、15 min时高。其中,80~100 mT磁场强度下处理10 min时的出芽率、茎重和茎长分别比处理5 min时高5%、0.13 g和1.86 cm,比处理15 min时高2%、0.03 g、0.55 cm。180~200 mT磁场强度下处理10 min 3个指标的增幅比处理5 min时高4%、0.12 g、2.51 cm, 比处理15 min时高2%、0.07 g、0.95 cm。当处理时间继续增加到15 min时,其出芽率、茎重和茎长相较10 min时有降低趋势。可以看出磁场处理豌豆种子能够促进豌豆芽苗菜的生长发育,选取合适的磁场强度和处理时间可以优化促进作用[13]。
磁场处理后的豌豆芽苗菜的出芽率、茎重和茎长均比对照组有所增加,在各磁场强度和处理时间的组合中,以180~200 mT的磁场强度下处理10 min效果最好,其发芽率、茎重和茎长的增幅较对照组也达到最大。
2.2 磁场处理对豌豆芽苗菜超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响 由图1可知,对照组的豌豆芽苗菜SOD的活力为2778 U/(min·g),经磁场处理的豌豆芽苗菜的SOD活力均大于对照组。在相同处理时间下,80~100 mT磁场强度下的SOD活力相较180~200 mT磁场强度下的SOD活力高;其中,在处理时间分别为5、10和15 min时,80~100 mT磁场处理下的SOD活力比180~200 mT磁场处理下的分别高0794、0.595和0.595 U/(min·g)。而在相同的磁场条件下,处理10 min的豌豆芽苗菜的SOD活力最高,处理15 min的SOD活力次之,处理5 min的SOD活力最低。当豌豆幼苗处于磁场中,会受到胁迫从而诱导SOD活性产生,最初SOD活性随着处理时间的增加而增加,但随着处理时间的不断延长,其活性又出现下降。80~100 mT强度下处理10 min高于对照9.115 U/(min·g),增幅最大。
可见磁场对豌豆芽苗菜的SOD有激活作用,豌豆芽苗菜也能迅速对外界环境条件的变化作出反应[14]。
2.3 磁场处理对豌豆芽苗菜过氧化物酶(POD)活性的影响 由图2可知,磁场处理后的豌豆芽苗菜中POD活性均高于对照组。其中,在80~100 mT的磁场强度下,3组处理时间较对照分别增加了0.195、2.225、0.370 U/(min·g)。在180~200 mT的磁場强度下分别增加0.175、1.155、0.260 U/(min·g)。在相同处理时间下,80~100 mT的磁场强度下豌豆芽苗菜POD活力高于180~200 mT的试验组。在各磁场强度和处理时间组合中,磁场强度80~100 mT、处理时间10 min 组的豌豆芽苗菜POD活性峰值最高,较对照增幅最大。
2.4 磁场处理对豌豆芽苗菜多酚氧化酶(PPO)活性的影响
从图3可以看出,经过磁场处理后的豌豆芽苗菜的PPO活性都有变化,其PPO活性均高于对照组。在同一磁场强度下,处理时间为10 min时,PPO活性达到最大值。处理时间为5 min时,80~100、180~200 mT磁场下的PPO活性较对照组分别增加0.536、0.268 U/(min·g);处理时间10 min时,80~100、180~200 mT磁场下的PPO活性增长幅度较大,增幅分别为1.964、1.161 U/(min·g);处理时间延长为15 min时,增幅有所下降,80~100、180~200 mT强度下的PPO活性分别比对照增加0.714、0.625 U/(min·g)。在各磁场强度和处理时间组合中,以磁场强度80~100 mT、处理时间10 min 组合的试验组PPO活性峰值最高。 3 讨论
该试验主要研究了磁场对豌豆种子萌发和生长的影响。豌豆芽苗菜的发芽率、茎重和茎长在磁场作用下都会增加,磁场强度为180~200 mT、处理时间为10 min时达到最大值。这可能是由于磁场能够加强种子萌发时蛋白质和淀粉的水解过程,磁场处理又活化水分子进而催化生物大分子特别是水解酶和氧化还原酶活性,从而表现出代谢反应加快,使种子的发芽势以及茎长、茎重都大幅度上升[15-16]。
磁场处理豌豆芽苗菜时,SOD、POD和PPO均呈增长趋势。在试验组的各组合中,磁场强度80~100 mT、处理时间10 min时3种防御酶活性增幅最大。当豌豆受到磁场胁迫时,体内会产生过量的活性氧引起植物细胞损伤[17-18]。SOD是一种能够清除超氧阴离子、降低其对生物体的伤害、起到保护细胞、延缓衰老的作用[19]。POD能够分解H 2O 2,迅速消除H 2O 2在组织内的不良影响,在新陈代谢中占有很重要的地位[20-21]。而PPO是与植物色素的生成及其产品的色变有关的一种氧化还原酶[22];同时,它能够催化形成醌类物质,促进伤口的愈合,对蔬菜保鲜有一定的现实意义[23]。
磁场会对豌豆芽苗菜的生物学效应和抗氧化指标产生影响,不同强度磁场和不同处理时间的影响程度有所不同。由此可知,适宜的磁场强度和适当时间的磁场处理豌豆芽苗菜的萌动种子,可以提高芽苗菜种子的发芽率,增加其芽苗菜的茎重和茎长,也可提高芽苗菜中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性。因此,磁场处理不仅可以促进豌豆芽苗菜的种子萌发和生长发育,还可以提高其防御酶活性,提高营养价值。
参考文献
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