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摘要 [目的]为生产应用提供理论和技术依据。[方法] 以茄子种子为供试材料，用不同浓度的羧甲基壳聚糖浸种，对茄子种子发芽及幼苗素质的各项指标进行测定。[结果] 羧甲基壳聚糖能在不同程度提高种子的发芽势、发芽率、α-淀粉酶活性、发芽速度以及幼苗的株高、叶面积、全株鲜重、壮苗指数、根系活力、可溶性蛋白质、可溶性糖和叶绿素的含量。[结论] 以0.6%浓度CMC处理对茄子种子和幼苗影响效果较好。
关键词 羧甲基壳聚糖;茄子种子;萌发;幼苗素质
中图分类号 S641.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）33-11621-02
Effects of CMC on Seed Germination and Seedling Properties of Aubergine
XIE Dong-di， YUE Jun*
（Hezhou College， Hezhou ，Guangxi 542899）
Abstract [Objective] The research aimed to provide the theoretical and technical basis for the application in production. [Method] The effects of CMC on aubergine seeds germination and seedling growth were studied. [Result] CMC could increase seed germination index， germination percentage， germination rate， α-amylase activity， seedling height， leaves area， plant weight（F）， seedling strong index， root vigour， total soluble protein， total soluble sugar and chlorophyll content. [Conclusion] The effects of 0.6% carboxmethyl chitosan were better.
Key words Carboxmethyl chitosan; Aubergine seed; Germination; Seedling properties
基金項目 桂东特色资源开发与利用研究实验室建设（桂教科研（2010）6号）。
作者简介 谢冬娣（1968-），女，广西贺州人，副教授，从事植物生理生化方面的研究。*通讯作者，教授，硕士，从事生理学方面的研究。
收稿日期 2014-10-13
羧甲基壳聚糖（Carboxmethyl chitosan， CMC）是一种天然多糖甲壳素的衍生物，具有良好的生物亲和性和整合性[1]，可以作为一种新型的植物生长调节剂[2]， 能够明显增强作物种子发芽和幼苗生长期间的几丁质酶活性[3]，提高玉米等作物叶片的叶绿素含量，增强小麦光合速率和RuBP酶活性[4-5]。但是，CMC在蔬菜作物生产应用上的研究较少。茄子又名落苏、昆仑瓜等，是茄科茄属作物，属喜温作物，较耐高温，以露地栽培为主。秋茄常于冬季在苗床播种育苗。茄子种子较小，表面光滑，种皮难透水，生命力极强，有一定的休眠期，因此茄子种子催芽较困难。笔者利用CMC处理茄子种子，打破种子的休眠，研究CMC对茄子种子萌发和幼苗生长的影响，为生产应用提供理论和技术依据。
1 材料与方法
供试CMC （脱乙酰度为81.5%）购于广州金越城化工有限公司。以贺州市地方品种“油茄”的种子为试材。取籽粒饱满的干种子，以0.3%、0.6%、0.9%不同浓度的CMC溶液做浸种处理，以蒸馏水浸种作对照，每份0.55 g（约100粒），设4次重复。浸种24 h后将种子晾干，置恒温箱（28～30 ℃）中催芽。每天进行发芽调查，第7天计算种子发芽势，第14天计算种子发芽率、胚根长，第4、7天测萌发种子的α-淀粉酶活性。在种子露白后，播于150孔穴盘。在11月中下旬播种，20 d后调查幼苗的生长指标（株高、叶面积、全株鲜重、壮苗指数、根系活力）以及生理生化指标（叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量）。根系活力的测定采用A-萘胺法[6];叶绿素含量的测定采用丙酮法[7];可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝法[8];可溶性糖含量的测定采用苯酚-浓硫酸法[9];α-淀粉酶活性的测定采用DNS分光光度法[10]（酶活单位定义为：在40 ℃反应1 min水解1 mg淀粉所耗的酶量为1 U）。
计算公式为：
发芽势=∑（Gt/Dt）
式中，Dt为相应发芽天数;Gt为逐日发芽数。
壮苗指数=（地上茎/株高）×单株干重
2 结果与分析
2.1 CMC对茄子种子发芽的影响
从表1可以看出，用不同浓度CMC处理茄子种子，均有利于种子萌发。经CMC处理的茄子种子发芽率、发芽势、胚根长均比对照增加，平均发芽天数较对照缩短。茄子种子的胚根长随CMC处理浓度增大而增加，胚根长的最大增幅达16.81%。茄子种子的发芽率、发芽势则以0.6%CMC处理促进效果较明显，增幅分别为144.29%、33.18%;但是，0.9% CMC处理对茄子种子的发芽率无促进作用且可能有抑制作用。茄子种子平均发芽天数也以0.6% CMC处理较好，比对照缩短53.45%;经CMC处理的种子发芽高峰期出现早（第6天），发芽集中，而对照的种子发芽缓慢，持续时间长，发芽高峰期出现迟（第8天）。这可能是由于过高浓度的CMC在茄子种子表面形成较厚的膜，阻碍种子萌发过程的呼吸和水分的吸收[11];而适宜浓度的CMC在茄子种子表面形成相应厚度的膜，有利于增强种子抵制不利因素的干扰[12]，对种子发芽起明显的促进作用。 表1 CMC对茄子种子发芽的影响
2.2 CMC对茄子种子萌发过程的α-淀粉酶活性的影响
植物种子中的贮存成分——淀粉在萌发过程中主要被α-淀粉酶水解转化为可溶性糖，成为构建新器官的物质材料。因此，种子内的α-淀粉酶活性直接影响种子的萌发和幼苗的生長。从图1可以看出，在种子萌发过程中α-淀粉酶活性呈上升趋势，即第7天α-淀粉酶活性明显高于第4天。以0.3%、0.6%、0.9%不同浓度CMC处理茄子种子，其种子萌发过程中的α-淀粉酶活性均高于对照组;其中，0.6% CMC处理效果明显，在萌发过程的第4、7天种子的α-淀粉酶活性分别高于对照12.13%、21.30%。这说明不同浓度CMC处理在不同程度上提高茄子种子的α-淀粉酶活性，有力促进种子内淀粉的水解转化，从而使种子的发芽率、发芽势有所提高。
图1 CMC对茄子种子α-淀粉酶活性的影响
2.3 CMC处理种子对茄子幼苗生长的影响
从表2可以看出，不同浓度CMC处理茄子种子的出苗速度较快，幼苗生长势强。株高、叶面积、全株鲜重、壮苗指数、根系活力均在不同程度高于对照，叶面积、全株鲜重和壮苗指数、根系活力4项指标的效果较明显。其中，茄子幼苗的株高随CMC处理浓度的增大而增加;叶面积、全株鲜重和壮苗指数、根系活力4项指标则以0.6% CMC处理的增幅较大，分别是32.54%、35.48%、14.81%、52.21%;但是，0.9% CMC处理对茄子幼苗根系活力指标有抑制作用。这些结果表明适当浓度的CMC处理种子可以促进幼苗根系活力这一体现幼苗生长发育状况的重要指标，加强根系对养分的吸收能力，直接影响地上部分的生长和产量，体现为幼苗的株高、叶面积、全株鲜重、壮苗指数都优于对照。
表2 CMC处理种子对茄子幼苗生长的影响
2.4 CMC处理种子对茄子幼苗生理生化指标的影响
2.4.1
CMC处理种子对茄子幼苗叶绿素含量的影响。
植物地上部分叶绿素含量在一定程度上体现其光合作用的能力。茄子幼苗的叶绿素含量是幼苗素质的一个重要指标。从表3可以看出，以0.3%、0.6%、0.9%不同浓度的CMC处理茄子种子，茄子幼苗叶绿素含量均高于对照，其中以0.6% CMC处理效果较好，增幅达22.29%。这一结果表明适宜浓度的CMC处理茄子种子，促进幼苗光合产物的积累，有利于茄子幼苗的早发和生长，具体表征为幼苗的株高、叶面积、全株鲜重、壮苗指数都明显优于对照。
表3 CMC处理种子对茄子幼苗生化指标的影响
mg/g
2.4.2
CMC处理种子对茄子幼苗可溶性糖和可溶性蛋白质含量的影响。
从表3可以看出，分别以0.3%、0.6%、0.9%不同浓度的CMC处理茄子种子，茄子幼苗可溶性糖及可溶性蛋白质含量均高于对照。其中，以0.6% CMC处理效果较好，幼苗可溶性糖、可溶性蛋白质的含量与对照相比分别提高了25.71%、28.55%。这一结果表明适宜浓度的CMC处理茄子种子，促进幼苗对无机氮素的同化作用，促进蛋白质的合成，从而提高幼苗光合速率、光合产量。这对于茄子幼苗的生长发育及之后的树势发展都有重要作用。盛玮等[13]对于壳聚糖对小麦种子的相关研究也说明了这一点。
3 讨论
研究表明，不同浓度的CMC处理茄子种子，对种子萌发的各项指标的影响与α-淀粉酶的活性变化基本协同一致;而可溶性蛋白含量、可溶性糖2个指标与茄子幼苗叶的质量及根系活力的关系基本呈正相关。这表明CMC对提高茄子的幼苗质量起促进作用;CMC处理对茄子种子萌发的促进作用，可能是通过影响内源酶调节种子内部生理生化变化实现的。
CMC处理茄子种子，有利于茄子种子的萌发，有效解决茄子种皮坚硬且厚、有蜡质、发芽困难的问题，茄子幼苗的生长快速且健壮。分析这一结果，可能原因是CMC处理种子改善了茄子种皮的透性，并且通过提高种子萌发过程中的某些关键代谢酶的活性调节种子生理。有关这一结果的作用机理以及如何使CMC的活性物质更加简便、快速地输送到种子内部等问题，尚待进一步研究。
参考文献
[1]刘晨光，陈西广，刘万顺.甲壳质脱乙酰基酶的研究概况及进展[J].生物工程进展，1999，19（1）：32-35.
[2] NAPIEL R M，VENIS M A.Receptors for piant growth regulators：Recent advances[J].J Piant Growth Regu，1990，9：113-126.
[3] HIRANO S，YAMAMOTO T，HAYASHI M，et al.Chitinase activity in seeds coated with chitosan derivatives[J].Agric Biol Chem，1990，54：2719-2720.
[4] 师素云，薛启汉，王学臣，等.羧甲基壳聚糖对玉米萌发种子α-淀粉酶活性及幼苗叶片素含量的影响[J].江苏农业学报，1996，12（2）：29-33.
[5] 高廷东，王宪泽.羧甲基壳聚糖对小麦幼苗碳氮代谢相关酶活性的影响[J].作物研究，2002（4）：173-175.
[6] 山东农学院，西北农学院.植物生理学实验指导[M].济南：山东科学技术出版社，1980.
[7] 苏正淑，张宪政.几种测定植物叶绿素含量的方法比较[J].植物生理学通讯，1989（5）：77-78.
[8] 李 琳，焦新之.应用蛋白染色剂考马斯蓝D-250测定蛋白质的方法[J].植物生理学通讯，1980（6）：52-55.
[9] 张志良，瞿伟菁.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2002.
[10] 朱广廉.植物生理学实验[M].北京：北京大学出版社，1990.
[11] 张红辉，石伟勇，马国瑞.壳聚糖对种子萌发及幼苗生长的影响[J].东海海洋，2001，19（2）：41-46.
[12] 姜虎生，石德成.壳聚糖对大豆种子萌发和幼苗生长的影响[J].河南师范大学学报：自然科学版，2006，34（2）：117-119，123.
[13] 盛玮，张晓梅，薛建平，等.壳聚糖对小麦种子萌发及幼苗生理生化特性的影响[J].生物学杂志，2007，24（2）：51-53.
关键词 羧甲基壳聚糖;茄子种子;萌发;幼苗素质
中图分类号 S641.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）33-11621-02
Effects of CMC on Seed Germination and Seedling Properties of Aubergine
XIE Dong-di， YUE Jun*
（Hezhou College， Hezhou ，Guangxi 542899）
Abstract [Objective] The research aimed to provide the theoretical and technical basis for the application in production. [Method] The effects of CMC on aubergine seeds germination and seedling growth were studied. [Result] CMC could increase seed germination index， germination percentage， germination rate， α-amylase activity， seedling height， leaves area， plant weight（F）， seedling strong index， root vigour， total soluble protein， total soluble sugar and chlorophyll content. [Conclusion] The effects of 0.6% carboxmethyl chitosan were better.
Key words Carboxmethyl chitosan; Aubergine seed; Germination; Seedling properties
基金項目 桂东特色资源开发与利用研究实验室建设（桂教科研（2010）6号）。
作者简介 谢冬娣（1968-），女，广西贺州人，副教授，从事植物生理生化方面的研究。*通讯作者，教授，硕士，从事生理学方面的研究。
收稿日期 2014-10-13
羧甲基壳聚糖（Carboxmethyl chitosan， CMC）是一种天然多糖甲壳素的衍生物，具有良好的生物亲和性和整合性[1]，可以作为一种新型的植物生长调节剂[2]， 能够明显增强作物种子发芽和幼苗生长期间的几丁质酶活性[3]，提高玉米等作物叶片的叶绿素含量，增强小麦光合速率和RuBP酶活性[4-5]。但是，CMC在蔬菜作物生产应用上的研究较少。茄子又名落苏、昆仑瓜等，是茄科茄属作物，属喜温作物，较耐高温，以露地栽培为主。秋茄常于冬季在苗床播种育苗。茄子种子较小，表面光滑，种皮难透水，生命力极强，有一定的休眠期，因此茄子种子催芽较困难。笔者利用CMC处理茄子种子，打破种子的休眠，研究CMC对茄子种子萌发和幼苗生长的影响，为生产应用提供理论和技术依据。
1 材料与方法
供试CMC （脱乙酰度为81.5%）购于广州金越城化工有限公司。以贺州市地方品种“油茄”的种子为试材。取籽粒饱满的干种子，以0.3%、0.6%、0.9%不同浓度的CMC溶液做浸种处理，以蒸馏水浸种作对照，每份0.55 g（约100粒），设4次重复。浸种24 h后将种子晾干，置恒温箱（28～30 ℃）中催芽。每天进行发芽调查，第7天计算种子发芽势，第14天计算种子发芽率、胚根长，第4、7天测萌发种子的α-淀粉酶活性。在种子露白后，播于150孔穴盘。在11月中下旬播种，20 d后调查幼苗的生长指标（株高、叶面积、全株鲜重、壮苗指数、根系活力）以及生理生化指标（叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量）。根系活力的测定采用A-萘胺法[6];叶绿素含量的测定采用丙酮法[7];可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝法[8];可溶性糖含量的测定采用苯酚-浓硫酸法[9];α-淀粉酶活性的测定采用DNS分光光度法[10]（酶活单位定义为：在40 ℃反应1 min水解1 mg淀粉所耗的酶量为1 U）。
计算公式为：
发芽势=∑（Gt/Dt）
式中，Dt为相应发芽天数;Gt为逐日发芽数。
壮苗指数=（地上茎/株高）×单株干重
2 结果与分析
2.1 CMC对茄子种子发芽的影响
从表1可以看出，用不同浓度CMC处理茄子种子，均有利于种子萌发。经CMC处理的茄子种子发芽率、发芽势、胚根长均比对照增加，平均发芽天数较对照缩短。茄子种子的胚根长随CMC处理浓度增大而增加，胚根长的最大增幅达16.81%。茄子种子的发芽率、发芽势则以0.6%CMC处理促进效果较明显，增幅分别为144.29%、33.18%;但是，0.9% CMC处理对茄子种子的发芽率无促进作用且可能有抑制作用。茄子种子平均发芽天数也以0.6% CMC处理较好，比对照缩短53.45%;经CMC处理的种子发芽高峰期出现早（第6天），发芽集中，而对照的种子发芽缓慢，持续时间长，发芽高峰期出现迟（第8天）。这可能是由于过高浓度的CMC在茄子种子表面形成较厚的膜，阻碍种子萌发过程的呼吸和水分的吸收[11];而适宜浓度的CMC在茄子种子表面形成相应厚度的膜，有利于增强种子抵制不利因素的干扰[12]，对种子发芽起明显的促进作用。 表1 CMC对茄子种子发芽的影响
2.2 CMC对茄子种子萌发过程的α-淀粉酶活性的影响
植物种子中的贮存成分——淀粉在萌发过程中主要被α-淀粉酶水解转化为可溶性糖，成为构建新器官的物质材料。因此，种子内的α-淀粉酶活性直接影响种子的萌发和幼苗的生長。从图1可以看出，在种子萌发过程中α-淀粉酶活性呈上升趋势，即第7天α-淀粉酶活性明显高于第4天。以0.3%、0.6%、0.9%不同浓度CMC处理茄子种子，其种子萌发过程中的α-淀粉酶活性均高于对照组;其中，0.6% CMC处理效果明显，在萌发过程的第4、7天种子的α-淀粉酶活性分别高于对照12.13%、21.30%。这说明不同浓度CMC处理在不同程度上提高茄子种子的α-淀粉酶活性，有力促进种子内淀粉的水解转化，从而使种子的发芽率、发芽势有所提高。
图1 CMC对茄子种子α-淀粉酶活性的影响
2.3 CMC处理种子对茄子幼苗生长的影响
从表2可以看出，不同浓度CMC处理茄子种子的出苗速度较快，幼苗生长势强。株高、叶面积、全株鲜重、壮苗指数、根系活力均在不同程度高于对照，叶面积、全株鲜重和壮苗指数、根系活力4项指标的效果较明显。其中，茄子幼苗的株高随CMC处理浓度的增大而增加;叶面积、全株鲜重和壮苗指数、根系活力4项指标则以0.6% CMC处理的增幅较大，分别是32.54%、35.48%、14.81%、52.21%;但是，0.9% CMC处理对茄子幼苗根系活力指标有抑制作用。这些结果表明适当浓度的CMC处理种子可以促进幼苗根系活力这一体现幼苗生长发育状况的重要指标，加强根系对养分的吸收能力，直接影响地上部分的生长和产量，体现为幼苗的株高、叶面积、全株鲜重、壮苗指数都优于对照。
表2 CMC处理种子对茄子幼苗生长的影响
2.4 CMC处理种子对茄子幼苗生理生化指标的影响
2.4.1
CMC处理种子对茄子幼苗叶绿素含量的影响。
植物地上部分叶绿素含量在一定程度上体现其光合作用的能力。茄子幼苗的叶绿素含量是幼苗素质的一个重要指标。从表3可以看出，以0.3%、0.6%、0.9%不同浓度的CMC处理茄子种子，茄子幼苗叶绿素含量均高于对照，其中以0.6% CMC处理效果较好，增幅达22.29%。这一结果表明适宜浓度的CMC处理茄子种子，促进幼苗光合产物的积累，有利于茄子幼苗的早发和生长，具体表征为幼苗的株高、叶面积、全株鲜重、壮苗指数都明显优于对照。
表3 CMC处理种子对茄子幼苗生化指标的影响
mg/g
2.4.2
CMC处理种子对茄子幼苗可溶性糖和可溶性蛋白质含量的影响。
从表3可以看出，分别以0.3%、0.6%、0.9%不同浓度的CMC处理茄子种子，茄子幼苗可溶性糖及可溶性蛋白质含量均高于对照。其中，以0.6% CMC处理效果较好，幼苗可溶性糖、可溶性蛋白质的含量与对照相比分别提高了25.71%、28.55%。这一结果表明适宜浓度的CMC处理茄子种子，促进幼苗对无机氮素的同化作用，促进蛋白质的合成，从而提高幼苗光合速率、光合产量。这对于茄子幼苗的生长发育及之后的树势发展都有重要作用。盛玮等[13]对于壳聚糖对小麦种子的相关研究也说明了这一点。
3 讨论
研究表明，不同浓度的CMC处理茄子种子，对种子萌发的各项指标的影响与α-淀粉酶的活性变化基本协同一致;而可溶性蛋白含量、可溶性糖2个指标与茄子幼苗叶的质量及根系活力的关系基本呈正相关。这表明CMC对提高茄子的幼苗质量起促进作用;CMC处理对茄子种子萌发的促进作用，可能是通过影响内源酶调节种子内部生理生化变化实现的。
CMC处理茄子种子，有利于茄子种子的萌发，有效解决茄子种皮坚硬且厚、有蜡质、发芽困难的问题，茄子幼苗的生长快速且健壮。分析这一结果，可能原因是CMC处理种子改善了茄子种皮的透性，并且通过提高种子萌发过程中的某些关键代谢酶的活性调节种子生理。有关这一结果的作用机理以及如何使CMC的活性物质更加简便、快速地输送到种子内部等问题，尚待进一步研究。
参考文献
[1]刘晨光，陈西广，刘万顺.甲壳质脱乙酰基酶的研究概况及进展[J].生物工程进展，1999，19（1）：32-35.
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[5] 高廷东，王宪泽.羧甲基壳聚糖对小麦幼苗碳氮代谢相关酶活性的影响[J].作物研究，2002（4）：173-175.
[6] 山东农学院，西北农学院.植物生理学实验指导[M].济南：山东科学技术出版社，1980.
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