化感物质

编号2011221102
毕业论文（设计）
（2015 届本科）
论文题目：胡萝卜种子萌发对几种化感物质的响应
学院：生命科学与技术学院
专业：生物技术
班级： 2011级生物技术班
作者姓名：柴文官
指导教师：王春林职称：讲师
完成日期： 2015 年 6 月 2 日
目录
诚信声明 (1)
题目 (2)
摘要 (2)
关键词 (2)
引言 (3)
1 实验材料与方法 (3)
1.1 材料与试剂 (3)
1.1.1 实验材料 (3)
1.1.2 实验材料培养 (4)
1.1.3 试剂 (4)
1.1.4 实验器材 (4)
1.2 研究方法 (4)
1.2.1 吸水量的测定 (4)
1.2.2 可溶性糖含量：采用蒽酮比色法 (4)
1.2.3 淀粉含量的测定：酸解法 (5)
1.2.4 淀粉酶活性的测定: 3,5 二硝基水杨酸法 (5)
2 结果与分析 (5)
2.1 胡萝卜种子萌发过程中吸水量、鲜重、干重的变化 (5)
2.2 胡萝卜种子在萌发过程中淀粉酶活性的变化 (7)
2.3 胡萝卜种子在萌发过程中淀粉含量的变化 (8)
2.4 胡萝卜种子在萌发过程中可溶性糖含量的变化 (9)
3 结论 (10)
参考文献 (10)
致谢 (12)
诚信声明
本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者签名：
二O一年月日
胡萝卜种子萌发对几种化感物质的响应
柴文官
（陇东学院生命科学与技术学院甘肃庆阳 745000）
摘要：本实验研究了苯甲酸、肉桂酸、辣椒叶水浸液3种化感物质对胡萝卜种子萌发的影响，结果表明：3种化感物质处理的胡萝卜种子，萌发过程中随时间变化的趋势都变现为：吸水量增加,淀粉酶活性逐渐升高, 淀粉含量降低,可溶性糖含量逐渐升高；差异性表现为：苯甲酸、肉桂酸、辣椒叶水浸液的处理组与对照组比较，胡萝卜种子萌发过程中吸水量、淀粉酶活性、可溶性糖含量、淀粉利用率均降低，具体变化趋势为：对吸水量变化影响：辣椒叶水浸液＞苯甲酸＞肉桂酸＞CK；对淀粉酶活性影响：苯甲酸＞肉桂酸＞辣椒叶水浸液＞CK；对可溶性糖含量变化影响：苯甲酸＞辣椒叶水浸液＞肉桂酸＞CK；淀粉利用率影响程度：苯甲酸＞辣椒叶水浸液＞肉桂酸＞CK。

关键词:化感物质；吸水量；淀粉；淀粉酶；可溶性糖
Carrot seed germination response to sevsral allelochemicals
CHAI Wen-guan
(College of life science and technology, Longdong University, Qingyang Gansu745000 ) Abstract: In this study, benzoic acid, cinnamic acid, pepper leaf aqueous extracts three kinds of allelochemicals on seed germination of carrots, results showed that: three kinds of carrot seed Allelochemicals treated during germination time varying trends are realizable to: increase water absorption, amylase activity gradually increased, reduced starch content, soluble sugar content increased; differences in performance: benzoic acid, cinnamic acid, pepper leaf aqueous extracts of the treatment group and the control group, Carrot Seed water absorption during germination, amylase activity, soluble sugar content, starch utilization decreased, particularly trends are: changes on water absorption: Pepper Leaf Aqueous Extract> benzoic acid> cinnamic acid> CK; impact on amylase activity : benzoic acid> cinnamic acid> pepper leaf aqueous extracts> CK; on the soluble sugar content: benzoic acid> pepper leaf aqueous extracts> cinnamic acid> CK; starch utilization impact: benzoic acid> pepper leaf aqueous extracts > cinnamic acid> CK.
Keywords:Allelochemicals;water absorption;starch;amylase; soluble sugar
引言：
胡萝卜,其肉质根富含蔗糖、葡萄糖、淀粉、胡萝卜素以及钾、钙、磷等，每100克鲜重含1.67-12.1毫克胡萝卜素，含量高于番茄的5-7倍，食用后经肠胃消化分解成维生素A，能防治夜盲症和呼吸道疾病。

总体来说胡萝卜可以防癌抗癌、增强免疫功能，增强抵抗力，还是高血压、冠心病患者的食疗佳品，故有地下“小人参”之称，是人们日常养生最佳选择。

化感作用首先是Molisch在1937年提出的,定义为所有类型植物(含微生物)之间生化物质的相互作用，同时指出这种相互作用包括有害和有益两个方面。

Rice根据Molisch 的原始定义和化感作用近50年的研究成果，将化感作用定义为植物释放化学物质到外部环境,影响(抑制或促进)邻近植物( 异种个体或同种个体)的生长和发育。

化感物质是植物向环境中释放并对周围植物产生有害或有利影响的化学物质,是一些次生代谢物质或转化物，通过醋酸代谢的一个或几个方面而影响生长发育,如种子的萌发[1]。

继化感作用被定义之后，化感物质方面的研究已取得了很大的成果，现阶段国内主要研究表现为：一是发现及分离提纯化感物质，西南大学的刘成研究了芦苇的化感作用机理,最后还以生物测试为活性跟踪手段,通过浸提、萃取、硅胶柱层析分离方法及气相色谱-质谱(GC-MS)鉴定方法,分离鉴定了芦苇化感活性物质油酸、亚油酸、N,N-二乙基乙酰胺等，并对分离鉴定得到的潜在化感物质进行了化感活性验证[2]，还有崔翠等人研究了核桃根系分泌物的化感作用,利用乙酸乙酯提取核桃活体收集到的根系分泌物并通过气相色谱和质谱联用技术进行分离鉴定了棕榈酸、氯苯、2、4－二叔丁基苯酚等[3]；二是利用化感物质或植物水浸液来研究化感作用对植物种子、幼苗的生长影响以及不同植物间化感作用影响，赵悦明等人研究不同浓度阿魏酸、香草酸、槲皮黄素、木樨草素、茶碱和可可碱对鬼针草种子萌发、幼苗生长及根尖细胞有丝分裂的影响,发现1mmol/L 处理下6种化感物质对鬼针草种子萌发的抑制作用最强[4]；三是利用化感物质来研究化感作用对植物生长过程中的生理生化变化影响，刘会萍研究了以各种类型的蔬菜植物为栽培作物,选取不同形态的无机碘和海藻碘肥作为外源碘,采用水培和土培等栽培方式,研究了碘在植物体内的分布、吸收和转运特征,分析了蔬菜植物吸收富集外源碘,对作物果实品质的影响[5]；四是化感作用影响机理研究，张江红研究采用盆栽和田间调查相结合的方法,观察在连作条件下幼苗的生长特性,测定不同苹果砧木根系分泌物和残茬浸
提液的成分,分析多年生果园根土自毒物质的动态变化[6]。

胡萝卜种子其发芽率低至70%左右，出土力差，要了解化感物质对种子萌发过程中的生理生化影响，才能有效利用化感物质促进种子萌发。

目前利用化感物质以胡萝卜种子为受体来研究种子萌发过程中生理生化变化影响较少，本次实验通过对3种化感物质处理过的胡萝卜种子萌发过程中的生理生化变化影响进行基础研究，以此为胡萝卜栽培提供了理论基础。

1、实验材料和方法
1.1 材料
1.1.1 实验材料
胡萝卜种子：购于市种子经销公司；
苯甲酸（10-3mol/L）；肉桂酸(400mg/L)；辣椒叶（50mg/L）。

1.1.2 实验材料培养
在洁净的培养皿中放入滤纸,加入不同浓度的各种水浸液或处理液至滤纸饱和为止，蒸馏水作对照,将胡萝卜种子均匀撒播于培养皿中,置于22℃±1培养箱中进行培养,及时补充等量的水浸液和蒸馏水，分别于萌发的0h、24h、48h、76h、92h取出所播种子进行各种生理指标的测定。

1.1.3 试剂
麦芽糖（分析纯）2%HCl 3，5—二硝基水杨酸（分析纯） NaOH 酒石酸钾钠柠檬酸钠柠檬酸可溶性淀粉 95%乙醇（分析纯）蒽酮（分析纯）乙酸乙酯浓硫酸(相对密度1.84) 蔗糖(分析纯) 85%的磷酸葡萄糖（分析纯）活性炭酚酞试剂
1.1.4 实验器材
可见光分光光度计低温离心机恒温水浴锅(40℃) 具塞刻度试管分析天平研钵旋涡混合器烘箱光照培养箱
1.2 研究方法
1.2.1 吸水量的测定
实验种子的各阶段的材料先称重 W
1
, 然后在105℃烘10min,接下来70℃烘至恒重,
分别称取其重量W
2。

种子吸水量按式计算:W=(W
1
-W
2
)( W
1
表示种子的鲜重；W
2
表示种子的
干重)；
1.2.2 可溶性糖含量：采用蒽酮比色法[7]
取萌发的种子0.2g，研磨成匀浆,加3ml80%乙醇,到入试管中,将试管放在80℃水浴
中提取30min,其残渣加3ml80%乙醇重复提2次，离心5min（4000r/min），合并上清，并用80%乙醇定容到25ml容量瓶中，加入10mg活性炭，80℃脱色，接下来用于测定。

吸取1ml放入试管中,加蒽酮试剂5ml混合,于沸水浴中煮沸10min；取出流水冷却至室温；以80%乙醇做对照，然后在分光光度计625nm处测得吸光度。

从标准曲线上查得滤液中所含糖量，然后计算样品中含糖量。

用1g种子里的含的可溶性糖（mg）来表示，每组实验均重复3次。

1.2.3 淀粉含量的测定：酸解法[8]
将提取可溶性糖时离心得到的残渣烘干,加2%HCl水解1h后,以0.1mol/L NaOH中和,定容至25m1,用3,5—二硝基水杨酸法测定其还原性糖含量，淀粉含量 = 还原性糖含量×0.9(因淀粉水解时结合了一分子水) 。

取1支25ml刻度试管，加入2ml还原糖待测液和3，5—二硝基水杨酸试剂1.5ml，以空白试剂做对照，在540nm处测定其吸光度。

从标准曲线上查得滤液中所含糖量，然后计算样品中含淀粉量。

用1g种子里的含的淀粉（mg）来表示，每组实验均重复3次。

1.2.4 淀粉酶活性的测定: 3,5—二硝基水杨酸法[9]
取萌发的种子0.2g,加入蒸馏水2ml,置于研钵中，充分研磨后,将匀浆倒入离心管中，用6ml蒸馏水分次将残渣洗入离心管，放置提取10min，每隔数分钟搅动一次，使其充分提取。

然后在4000r/min,0－4℃下离心10min, 取上清液倒入100ml容量瓶中，加蒸馏水定容至刻度，摇匀，即为淀粉酶原液。

取2支干净的具塞试管，编号，按下表进行操作。

以空白试剂做对照，在540nm处测定其吸光度。

从标准曲线上查得滤液中所含的麦芽糖量，然后计算样品中淀粉酶活性。

酶活性的大小以麦芽糖mg/(鲜重g·5min)来表示，每组实验均重复3次。

管号 1 2
淀粉酶原液/ml 1.0 1.0
3，5-二硝基水杨酸试剂/ml 2.0 0
预保温40℃恒温水浴中保温10min
1%淀粉溶液/ml（40℃） 1.0 1.0
保温40℃恒温水浴中保温5min
3，5-二硝基水杨酸试剂/ml 0 2.0
2、结果与分析
2.1 胡萝卜种子萌发过程中吸水量、鲜重、干重的变化
表2胡萝卜种子萌发过程中吸水量、鲜重、干重变化分析
Table 1 carrot seed germination process water uptake, fresh weight, dry weight change analysis 试剂时间0h 24h 48h 72h 96h 4种处理的吸水速率
/v变化比较项目
CK
鲜重/g 0.208 0.387 0.401 0.432 0.581 V平(%)=130.65%
快
干重/g 0.2 0.197 0.197 0.194 0.195
吸水量/g 0.008 0.19 0.204 0.238 0.386
吸水速率% / 96.4 105.6 122.7 197.9
苯甲酸10-3mol/L
鲜重/g 0.206 0.382 0.398 0.43 0.554 V平(%)=122.7%
较快
干重/g 0.2 0.197 0.196 0.196 0.195
吸水量/g 0.006 0.185 0.202 0.234 0.358
吸水速率% / 93.9 103.1 119.4 182.7
肉桂酸400 mg/L
鲜重/g 0.026 0.383 0.401 0.429 0.561 V平(%)=125.8%
较快
干重/g 0.2 0.196 0.197 0.196 0.196
吸水量/g 0.006 0.187 0.204 0.234 0.365
吸水速率% / 95.4 103.6 119.8 186.2
辣椒叶水浸液50mg/L
鲜重/g 0.205 0.374 0.389 0.398 0.516 V平(%)=114.6%
慢
干重/g 0.2 0.197 0.195 0.196 0.195
吸水量/g 0.005 0.177 0.194 0.202 0.321
吸水速率% / 89.8 99.4 103.5 165.7
图1胡萝卜种子萌发过程中吸水量、鲜重、干重变化曲线
Fig.1 carrot seed germination process water uptake, fresh weight, dry weight curve
水是种子萌发必不可少的条件,吸收水分是种子独立生活的第一步。

一般来说种子萌
发吸水过程可以分为三个阶段：即急剧的吸水、吸水的停止和重新迅速吸水[10]。

图1可知，胡萝卜种子萌发过程中吸水量的变化也可分为三个阶段:第一阶段胡萝卜种子萌发的前24h,这个阶段吸水速度较快,曲线斜度较大；第二个阶段胡萝卜种子萌发24h-48h，这个阶段吸水量略有增加但是比较缓慢基本维持平衡；第三个阶段是胡萝卜种子萌发的48h-72h，这个阶段由于胚迅速长大和细胞体积加大，胡萝卜种子再次迅速吸水，这与吕建伟等人的研究结果相同[11]；表2和图1表明，胡萝卜种子在萌发过程中干重略有下降，但变化不大，种子萌发过程中鲜重迅速增加，是由于种子吸水引起的，因此萌发过程中吸水量的变化和鲜重的变化基本呈现同样的趋势,二者成正相关；另外，经3种化感物质处理过的胡萝卜种子萌发过程中鲜重和吸水量变化存在差异，对吸水量变化影响：辣椒叶水浸液＞苯甲酸＞肉桂酸＞CK，与杨期和等人的研究相似[12]，引起这种情况原因是，一些化感物质处理液可引起种子的膜透性和功能的改变，进而影响吸水量的变化。

2.2 胡萝卜种子在萌发过程中淀粉酶活性的变化
图2胡萝卜种子萌发过程中淀粉酶活性变化
Fig.2 Carrot Seed Germination of amylase activity curve
储藏淀粉的水解主要是在淀粉酶的作用下进行的，根据图2可知，处理组与对照组都随着种子的萌发过程淀粉酶的活性逐渐升高，而且干种子就有淀粉酶的存在，因此可以保证萌发初期物质与能量代谢的快速启动，但经3种化感物质处理过的胡萝卜种子，与对照组相比均降低了种子萌发过程中淀粉酶的活性，对淀粉酶活性影响：苯甲酸＞肉桂酸＞辣椒叶水浸液＞CK。

其原因是：化感物质可改变许多酶的合成或功能而影响种子的酶活性，细叶亚菊的挥发油中的蒎烯、樟脑、乙酸菊烯醇脂和桉叶油精等，可明显降低披碱草种子中淀粉酶的活性，从而抑制披碱草种子萌发[13]。

2.3 胡萝卜种子在萌发过程中淀粉含量的变化
图3 胡萝卜种子在萌发过程中淀粉含量的变化
Fig.3 carrot seeds during germination curve of starch content
种子在萌发期间所需要的养料和能量主要来自它的储藏物质的转化和利用，这些物质在种子萌发时水解成简单的营养物质，作为构成新组织的成分和产生能量的原料[14]，而淀粉是胡萝卜种子的主要储藏物质。

由图3可知，处理组与对照组都随着种子的萌发过程淀粉含量逐渐下降,另外，经3种化感物质处理过的胡萝卜种子，与对照组相比均降低了种子萌发过程中淀粉的利用率或水解能力，对淀粉利用率影响：苯甲酸＞辣椒叶水浸液＞肉桂酸＞CK。

引起原因存在两方面：图2和图3比较得淀粉酶活性大小与淀粉
含量成负相关，即随淀粉酶活性的上升淀粉含量骤减，因此是淀粉酶活性被降低或抑制造成的；另一种：图1和图3比较淀粉含量与吸水量成负相关，即随吸水量的增加淀粉含量骤减，因此也可能是种子吸水被阻碍或延迟造成的[15]。

2.4 胡萝卜种子在萌发过程中可溶性糖含量的变化
图4 胡萝卜种子在萌发过程中可溶性糖含量的变化
Fig.4 Soluble sugar content of carrot seeds during germination curve 由图4可知，处理组与对照组都随着种子的萌发过程可溶性糖含量先升后降，这与王延琴等人的研究相似[16]，原因是胡萝卜种子萌发过程中淀粉被水解为可溶性糖，而后期可溶性糖又被分解为其他产物；图2、图3和图4对比得，经3种化感物质处理的种子以及对照，种子萌发72h后可溶性糖含量开始降低,而淀粉酶的活性继续升高，出现此现象的原因是可溶性糖被利用，用来转化或合成新的物质,为蛋白质合成提供碳骨架和ATP的合成提供底物，进而为种子的萌发提供能量,因此导致可溶性糖含量降低[17]；另一方面：经3种化感物质处理过的胡萝卜种子，与对照组相比前期萌发过程中可溶性糖含量均降低，对可溶性糖含量变化影响：苯甲酸＞辣椒叶水浸液＞肉桂酸＞CK；引起
的原因：3种化感物质可不同程度的影响种子淀粉酶活性及吸水量，从而导致淀粉被水解的程度不同，其产物可溶性糖含量也不同；而72h后，可溶性糖含量不同，可能是3种化感物质能够不同程度影响蛋白质合成和代谢酶活性作用，从而使可溶性糖利用受到不同程度的限制或改变[12]。

3、结论
研究表明，经3种化感物质处理的胡萝卜种子，萌发过程中生理生化的变化均被影响，与对照组相比，经处理的胡萝卜种子萌发过程中吸水量、淀粉酶活性、可溶性糖含量、淀粉利用率均降低；在胡萝卜种子萌发过程中，3种化感物质对生理生化的影响机制不同，影响程度也存在差异，归纳为：对种子萌发过程中的吸水量影响：辣椒叶水浸液＞苯甲酸＞肉桂酸＞CK，对淀粉酶活性影响：苯甲酸＞肉桂酸＞辣椒叶水浸液＞CK；对可溶性糖含量变化影响：苯甲酸＞辣椒叶水浸液＞肉桂酸＞CK；淀粉利用率影响程度：苯甲酸＞辣椒叶水浸液＞肉桂酸＞CK，辣椒叶水浸液对胡萝卜种子萌发过程中吸水量影响最大，苯甲酸对胡萝卜种子萌发过程中淀粉酶活性影响最大，肉桂酸主要影响了胡萝卜种子后期萌发过程中的可溶性糖的转化；3种化感物质对胡萝卜种子萌发过程中的生理代谢产生抑制效应，进而会抑制种子萌发。

参考文献
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致谢
非常感谢王春林老师在我大学的最后阶段-毕业论文设计给予了自己无私的帮助，无论是最初的定题，还是论文的修改，她总是对我耐心的指导，总是在百忙之中，抽出时间来解决我遇到的问题，这种无私奉献的精神让我很钦佩，也很让我很感动，在此，我向她表示我最诚挚的谢意，同时也祝所有的老师身体健康，工作顺利。

最后感谢各位专家的批评与指导。