PEG-6000對(duì)不同黑麥草品種萌發(fā)期抗旱性的影響

周巧玲，徐慶國

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128）

PEG-6000對(duì)不同黑麥草品種萌發(fā)期抗旱性的影響

周巧玲，徐慶國*

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128）

為了篩選適應(yīng)湖南地區(qū)種植的優(yōu)良黑麥草品種，采用0、5%、10%、15%、20%的聚乙二醇（PEG-6000）溶液模擬干旱脅迫條件，對(duì)13個(gè)不同類型黑麥草品種種子的相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、種子活力指數(shù)、胚根／胚芽等進(jìn)行了分析和綜合評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，沃土、特高、俄勒岡四倍體等黑麥草品種種子萌發(fā)期的抗旱性強(qiáng)；雅晴、潘多拉、抗銹王、首相、夜影Ⅱ、匹克、劍寶、麥迪和頂峰等黑麥草品種種子萌發(fā)期的抗旱性中等；冬綠的種子萌發(fā)期抗旱性最差。

黑麥草；抗旱性；發(fā)芽特性；PEG-6000

黑麥草的整個(gè)生長發(fā)育過程會(huì)受到各種不良環(huán)境因素的影響，其中，干旱脅迫是影響黑麥草正常生長發(fā)育的主要非生物脅迫因素之一［1～3］。我國是世界上干旱最嚴(yán)重的國家之一，干旱脅迫也成為我國牧草生產(chǎn)最普遍的限制因素［4～6］。聚乙二醇-6000（PEG-6000）因其本身不易滲入活細(xì)胞內(nèi)不會(huì)給種子增加營養(yǎng)物質(zhì)，無毒，但能使活細(xì)胞緩慢吸水等優(yōu)點(diǎn)，而常被用作干旱脅迫的滲透脅迫劑［7］。種子萌發(fā)期是種子植物生活史中的關(guān)鍵階段，也是衡量植物抗旱性強(qiáng)弱的重要時(shí)期，直接影響植物的出苗情況［8］。本研究采用不同濃度的PEG-6000溶液模擬土壤干旱脅迫，研究其對(duì)13種不同類型黑麥草品種種子萌發(fā)特性的影響，試圖為我國黑麥草播種期的水分管理及黑麥草抗旱新品種的選育提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

共選用了13個(gè)黑麥草品種（表1）。其中，有2個(gè)一年生黑麥草品種，9個(gè)多年生黑麥草品種，2個(gè)蓋播黑麥草品種。各黑麥草品種均選擇成熟、飽滿的種子作為萌發(fā)試驗(yàn)材料。供試黑麥草種子均購自美國（北京）百綠集團(tuán)。

表1 參試黑麥草品種的名稱與類型Table 1 The type and cultivars of ryegrass for test

1.2 方法

1.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用不同濃度聚乙二醇溶液模擬土壤干旱脅迫條件。分別設(shè)置5%、10%、15%和20%等4種聚乙二醇溶液干旱脅迫處理濃度（w／v），與其相對(duì)應(yīng)的溶液水勢分別約為-0.10、-0.20、-0.40、-0.60 MPa，對(duì)照（CK）以蒸餾水代替PEG-6000溶液。各處理均采用25粒黑麥草種子，分別放入一個(gè)培養(yǎng)皿，各培養(yǎng)皿分別加入5 mL相對(duì)應(yīng)濃度的PEG-6000溶液，重復(fù)3次。然后將已加入種子與PEG-6000溶液的培養(yǎng)皿置于光照強(qiáng)度5 000 Lux，濕度50%的人工智能氣候培養(yǎng)箱，進(jìn)行15℃（16 h）～25℃（8 h）變溫處理。每天向培養(yǎng)皿補(bǔ)充加入因蒸發(fā)損失的相對(duì)應(yīng)濃度的適量PEG-6000溶液，以保證各處理水勢的穩(wěn)定性。

1.1.2 測定指標(biāo)與方法

發(fā)芽以胚芽長度占種子長度的1／2為標(biāo)準(zhǔn)，從種子置床之日開始觀察，每天定時(shí)記錄各處理的發(fā)芽種子數(shù)，以各處理的3個(gè)重復(fù)中有1粒種子發(fā)芽之日期作為該處理發(fā)芽開始期，當(dāng)連續(xù)4 d不再有種子發(fā)芽時(shí)作為該處理的發(fā)芽結(jié)束期。發(fā)芽試驗(yàn)的第12 d，從各處理的各重復(fù)中隨機(jī)挑選10粒正常發(fā)芽種子，測量其新生胚根和胚芽長度。各處理發(fā)芽結(jié)束后，按下列公式計(jì)算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)：

發(fā)芽勢（%）＝（在處理第4天時(shí)能正常發(fā)芽的種子數(shù)／供試種子數(shù)）×100

發(fā)芽率（%）＝（在發(fā)芽結(jié)束期正常發(fā)芽種子數(shù)／供試種子數(shù)）×100

發(fā)芽指數(shù)（GI）＝Σ（Gt／Dt）

式中：Gt為t日的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

活力指數(shù)（VI）＝GI×Sx

式中：GI為發(fā)芽指數(shù)；Sx為種芽平均長度（cm）。

為避免各黑麥草品種發(fā)芽特性的差異對(duì)其干旱脅迫發(fā)芽特性變化的分析影響，對(duì)各供試黑麥草品種的各種發(fā)芽性狀指標(biāo)均采用各處理的相對(duì)值，即干旱脅迫處理的指標(biāo)值／對(duì)照的指標(biāo)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG-6000對(duì)不同黑麥草品種種子發(fā)芽特性的影響

采用5%濃度PEG-6000的模似干旱脅迫處理，特高、沃土、劍寶、雅晴、抗銹王和俄勒岡四倍體等種子的相對(duì)發(fā)芽率均為0.95以上；10%濃度的PEG-6000脅迫處理，特高、潘多拉、雅晴、劍寶、俄勒岡四倍體和抗銹王等種子的相對(duì)發(fā)芽率均為0.85以上；15%濃度的PEG-6000脅迫處理，沃土、劍寶、潘多拉、頂峰和夜影Ⅱ等種子的相對(duì)發(fā)芽率均為0.70以上；20%濃度的PEG-6000脅迫處理，頂峰種子的相對(duì)發(fā)芽率最高，為0.41，特高、沃土、俄勒岡四倍體等種子的相對(duì)發(fā)芽率最低，均為0（表2）。

表2 各黑麥草品種在不同PEG-6000濃度下的相對(duì)發(fā)芽率Table 2 The relative germ ination rate of different ryegrass varieties in different PEG-6000 concentration

如表3所示，5%濃度的PEG-6000脅迫處理，特高、頂峰、雅晴、俄勒岡四倍體、夜影Ⅱ和匹克等種子的相對(duì)發(fā)芽勢均為0.90以上；10%濃度的PEG-6000脅迫處理，頂峰、雅晴、潘多拉、首相、俄勒岡四倍體、夜影Ⅱ和冬綠等種子的相對(duì)發(fā)芽勢均超過0.50；15%濃度的PEG-6000脅迫處理，只有頂峰（0.65）、首相（0.35）和俄勒岡四倍體（0.13）等具有相對(duì)發(fā)芽勢，其相對(duì)發(fā)芽指數(shù)分別高達(dá)0.82、0.67和0.36。20%濃度的PEG-6000脅迫處理，所有供試黑麥草品種種子均無相對(duì)發(fā)芽勢。

表3 各黑麥草品種在不同PEG-6000濃度下的相對(duì)發(fā)芽勢Table 3 The relative germ ination energy of different ryegrass varieties in different PEG-6000 concentration

如表4所示，5%濃度的PEG-6000脅迫處理，特高、沃土、雅晴、潘多拉、劍寶、頂峰、首相、俄勒岡四倍體、夜影Ⅱ、抗銹王、匹克、麥迪等種子的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)均大于0.90；10%濃度的PEG-6000脅迫處理，雅晴的種子相對(duì)發(fā)芽指數(shù)最高，為0.93，冬綠的種子相對(duì)發(fā)芽指數(shù)最低，為0.58；15%濃度的PEG -6000脅迫處理，冬綠的種子相對(duì)發(fā)芽指數(shù)最低，為0.2；20%濃度的PEG-6000脅迫處理，頂峰的種子相對(duì)發(fā)芽指數(shù)最高。

表4 各黑麥草品種在不同PEG-6000濃度下的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)Table 4 The relative germ ination index of different ryegrass varieties in different PEG-6000 concentration

如表5所示，5%濃度的PEG-6000脅迫處理，黑麥草品種雅晴和夜影Ⅱ等種子的相對(duì)活力指數(shù)均高達(dá)0.99。10%濃度的PEG-6000脅迫處理，黑麥草品種雅晴的種子相對(duì)活力指數(shù)最高，為0.85；黑麥草品種冬綠的種子相對(duì)活力指數(shù)最低，為0.46。15%濃度的PEG-6000脅迫處理，黑麥草品種雅晴的種子相對(duì)活力指數(shù)最低，為0.09。20%濃度的PEG-6000脅迫處理，黑麥草品種頂峰的種子相對(duì)活力指數(shù)最高；黑麥草品種沃土、特高、俄勒岡四倍體的相對(duì)活力指數(shù)最低，均為0。

綜上所述，不同濃度的PEG-6000模擬干旱脅迫處理均可顯著抑制所有黑麥草品種種子的發(fā)芽特性。

表5 各黑麥草品種在不同PEG-6000濃度下的相對(duì)活力指數(shù)_Table 5 The relative vigor index of different ryegrass varieties in different PEG-6000 concentration

2.2 PEG-6000對(duì)不同黑麥草品種種子胚根／胚芽的影響

如表6所示，20%濃度的PEG-6000處理，黑麥草品種沃土、特高、俄勒岡四倍體等無胚芽生長。隨著PEG-6000處理濃度增加，相同黑麥草品種的相對(duì)胚根／胚芽值均升高；不同黑麥草品種間的相對(duì)胚根／胚芽值存在顯著水平差異（p＜0.05）。5%、10%和20%濃度的PEG-6000處理，黑麥草品種頂峰種子的胚根／胚芽值均最高。而15%濃度的PEG -6000處理，則是黑麥草品種特高種子的胚根／胚芽值最高。

表6 各黑麥草品種在不同PEG-6000濃度下的相對(duì)胚根／胚芽Table 6 The relative contents／germ value of different ryegrass varieties in different PEG-6000 concentration

2.3 不同黑麥草品種種子萌發(fā)期抗旱性的綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)各黑麥草品種不同PEG-6000濃度處理的發(fā)芽特性指標(biāo)值，采用最短距離法，將13個(gè)供試黑麥草品種進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖1所示?？购敌詮?qiáng)的黑麥草品種為特高、俄勒岡四倍體、沃土，抗旱性中等的黑麥草品種為潘多拉、雅晴、抗銹王、首相、夜影Ⅱ、匹克、劍寶、麥迪和頂峰，而抗旱性最差的黑麥草品種為冬綠。

圖1 黑麥草品種抗旱性的聚類分析Fig.1 The cluster analysis of drought resistance on ryegrass varieties

3 討論

研究結(jié)果表明，不同黑麥草品種的抗旱性具有明顯差異。在我國南方引種推廣黑麥草品種時(shí)，必須注意黑麥草品種的抗旱性差異，篩選抗旱性強(qiáng)的黑麥草品種。黑麥草的抗旱能力是由多種因素相互作用而形成的對(duì)干旱逆境脅迫的一種綜合表現(xiàn)，是一種較為復(fù)雜的綜合性狀，除不同品種的遺傳背景外，還包括各種生態(tài)環(huán)境及栽培因子，且各個(gè)因素對(duì)其影響的程度各不相同。因此，評(píng)價(jià)黑麥草品種的抗旱性，不能僅僅采用某個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)其抗旱性大小進(jìn)行評(píng)價(jià)，而應(yīng)采用多種評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

本研究所選用的黑麥草抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)均是目前較常用且與抗旱性密切相關(guān)的生物學(xué)指標(biāo)，且采用聚類分析的方法對(duì)供試黑麥草品種的抗旱性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，其研究結(jié)果對(duì)今后我國南方地區(qū)黑麥草抗旱品種的篩選及其高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培具有一定的指導(dǎo)作用。但是，本研究僅僅探討了不同黑麥草品種的PEG-6000模擬干旱脅迫的萌發(fā)特性，由于不同黑麥草品種的抗旱性機(jī)制不同，其萌發(fā)期鑒定的抗旱性較強(qiáng)的黑麥草品種有可能并不代表其苗期乃至全生育期也具有較強(qiáng)的抗旱性［5～8］。因此，黑麥草品種抗旱性的綜合評(píng)價(jià)還有待今后結(jié)合大田和室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，對(duì)其不同生育期的形態(tài)、生長、生理生化特性等進(jìn)行更深入的研究。

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Influence of PEG-6000 on Drought Resistance of Different Ryegrass Cultivars in Germ ination Period

ZHOU Qiao-ling，XU Qing-guo*
（College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

In order to screen fine perennial ryegrass cultivars fit to be planted in Hunan areas，seed relative germination rate，relative germination energy，relative germination index，relative seed vigor index and contents／germ value among 13 different types of ryegrass cultivarswere analyzed and assessed synthetically under analogue drought condition with polyethylene glycol（PEG-6000）at the density of0，5%，10%，15%，20%.The results showed that the cultivarswith strong drought resistance of ryegrass cultivars in seed germination period were Barwoltra，Especially high，Oregon tetraploid；the cultivars with medium drought resistance of ryegrass varieties in seed germination period were YaQing，Pandora，Resist rust king，Premier，Night shadowⅡ，Peak，Swords，McGrady and Pinnacle；the resistance of Winter green was the worst.

Ryegrass；Drought resistance；Germination characteristics；PEG-6000

S543＋.6

：A

1001-5280（2014）02-0159-04

10.3969／j.issn.1001-5280.2014.02.11

2013 12- 21

周巧玲（1990-），女，湖南茶陵縣人，Email：1402118009＠qq.com。*通信作者：徐慶國，教授，Email：huxu0309＠aliyun.com。

中國科學(xué)院植物種質(zhì)創(chuàng)新與特色農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（Y052811t04）；湖南省教育廳項(xiàng)目（KC2011B023和CX2012B278）。