干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響

李 暢，蘇家樂，劉曉青，何麗斯，陳尚平，肖 政，熊才法

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所／江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210014）

干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響

李 暢，蘇家樂＊，劉曉青，何麗斯，陳尚平，肖 政，熊才法

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所／江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210014）

為探明鹿角杜鵑種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)期的耐旱性，以鹿角杜鵑干種子和90d苗齡幼苗為材料，采用聚乙二醇（PEG-6000）模擬不同程度的干旱脅迫，研究干旱脅迫對(duì)其種子萌發(fā)、早期幼苗生長(zhǎng)及幼苗的細(xì)胞膜透性、MDA含量、有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶活性的影響，并對(duì)種子萌發(fā)率、早期幼苗生長(zhǎng)量與PEG脅迫濃度間進(jìn)行了回歸分析。結(jié)果表明：（1）5%～25%PEG脅迫范圍內(nèi)，隨著干旱脅迫程度的增加，鹿角杜鵑種子的發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間推遲，發(fā)芽持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和幼苗生長(zhǎng)量顯著降低；重度干旱脅迫（25%PEG）下，鹿角杜鵑種子完全未萌發(fā)。（2）發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)以及幼苗生長(zhǎng)量的變化均與干旱脅迫程度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，回歸分析求得鹿角杜鵑種子萌發(fā)的半致死PEG干旱脅迫濃度為15.68%、半致矮PEG干旱脅迫濃度為15.37%。（3）隨著PEG脅迫濃度的增加，鹿角杜鵑幼苗葉片SOD活性呈先升后降的趨勢(shì)，但各脅迫處理仍顯著高于CK（0%PEG）；細(xì)胞膜透性、MDA、脯氨酸、可溶性糖含量、POD和CAT活性則在中度（15%～20% PEG）和重度脅迫下顯著升高，與干旱脅迫程度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。研究表明，干旱脅迫顯著抑制了鹿角杜鵑種子萌發(fā)和早期幼苗生長(zhǎng)，使其細(xì)胞膜受到損傷，同時(shí)鹿角杜鵑可通過體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶活性的增加來適應(yīng)干旱環(huán)境，使得自身受抑制、損傷程度降到最低。

鹿角杜鵑；干旱脅迫；種子萌發(fā)；早期幼苗生長(zhǎng)；幼苗生理

鹿角杜鵑（Rhododendron latoucheae）是杜鵑花科（Ericaceae）杜鵑花屬馬銀花亞屬（subgenus Azaleastrum）常綠灌木或小喬木，作為杜鵑花屬中垂直分布最寬的種類之一，其主要分布于長(zhǎng)江中下游及其以南地區(qū)海拔160～2 670m的山坡林緣或雜木林內(nèi)，生境陰涼濕潤(rùn)［1-2］。鹿角杜鵑葉片狹長(zhǎng)濃綠、花色清雅有清香，花葉兼賞，生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，研究開發(fā)前景廣闊［1-3］。但其在引種繁育過程中會(huì)受到諸多環(huán)境因素的影響，水分是極為重要的影響因子之一，尤其是干旱環(huán)境。實(shí)生繁殖是目前鹿角杜鵑主要繁殖方式，且科研工作者們從杜鵑花種子繁殖的實(shí)踐認(rèn)識(shí)到，從種子萌發(fā)獲得的幼苗開始馴化，使之適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂颍且环N有效的引種馴化手段［4-5］。而種子萌發(fā)成苗又是植物生活史中抗逆性最為脆弱的發(fā)育階段［6］，故開展種子萌發(fā)期抗旱特性、對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)性及響應(yīng)機(jī)制研究尤為重要。

目前，關(guān)于鹿角杜鵑的報(bào)道主要集中在園林應(yīng)用［3］、繁殖技術(shù)［7-8］、光合生理［9］、耐鹽評(píng)價(jià)［10］、輻射育種［11］等方面，對(duì)其耐旱特性僅限于“喜濕潤(rùn)”的籠統(tǒng)描述，未見關(guān)于鹿角杜鵑種子耐旱方面的研究報(bào)道。聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）是一種滲透調(diào)節(jié)劑，近些年來作為水分脅迫劑被廣泛應(yīng)用于植物種子萌發(fā)期的耐旱性研究［6，12-17］。因此，本試驗(yàn)采用不同濃度PEG-6000溶液模擬不同程度的干旱脅迫狀況，研究干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑種子萌發(fā)、早期幼苗生長(zhǎng)、細(xì)胞膜透性、滲透調(diào)節(jié)能力、抗氧化系統(tǒng)等的影響，以期了解鹿角杜鵑對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)性及響應(yīng)機(jī)制，為鹿角杜鵑的合理開發(fā)、引種栽培及耐旱育種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

供試的鹿角杜鵑種子采集于浙江天目山自然保護(hù)區(qū)野生植株，由浙江農(nóng)林大學(xué)鑒定提供，自然晾干，除去干癟空粒和雜質(zhì)，室溫干燥器內(nèi)保存。鹿角杜鵑種子凈度97%，種子千粒重（0.1003±0.0084）g，TTC法［18］測(cè)定種子活力為87%。試驗(yàn)用鹿角杜鵑幼苗由種子萌發(fā)得到。

1.2 方 法

1.2.1 聚乙二醇模擬干旱脅迫濃度的設(shè)置 采用PEG-6000模擬不同程度的干旱脅迫。根據(jù)預(yù)備試驗(yàn)，共設(shè)6個(gè)脅迫濃度，其PEG-6000濃度（M／V）分別為0%（去離子水，CK）、5%、10%、15%、20%和25%，與之相對(duì)應(yīng)的溶液水勢(shì)分別約為0、-0.05、-0.20、-0.40、-0.60、-0.86MPa［19］。其中，-0.05和-0.20MPa水勢(shì)為輕度干旱脅迫，-0.40和-0.60MPa水勢(shì)為中度干旱脅迫，-0.86MPa水勢(shì)為重度干旱脅迫［13］。

1.2.2 種子萌發(fā)脅迫試驗(yàn) 體式顯微鏡Olympus SZX10下挑取籽粒飽滿、大小均勻的鹿角杜鵑種子，經(jīng)0.3%（M／V）KMnO4溶液浸種消毒15min，去離子水充分洗凈，吸水紙吸干種子表面水分后，將種子均勻排布于培養(yǎng)皿內(nèi)浸透了不同濃度PEG-6000溶液的濾紙上，置于光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)測(cè)定。培養(yǎng)條件為：溫度25℃，光照強(qiáng)度120μmol· m-2·s-1，光照時(shí)間12h·d-1。每天向?yàn)V紙加PEG-6000溶液數(shù)滴，以浸透濾紙并稍有剩余為度，每4d更換1次濾紙，以減少水勢(shì)變動(dòng)。每處理100粒，重復(fù)3次。以胚根長(zhǎng)度達(dá)種子長(zhǎng)度的1／2為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)5d無萌發(fā)種子視為萌發(fā)結(jié)束，每24h觀察記錄種子發(fā)芽數(shù)；計(jì)算發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間、發(fā)芽持續(xù)時(shí)間、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)，并結(jié)合幼苗生長(zhǎng)量測(cè)量結(jié)果計(jì)算活力指數(shù)；種子發(fā)芽后第2～10天測(cè)量幼苗生長(zhǎng)量（生長(zhǎng)點(diǎn)至根尖總長(zhǎng)），每2d測(cè)量1次，每處理測(cè)量10株，重復(fù)3次。

發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間：從發(fā)芽試驗(yàn)開始到第1粒種子開始萌發(fā)所需時(shí)間（天數(shù)）

發(fā)芽持續(xù)時(shí)間：種子開始萌發(fā)到最后一個(gè)萌發(fā)的總天數(shù)

發(fā)芽率（GR）＝種子發(fā)芽總數(shù)／供試種子總數(shù)（100粒）×100%

發(fā)芽勢(shì)（GE）＝日發(fā)芽種子數(shù)達(dá)到高峰時(shí)，發(fā)芽種子總數(shù)／供試種子總數(shù)（100粒）×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）＝∑（在不同時(shí)間的發(fā)芽數(shù)／相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）

活力指數(shù)（VI）＝發(fā)芽指數(shù)×第10天幼苗高度（mm）

1.2.3 幼苗生長(zhǎng)脅迫試驗(yàn)及生理指標(biāo)測(cè)定 試驗(yàn)在智能玻璃溫室中進(jìn)行，挑選生長(zhǎng)一致的90d苗齡的鹿角杜鵑幼苗移植于72孔穴盤中，每孔1株，基質(zhì)為泥炭和珍珠巖等比例混合而成。緩苗7d后進(jìn)行干旱脅迫試驗(yàn)，脅迫梯度設(shè)置6個(gè)水平（見1.2.1），每處理水平72株（1穴盤），3次重復(fù)。脅迫7d后，取幼苗葉片進(jìn)行生理指標(biāo)的測(cè)定。其中，丙二醛（MDA）含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法［20］，細(xì)胞膜相對(duì)透性采用電導(dǎo)儀法［20］，游離脯氨酸含量測(cè)定采用酸性茚三酮法［20］，可溶性糖測(cè)定采用蒽酮比色法［20］。超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）活性采用試劑盒法，試劑盒由南京建成生物有限公司提供［21］。所需上清液均按李合生［20］的方法制備，按試劑盒說明書操作、比色，運(yùn)用試劑盒提供的公式計(jì)算出SOD、POD、CAT活性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有測(cè)定結(jié)果取平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)性分析，使用最小顯著差數(shù)法（LSD）比較差異顯著性，Excel 2003下繪制圖表并擬合回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑種子萌發(fā)的影響

2.1.1 發(fā)芽進(jìn)程 如圖1所示，鹿角杜鵑干種子正常條件下（0，CK）發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間為7d，發(fā)芽持續(xù)時(shí)間為8d。PEG脅迫濃度≤10%時(shí)，鹿角杜鵑發(fā)芽持續(xù)時(shí)間較CK延長(zhǎng)1d，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間不變，但第7天的發(fā)芽率較CK顯著降低；當(dāng)PEG濃度≥15%時(shí)，鹿角杜鵑種子發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間較CK延后，且隨著PEG脅迫濃度的增加，鹿角杜鵑種子發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間延后時(shí)間越長(zhǎng)，如20%PEG脅迫下的鹿角杜鵑種子，其發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間（10d）延遲3d，發(fā)芽持續(xù)時(shí)間（11d）延長(zhǎng)3d；25%PEG脅迫下的鹿角杜鵑種子未見萌發(fā)。說明輕度干旱脅迫（5%～10%PEG）對(duì)鹿角杜鵑種子萌發(fā)已具有延緩作用，且隨著干旱脅迫程度的加強(qiáng)（PEG濃度的增加），種子吸收水分越發(fā)困難，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間延后，發(fā)芽持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)。

2.1.2 萌發(fā)指標(biāo) 發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)是反映種子發(fā)芽能力的主要指標(biāo)。由表1可以看出，隨PEG脅迫濃度的增加，鹿角杜鵑種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈現(xiàn)明顯降低趨勢(shì)，且各測(cè)試萌發(fā)指標(biāo)均與CK差異顯著，其中的活力指數(shù)在各處理間差異均達(dá)顯著水平（P＜0.05）。20%PEG中度干旱脅迫下，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)4個(gè)萌發(fā)指標(biāo)僅為CK的13.72%、12.73%、10.55%和2.94%，25%PEG重度干旱脅迫則完全抑制了鹿角杜鵑種子萌發(fā)。以上結(jié)果說明干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑種子萌發(fā)抑制作用明顯，整體表現(xiàn)為濃度依賴規(guī)律；同時(shí)也可以看到，在15%PEG中度干旱脅迫下，鹿角杜鵑種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)仍能達(dá)到CK的58.41%、46.36%、51.10%和24.66%，又說明鹿角杜鵑具有一定的抗旱性。

另外，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，鹿角杜鵑種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均與PEG脅迫濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)；建立發(fā)芽率與PEG脅迫濃度的回歸方程［y＝-769.05x2-122.21x＋74.845（R2＝0.967 5）］，推算得出鹿角杜鵑種子的半致死PEG模擬干旱脅迫濃度為15.68%。

圖1 干旱脅迫下鹿角杜鵑種子發(fā)芽進(jìn)程Fig.1 The seed germinating progress of R.latoucheae under drought stress

2.2 干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑早期幼苗生長(zhǎng)的影響

早期幼苗生長(zhǎng)對(duì)干旱脅迫較為敏感，在5%～20%PEG濃度范圍內(nèi)，隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，不同PEG濃度下的鹿角杜鵑早期幼苗生長(zhǎng)量均逐漸增加，但生長(zhǎng)量增加的幅度則隨PEG脅迫濃度增加而呈現(xiàn)降低趨勢(shì)（圖2）。其中，20%PEG脅迫下鹿角杜鵑第10天幼苗生長(zhǎng)量較第2天幼苗生長(zhǎng)量增加了1.11倍，而CK第10天幼苗生長(zhǎng)量則較第2天幼苗生長(zhǎng)量增加了4.63倍，二者差異顯著。種子發(fā)芽4d后，5%～25%PEG濃度脅迫下的鹿角杜鵑早期幼苗生長(zhǎng)量均顯著低于CK，且隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，處理間差異增大，種子發(fā)芽第6天后處理間差異均達(dá)到顯著水平；種子發(fā)芽第10天，輕度干旱（5%和10%）脅迫下幼苗生長(zhǎng)量分別比CK降低8.33%和26.85%，而中度干旱脅迫（15%和20%）下則比CK分別降低51.65%和72.02%。進(jìn)一步相關(guān)性分析表明，幼苗生長(zhǎng)量與PEG脅迫濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)。說明5%～20%PEG脅迫濃度范圍內(nèi)，干旱脅迫可抑制鹿角杜鵑早期幼苗生長(zhǎng)，且抑制作用隨脅迫時(shí)長(zhǎng)的增加及脅迫濃度的增加而增大。建立幼苗生長(zhǎng)量（第10天）與PEG脅迫濃度的回歸方程［y＝-103.09x2-30.115x＋13.895（R2＝0.996 8）］，推算得出鹿角杜鵑種子的半致矮PEG模擬干旱脅迫濃度為15.37%。

2.3 干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑幼苗細(xì)胞膜相對(duì)透性和MDA含量的影響

逆境條件下，植物葉片的細(xì)胞膜相對(duì)透性通常用葉片的相對(duì)電導(dǎo)率表示。如圖3所示，隨PEG脅迫濃度的增加，鹿角杜鵑幼苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)；且在5%～25%PEG脅迫濃度范圍內(nèi)，相對(duì)電導(dǎo)率均與CK呈顯著性差異；25% PEG重度干旱脅迫下，相對(duì)電導(dǎo)率升至CK的2.93倍。相關(guān)性分析表明，相對(duì)電導(dǎo)率和PEG脅迫濃度之間的相關(guān)系數(shù)為0.969，并達(dá)到極顯著水平。說明不同程度PEG脅迫對(duì)鹿角杜鵑幼苗細(xì)胞膜透性均產(chǎn)生傷害。

表1 干旱脅迫下鹿角杜鵑種子萌發(fā)指標(biāo)的變化Table 1 The seed germination of R.latoucheae under drought stress

圖2 干旱脅迫下鹿角杜鵑幼苗生長(zhǎng)的變化不同小寫字母表示不同PEG濃度處理間在0.05水平差異顯著；下同F(xiàn)ig.2 The seedling growth of R.latoucheae under drought stress The different normal letters indicate the significant difference among the different PEG treatments at 0.05level；The same as below

MDA是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物之一，因其在細(xì)胞中的積累在一定程度上反映了植物體內(nèi)自由基的動(dòng)態(tài)和細(xì)胞的受損程度，在衡量植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱中廣泛應(yīng)用［22］。與相對(duì)電導(dǎo)率變化趨勢(shì)相同，5%～25%PEG濃度范圍內(nèi)，鹿角杜鵑幼苗MDA含量亦隨PEG脅迫濃度的增加呈現(xiàn)增加趨勢(shì)；PEG脅迫濃度≥15%時(shí)，MDA含量與CK差異顯著（圖3）。相關(guān)性分析表明MDA含量與PEG脅迫濃度之間的相關(guān)系數(shù)為0.949，呈極顯著正相關(guān)?？梢?，隨干旱脅迫程度的增強(qiáng)，鹿角杜鵑幼苗細(xì)胞膜系統(tǒng)已受到不同程度的損傷。

2.4 干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑幼苗有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

游離脯氨酸和可溶性糖作為植物體內(nèi)2種有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在干旱脅迫中起重要作用［23］。如圖4所示，鹿角杜鵑幼苗游離脯氨酸和可溶性糖含量對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)特征一致，均隨PEG脅迫濃度的增加而持續(xù)上升；PEG脅迫濃度≥15%時(shí)，2指標(biāo)含量與相應(yīng)CK差異均達(dá)到顯著水平。其中，游離脯氨酸含量在中度干旱脅迫（15%PEG）下較對(duì)照增加了39.57%，在重度干旱脅迫（25%PEG）下則顯著增加到CK（139.81μg·g-1）的2.13倍；可溶性糖含量隨PEG脅迫濃度的增加而產(chǎn)生的積累量的增幅則較游離脯氨酸小，在15%PEG中度干旱脅迫下較CK增加了28.00%，25%PEG重度干旱脅迫下達(dá)到最大值，為CK（1.52μg·g-1）的1.47倍。所測(cè)的游離脯氨酸含量和可溶性糖含量均與PEG脅迫濃度呈正相關(guān)關(guān)系，且均達(dá)到極顯著水平?？梢?，PEG脅迫下鹿角杜鵑幼苗可通過增加自身有機(jī)滲透脅迫調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量來抵御干旱脅迫。

2.5 干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑幼苗抗氧化酶活性影響

SOD、POD和CAT是植物體內(nèi)3種重要的抗氧化酶，逆境條件下可在一定程度內(nèi)降低活性氧對(duì)植物的傷害。鹿角杜鵑幼苗3種抗氧化酶對(duì)PEG干旱脅迫的響應(yīng)不盡相同（圖5）。其中，在5%～25%PEG脅迫濃度范圍內(nèi)，SOD活性均顯著高于CK，且隨PEG脅迫濃度的升高呈先升高后降低的趨勢(shì)，并于15%PEG脅迫下升至最高，為CK的1.42倍；POD和CAT活性則隨PEG脅迫濃度的升高而呈持續(xù)上升趨勢(shì)，其中POD活性在PEG脅迫濃度≥10%較CK顯著升高，CAT活性則在PEG脅迫濃度≥15%時(shí)與CK差異顯著，POD和CAT活性均在25%PEG脅迫濃度下升至最高，分別為CK的2.24倍和1.62倍。3種抗氧化酶活性均與PEG脅迫濃度呈正相關(guān)關(guān)系，其中POD和CAT活性與PEG脅迫濃度相關(guān)性達(dá)到極顯著水平。說明干旱脅迫下鹿角杜鵑幼苗可通過抗氧化酶活性增強(qiáng)來抵御過量的活性氧自由基造成的損傷。

圖3 干旱脅迫下鹿角杜鵑幼苗相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量Fig.3 The relatively conductivity and MDA content of R.latoucheae seedlings under drought stress

圖4 干旱脅迫下鹿角杜鵑幼苗脯氨酸和可溶性糖含量Fig.4 The proline content and soluble sugar content of R.latoucheae seedlings under drought stress

圖5 干旱脅迫下鹿角杜鵑幼苗抗氧化酶活性Fig.5 The antioxidant enzyme activities of R.latoucheae seedlings under drought stress

3 討 論

3.1 鹿角杜鵑種子萌發(fā)及早期幼苗生長(zhǎng)對(duì)PEG模擬干旱脅迫的響應(yīng)特征

植物種子的萌發(fā)指標(biāo)直接反映種子耐逆境能力［16］。在本研究中，從5%PEG脅迫濃度開始，各濃度PEG干旱脅迫處理對(duì)鹿角杜鵑種子的萌發(fā)及早期幼苗的生長(zhǎng)就具有明顯的延緩和抑制作用，表現(xiàn)為隨PEG脅迫濃度的增加，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著降低，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間推遲，發(fā)芽持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，幼苗的生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)速度下降，這與前人報(bào)道的干旱脅迫下五爪金龍（Ipomoea cairica）［12］、麻楝（Chukrasia tabularis）［14］、鳳仙花（Impatiens balsamina）［16］、宿根天人菊（Gaillardia aristata）［17］等的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)規(guī)律一致。但與李鵬鵬等［6］對(duì)杠柳（Periploca sepium）、李志萍等［15］對(duì)栓皮櫟（Quercus variabilis）種子研究報(bào)道的低濃度PEG對(duì)種子萌發(fā)有一定的引發(fā)作用有所不同，這可能與植物本身的特性及其環(huán)境的異質(zhì)性有關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果表明輕度（5%～10%PEG）和中度（15%～20%PEG）干旱脅迫下，鹿角杜鵑種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)受到抑制，但對(duì)干旱脅迫仍具有一定的忍耐性；在25%PEG重度干旱脅迫下，種子萌發(fā)完全受抑制；發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)以及幼苗生長(zhǎng)量的變化均與干旱脅迫程度呈極顯著負(fù)相關(guān)，回歸分析求得鹿角杜鵑種子萌發(fā)的半致死PEG干旱脅迫濃度為15.68%、半致矮PEG干旱脅迫濃度為15.37%，即鹿角杜鵑種子萌發(fā)的耐旱臨界值［15］介于15.37%～15.68%之間。試驗(yàn)結(jié)果為人工直播栽培鹿角杜鵑時(shí)土壤水分管理提供指導(dǎo)，同時(shí)也為鹿角杜鵑耐旱育種提供了適宜的PEG脅迫濃度。

3.2 鹿角杜鵑幼苗對(duì)PEG模擬干旱脅迫的生理生化響應(yīng)特性

干旱脅迫下，植物體內(nèi)活性氧水平升高，引發(fā)膜脂過氧化，使得其產(chǎn)物MDA含量增加，最終導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)及生理完整性的破壞，而植物體在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成了包括SOD、CAT、POD在內(nèi)的抗氧化酶防御系統(tǒng)，可清除活性氧，維持自由基生成與消除的動(dòng)態(tài)平衡［21］。干旱脅迫下，本研究中鹿角杜鵑幼苗細(xì)胞膜透性及MDA含量的變化與五爪金龍［12］、文冠果（Xanthoceras sorbifolia）［24］等基本一致，均表現(xiàn)為持續(xù)升高，且在≥15%PEG脅迫下，二指標(biāo)與CK差異顯著，說明中度和重度干旱脅迫下鹿角杜鵑幼苗的細(xì)胞膜受到明顯損傷。同時(shí)，本試驗(yàn)表明鹿角杜鵑幼苗SOD、CAT、POD對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)不盡相同。隨PEG脅迫濃度的升高，SOD活性表現(xiàn)出先升后降趨勢(shì)：輕度干旱脅迫下SOD活性就顯著高以清除活性氧；20%～25%PEG脅迫下，SOD活性雖然下降但仍顯著高于CK，即中度和重度干旱脅迫下鹿角杜鵑幼苗細(xì)胞膜雖然受到一定損傷但未超過SOD活性的忍耐限度，SOD仍具有較高的活性來清除氧自由基造成的傷害。CAT和POD活性則在5%～25%PEG濃度范圍內(nèi)隨脅迫程度的加深持續(xù)上升，中度和重度干旱脅迫下顯著增高。說明鹿角杜鵑幼苗在干旱脅迫下具有較好的清除活性氧的能力，輕度干旱脅迫下主要靠SOD活性的提高來清除自由基，而在中度和高度干旱脅迫下則主要靠3種抗氧化酶協(xié)同作用，共同抵御逆境傷害。

植物在遭受干旱脅迫后會(huì)使葉片細(xì)胞膜透性和MDA含量增加，同時(shí)植物體會(huì)通過積累一些可溶性糖、脯氨酸等可溶性物質(zhì)來進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)［13，15］。本研究中，鹿角杜鵑幼苗可溶性糖和脯氨酸含量均隨干旱脅迫程度的加深而增加，這與周玲等［24］對(duì)文冠果幼苗、柯世省等［22］對(duì)云錦杜鵑（Rhododendron fortunei）的研究結(jié)果一致，說明干旱脅迫下鹿角杜鵑幼苗自身可以積累較多的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，來調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)滲透壓與外界平衡，維持滲透平衡和體內(nèi)水分，以減輕脅迫所造成的傷害。此外，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)可溶性糖和脯氨酸含量的上升晚于細(xì)胞膜透性的升高，推測(cè)2種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)是受細(xì)胞膜透性這個(gè)指標(biāo)的誘導(dǎo)而產(chǎn)生的，具體相關(guān)機(jī)制尚有待進(jìn)一步探究。

綜上所述，干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)均具有抑制作用，但同時(shí)鹿角杜鵑也通過一系列生物學(xué)、生理學(xué)的改變來主動(dòng)適應(yīng)干旱逆境，使得干旱脅迫對(duì)鹿角杜鵑的抑制損傷降到最低。在鹿角杜鵑引種栽培過程中，應(yīng)充分考慮水分因素，防止干旱損傷。當(dāng)然，植物在不同生長(zhǎng)階段抗旱性不盡相同，鹿角杜鵑在其生活史其它階段抗旱性如何，尚待進(jìn)一步研究。

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（編輯：裴阿衛(wèi)）

Effects of Drought Stress on Seed Germination and Seedling Physiological Characteristics of Rhododendron latoucheae

LI Chang，SU Jiale＊，LIU Xiaoqing，HE Lisi，CHEN Shangping，XIAO Zheng，XIONG Caifa
（Institute of Horticulture Jiangsu Academy of Agricultural Sciences／Jiangsu Key Laboratory for Horticultural Crop Genetic Improvement，Nangjing 210014，China）

In order to explore the drought tolerance of Rhododendron latoucheae in seed germination and seedling growth stage，we studied the effects of drought stress on seed germination，growth，cell membrane permeability，malondialdehyde（MDA）content，the organic osmoregulation substances and antioxidant enzyme activities by choosing dry seeds and seedlings with 90dage and using different concentrations of polyethylene glycol（PEG-6000）simulated drought stress.The regression analyses were done between seed germination，early seedling growth and PEG stress.The results showed that：（1）the initial germination time of R.latoucheae seeds was delayed with the increasing of drought stress degree in 5%-25%PEG range，and the germination duration was prolonged.The seed germination rate，germination potential，germination index，vigor index and early seedling growth were all significantly reduced.The seed could notgerminate absolutely at severe drought stress（25%PEG）.（2）The changes of seed germination rate，germination potential，germination index，vigor index and early seedling growth were showed very significant negative correlation with the degree of drought stress.The regression equation between seed germination，early seedling growth and PEG stress showed that the half lethal PEG drought stress concentration was 15.68%，while the semi dwarfing PEG drought stress concentration was 15.37%.（3）With the increase of PEG concentration，SOD activity of R.latoucheae seedling leaves increased firstly and then decreased，but were significantly higher in all the stress treatments than that of CK（0%PEG）.Cell membrane permeability，MDA content，proline content，soluble sugar content，POD and CAT activities increased significantly in moderate（15%-20%PEG）and severe drought stress，and the changes of these indexes were showed very significantly positive correlation with the degree of drought stress.The research found that seed germination and seedling growth of R.latoucheae were significantly inhibited by drought stress，and cell membrane was also damaged in different degrees.Thus it could be seen that R.latoucheaeincreased contents of the osmoregulation substances and antioxidant enzyme activities in vivo to adapt to drought stress environment at the same time，making the inhibition and damage degree to the minimum.

Rhododendron latoucheae；drought stress；seed germination；early seedling growth；seedling physiology

Q945.78

A

10.7606／j.issn.1000-4025.2015.07.1421

1000-4025（2015）07-1421-07

2015-03-12；修改稿收到日期：2015-04-20

國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2013BAD01B070403）；江蘇省自然科學(xué)基金（BK2012789）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新項(xiàng)目［CX（12）2016］

李 暢（1982-），女，碩士，助理研究員，主要從事花卉種質(zhì)資源與遺傳育種研究。E-mail：changli529＠foxmail.com

＊通信作者：蘇家樂，研究員，主要從事花卉育種及栽培研究。E-mail：sujl66＠aliyun.com