干旱脅迫對(duì)三種羅勒種子萌發(fā)的影響

干旱脅迫對(duì)三種羅勒種子萌發(fā)的影響

任瑞芬，任才，武曦，楊秀云*，張策，張瑤

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山西 太谷 030801)

摘要：采用不同濃度的PEG-6000模擬干旱脅迫，研究干旱對(duì)大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒、紫羅勒種子萌發(fā)及幼苗生長的影響。結(jié)果表明：干旱脅迫對(duì)這三種羅勒種子萌發(fā)及幼苗生長均有顯著影響，且種間差異性明顯。在5%的PEG-6000干旱脅迫處理下，三種羅勒種子發(fā)芽率及幼苗根莖的生長均高于對(duì)照組。10%干旱脅迫處理下，紫羅勒種子萌發(fā)及幼苗生長優(yōu)于對(duì)照組，大葉羅勒和極細(xì)葉羅勒隨脅迫濃度的增加種子萌發(fā)和幼苗生長均受到一定程度的抑制。濃度為20%的時(shí)候，三種羅勒種子萌發(fā)及幼苗生長明顯受到抑制，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒均未展葉。當(dāng)30% 的PEG-6000脅迫處理下種子無法萌發(fā)。

關(guān)鍵詞：干旱脅迫；PEG-6000；羅勒種子；萌發(fā)；生長

收稿日期：2015-06-17修回日期：2015-09-01

作者簡介：任瑞芬(1990-)，女(漢)，山西右玉人，碩士研究生，研究方向：園林植物育種

通訊作者：*楊秀云，教授，博士。Tel：13935415071；Email：xyyang2002@yeah.net

基金項(xiàng)目：山西省農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目(20140311013-4)；山西省高等學(xué)校教學(xué)改革項(xiàng)目(J2014030)；山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(2014094)

中圖分類號(hào)：S789.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Effect of Drought on Three Species of Basil Seeds Germination

Ren Ruifen, Ren Cai, Wu Xi, Yang Xiuyun*, Zhang Ce, Zhang Yao

(CollegeofForestry,ShanxiAgricultureUniversity,TaiguShanxi030801,China)

Abstract:The materials of Ocimum basilicum L、Ocimum basilicum 、Ocimum basilicumˋPurple Ruffles’ were used to study the drought on germination and three species basil seeding growth by different concentration PEG-6000 simulate drought method. The results showed that the drought have significant impact on the germination and seeding growth of three species basil seeds., In addition, the difference of species was obvious. Under the 5% PEG-6000 drought stress treatment, three species of basil seeds germination rate, germination index and the seedling root growth were higher than the control group. Under the 10% PEG-6000 drought stress treatment, purple basil seed germination and seedling growth performance is better than those of control group. With the increasing of stress concentration, the seed germination and seeding growth of the Ocimum basilicum L and Ocimum basilicum were inhibited to some extend. Under the 20% concentration, three Basil seed germination and seedling growth were significantly inhibited, the leaf of Ocimum basilicum L and Ocimum basilicum were not expansion. The seed was difficult to germinate under the 30% PEG-6000 drought stress treatment.

Key words:Drought stress; PEG-6000; Basil seeds; Germinate; Growth

羅勒是唇形科羅勒屬一年生草本植物，作為常見的芳香植物，其品種繁多，集化工、食用、醫(yī)用于一體，并且具有較高的觀賞價(jià)值[1～3]。芳香植物是指含有芳香物質(zhì)成分的植物類群[4]。其中，芳香地被植物不僅具有園林植物所具有的綠化美化及觀賞游憩等功能，還具有香化及保健治療等特殊功能，對(duì)于城市園林建設(shè)具有重要的意義[5]。山西省共有芳香植物88科262屬436種,其中，草本植物占總數(shù)的60%以上，關(guān)于芳香地被植物的研究起步晚，發(fā)展慢，種質(zhì)資源沒有得到合理的利用[6]對(duì)于大多數(shù)植物來說，種子萌發(fā)期和幼苗生長階段對(duì)環(huán)境脅迫最為敏感，是種子植物生活史的關(guān)鍵階段，所以常用種子萌發(fā)及幼苗的生長狀況來評(píng)價(jià)植物的抗逆性[7，8]。

本研究采用聚乙二醇(PEG-6000)模擬土壤的自然水勢(shì)，對(duì)大葉羅勒(OcimumbasilicumL)、極細(xì)葉羅勒(Ocimumbasilicum)、紫羅勒(OcimumbasilicumˋPurpleRufflesˊ)種子發(fā)芽進(jìn)行干旱脅迫處理，通過研究其發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及幼苗生長對(duì)脅迫的差異性，為其種子播種繁殖及苗期生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1材料

供試品種大葉羅勒(OcimumbasilicumL)、極細(xì)葉羅勒(Ocimumbasilicum)、紫羅勒(Ocimumbasilicum‘PurpleRuffles’)，來自北京南無科貿(mào)有限責(zé)任公司(2014年11月生產(chǎn))。

1.2方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)方法

采用不同濃度的PEG-6000模擬干旱脅迫，分別設(shè)置0(CK)、5%、10%、20%、30%五個(gè)處理梯度，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。每個(gè)重復(fù)處理選取50粒飽滿的羅勒種子，均勻置于鋪有用不同濃度的PEG-6000溶液浸泡過的濾紙的培養(yǎng)皿(90 mm)中，然后放入光照培養(yǎng)箱中，光照和黑暗各12小時(shí)。每天按時(shí)向?yàn)V紙加PEG-6000溶液數(shù)滴，以保持濾紙濕潤為宜，每2 d更換1次濾紙，以減少水勢(shì)變動(dòng)，防止細(xì)菌滋生。試驗(yàn)在恒溫條件下進(jìn)行，溫度為22～24 ℃。

從種子置床之日起觀察，以胚根長度大于等于種子直徑的2倍作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，逐日記錄發(fā)芽個(gè)數(shù)，將3個(gè)重復(fù)中最早有1粒種子發(fā)芽之日作為該處理發(fā)芽的開始期，以各個(gè)處理的種子發(fā)芽率沒有明顯變化之日作為發(fā)芽結(jié)束期。

1.2.2測定指標(biāo)

發(fā)芽率=(發(fā)芽的種子數(shù)/種子總數(shù))×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt(Gt是t時(shí)間種子發(fā)芽個(gè)數(shù)，Dt是相應(yīng)的發(fā)芽時(shí)間)[9]

觀察記錄到種子發(fā)芽完成，將培養(yǎng)皿中所有正常生長的幼苗進(jìn)行生長指標(biāo)的測量。用CAD軟件的光柵圖像參照功能測量幼苗的根長(mm)、莖長(mm)以及葉面積(mm2),取平均值進(jìn)行對(duì)比。

1.2.3數(shù)據(jù)分析

對(duì)不同處理下發(fā)芽與生長指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析，并做多重比較(LSD)，顯著水平為0.05 ，統(tǒng)計(jì)和分析制圖采用Excel和SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件。

2結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫對(duì)三種羅勒種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是反應(yīng)種子發(fā)芽能力的主要指標(biāo),隨著干旱程度的加深發(fā)生變化。本研究結(jié)果表明，隨著干旱脅迫程度的增加，三種羅勒種子發(fā)芽率整體呈現(xiàn)先升(PEG-6000濃度0～5%)后降(PEG-6000濃度10%～30%)的趨勢(shì)(圖1)。在CK處理下，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒和紫羅勒的萌發(fā)率分別為74.00%、80.00%、70.00%；PEG-6000濃度為5%的時(shí)候，三種羅勒種子的發(fā)芽率較CK處理下的發(fā)芽率提高了10.00%、12.67%、23.33%；濃度為10%的時(shí)候，大葉羅勒和極細(xì)葉羅勒種子的發(fā)芽率分別為CK處理的76.92%、94.74%，紫羅勒的發(fā)芽率較CK處理下的發(fā)芽率提高了11.33%；當(dāng)濃度上升為20%時(shí)，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒和紫羅勒的萌發(fā)率分別為CK處理的43.59%、15.79%、40.00%；30%的PEG-6000濃度時(shí)，三種羅勒種子均無法萌發(fā)。5%濃度的PEG-6000可以促進(jìn)羅勒種子萌發(fā)，促使啟動(dòng)種子體內(nèi)一系列保護(hù)機(jī)制，減少種子吸脹過程中膜系統(tǒng)的損傷。隨著干旱脅迫程度的增加，種子發(fā)芽率降低，PEG-6000濃度增加到30%時(shí)種子完全不能萌發(fā)。

圖1　干旱脅迫對(duì)三種羅勒種子發(fā)芽率的影響 Fig.1　Effect of drought stress on three species of basil seed germination

2.2干旱脅迫對(duì)三種羅勒種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是種子的活力的重要指標(biāo)，其值越大，種子活力越高，三種羅勒種子的發(fā)芽指數(shù)隨干旱脅迫變化規(guī)律同發(fā)芽率的變化趨勢(shì)相同(圖2)。在CK處理下，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒和紫羅勒的發(fā)芽指數(shù)分別為46.29、51.27、44.50；在5%的PEG-6000處理的情況下，三種羅勒種子的發(fā)芽指數(shù)較CK處理下的發(fā)芽指數(shù)提高了2.41、5.46、14.03，種子均表現(xiàn)出較強(qiáng)的活力；濃度為10%的時(shí)候，大葉羅勒和極細(xì)葉羅勒種子的發(fā)芽指數(shù)分別為CK處理的62.57%、75.47%，紫羅勒的發(fā)芽指數(shù)比CK處理下的大8.22；20%的PEG-6000濃度時(shí)，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒和紫羅勒的發(fā)芽指數(shù)分別為CK處理的20.11%、7.22%、24.99%；當(dāng)PEG-6000濃度上升為30%時(shí)，三種羅勒種子的發(fā)芽指數(shù)均為0?？梢?，低濃度的PEG-6000在一定程度上可以提高這三種羅勒種子的活力，高濃度的PEG-6000嚴(yán)重抑制了種子的活力。

圖2　干旱脅迫對(duì)三種羅勒種子發(fā)芽指數(shù)的影響 Fig.2　Effect of drought stress on three species of basil seed germination index

2.3干旱脅迫對(duì)三種羅勒幼苗生長的影響

幼苗生長情況作為抗旱性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一，通過對(duì)幼苗的葉面積、根、莖長度以及根莖比的綜合對(duì)比，反應(yīng)幼苗在干旱脅迫下的生長情況。三種羅勒幼苗的葉面積、莖長、根長以及根莖比隨著PEG-6000濃度的上升均呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。

三種羅勒幼苗的葉面積均隨著PEG-6000濃度的上升均呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)(圖3)。CK處理下大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒、紫羅勒的葉面積分別為24.52 mm2、13.60 mm2、33.08 mm2；濃度為5%的時(shí)候，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒、紫羅勒的葉面積分別較CK處理降低了9.9 mm2、2.58 mm2、0.78 mm2；在10%的PEG-6000處理的情況下，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒、紫羅勒的葉面積分別為9.77 mm2、10.75 mm2、24.36 mm2，較CK處理分別降低了14.75 mm2、2.85 mm2、8.72 mm2；當(dāng)PEG-6000濃度上升為20%時(shí)，紫羅勒的葉面積為4.33 mm2，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒均未展葉。

圖3　干旱脅迫對(duì)三種羅勒幼苗葉面積的影響 Fig.3　Effect of drought stress on three species of basil seedling leaf area

三種羅勒幼苗莖的長度隨著PEG-6000濃度的上升均表現(xiàn)出顯著的差異性(圖4)。在CK處理下，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒和紫羅勒幼苗的莖長分別為15.63 mm、9.61 mm、11.47 mm；5%的PEG-6000處理時(shí)，大葉羅勒的莖較CK處理縮短了7.98 mm，極細(xì)葉羅勒和紫羅勒幼苗的莖長分別較CK處理伸長了0.46 mm、0.26 mm；濃度為10%的時(shí)候，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒和紫羅勒幼苗的莖長分別分別較CK處理的縮短了9.15 mm、3.25 mm、4.27 mm；濃度上升為20%時(shí)，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒和紫羅勒幼苗的莖長明顯縮短，分別為2.97 mm、4.11 mm、1.54 mm。

圖4　干旱脅迫對(duì)三種羅勒幼苗莖長的影響 Fig.4　Effect of drought stress on three species of basil seedling shoot length

隨著PEG-6000濃度的上升，三種羅勒幼苗根的長度總體呈現(xiàn)縮短的趨勢(shì)(圖5)。CK處理下大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒和紫羅勒幼苗的莖長分別為29.91 mm、26.12 mm、14.58 mm；5%的PEG-6000處理下，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒、紫羅勒的根長分別較CK處理縮短了3.60 mm、9.91 mm、0.66 mm；濃度為10%的時(shí)候，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒、紫羅勒的根長為23.49 mm、10.94 mm、8.18 mm，較CK處理分別縮短了6.42 mm、15.18 mm、6.40 mm；濃度上升為20%的時(shí)候，大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒、紫羅勒的根長明顯縮短，分別為5.82 mm、5.29 mm、2.37 mm。

圖5　干旱脅迫對(duì)三種羅勒幼苗根根長的影響 Fig.5　Effect of drought stress on three species of basil seedling root length

三種羅勒幼苗的根莖比隨著PEG-6000濃度的變化表現(xiàn)出顯著的差異性，大葉羅勒的根莖比在各個(gè)PEG-6000濃度處理下均大于CK處理(圖6)。CK處理下大葉羅勒、極細(xì)葉羅勒和紫羅勒幼苗的根莖比分別為1.78、2.23、1.29；濃度為5%的時(shí)候，極細(xì)葉羅勒、紫羅勒的根莖比分別較CK處理降低0.61、0.10，大葉羅勒較CK處理升高了1.78；在10%的PEG-6000濃度時(shí)，大葉羅勒的根莖比為3.63，極細(xì)葉羅勒、紫羅勒的根莖比為1.71、1.14，分別較CK處理降低了0.52、0.15；濃度上升為20%時(shí)，大葉羅勒的根莖比較CK處理大0.22，極細(xì)葉羅勒、紫羅勒的根莖比分別較CK處理降低了0.91、0.75。

圖6　干旱脅迫對(duì)三種羅勒幼苗根莖比的影響 Fig.6　Effect of drought stress on three species of basil seedling root/shoot

3討論

3.1干旱脅迫對(duì)三種羅勒種子萌發(fā)的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明低濃度(5%，10%)的PEG-6000可以促進(jìn)三種羅勒種子萌發(fā)，濃度上升為20%時(shí)發(fā)芽率均下降，大葉羅勒和紫羅勒種子的發(fā)芽率達(dá)到了CK的40%以上，極細(xì)葉羅勒的發(fā)芽率僅為CK處理的15.79%，呈現(xiàn)出顯著的種間差異性。李志萍[10]和呂美婷[11]等采用PEG-6000模擬干旱對(duì)栓皮櫟種子和紅砂種子萌發(fā)特性的研究結(jié)論一致，一定程度的干旱脅迫可以提高種子的發(fā)芽率。

正如王景偉[12]、韓文娟[13]和蘇有誼[14]對(duì)蕓豆種子、5種蒿屬沙生半灌木種子及紫薇種子的研究表明，隨著PEG-6000濃度的上升，種子發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢(shì)。本研究中紫羅勒在低濃度(5%、10%)的PEG-6000處理的情況下發(fā)芽指數(shù)均大于CK處理；20%處理濃度，發(fā)芽指數(shù)小于CK處理；30%濃度處理發(fā)芽指數(shù)為0。大葉羅勒和極細(xì)葉羅勒種子的發(fā)芽指數(shù)在PEG-6000濃度為5%的時(shí)候大于CK處理，之后隨著PEG-6000濃度的上升發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢(shì)。此外，紫羅勒在各個(gè)濃度(5%、10%、20%)處理下的發(fā)芽指數(shù)均大于同梯度處理下大葉羅勒和極細(xì)葉羅勒種子的發(fā)芽指數(shù)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的活力。

3.2干旱脅迫對(duì)三種羅勒幼苗生長的影響

葉片與根莖的生長情況是衡量植物幼苗在脅迫下受傷害的重要指標(biāo)[10，15，16]。焦樹英和羅光宏等在干旱脅迫下對(duì)3種狼尾草和唐古特白刺幼苗生長特性的研究得出高濃度的PEG-6000處理會(huì)抑制幼苗根莖的伸長以及葉片的生長[17，18]。本試驗(yàn)三種羅勒幼苗的根、莖長度以及葉面積隨著PEG-6000濃度的上升呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，甚至在PEG-6000濃度為20%的時(shí)候，只有紫羅勒的莖端伸出了葉片。同時(shí)，紫羅勒的根莖比值與CK處理間的差異性不顯著，在干旱脅迫下根莖生長呈現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，因此，紫羅勒幼苗對(duì)干旱脅迫的抗性優(yōu)于其他兩種羅勒。

4結(jié)論

采用不同濃度的PEG-6000模擬干旱脅迫對(duì)三種羅勒種子的處理表明，隨脅迫程度的增強(qiáng)種子萌發(fā)情況及幼苗的生長均明顯受到抑制，尤其是在PEG-6000濃度為30%的時(shí)候，三種羅勒種子均不能萌發(fā)。三種羅勒對(duì)干旱脅迫呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)機(jī)制，總體表現(xiàn)為紫羅勒的抗旱性優(yōu)于大葉羅勒和極細(xì)葉羅勒。

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(編輯：梁文俊)