NaCl和PEG脅迫對(duì)金花葵種子萌發(fā)的影響研究

孫元新，閆恩維，胡偉，謝晨陽(yáng)，陳宇

(1.牡丹江市林業(yè)局林業(yè)工作總站，黑龍江 牡丹江 157009；2.黑龍江省林副特產(chǎn)研究所，黑龍江省非木質(zhì)林產(chǎn)品研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 牡丹江 157011)

金花葵[Abelmoschusmauihot( L. ) Medic]，別名：菜芙蓉、野芙蓉等， 1年生草本植物，原產(chǎn)地河北省[1]，瀕危植物，被稱為植物界的“大熊貓”。其花、嫩果富含總黃酮、氨基酸、微量元素、雄性激素等，種子富含不飽和脂肪酸、維生素E等，金花葵全株有降血脂、抗衰老、治療糖尿病、解熱抗炎、免疫調(diào)節(jié)、保肝護(hù)肝等功效。金花葵株型高大、花大美麗、淡黃色、花期長(zhǎng)等特點(diǎn)，是庭院、公園、機(jī)關(guān)單位等綠化的優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)植物[2]。目前北方地區(qū)金花葵人工引種栽培研究處于起步階段，分析其種子萌發(fā)特性及抗脅迫能力，對(duì)其北方地區(qū)引種栽培意義重大[3-4]。

實(shí)驗(yàn)研究了金花葵種子形態(tài)及最佳萌發(fā)條件，探討了水分、光照和溫度等外部條件對(duì)種子處理萌發(fā)的影響，研究金花葵種子適宜的萌發(fā)條件，并對(duì)耐鹽(NaCl)脅迫和耐PEG(聚乙二醇)滲透脅迫下的種子萌發(fā)情況進(jìn)行分析[5]，為金花葵優(yōu)質(zhì)種子選擇和苗木生產(chǎn)提供了科學(xué)參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 材料

金花葵種子于2016年10月黑龍江省林口縣柳樹(shù)林場(chǎng)苗圃采種，種子采后，去雜質(zhì)，選擇無(wú)病蟲害優(yōu)質(zhì)種子自然貯藏。

1.2 時(shí)間

2016年10～12月進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)觀察金花葵種子的形態(tài)，儀器測(cè)量種子千粒重。(2)進(jìn)行金花葵種子耐鹽(NaCl溶液)脅迫和耐PEG(聚乙二醇)脅迫能力實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3 方法

1.3.1 種子形態(tài)與千粒重。觀測(cè)記錄金花葵種子形態(tài)。取貯藏種子100粒，測(cè)量并計(jì)算種子長(zhǎng)度和寬度的平均值。取貯藏種子1000粒，平均分配10組，分別稱重，取平均值計(jì)算種子千粒重。

1.3.2 種子吸水。隨機(jī)取貯藏種子100粒，浸泡于25.5℃溫水中，保持恒溫，1h稱重1次，稱重時(shí)吸干種子表面水分，直到種子重量無(wú)變化時(shí)停止稱重和記錄。

1.3.3 種子發(fā)芽。用清洗干凈的培養(yǎng)皿，在培養(yǎng)皿底部放置3層濾紙，按照不同的處理分組，加10mL處理液使濾紙吸液飽和，選取貯藏的種子，用1.0%的高錳酸鉀溶液浸泡10 min消毒，之后清水沖洗干凈，放置25.5℃溫水浸泡8h，之后將種子放置在處理好的培養(yǎng)皿中，一個(gè)培養(yǎng)皿放置種子60粒，培養(yǎng)皿和種子一起稱重，記為重量A，置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)箱溫度設(shè)置25.5℃，由于恒溫箱消耗種子和培養(yǎng)皿水分，所以隔6h加水至原重，每12h對(duì)萌發(fā)種子進(jìn)行1次計(jì)數(shù)，發(fā)芽實(shí)驗(yàn)完成后測(cè)定其種子的胚根、胚軸長(zhǎng)度。各發(fā)芽指數(shù)計(jì)算方法如下:

發(fā)芽率(%)=n/N×100% (n為萌發(fā)種子數(shù)，N為供試種子總數(shù))

發(fā)芽指數(shù)(GI) =∑(Gt/ Dt)(G是t日的發(fā)芽率，試驗(yàn)6.5 d；Dt為相對(duì)應(yīng)的發(fā)芽天數(shù))

活力指數(shù)(VI) = GI×萌發(fā)種子長(zhǎng)度(胚根長(zhǎng)度+胚軸長(zhǎng)度)

(1)金花葵種子在不同溫度和光照條件下萌發(fā)實(shí)驗(yàn)：種子處理后，在20.5℃、24.5℃、28.5℃溫度條件下，用培養(yǎng)皿濾紙法測(cè)定金花葵種子，方法一：0～20h無(wú)光照；方法二：光照12h、無(wú)光照8h，計(jì)算2種方法種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

(2)金花葵種子NaCl溶液處理的萌發(fā)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，選擇適宜的種子萌發(fā)條件，用培養(yǎng)皿濾紙法在0、50、100、150、200 mol/L NaCl溶液濃度下，進(jìn)行種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，累計(jì)各處理發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。實(shí)驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。

(3)金花葵種子PEG-6000(聚乙二醇)溶液模擬處理萌發(fā)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)于軍[6]的方法，配置滲透勢(shì)不同的PEG-6000溶液。在適宜其種子萌發(fā)條件下，用培養(yǎng)皿濾紙法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，種子在6%、12%、18%、24%、30%的PEG-6000溶液中，其種子的萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。實(shí)驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 NaCI處理液和PEG處理液相關(guān)參數(shù)

1.3.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析。相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析，用Microsoft Excel 2012, GraphPadPrism 7和SPSS 16. 0軟件計(jì)算完成。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差計(jì)算顯示。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子特性與千粒重

金花葵種子呈深灰褐色，腎形，長(zhǎng)0. 4299cm±0. 039cm，寬0. 416cm士0.036cm，千粒重為20.493g±0. 04 g。

2.2 種子吸水速度

圖1是金花葵50粒干燥種子，在25.5℃溫水中浸種時(shí)種子質(zhì)量隨時(shí)間變化的曲線。實(shí)驗(yàn)表明，種子在浸種7.3h內(nèi)吸水速度快，7.3～9.9 h內(nèi)吸水速度逐漸減慢，約8h時(shí)種子吸水膨脹飽和。

圖1 不同浸種處理種子質(zhì)量比較

2.3 種子萌發(fā)條件比較

圖2 金花葵不同溫度和光照條件發(fā)芽率比較

根據(jù)圖2數(shù)據(jù)分析，金花葵種子在溫度 22℃和24℃時(shí)萌發(fā)較緩，總的發(fā)芽率平均為10.6%；在溫度28.5℃、光照14.5h、無(wú)光照10.5 h的條件下，種子的萌發(fā)速率和總的發(fā)芽率最高，累計(jì)種子發(fā)芽率達(dá)57.9 %。

圖3-1 不同溫度和光照條件種子發(fā)芽指數(shù)

圖3-2 不同溫度和光照條件種子活力指數(shù)

根據(jù)圖3-1、圖3-2顯示分析，在溫度28.5℃、光照14.5 h、無(wú)光照10 .5h條件下，處理的種子萌發(fā)速率高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出，溫度和光照是影響金花葵種子萌發(fā)的關(guān)鍵因子，其種子適宜在相對(duì)較高的溫度和光照、無(wú)光照條交替的條件下萌發(fā)。

2.4 NaCl溶液處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

圖4 種子不同濃度AaCl處理發(fā)芽率比較

數(shù)據(jù)圖4顯示，金花葵種子適宜在NaCl溶液0 mol/L的條件下進(jìn)行萌發(fā)處理，NaCl溶液濃度升高，種子的萌發(fā)和累計(jì)發(fā)芽率下降，3d后各個(gè)指標(biāo)逐漸趨于平穩(wěn)。濃度50 mol/L、100 mol/L和150mol/L NaCl溶液處理?xiàng)l件，發(fā)芽率差異不顯著。200mol/L NaCl溶液處理?xiàng)l件下，種子初始萌發(fā)速度慢，在3.3 d后才開(kāi)始少量萌發(fā)，且發(fā)芽率較低。

圖5-1 種子不同濃度NaCl處理發(fā)芽指數(shù)比較(a、b、c代表各處理0.5水平差異)

從圖5分析得出，NaCl溶液濃度的逐漸升高，金花葵種子發(fā)芽指數(shù) (圖5-1)和活力指數(shù)(圖5-2)均逐步下降；100～200 mol/L NaCl溶液處理范圍內(nèi)，種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)降到最低。通過(guò)累計(jì)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的比較， NaCl溶液脅迫能力對(duì)種子活力指數(shù)影響較大。200 mol/L NaCl溶液處理時(shí)，只有少量的種子萌發(fā)，而且，發(fā)芽的種子逐漸停止生長(zhǎng)直到死亡，種子活力指數(shù)為0。

圖5-2 種子不同濃度NaCl處理活力指數(shù)比較(a、b、c代表各處理0.5水平差異)

通過(guò)分析NaCl處理濃度和種子活力指數(shù)，得回歸方程：

y=-32.801x3+351.12x2-1167x-1371.9

R2=0. 9972

根據(jù)其方程計(jì)算，金花葵種子25 mol/L NaCI溶液處理時(shí)，75.5%種子發(fā)芽且生長(zhǎng)較好，34.6mol/L NaCl處理，50%種子萌發(fā)良好，163 mol/L NaCl處理，10.3%種子萌發(fā)良好，分析得出金花葵種子不耐NaCI脅迫，可以在15～25mol/L NaCl處理區(qū)間種子萌發(fā)良好，種子萌發(fā)耐NaCl極限濃度為160～170 mol/L。

圖6 種子不同濃度PEG處理累計(jì)發(fā)芽比較

實(shí)驗(yàn)采用PEG-6000處理金花葵種子，采用滲透法進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，分析金花葵種子發(fā)芽率。根據(jù)圖6顯示，其種子在PEG非滲透肋迫下萌發(fā)良好，PEG處理液0mol/L時(shí)，種子萌發(fā)較快，累計(jì)發(fā)芽率高達(dá)57.9%；隨著PEG處理濃度的升高，萌發(fā)的種子數(shù)量和累計(jì)發(fā)芽率均呈下降趨勢(shì)；20%和25 % PEG處理，種子初始萌發(fā)時(shí)間延遲1d多，累計(jì)發(fā)芽率較低，僅為10.7%和6.2%。

圖7-1 種子不同濃度PEG處理發(fā)芽指數(shù)(a、b、c代表各處理關(guān)差異)

圖7-2 種子不同濃度PEG處理活力指數(shù)(a、b、c代表各處理關(guān)差異)

根據(jù)圖7-1、圖7-2分析，金花葵種子的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)隨著PEG處理濃度的升高而逐漸降低，0%濃度PEG處理，種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)高，5% 濃度PEG滲透脅迫處理時(shí)，種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)明顯下降，說(shuō)明金花葵種子萌發(fā)期對(duì)滲透脅迫敏感。

3 結(jié)論

金花葵種子呈深灰褐色，腎形，長(zhǎng)0.4299cm±0.039cm，寬0.416cm±0.036cm，千粒重為20.493g±0.04g。種子無(wú)休眠特性；金花葵干燥種子，在25.5℃溫水中浸種時(shí)吸水最快，約8h時(shí)種子吸水膨脹飽和；金花葵種子在溫度28.5℃，光照14.5h和無(wú)光照10.5 h交替的條件下，種子萌發(fā)率最高，累計(jì)種子發(fā)芽率達(dá)57.9%。溫度和光照是影響金花葵種子萌發(fā)的關(guān)鍵因子，其種子適宜在相對(duì)較高的溫度和光照、無(wú)光照條交替的條件下萌發(fā)。金花葵種子適宜在NaCl溶液0 mol/L的條件下進(jìn)行萌發(fā)處理，NaCl溶液濃度升高，種子的萌發(fā)和累計(jì)發(fā)芽率下降，種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均逐步下降；金花葵種子的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)隨著PEG處理濃度的升高而逐漸降低，0%濃度PEG處理，種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)高。說(shuō)明金花葵種子萌發(fā)期鹽脅迫和PEG滲透脅迫敏感。

1)金花葵種子處理時(shí)，受溫度、光照、濕度、NaCl濃度和PEG滲透勢(shì)等條件制約。NaCl溶液脅迫和PEG滲透條件下，金花葵種子萌發(fā)變化較大，其深層次原因，需要探討。

2)在金花葵生產(chǎn)中，先在適宜的條件進(jìn)行育苗，之后進(jìn)行煉苗，增強(qiáng)苗木抗性，再進(jìn)行移栽，是金花葵目前掌握的最佳引種栽培技術(shù)，配套的栽培技術(shù)需要繼續(xù)完善。

3)金花葵幼苗對(duì)干旱、鹽、堿等肋迫能力，今后的實(shí)驗(yàn)需要深入研究。

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