不同品種矮牽牛種子萌發(fā)期抗旱性鑒定

(山東藝術(shù)學(xué)院， 濟南 250014)

干旱是制約植物生長發(fā)育的主要因素之一，不同的植物抗旱性不同。目前，關(guān)于不同種類園林花卉抗旱性比較研究相對較多，如有學(xué)者對4種蘭州市常見園林花卉的抗旱性進行比較，發(fā)現(xiàn)抗旱性強弱順序依次為：金盞菊>矮牽牛>一串紅>萬壽菊；對6種園林草本植物進行抗旱性綜合評價，抗旱性強弱依次為：萬壽菊>紫葉酢漿草>一串紅>彩葉草>雞冠火焰>矮牽牛[1-2]。2項研究中，園林花卉抗旱性的比較結(jié)果存在較大差異，原因可能是所選用植物品種不同。因此，研究同一種花卉不同品種的抗旱性在園林應(yīng)用上具有重要的實踐意義。

矮牽牛作為一種具有較高商業(yè)價值的觀賞花卉，其品種繁多、花色豐富、適應(yīng)性強、易養(yǎng)護管理，在世界范圍內(nèi)得到廣泛的栽培應(yīng)用。但適宜的水分條件是保證其觀賞價值的重要因素之一。研究表明，為滿足在夏季的觀賞價值，矮牽牛通過生理變化以適應(yīng)高溫條件；矮牽牛表皮腺毛濃密且有較厚的角質(zhì)層，由此推測，矮牽牛也有適應(yīng)鹽漬干旱環(huán)境的能力；另外，矮牽牛對低溫及重金屬脅迫等也有一定的抗性[3-6]。目前對矮牽牛抗旱性方面的研究較少。水分是影響種子萌發(fā)的關(guān)鍵生態(tài)因子，水分的虧缺嚴重影響幼苗生長，種子萌發(fā)期的生理機制對水分尤為敏感。因此，有必要對矮牽牛不同品種種子萌發(fā)期進行抗旱性比較，篩選出耐旱性強的矮牽牛品種。聚乙二醇(PEG-6000，以下簡稱PEG)作為模擬干旱脅迫的滲透脅迫劑，廣泛應(yīng)用于植物種子萌發(fā)和模擬干旱脅迫研究。本試驗通過PEG脅迫處理8種矮牽牛品種，研究干旱脅迫下種子萌發(fā)特性，探討不同品種間種子萌發(fā)期的抗旱性強弱，以期篩選抗旱性較強的矮牽牛品種，為不同矮牽牛品種的應(yīng)用及水分管理提供參考。

1 材料與方法

選用的8個矮牽牛品種(表1)均為常用的園林綠化地被品種，種子購買后于4 ℃條件下保存。

表1 材料編號及品種

品種編號品種(系)名花色產(chǎn)品批號1梅林(Merlin)粉紅色0501510423012水中花(Sonja)玫紅色0905553仙境(Linbo)桃紅色20095318.00104極美(Ultra)紅色107088865依格(Eagle)柔粉色439019(P8194C)6豪放(Bold)紅色20191897017虹彩 紅色PET720S8梅林(Merlin)藍色381376(M5293A)

注：材料來自廈門愛墾園藝及虹越園藝有限公司。

PEG模擬干旱脅迫試驗采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法：設(shè)置4個梯度的PEG溶液：0(對照)、5%(-0.89 MPa)、10%(-1.48 MPa)、15%(-4.43 MPa)，滲透調(diào)節(jié)模擬水分脅迫。每個處理培養(yǎng)皿中加入7 mL不同濃度的PEG溶液浸濕。用0.2%的次氯酸鈉對種子消毒8 min，將消毒的種子用無菌水沖洗3次后均勻擺放在培養(yǎng)皿中，置于光照培養(yǎng)箱中，設(shè)定培養(yǎng)條件：溫度23 ℃，光照12 h，80%空氣濕度。每天以稱重法補充無菌水以保持滲透壓恒定。每個處理3次重復(fù)，每個重復(fù)30粒種子。

發(fā)芽率等測定：以胚根突破種皮1 mm作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，逐日統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)，連續(xù)3 d無發(fā)芽種子時計為試驗結(jié)束。經(jīng)預(yù)實驗，于第4天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第8天統(tǒng)計發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及平均發(fā)芽速度。

發(fā)芽勢(%)=Nm/N×100%；

發(fā)芽率(%)=n/N×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)；

發(fā)芽速度(d)=∑(Dt×Gt)/ ∑Gt。

式中：Nm為發(fā)芽高峰時發(fā)芽數(shù)；N為試驗終期正常發(fā)芽數(shù)；N為供試種子總數(shù)；Gt為t日的發(fā)芽個數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

數(shù)據(jù)處理：應(yīng)用Excel軟件及SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理分析制圖；采用最小顯著性差異法(LSD)分析比較各品種脅迫處理間的差異性，采用Pearson相關(guān)系數(shù)法，評價各指標(biāo)的相關(guān)性；利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)公式對試驗原始數(shù)據(jù)進行定量轉(zhuǎn)換，評價各品種的抗旱性強弱。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG脅迫對不同矮牽牛品種種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率可以反映出苗率及種子活力，是種子萌發(fā)常用的評價指標(biāo)之一。正常水分條件下，1號、7號品種的發(fā)芽率較低，分別為67.44%、63.39%，其它各品種發(fā)芽率均保持在80%以上，表明1號、7號種子質(zhì)量較其他品種差，其它品種種子質(zhì)量無明顯差異。 隨著滲透脅迫程度的增加，矮牽牛各品種種子發(fā)芽率較對照均呈下降趨勢(圖1)，表明PEG溶液對種子萌發(fā)具有抑制作用。不同品種之間種子的抗旱性存在差異，因此下降程度不同。PEG脅迫濃度至5%，3號種子發(fā)芽率與對照相比差異不顯著，而其它品種較對照差異顯著，表明濃度為5%的PEG溶液對3號種子發(fā)芽率的抑制作用較小，3號種子在發(fā)芽率上表現(xiàn)出較強的抗旱性。脅迫濃度至15%，1號種子不萌發(fā)，其它品種均具有一定的發(fā)芽率，表明1號種子的抗旱性較差。7號種子在5%和10%的PEG溶液中種子發(fā)芽率差異不顯著，說明該品種種子具有一定的抗旱性。

2.2 PEG脅迫對不同矮牽牛品種種子發(fā)芽勢的影響

發(fā)芽勢是反映種子活力的指標(biāo)之一，脅迫條件下，發(fā)芽勢高的種子表現(xiàn)出芽整齊且幼苗健壯，種子萌發(fā)具有較強的抗旱性。實驗結(jié)果表明，不同品種間種子發(fā)芽勢存在差異(圖2)，正常水分條件下，各品種的發(fā)芽率(除1號及7號)差別不大，但發(fā)芽勢差別較大，3號、6號品種的發(fā)芽勢明顯高于其它品種，表明3號及6號種子生命力較強。隨著PEG濃度的增加，各品種發(fā)芽勢整體呈下降趨勢。5% PEG脅迫下，大部分品種的發(fā)芽勢呈顯著的下降趨勢，但3號種子發(fā)芽勢下降不顯著，表現(xiàn)出較強的抗旱性。

注：不同字母表示同一品種在不同脅迫條件下的差異顯著(p<0.05)。下同。 圖1 PEG脅迫對矮牽牛種子發(fā)芽率的影響

圖2 PEG脅迫對矮牽牛種子發(fā)芽勢的影響

2.3 PEG脅迫對不同矮牽牛品種種子發(fā)芽指數(shù)的影響

PEG滲透脅迫對矮牽牛種子活力具有顯著影響，脅迫程度增加，各品種的發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢(圖3)。10% PEG溶液處理下，各品種矮牽牛發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)出顯著的下降趨勢，表明10% PEG溶液對矮牽牛種子活力具有明顯的抑制作用。在10%PEG溶液處理下，3號種子發(fā)芽指數(shù)下降幅度最大，而1號種子在5%PEG溶液處理下受抑制最明顯，表明3號種子較1號種子的耐旱能力強。

2.4 PEG脅迫對不同矮牽牛品種種子發(fā)芽速度的影響

正常水分條件下，各品種種子發(fā)芽速度存在差異，隨著脅迫程度的增加，各品種矮牽牛種子發(fā)芽時間延長，平均發(fā)芽速度呈上升趨勢(圖4)，表明種子萌發(fā)受到抑制作用。5%PEG脅迫條件下，1號、5號、7號種子較對照差異顯著，其它品種較對照差異不顯著，表明在平均發(fā)芽速度上，1號、5號、7號種子的抗旱性較其它品種差。

表2 矮牽牛各品種種子發(fā)芽特性各指標(biāo)的統(tǒng)計值

品種編號1號2號3號4號5號6號7號8號發(fā)芽率0.31620.55250.62340.44710.49460.35760.51350.6070發(fā)芽勢0.13630.22710.34900.19580.20970.13000.15720.3300發(fā)芽指數(shù)1.17751.92253.28251.83251.66751.37501.95001.9875平均發(fā)芽速度8.49007.69008.32256.43507.69509.12258.98506.3000

注：表中數(shù)據(jù)為4種干旱脅迫條件的平均值。

表3 矮牽牛各品種種子發(fā)芽抗旱性隸屬函數(shù)值

品種編號1號2號3號4號5號6號7號8號發(fā)芽率0.46880.49590.60680.43860.40680.42740.49280.5445發(fā)芽勢0.46200.46710.48540.38350.42550.37650.50410.4786發(fā)芽指數(shù)0.40190.42160.50490.42590.40900.40970.48040.4746平均發(fā)芽速度0.39000.51220.63720.67010.51690.37200.39740.6263隸屬函數(shù)平均值0.43070.47420.55860.47950.43950.53100.39640.4687排序74136285

圖3 PEG脅迫對矮牽牛種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 PEG脅迫對矮牽牛種子平均發(fā)芽速度的影響

2.5 矮牽牛種子抗旱性隸屬函數(shù)分析

為盡量減少評判誤差，更準(zhǔn)確地評價矮牽牛各品種種子的抗旱能力，采用隸屬函數(shù)公式對各個發(fā)芽指標(biāo)的統(tǒng)計值(表2)進行計算，隸屬函數(shù)值越大，表明該品種種子的抗旱性越強。8個矮牽牛品種種子抗旱性綜合評價的平均隸屬函數(shù)值及抗旱性大小排序見表3。由表3可看出，8個矮牽牛品種種子的抗旱性由強到弱排序依次為：3號>6號>4號>2號>8號>5號>1號>7號。

3 結(jié)論與討論

PEG 是一種親水性物質(zhì)，不能透過細胞壁，對種子無傷害作用，因此常被用來模擬干旱水分脅迫鑒定不同植物的抗旱性。而種子萌發(fā)是植物生長發(fā)育的起始階段，關(guān)系到植物的出苗情況，同時在一定程度上也能衡量植物抗性強弱。

PEG溶液對種子萌發(fā)起到促進作用還是抑制作用，與植物的種類或植物種子受干旱脅迫的敏感程度有關(guān)，例如低濃度PEG-6000促進了檸條和杠柳的種子萌發(fā)，而對沙棗和白蠟促進作用不明顯[7]。不同品種間種子抗旱性存在差異，隨著脅迫程度的增加，4種谷子品種種子萌發(fā)均受到抑制，但各品種間的相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和抗旱指數(shù)存在明顯差異[8]。本實驗中，不同品種矮牽牛種子的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)隨脅迫程度的增加呈下降趨勢，這與王瑩等[9]及姚玉波[10]的研究結(jié)果一致。而選擇適宜的PEG濃度是研究模擬干旱條件下種子萌發(fā)期抗旱性的關(guān)鍵。植物種類不同，對PEG濃度的敏感性不同[11]。20%的PEG對亞麻種子萌發(fā)期的各項指標(biāo)影響明顯。本實驗中，5%的PEG處理抑制了矮牽牛種子發(fā)芽率等指標(biāo)，而李威的研究表明，相同的處理都能促進裸燕麥品種種子胚根的生長[12]。

利用隸屬函數(shù)法對不同矮牽牛品種種子抗旱性進行綜合評價，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗旱強弱依次為：仙境>豪放>極美>水中花>梅林藍>依格>梅林粉>虹彩。