PEG浸種對辣椒種子萌發(fā)特性及芽生長的影響

，

(菏澤學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物工程學(xué)院/植物生物學(xué)重點實驗室， 山東 菏澤 274015)

種子萌發(fā)階段直接關(guān)系到植物的出苗情況，是種子植物生活史中的重要階段，是種子植物栽培群體構(gòu)建的重要時期，也是衡量植物抗性強弱的關(guān)鍵時期[1-2]。作物種子發(fā)芽質(zhì)量直接影響植物的生長效益[3]。聚乙二醇(polyethylene glycol，簡稱PEG)是一種常用的種子引發(fā)劑。研究表明，PEG預(yù)處理能夠提高種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率，增強幼苗的整齊度，還能增強其抗逆性，并能夠緩解高溫、低溫對植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[4-6]。因此，關(guān)于PEG 對種子萌發(fā)和幼苗生長的研究越來越受到人們的重視。

辣椒(CapsicumfrutescensL.)又名辣子、海椒、秦椒等，為茄科辣椒屬草本植物，原產(chǎn)中南美洲熱帶地區(qū)，富含維生素C和酚類等活性物質(zhì)，不但營養(yǎng)豐富、藥用價值高，還是一種新型綠色農(nóng)藥，具有很大的發(fā)展空間[7]。據(jù)統(tǒng)計，世界辣椒種植面積約367萬hm2，產(chǎn)量超過6 000萬t，我國辣椒種植面積約133萬hm2，占世界辣椒面積35%，占我國蔬菜面積的10%，辣椒產(chǎn)量達(dá)2 800萬t，在我國是僅次白菜的第二大蔬菜作物，產(chǎn)值和效益位居蔬菜作物之首，山東省是辣椒主要種植區(qū)域之一[8-9]。然而，在辣椒的種植過程中，由于某些原因?qū)е虏糠址N子發(fā)芽率低或出苗不齊[10]，因此，提高辣椒種子萌發(fā)能力對辣椒的大規(guī)模種植具有指導(dǎo)意義。近年來，關(guān)于PEG對辣椒生長影響的研究主要是通過種子萌發(fā)期或幼苗生長階段的PEG模擬干旱進行[11-13]，關(guān)于PEG浸種對辣椒萌發(fā)特性及芽生長影響的研究尚未見報道。本試驗以2個不同品種的辣椒種子作為試驗材料，通過不同濃度PEG-6000對辣椒種子浸種處理，研究PEG浸種對辣椒種子萌發(fā)特性、芽生長的影響，以期為科學(xué)的評估PEG在蔬菜生產(chǎn)上的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

益都紅和北京紅辣椒種子購自菏澤市種子公司；PEG為PEG-6000購自天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 方 法

采用培養(yǎng)皿濾紙法進行種子萌發(fā)試驗。挑選飽滿、無病蟲害且大小相對一致的辣椒種子，用0.1%HgCl2溶液消毒10 min，用蒸餾水沖洗5遍，分別置于含有5%、15%、25%和35%(m/v)的PEG-6000的溶液中浸種24 h，以蒸餾水浸種為對照(ck)。浸種結(jié)束后，用蒸餾水沖洗種子3次，去除種子表面的PEG。將處理后的種子均勻置于墊有2層蒸餾水浸濕濾紙的培養(yǎng)皿(直徑9 cm)中發(fā)芽，每皿40粒，3次重復(fù)，置于溫度25 ℃/20 ℃、光/暗周期為12 h/12 h、光照強度2 000～2 500 lx的人工氣候箱(RXZ-380型，寧波江南儀器廠，寧波)中進行培養(yǎng)，定期補加蒸餾水，保持濾紙濕潤，每3 d更換1次濾紙。以胚根突破種皮且長度達(dá)種子1/2記為種子發(fā)芽，每天觀察種子發(fā)芽情況并記錄發(fā)芽種子數(shù)，第7天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第14天統(tǒng)計發(fā)芽率并計算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，測量胚根長和下胚軸長，稱量芽苗鮮重并烘干后稱量干重。

注：同一品種不同小寫字母代表各處理間在0.05水平差異顯著。下同。圖1 PEG浸種對辣椒種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

1.3 測定項目與方法

測定方法參照國際種子檢驗規(guī)程。

發(fā)芽勢(%)=(第7天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽率(%)=(第14天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)(式中：Gt為t天的發(fā)芽個數(shù)，Dt為發(fā)芽的相應(yīng)天數(shù))；

活力指數(shù)=GI×S(式中：GI為發(fā)芽指數(shù)，S為平均根長)。

胚根長(mm)：隨機測定10株，計算平均數(shù)，重復(fù)3次。

下胚軸長(mm)：子葉著生點以下的胚軸部分，隨機測定10株，計算平均數(shù)，重復(fù)3次。

鮮重(g)：第14天發(fā)芽結(jié)束，隨機取10株測定芽苗鮮重，3次重復(fù)。

干重(g)：將稱量完鮮重的材料置烘箱中110 ℃殺青5 min，然后在80 ℃烘干至恒重，用電子天平稱量地上部干重和根干重，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)用 Excel 2003軟件和DPS統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，Duncan新復(fù)極差多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG浸種對2個品種辣椒種子發(fā)芽的影響

發(fā)芽勢能夠表明種子的發(fā)芽整齊度。由圖1 A看出，不同濃度PEG浸種后，2個品種辣椒種子的發(fā)芽勢均隨著PEG濃度的增加呈先增加后降低的趨勢，在PEG濃度為25%時發(fā)芽勢最高，分別比對照增加30.27%和27.27%，與PEG濃度為15%時相比不存在顯著性差異；PEG濃度為35%時，2個品種辣椒種子的發(fā)芽勢均下降，但與對照相比不存在顯著性差異。

由圖1 B可以看出，不同濃度PEG浸種后，2個品種辣椒種子的發(fā)芽率差別不大。說明一定濃度的PEG浸種可以提高辣椒種子的發(fā)芽勢，但對最后發(fā)芽率影響不大。

由圖1 C可知，發(fā)芽指數(shù)的變化趨勢與發(fā)芽勢基本相同，隨著PEG濃度的增加，2個品種辣椒種子的發(fā)芽指數(shù)均先升高后降低，在PEG濃度為25%時達(dá)最大，分別比對照增加24.31%、25.12%，與PEG濃度為15%相比不存在顯著性差異。當(dāng)PEG濃度為35%時，2個品種辣椒種子的發(fā)芽指數(shù)降低，但與對照相比不存在顯著性差異。

圖2 PEG浸種對辣椒發(fā)芽種子胚根長和胚軸長的影響

圖3 PEG浸種對辣椒發(fā)芽種子鮮重和干重的影響

種子活力指數(shù)可以反映種子萌發(fā)后的長勢和質(zhì)量[14]，由圖1 D可知，隨著PEG濃度的增加，2個品種辣椒種子的活力指數(shù)均呈先升高后降低的趨勢，在PEG濃度為25%時達(dá)最大，分別比對照增加52.94%、42.80%，北京紅的活力指數(shù)與PEG濃度為15%時相比差異不顯著。當(dāng)PEG濃度為35%時，2個品種辣椒種子的活力指數(shù)降低，但高于對照，表明一定濃度PEG的浸種可以促進辣椒種子萌發(fā)后的活力。

2.2 PEG浸種對2個品種辣椒發(fā)芽種子胚根長和胚軸長的影響

由圖2 A可知，不同濃度PEG浸種后，2個品種辣椒種子的胚根長均隨著PEG濃度的增加呈先增加后降低的趨勢。與對照相比，PEG濃度為5%、15%、25%時，益都紅辣椒種子的胚根長分別增加19.49%、31.65%、36.14%，北京紅辣椒種子的胚根長分別增加7.8%、20.50%、27.13%。當(dāng)PEG濃度為35%時，2個品種辣椒種子的胚根長下降，但與對照相比不存在顯著性差異，說明5%～25%的PEG浸種促進了2個品種辣椒發(fā)芽種子的胚根生長，從增幅來看，益都紅辣椒的增幅較大，說明一定濃度PEG浸種對益都紅辣椒種子胚根生長的促進作用較大。

由圖2 B可知，不同濃度PEG浸種后，2個品種辣椒種子的下胚軸長均隨著PEG濃度的增加呈先增加后降低的趨勢。與對照相比，PEG濃度為5%，15%，25%，35%時，益都紅辣椒種子的下胚軸長分別增加10.38%，22.44%，26.22%，18.79%，在PEG濃度為25%時胚軸增幅最大；北京紅辣椒種子的下胚軸長分別增加5.66%，20.65%，14.14%，10.33%，在PEG濃度為15%時增幅最大。當(dāng)PEG濃度為35%時，2個品種辣椒種子的下胚軸長均下降，但均顯著高于對照，說明5%～35%的PEG浸種促進了2個品種辣椒種子的下胚軸長的增加，從增幅來看，益都紅辣椒的增幅較大，說明一定濃度PEG浸種對益都紅辣椒種子下胚軸生長的促進作用較大。

2.3 PEG浸種對2個品種辣椒發(fā)芽種子生物量的影響

由圖3 A可知，不同濃度PEG浸種后，2個品種辣椒發(fā)芽種子的鮮重隨著PEG濃度的增加呈先增加后降低的趨勢。與對照相比，PEG濃度為5%，15%，25%，35%時，益都紅辣椒種子的鮮重分別增加10.62%，24.78%，19.03%，7.08%，在PEG濃度為15%時增幅最大，北京紅辣椒種子的鮮重分別增加了5.38%，17.04%，26.91%，9.42%，在PEG濃度為25%時增幅最大，說明5%～35%的PEG浸種促進了2個品種辣椒發(fā)芽種子的鮮重的增加。從增幅來看，15%PEG浸種對益都紅辣椒效果更好，25%PEG浸種對北京紅辣椒種子的效果更好，說明2個品種辣椒發(fā)芽種子鮮重增加對PEG浸種的適宜濃度不同。

由圖3 B可知，不同濃度PEG浸種后，2個品種辣椒種子的干重均隨著PEG濃度的增加呈先增加后降低的趨勢。與對照相比，PEG濃度為5，15%，25%，35%時，益都紅辣椒種子的下胚軸長分別增加10.38%，22.44%，26.22%，18.79%，在PEG濃度為25%時增幅最大，與PEG濃度為15%相比不存在顯著性差異；北京紅辣椒種子的下胚軸長分別增加5.66%，20.65%，14.14%，10.33%，在PEG濃度為25%時增幅最大。當(dāng)PEG濃度為35%時，北京紅辣椒的顯著高于對照，說明一定濃度的PEG浸種促進了2個品種辣椒發(fā)芽種子干重的增加。從增幅來看，益都紅辣椒的增幅較大，說明一定濃度PEG浸種對益都紅辣椒種子的干重的促進作用較大。

3 討 論

滲透調(diào)節(jié)技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項種子預(yù)處理技術(shù)，實踐證明，經(jīng)過滲透調(diào)節(jié)處理的種子發(fā)芽整齊、幼苗健壯、生長快、抗逆能力強[15]。所以近年來滲透調(diào)節(jié)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用非常廣泛。PEG作為一種高分子滲透劑，在種子吸脹過程中，能夠通過提高膜的修復(fù)能力和促進種子抗脅迫基因的表達(dá)而提高種子活力和抗逆性[16]。因此，關(guān)于 PEG 對種子的滲透調(diào)節(jié)作用的研究越來越受到人們的重視。張紫薇等研究表明，適宜濃度的PEG對提高生菜種子發(fā)芽率和整齊度具有顯著效果[17]。 在蒲公英、巨柏、栝樓上的研究表明，5%～10%的PEG浸種能夠促進種子萌發(fā)，而過高濃度則抑制種子萌發(fā)[18-20]。結(jié)果表明，一定濃度的PEG浸種能夠加快辣椒種子的萌發(fā)速度，提高種子的發(fā)芽整齊度，2個品種辣椒種子均以PEG濃度為15%～25%時發(fā)芽勢最高。PEG浸種對2個品種辣椒種子的發(fā)芽率影響不大，但影響2個品種辣椒種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，發(fā)芽指數(shù)以PEG濃度為15%～25%時最高，益都紅辣椒的活力指數(shù)以PEG濃度為25%時最高，且增幅較大，北京紅辣椒以PEG濃度為15%～25%時最高。這與徐芬芬等[21]研究結(jié)果一致，所適宜的PEG濃度不同可能是因為所用試驗材料不同。本試驗結(jié)果還表明，5%～25%的PEG浸種均能促進2個品種辣椒發(fā)芽種子的胚根和下胚軸生長，以15%～25%效果最好。同時，5%～25%的PEG浸種均能促進2個品種辣椒發(fā)芽種子鮮重和干重的增加，說明一定濃度PEG浸種對辣椒種子萌發(fā)具有促進作用，這可能是因為PEG浸種能夠促進辣椒種子的胚根生長，胚根生長好則吸收能力強，因而促進辣椒發(fā)芽種子胚軸和重量的增加。益都紅辣椒的增幅較大，說明不同品種對PEG浸種的敏感性不同，但PEG浸種對辣椒種子萌發(fā)生理生化的影響仍需做進一步研究。