聚乙二醇模擬干旱對綠豆種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

顏仕龍 張慧 孟瑞 蔡波 敖蘇

摘要：本試驗以聚乙二醇（PEG）模擬干旱條件，研究其對綠豆（Vignaradiate）種子萌發(fā)和幼苗生長2個階段的影響差異，研究結(jié)果顯示：不同濃度的PEG溶液對其種子萌發(fā)和幼苗生長產(chǎn)生了抑制作用，且濃度增大抑制作用也隨之增強;種子萌發(fā)階段的綜合抗旱系數(shù)隨濃度的變化規(guī)律與幼苗生長階段不同;采用隸屬函數(shù)值綜合評價分析得出綠豆種子萌發(fā)抗旱性高于其幼苗階段。

關(guān)鍵詞：聚乙二醇;干旱;種子萌發(fā);幼苗生長

綠豆（Vignaradiate）是我國主要經(jīng)濟作物之一，種植面積和產(chǎn)量均居世界前列，[1]主產(chǎn)區(qū)集中在東北、西北及華北等地區(qū)，其中內(nèi)蒙古、吉林、黑龍江等省份干旱貧瘠的山區(qū)丘陵地帶種植面積較大。[2]由于其主栽區(qū)域的自然降雨量少，且基本無灌溉條件，所以春旱和伏旱的情況時有發(fā)生。近年來，研究綠豆種質(zhì)資源抗旱性鑒定的成果很多[4-6]，但同時針對不同生長階段來進行抗旱差異評價的研究相對較少。本研究在聚乙二醇（PEG）模擬干旱的條件下，對綠豆種子的萌發(fā)及幼苗生長特性進行對比，采用多指標模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法進行抗旱性綜合評價，以期明確綠豆種子萌發(fā)和幼苗生長階段的抗旱差異，旨在為我國干旱、半干旱地區(qū)的綠豆種植產(chǎn)業(yè)制定栽培對策及減災(zāi)措施提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

“先風(fēng)極早綠珍珠二號”綠豆種子由石家莊先風(fēng)種業(yè)有限公司生產(chǎn)，聚乙二醇6000由廣東光華科技股份有限公司生產(chǎn)。

1.2試驗方法

1.2.1浸提液配制

配制質(zhì)量分數(shù)為5%、10%、15%、20%、25%的PEG溶液各300mL備用。[7]

1.2.2萌發(fā)期干旱模擬試驗

選取大小均一且飽滿的綠豆，用75%酒精消毒3min后再用蒸餾水沖洗后放入墊有雙層濾紙直徑為9cm培養(yǎng)皿中。每個培養(yǎng)皿中放入20粒綠豆，然后再加入5mL各濃度的PEG溶液。將培養(yǎng)皿都放置于25℃的生化培養(yǎng)箱中進行恒溫暗培養(yǎng)，以蒸餾水作為對照，以胚根突破種皮為種子萌發(fā)標準，每個處理設(shè)3個重復(fù)。每天適當補充各濃度的PEG溶液以保持濾紙濕潤。每天記錄各培養(yǎng)皿中種子萌發(fā)數(shù)量，7d后結(jié)束試驗。

1.2.3苗期干旱模擬試驗

將75%酒精消毒3min后再用蒸餾水沖洗后的種子催芽至露白后，選取出芽整齊的幼苗放于鋪有2層濾紙直徑為12cm的培養(yǎng)皿中，每皿20株，然后加入浸提液10mL各濃度的PEG溶液，使樣品液充分潤濕濾紙。將培養(yǎng)皿置于溫度25℃，光照（4000lx）16h，黑暗（0lx）8h，濕度70%的人工氣候箱中培養(yǎng)。對照、重復(fù)數(shù)以及每天補液處理同前，7d后移出綠豆苗進行測量，取20株綠豆苗的平均值作為苗高、根長和真葉長度，稱量20株綠豆苗總鮮重。

1.3測定指標

萌發(fā)率=（發(fā)芽種子數(shù)供試種子數(shù)）*100%

萌發(fā)勢=（第3天發(fā)芽種子數(shù)供試種子數(shù)）*100%

平均萌發(fā)時間=∑GitiΣGi，式中Gi為第i天的萌發(fā)數(shù)，ti為相應(yīng)的萌發(fā)時間。

根苗比=根長苗高

各指標抗旱系數(shù)=PEG脅迫下的指標測定值對照指標測定值

綜合抗旱系數(shù)=各指標抗旱系數(shù)的算術(shù)平均數(shù)

用平均隸屬函數(shù)法抗旱性綜合評價，若所用指標與抗旱性呈正相關(guān)，隸屬函數(shù)U（Xj）=（Xj-Xmin）（Xmax-Xmin），反之U（Xj）=1-（Xj-Xmin）（Xmax-Xmin），X=ΣU（Xj）n。

2結(jié)果與分析

2.1PEG溶液對綠豆種子萌發(fā)的影響

2.2PEG溶液對綠豆種子萌發(fā)的影響

由表2可知，在綠豆種子萌發(fā)階段，萌發(fā)速率的抗旱系數(shù)都隨PEG溶液濃度的增加而降低，平均萌發(fā)時間的抗旱系數(shù)隨溶液濃度增大而升高;綠豆幼苗生長階段，苗高、根長、葉長和重量4個指標的抗旱系數(shù)都隨PEG溶液濃度的增加而降低，而根苗比的抗旱系數(shù)隨溶液濃度增大而升高;各濃度PEG溶液處理下，種子萌發(fā)階段的綜合抗旱系數(shù)隨溶液濃度增大而降低，幼苗生長階段的綜合抗旱系數(shù)表現(xiàn)出隨濃度增大先降低后升高的現(xiàn)象。

2.4綠豆種子萌發(fā)和幼苗生長階段抗旱性綜合評價

由圖3可知，在不同滲透勢下，綠豆種子萌發(fā)期和幼苗期形成了不同的抗旱隸屬函數(shù)值響應(yīng)曲線;綠豆種子是在10%PEG濃度處理下的綜合抗旱能力最強，之后逐漸降低，其幼苗是在5%PEG濃度處理下的綜合抗旱能力最強，之后逐漸降低，變化平穩(wěn)。

3結(jié)論

本研究中各濃度PEG溶液對綠豆種子萌發(fā)和幼苗生長都產(chǎn)生了抑制作用，且隨濃度增大抑制作用增強;種子萌發(fā)階段的綜合抗旱系數(shù)隨濃度的變化規(guī)律與幼苗生長階段不同;由于綜合評價值越大表明其抗旱能力越強，[8]采用隸屬函數(shù)值綜合評價分析后可以對綠豆2個生長階段的抗旱性差異做出判斷，即種子萌發(fā)階段的抗旱性要高于其幼苗階段。

4討論

種子萌發(fā)和幼苗生長是植物生活中非常關(guān)鍵的階段，是后期生長的基礎(chǔ)，也是適應(yīng)環(huán)境最脆弱時期，開展其研究十分必要。植物耐旱性是一個受多種因素影響的數(shù)量性狀，每個與耐旱性有關(guān)的性狀對其都有貢獻。因此，本研究采用隸屬函數(shù)平均法，結(jié)合多種指標進行綜合評價，可避免利用單一性狀指標來鑒定植物的耐旱性的局限性，較為全面準確地反映耐旱性強弱。

國標《農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程發(fā)芽試驗》（GBT3543.4-1995）中規(guī)定種子萌發(fā)試驗可用紙床或砂床。曹志敏等比較了不同模式下綠豆種子萌發(fā)率的差異，發(fā)現(xiàn)砂培高于于紙培。[9]而本研究結(jié)果未出現(xiàn)此情況，可能與所用的紙張PH值、具體操作以及種子本身活力有關(guān)。根苗比的增大是植物對水分脅迫的一種適應(yīng)性反應(yīng)，[10]本研究中綠豆的根苗比數(shù)值在所有濃度PEG溶液處理下都是升高。在高濃度PEG溶液處理下綠豆幼苗葉片無法長出，表現(xiàn)出了“蹲苗”現(xiàn)象。

目前有關(guān)綠豆全生育期的綜合抗旱性鑒定研究較少，可根據(jù)花期和成熟期的各項生理指標、形態(tài)及產(chǎn)量指標對干旱脅迫的綜合響應(yīng)進行進一步研究，為合理制定栽培制度和減災(zāi)措施提供技術(shù)支持。

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