PEG-6000脅迫對小麥種子材料萌發(fā)的影響

張培青， 張連云， 李洪波， 烏仁其其格

(1.呼倫貝爾學院農(nóng)林學院， 內(nèi)蒙古 海拉爾 021008；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學草原與資源環(huán)境學院， 呼和浩特 010019；3.呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心， 內(nèi)蒙古 海拉爾 021008；4.呼倫貝爾市種子管理中心， 內(nèi)蒙古 海拉爾 021008)

小麥是世界三大作物之一，也是我國主要糧食作物，其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)直接關系到糧食安全與作物高效生產(chǎn)目標的實現(xiàn)[1]。目前對于小麥的研究主要集中在組織培養(yǎng)和提高產(chǎn)量上，而對其耐旱機理報道很少，所以作物抗旱性研究已成為植物抗逆性研究中的重中之重[2]。在小麥的生育期中，干旱貫穿于小麥播種至收獲的整個生育過程，如發(fā)芽和幼苗生長會受到不同逆境因子的影響，干旱是影響小麥生產(chǎn)的主要非生物限制因子[4]。

在我國的冬春季節(jié)干旱災害已成為制約小麥持續(xù)增產(chǎn)的關鍵生態(tài)因素[5]，特別是在我國北方地區(qū)干旱化的趨勢仍將繼續(xù)[6]。準確篩選小麥苗期耐旱性評價指標、完善其耐旱鑒定方法、深入研究不同耐旱性小麥種子發(fā)芽及苗期的生長形態(tài)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)研究中亟待解決的重要問題[7]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的6份小麥種子材料有榮50580、拉2577、龍麥33、克春4號、克春1號以及墾九10號，均由呼倫貝爾市種子管理中心提供。

1.2 試驗方法與測定指標

1.2.1試驗方法

本試驗采用培養(yǎng)皿濾紙上發(fā)芽的方法，釆用PEG-6000模擬干旱脅迫，設置6個不同PEG-6000處理濃度，分別為0(對照組)、5%、10%、15%、20%、25%，挑選飽滿、均勻無病蟲害的小麥種子為萌發(fā)階段試驗材料。具體步驟如下：將6份供試小麥種子材料用 0.1%KMnO4消毒10 min，再用蒸餾水清洗3遍后，放在有兩層濾紙且濾紙浸透了各階梯濃度的 PEG 溶液的發(fā)芽盒之內(nèi)，每個培養(yǎng)皿內(nèi)含20粒小麥種子，每個處理濃度(包括對照)2次重復，每天用注射器注入不同濃度的PEG-600溶液到培養(yǎng)皿中，以浸透濾紙為標準，對照組加入蒸餾水。發(fā)芽盒放入 25 ℃下的光照培養(yǎng)箱，晝夜長設置為12 h/12 h。種子進入培養(yǎng)箱之日即開始試驗，以小麥胚芽長度等于小麥種子長度的1/2時算作發(fā)芽。每個濃度的2個重復里最早出現(xiàn)1粒小麥種子發(fā)芽之日記為該試驗組開始期，每天定點記錄小麥種子發(fā)芽的數(shù)量，連續(xù)5 d種子不再發(fā)芽日記作試驗組發(fā)芽結束日。

1.2.2試驗測定指標

計算發(fā)芽率、相對發(fā)芽率，發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽指數(shù)，活力指數(shù)、相對活力指數(shù)以及抗旱指數(shù)，同時測定幼苗根長、芽長并進行統(tǒng)計分析。

發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽試驗期間全部正常發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%；

相對發(fā)芽率(%)=(處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt，Gt為t天內(nèi)種子萌發(fā)總數(shù)，Dt為相對應的種子發(fā)芽天數(shù)；

相對發(fā)芽指數(shù)=處理發(fā)芽指數(shù)/對照發(fā)芽指數(shù)；

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×L，L為種子根長和芽長之和；

相對活力指數(shù)=處理活力指數(shù)/對照活力指數(shù)；

抗旱指數(shù)=干旱脅迫下種子萌發(fā)指數(shù)/對照種子萌發(fā)指數(shù)；

胚芽及胚根長度使用游標卡尺進行測量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010軟件進行統(tǒng)計處理，用SPSS 12.0軟件對計算結果進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對小麥種子相對發(fā)芽率的影響

由表1可以看出，隨著PEG-6000濃度的增大，各材料的相對發(fā)芽率都呈下降趨勢；榮50580、拉2577、克春1號在5%、10%濃度處理與其他濃度處理差異顯著(p<0.05)；龍麥33、克春4號、墾九10號在各濃度處理差異顯著(p<0.05)。

表1 PEG-6000處理對小麥種子相對發(fā)芽率影響

處理濃度為5%時，各材料差異不顯著(p>0.05)；處理濃度為10%時，拉2577、榮50580與龍麥33、克春4號、墾九10號差異顯著(p<0.05)，榮50580相對發(fā)芽率最高；處理濃度為15%時，克春4號與其他材料差異顯著，榮50580和拉2577相對發(fā)芽率最高；處理濃度為20%時，克春4號、墾九10號與克春1號、拉2577差異顯著(p<0.05)，克春4號相對發(fā)發(fā)芽率最高；處理濃度25%時，龍麥33相對發(fā)芽率顯著低于與其他材料，克春1號相對發(fā)芽率最高。

2.2 PEG脅迫對小麥種子相對發(fā)芽指數(shù)的影響

由表2可以看出，隨著PEG-6000濃度的增大，所有的小麥種子材料相對發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢；榮50580、龍麥33、克春4號、克春1號、墾九10號在各濃度處理間差異顯著(p<0.05)；拉2577在5%、10%濃度處理與其他濃度處理差異顯著(p<0.05)。

表2 PEG-6000處理對小麥種子相對發(fā)芽指數(shù)影響

處理濃度為5%時，各份種子材料間差異不顯著(p>0.05)，拉2577相對發(fā)芽指數(shù)最高；處理濃度為10%時，拉2577與其他材料差異顯著(p<0.05)，相對發(fā)芽指數(shù)最高；處理濃度為15%時，克春4號與克春1號、墾九10號差異顯著(p<0.05)，克春4號相對發(fā)芽指數(shù)最高；處理濃度為20%時，克春4號與其他材料差異顯著(p<0.05)，克春4號相對發(fā)芽指數(shù)最高；處理濃度為25%時，克春1號、克春4號、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05)，克春1號和墾九10號相對發(fā)芽指數(shù)最高。

2.3 PEG脅迫對小麥種子胚根長度的影響

表3可以看出，隨著PEG-6000濃度的增大，與對照相比，6份小麥種子材料幼苗根長呈下降趨勢；榮50580、龍麥33、克春1號在對照、5%濃度處理與其他濃度處理間差異顯著(p<0.05)；拉2577在對照、5%、10%、15%、20%濃度處理差異顯著(p<0.05)；克春4號、墾九10號在對照與5%處理之間，對照、5%處理與其他處理差異顯著(p<0.05)。

表3 PEG-6000處理對小麥種子胚根長度影響

處理濃度為5%時，墾九10號、榮50580與其他材料差異顯著(p<0.05)，墾九10號胚根最長；處理濃度為10%時，榮50580、克春1號拉、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05)，榮50580胚根最長；處理濃度為15%時，榮50580、克春1號、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05)，墾九10號胚根最長；處理濃度為20%時，墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05)，墾九10號胚根最長；處理濃度為25%時，拉2577、龍麥33與其他材料差異顯著(p<0.05)，拉2577胚根最長。

2.4 干旱脅迫對小麥種子胚芽長度的影響

由表4可以看出，隨著PEG-6000濃度的增大，各小麥材料對小麥胚芽長較對照呈下降趨勢；榮50580在對照、5%濃度處理與其他濃度處理差異顯著(p<0.05)；拉2577品、克春4號、克春1號、墾九10號在對照、5%、10%、15%、20%濃度處理間差異顯著(p<0.05)，20%、25%濃度處理間差異不顯著(p>0.05)。

表4 PEG-6000處理對小麥種子胚芽長度影響

處理濃度為5%時，克春1號、龍麥33與其他材料差異顯著(p<0.05)，胚芽最長；處理濃度10%時，克春1號拉、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05)，克春1號胚芽最長；處理濃度15%時，墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05)，墾九10號胚芽最長；處理濃度為20%時，墾九10號、榮50580與其他材料差異顯著(p<0.05)，榮50580胚芽最長；處理濃度為25%時，榮50580、拉2577、龍麥33、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05)，榮50580胚芽最長。

2.5 干旱脅迫對小麥幼苗相對抗旱指數(shù)的影響

由表5可以看出，隨著PEG-6000濃度的增大，各小麥種子材料相對抗旱指數(shù)較對照呈逐漸下降的趨勢；榮50580在各濃度處理差異顯著(p<0.05)；拉2577在對照、5%、15%、20%、25%濃度處理之間差異顯著(p<0.05)，5%、10%濃度處理差異不顯著(p>0.05)；龍麥33、克春4號、克春1號、墾九10號在各濃度處理差異顯著(p<0.05)。

表5 PEG-6000處理對小麥種子相對抗旱指數(shù)影響

處理濃度為5%時，榮50580與克春1號、墾九10號差異顯著(p<0.05)，相對抗旱指數(shù)最高；處理濃度為10%時，拉2577與其他材料差異顯著(p<0.05)，拉2577相對抗旱指數(shù)最高；處理濃度為15%時，拉2577、克春4號與其他材料差異顯著(p<0.05)，克春4號抗旱指數(shù)最高；處理濃度為20%時，克春4號、龍麥33與其他材料差異顯著(p<0.05)，克春4號相對抗旱指數(shù)最高；處理濃度為25%時，克春4號、克春1號榮、墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05)，克春1號和墾九10號相對抗旱指數(shù)最高。

2.6 干旱脅迫對小麥種子相對活力指數(shù)的影響

由表6可以看出，隨著PEG-6000濃度的增大，各份小麥種子材料相對活力指數(shù)較對照呈逐漸下降的趨勢；榮50580、龍麥33、克春4號在各濃度處理差異顯著(p<0.05)；拉2577、克春1號在20%和25%濃度處理與其他處理差異顯著(p<0.05)；墾九10號在 5%、10%、15%、25%濃度處理間差異顯著(p<0.05)，15%、20%濃度處理間差異不顯著(p>0.05)。

表6 PEG-6000處理對小麥種子相對活力指數(shù)影響

處理濃度為5%時，龍麥33與其他材料差異顯著相(p<0.05)，龍麥33相對活力指數(shù)最高；10%處理時，克春4號與其他材料差異顯著(p<0.05)，墾九10號相對活力指數(shù)最高；15%、20%處理時，墾九10號與其他材料差異顯著(p<0.05)，墾九10號相對活力指數(shù)最高；25%處理時，各材料間差異不顯著(p>0.05)。

3 討論與小結

種子萌發(fā)階段是植物生長對外界環(huán)境最敏感的時期，也是一個非常復雜的過程，極易受到環(huán)境因子的影響[8-9]。某種作物的種子在其發(fā)芽階段的抗旱情況，可以一定程度反映該作物的抗旱性[10]。耐旱性不同的品種，在滲透脅迫發(fā)生時其葉片延伸生長受抑制的程度不同，導致耐旱性強的品種受抑制程度較小[11]。種子的發(fā)芽率、相對發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)是評價種子萌發(fā)過程中耐鹽性強弱的重要指標[12]。種子發(fā)芽出苗時，根系發(fā)育尚不完善，干旱會引起幼苗缺水死亡，作物豐產(chǎn)對個體要求是苗壯，對群體要求則是苗齊、苗全，只有獲得苗壯、苗齊和苗全，才能為豐產(chǎn)奠定堅實的基礎[13]。研究表明，PEG-6000脅迫濃度的增加能夠抑制種子的萌發(fā)[14]，且因品種不同響應程度不同[15-16]。結果表明， 6份供試小麥種子材料相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)與干旱脅迫呈負相關；6份小麥種子材料萌發(fā)期的抗旱性表現(xiàn)為：榮50580>拉2577>克春1號>克春4號>墾九10號>龍麥33；小麥根長、芽長、抗旱指數(shù)在PEG-6000脅迫后各指標均發(fā)生顯著變化，6份小麥種子材料苗期的抗旱性表現(xiàn)為：墾九10號>克春4號>克春1號>龍麥33>墾九10號>榮50580>拉2577。