PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發(fā)的影響

劉利峰

（康?？h自然資源和規(guī)劃局，河北 康保076650）

中國石竹（Dianthus chinensis）又稱洛陽花，是石竹科（Caryophyllaceae）石竹屬（Dianthus）多年生草本植物，是布置花壇、花境和裝飾巖石園的良好材料，也可用作花籃、花束。中國石竹原產(chǎn)于東北、華北、長江流域及東南亞地區(qū)，除華南以外，全國各地均有栽培[1]。

鹽化土壤中高濃度的鹽分對植物有著明顯影響，通常會降低種子發(fā)芽率、延緩幼苗生長、抑制光合作用、降低作物產(chǎn)量等[2-3]。目前，對于鹽脅迫下種子的萌發(fā)以及植物材料對種子萌發(fā)的限制濃度研究較多，而對如何利用外源物質(zhì)來緩解植物對脅迫的反應(yīng)則相對較少。

試驗以中國石竹種子為試驗材料，研究了外源物質(zhì)PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發(fā)及幼苗生長的緩解作用，了解其萌發(fā)進(jìn)程和部分生理指標(biāo)的變化規(guī)律，篩選最佳的NaCl 脅迫緩解濃度，為相似園林植物的育苗提供理論基礎(chǔ)和支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

中國石竹種子，購自赤峰綠美花卉種子有限公司。

1.2 試驗地點

試驗地點位于張家口市康?？h林業(yè)局院內(nèi)。

康?？h位于河北省西北部，地處內(nèi)蒙古高原東南緣，屬陰山穹折帶，俗稱“壩上高原”，地理坐標(biāo)E114°11′～114°56′，N41°25′～42°08′，平 均 海 拔1450m，屬于東南亞大陸性季風(fēng)氣候中溫帶干旱區(qū)，氣溫低，晝夜溫差大，大陸性氣候特點明顯。全縣土壤類型包括栗鈣土、草甸土、鹽土，其中栗鈣土是全縣的代表性土類，占土壤總面積的99.3%，土壤鹽堿化明顯。

1.3 試驗設(shè)計

選擇大小一致、籽粒飽滿健壯、無病蟲害的中國石竹種子，用0.1%HgCl2溶液消毒10min，再用蒸餾水漂洗3～5 次，直到將種子清洗干凈為止。依據(jù)國際種子檢驗規(guī)程，采用紙上培養(yǎng)法進(jìn)行。將吸脹后的種子置于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，分別加入配制好的處理液（表1），每個處理100 粒種子，3 次重復(fù)。置于人工氣候箱，設(shè)置溫度為25℃，光照時間10h，光照強度為2500Lx。以種胚突破種皮為發(fā)芽開始標(biāo)志，每日觀察其萌發(fā)情況，統(tǒng)計其萌發(fā)進(jìn)程，計算其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)以及幼苗生長情況。

表1 NaCl 脅迫及PEG-6000 對中國石竹種子萌芽試驗處理

1.4 指標(biāo)測定及方法

發(fā)芽率（GP）＝（供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100%

發(fā)芽勢（%）＝（規(guī)定時間內(nèi)供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)（Gi）＝ΣGt/Dt，式中Gt 為t 天的發(fā)芽數(shù)，Dt 為發(fā)芽日數(shù)。

活力指數(shù)=S×Gi，式中S 為平均根長，利用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測定。

相對鹽害率（%）=（對照發(fā)芽率-處理發(fā)芽率）/對照發(fā)芽率×100%

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)分析采用的是Excel2010 軟件，運用Duncan 新復(fù)極差法與LSD 法，進(jìn)行差異顯著性分析，并用SPSS21.0 軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發(fā)進(jìn)程的影響

由表2 可知：CK1 處理中國石竹種子，第2 天開始萌發(fā)，萌發(fā)持續(xù)時間為8d，CK2 處理，第7 天才開始萌發(fā)，萌發(fā)持續(xù)時間相對較長，達(dá)14d，這說明NaCl 脅迫明顯抑制了種子萌發(fā)的開始和持續(xù)時間。在NaCl 溶液中添加不同濃度的PEG-6000 緩解種子的萌發(fā)抑制。結(jié)果表明：中國石竹種子的初始萌發(fā)時間和持續(xù)萌發(fā)時間較CK2 均有不同程度的變化，隨著PEG-6000 濃度的增加，中國石竹種子初始萌發(fā)時間較CK2 均縮短，且呈現(xiàn)先縮短后增加的趨勢，其發(fā)芽持續(xù)時間與發(fā)芽初始時間呈現(xiàn)相同趨勢。T4（PEG-6000 濃度為20%）處理時，中國石竹種子初始萌發(fā)時間和持續(xù)萌發(fā)時間均為最短，其持續(xù)萌發(fā)時間甚至比CK1 處理還少1d，說明PEG-6000對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發(fā)具非常明顯的緩解作用。

表2 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發(fā)進(jìn)程的影響

2.2 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發(fā)芽率的影響

由圖1 可知：CK1 與CK2 處理之間存在極顯著差異，說明1.0%的NaCl 溶液極顯著的抑制了中國石竹種子的萌發(fā)。將不同濃度PEG-6000 加入到NaCl 溶液中，隨著PEG-6000 濃度的增加，中國石竹種子的萌發(fā)率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，T4 處理時其萌發(fā)率最高，為89.6%，極顯著高于CK2、T1、T2顯著高于T3、T5，但顯著低于CK1，說明T4（20.0%的PEG-6000）處理可以一定程度上緩解NaCl 脅迫對中國石竹種子萌發(fā)的抑制作用。

圖1 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發(fā)芽率的影響

2.3 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發(fā)芽勢的影響

由圖2 可知：CK2 處理極顯著低于CK1，說明1.0%的NaCl 溶液極顯著的抑制了中國石竹種子的萌發(fā)及萌發(fā)的整齊度。將不同濃度PEG-6000 加入到NaCl 溶液中，隨著PEG-6000 濃度的增加，中國石竹種子的發(fā)芽勢呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，與其萌發(fā)率的變化趨勢一致。T4 處理其發(fā)芽勢達(dá)到了83.8%，極顯著高于CK2、T1、T2、T3 和T5，顯著低于CK1。T1、T2、T3、T4、T5 處理均顯著高于CK2。說明添加外源物質(zhì)PEG-6000，均可以在一定程度上緩解NaCl 對中國石竹種子萌發(fā)的影響，以T4 處理（20.0%的PEG-6000）緩解效果最佳。

圖2 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發(fā)芽勢的影響

2.4 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3 可知: 就發(fā)芽指數(shù)而言，CK1 與CK2 之間存在極顯著性差異。添加不同濃度的外源物質(zhì)PEG-6000，隨著濃度的增加，其發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽率、發(fā)芽勢呈現(xiàn)相同的變化趨勢，均為先增加后降低。T4 處理中國石竹種子的發(fā)芽指數(shù)為16.32，與CK1（18.06）差異不顯著，說明T4 處理可以緩解NaCl 脅迫到無脅迫狀態(tài)。T1、T2 與CK2 之間無顯著性差異，說明就發(fā)芽指數(shù)而言，低濃度的外源物質(zhì)PEG-6000 無明顯緩解作用；T3 與T1、T2 和CK2 之間存在極顯著性差異，與T5 之間無顯著性差異存在。T4（20.0%的PEG-6000）處理極顯著高于CK2、T1、T2、T3 和T5，說明其緩解效應(yīng)最佳。

圖3 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.5 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子活力指數(shù)的影響

種子活力即種子的健壯度，是種子發(fā)芽和出苗率、幼苗生長的潛勢、植株抗逆能力和生產(chǎn)潛力的總和，是種子品質(zhì)的重要指標(biāo)。由圖4 可知：就活力指數(shù)而言，一定濃度的外源物質(zhì)PEG-6000 對NaCl脅迫下中國石竹種子的萌發(fā)有明顯的緩解作用。隨著外源物質(zhì)濃度的增加，其活力指數(shù)的數(shù)值呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，與前述幾個指標(biāo)趨勢相同。T1、T2 處理PEG-6000 濃度相對較低，其緩解效果從數(shù)值上看較CK2 雖有增加，但與CK2 之間無顯著性差異，說明低濃度的PEG-6000 對種子萌發(fā)的活力指數(shù)影響較??；T3、T5 處理均極顯著低于T4處理，但均與CK2、T1 和T2 存在極顯著性差異，說明隨著濃度的增加，外源物質(zhì)的緩解效應(yīng)越發(fā)顯著，但當(dāng)濃度增加到T4 時，緩解效應(yīng)最為顯著。綜合來看，就中國石竹種子萌發(fā)的活力指數(shù)而言，T4（20.0%的PEG-6000）為最佳緩解濃度，緩解效果最佳。

圖4 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子活力指數(shù)的影響

2.6 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發(fā)相對鹽害率的影響

添加外源物質(zhì)PEG-6000 后，各個處理的相對鹽害率呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，與以上各個指標(biāo)的變化趨勢正好相反（圖5）。T4 的相對鹽害率最低，只有8.2%，與其它各個處理之間存在極顯著差異。T1、T2 與CK2 處理之間存在顯著性差異，而二者之間差異不顯著。T3 處理與CK2、T1、T2 處理存在極顯著性差異，說明其對NaCl 脅迫下中國石竹種子的鹽害情況有了非常明顯的緩解，T4 處理時緩解效果最佳，此時的相對鹽害率最低；隨著PEG-6000 濃度的增加，T5 處理時相對鹽害率又開始增加，與T4 處理存在極顯著差異，與T3 處理存在顯著差異，與CK2、T1、T2 處理存在極顯著差異。就相對鹽害率來看，T4（20.0%的PEG-6000）處理的緩解效果最佳。

圖5 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子相對鹽害率的影響

3 結(jié)論與討論

種子作為植物最重要的繁殖器官，其萌發(fā)階段的耐鹽狀況可以在一定程度上反映其耐鹽能力。一般情況下，鹽生植物的萌發(fā)在一定范圍的鹽濃度內(nèi)是不受影響的，當(dāng)外界鹽濃度超過其耐受范圍時其萌發(fā)及生長狀況會受到顯著的影響。對于本文研究的中國石竹來說，NaCl 濃度達(dá)到1.0%時，表現(xiàn)出強烈的抑制作用，這與楊志江[4]、王恩軍[5]等人對黑果枸杞和紫蘇的研究結(jié)果一致。外源物質(zhì)PEG-6000加入到NaCl 溶液中，NaCl 脅迫下中國石竹種子的萌發(fā)起始時間、持續(xù)時間、萌發(fā)率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等萌發(fā)指標(biāo)均出現(xiàn)不同程度的增加，且呈現(xiàn)相同的變化趨勢；而相對鹽害率則正好相反，說明添加外源物質(zhì)PEG-6000 可以有效緩解NaCl 脅迫對其種子萌發(fā)的影響，且以濃度為20.0%時緩解效果最佳。

PEG-6000 作為一種常見的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在種子萌發(fā)過程中常用作引發(fā)劑，能提高發(fā)芽率、增加發(fā)芽勢等種子萌發(fā)指標(biāo)。本試驗沒有對中國石竹種子幼苗的生理指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)測定，其具體的引發(fā)機理還有待進(jìn)一步研究，但可以為在冀西北等鹽堿地進(jìn)行育苗，減少對種子及幼苗的傷害，保護(hù)相關(guān)種子資源以及對鹽堿地、干旱地進(jìn)行合理利用提供科學(xué)依據(jù)。