不同濃度PEG模擬干旱脅迫對薊種子萌發(fā)的影響

邱 玉 高一冉 楊冠松

云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，云南 昆明 650000

0 引言

薊（CirsiumjaponicumFisch.ex DC.）屬于菊科薊屬植物，在我國主要分布于廣西、廣東、內(nèi)蒙古、云南、貴州、四川、湖南、湖北等?。ㄗ灾螀^(qū)）。部分薊屬植物具有較高的藥用價值和觀賞價值，且喜溫暖濕潤氣候，適應(yīng)性較強，對土壤要求不高，在防風(fēng)固土方面可發(fā)揮重要作用。近年來，許多地區(qū)已經(jīng)開始人工栽培薊，但目前仍以野生為主［1-4］。

近年來，隨著水資源的日益匱乏，世界范圍的干旱問題日漸嚴重。尤其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，干旱更是成為影響最大、發(fā)生頻率最高、影響范圍最廣的氣候性災(zāi)害，是影響農(nóng)作物生產(chǎn)的主要非生物脅迫因素之一，嚴重制約農(nóng)業(yè)的發(fā)展。吸脹和幼胚萌動是絕大多數(shù)植物種子萌發(fā)必須經(jīng)歷的兩個階段。在此過程中，種子需要吸收大量水分，極易受干旱脅迫的影響［5］。干旱脅迫會對種子發(fā)芽率、發(fā)芽整齊度產(chǎn)生極大影響，會導(dǎo)致種子生活力與發(fā)芽率迅速下降［6-7］。聚乙二醇（Polyethyl?ene G lycol，PEG）是一種親水性強的高分子有機物［8-9］，近年來常作為滲透調(diào)節(jié)劑應(yīng)用到模擬干旱脅迫試驗中，操作簡單易行［10-12］。筆者探究不同濃度PEG模擬干旱脅迫對薊種子萌發(fā)的影響，旨在了解薊的抗旱能力，為該物種種質(zhì)資源保護和可持續(xù)利用提供參考。

1 試驗材料與方法

1.1 種子處理

選擇飽滿且無病蟲害的薊種子1 400粒，將種子浸入質(zhì)量濃度為1%的NaClO溶液中進行消毒，25m in后取出種子，用自來水沖洗三四次。

1.2 發(fā)芽試驗

以蒸餾水為對照，設(shè)置PEG溶液質(zhì)量濃度分別為5%、10%、15%、20%、25%、30%，共7個處理，分別記為T1（CK）、T2、T3、T4、T5、T6、T7。采取完全隨機試驗設(shè)計，每個處理設(shè)置4次重復(fù)，每次重復(fù)用50粒薊種子。在直徑9 cm的培養(yǎng)皿中鋪上一層濾紙，放入50粒種子，分別加入蒸餾水和不同質(zhì)量濃度的PEG溶液5m L，蓋上皿蓋并編號，放在室溫為25℃的培養(yǎng)室中進行發(fā)芽試驗。每天補加一次蒸餾水和PEG溶液，4 d更換一次濾紙，防止種子發(fā)生霉變。

1.3 指標測定與方法

每天觀察種子的萌發(fā)情況，連續(xù)觀察至不再有新種子發(fā)芽為止。在每日相同時間記錄種子發(fā)芽情況，計算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和抗旱指數(shù)［13］。

式（3）中：Gt為在不同時間的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel軟件完成詳細記錄與初步分析，采用SPSS軟件進行方差分析與多重比較。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 不同濃度PEG模擬干旱脅迫對薊種子發(fā)芽率的影響

由表1可知，處理T1（CK）、處理T2、處理T3、處理T4、處理T5、處理T6薊種子均于試驗第1天開始發(fā)芽，處理T7薊種子在整個試驗過程中未發(fā)芽。處理T1（CK）薊種子發(fā)芽率在試驗第7天達到最高（52.67%），之后種子發(fā)芽率不再發(fā)生變化；處理T2薊種子發(fā)芽率在試驗第9天達到最高（38.67%），之后種子發(fā)芽率不再發(fā)生變化；處理T3薊種子發(fā)芽率在試驗第8天達到最高（63.33%），之后種子發(fā)芽率不再發(fā)生變化；處理T4薊種子發(fā)芽率在試驗第8天達到最高（38.00%），之后種子發(fā)芽率不再發(fā)生變化；處理T5薊種子發(fā)芽率在試驗第6天達到最高（25.33%），之后種子發(fā)芽率不再發(fā)生變化；處理T6薊種子發(fā)芽率在試驗第5天達到最高（2.67%），之后種子發(fā)芽率不再發(fā)生變化。

表1 不同濃度PEG處理下薊種子發(fā)芽率 %

從試驗第2天至試驗第10天，處理T3薊種子發(fā)芽率均高于處理T1（CK）；處理T2、處理T4、處理T5、處理T6薊種子發(fā)芽率均低于處理T1（CK）；處理T7薊種子發(fā)芽率一直為0。不同處理的薊種子發(fā)芽率差異顯著，試驗第10天處理T3薊種子發(fā)芽率顯著高于其他處理。這說明質(zhì)量濃度為10%的PEG溶液對薊種子的萌發(fā)具有顯著的促進作用。PEG溶液質(zhì)量濃度大于10%時，薊種子發(fā)芽率隨著PEG溶液質(zhì)量濃度的增大而顯著降低，表明薊種子萌發(fā)能力在高濃度PEG模擬干旱脅迫下受到了抑制，且隨著PEG溶液質(zhì)量濃度的增加，抑制作用不斷增強。

2.2 不同濃度PEG模擬干旱脅迫對薊種子發(fā)芽勢的影響

由圖1可知，處理T3薊種子發(fā)芽勢最高（55.33%），高于處理T1（CK）；處理T2、處理T4、處理T5、處理T6、處理T7薊種子發(fā)芽勢均低于處理T1（CK）。PEG溶液質(zhì)量濃度大于10%時，隨著PEG溶液質(zhì)量濃度的增加，薊種子發(fā)芽勢呈降低趨勢，表明高濃度PEG會明顯降低薊種子發(fā)芽勢。

圖1 不同濃度PEG處理下薊種子發(fā)芽勢

2.3 不同濃度PEG模擬干旱脅迫對薊種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由表2可知，處理T3薊種子發(fā)芽指數(shù)最高（51.15）。處理T3薊種子發(fā)芽指數(shù)與處理T1（CK）差異不顯著；處理T2、處理T4薊種子發(fā)芽指數(shù)與處理T1（CK）差異不顯著；處理T5、處理T6、處理T7薊種子發(fā)芽指數(shù)與T1（CK）差異顯著，說明高濃度PEG對薊種子的萌發(fā)有較嚴重的抑制作用。

表2 不同濃度PEG處理下薊種子發(fā)芽指數(shù)

2.4 不同濃度PEG模擬干旱脅迫對薊種子抗旱指數(shù)的影響

抗旱指數(shù)可作為檢驗種子抗旱性的依據(jù)?？购敌詮姷姆N子抗旱指數(shù)較大，抗旱性弱的種子抗旱指數(shù)較小。由圖2可知，處理T3薊種子抗旱指數(shù)最高（1.23），處理T7薊種子抗旱指數(shù)最低（0）。處理T3薊種子抗旱指數(shù)顯著高于其他處理。隨著PEG溶液質(zhì)量濃度的增大，薊種子抗旱指數(shù)總體上先升高再降低，說明低濃度PEG能提高薊種子的抗旱指數(shù)，即適度干旱脅迫有助于激發(fā)薊種子的耐旱潛力。

圖2 不同濃度PEG處理下薊種子抗旱指數(shù)

3 結(jié)論與討論

深入研究薊種子萌發(fā)過程中的抗旱特性，對薊特色種質(zhì)資源保護、引種栽培、資源利用等具有重要的現(xiàn)實意義。筆者通過對不同濃度PEG模擬干旱脅迫對薊種子萌發(fā)的影響進行詳細研究，發(fā)現(xiàn)在質(zhì)量濃度為10%的PEG溶液處理下，薊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和抗旱指數(shù)等種子萌發(fā)生理指標均有所提高。這一現(xiàn)象可能與模擬干旱環(huán)境所使用的PEG的化學(xué)性質(zhì)為高分子滲透劑有關(guān)［14-16］。此外，試驗結(jié)果還表明，薊種子的萌發(fā)特性（發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及抗旱指數(shù)）隨著PEG溶液質(zhì)量濃度的增加出現(xiàn)了總體下降的趨勢，說明高濃度PEG對薊種子萌發(fā)有抑制作用。但相關(guān)研究顯示，不同濃度PEG對不同植物種子萌發(fā)的抑制效果存在差異，如文冠果種子萌發(fā)可忍受質(zhì)量濃度為5%～25%的PEG滲透脅迫［17］，這反映了不同種類植物作用種子耐旱性的差異。此次筆者僅對干旱條件下薊種子的萌發(fā)特性和抗旱性做了初步研究，其內(nèi)部作用機制還需要進一步研究。