PEG模擬干旱脅迫對辣椒種子萌發(fā)的影響

丁錦平,周毅,劉冬梅,侯穎

(商丘師范學(xué)院 河南省干制辣椒院士工作站,河南 商丘 476000)

辣椒(CapsicumannuumL．)是我國最重要的經(jīng)濟作物之一,但辣椒根系分布較淺,且吸收能力差[1],干旱脅迫已經(jīng)給辣椒產(chǎn)業(yè)造成困擾[2].種子發(fā)芽期作為植物生命周期中對生長環(huán)境最為敏感的時期[3],也成為了經(jīng)濟作物抗逆育種至關(guān)重要的時期之一.李培英通過模擬干旱條件通過其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、平均根長等各項指標(biāo)對比出不同草品種的耐旱性強弱[4].耿廣東等人研究認為隨著干旱程度的增加,抑制辣椒種子萌發(fā)和幼苗生長越明顯,且發(fā)芽勢等各項發(fā)芽相關(guān)指標(biāo)均呈下降趨勢,發(fā)芽指數(shù)呈先上升后下降的趨勢[5].種子萌芽時期模擬干旱條件可以有效的鑒定植物耐旱性的特征.聚乙二醇(Polyethylene glycol.PEG),因分子較大,不能進入細胞,不會對細胞產(chǎn)生負面作用,且簡單易行,重復(fù)性好,容易操作,因此可以模擬干旱脅迫[6].河南柘城辣椒種植歷史已有400多年,全縣辣椒種植面積達40萬畝,年產(chǎn)干椒12萬噸,年交易量達到60萬噸,年交易額突破70億元,是中國辣椒之鄉(xiāng).夏季的高溫干旱嚴(yán)重影響辣椒的產(chǎn)量,干旱嚴(yán)重,還會出現(xiàn)死棵現(xiàn)象.

本研究以柘城市場常見品種,柘城新一代、三櫻8號、戰(zhàn)宇朝天椒和商蔬紅辣椒種子為實驗材料,在PEG6000的處理下,模擬干旱脅迫,對辣椒種子萌發(fā)的影響進行研究,為地方篩選和馴化培育耐旱優(yōu)良品種提供參考,為辣椒耐旱性研究提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試?yán)苯菲贩N分別為柘城新一代、三櫻8號、戰(zhàn)宇朝天椒和商蔬紅,均由商丘當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場購買所得.

1.2 實驗方法

設(shè)置4個不同濃度的PEG6000,分別為0(CK)、0.10、0.12、0.15、0.2 g/mL進行處理,將種子消毒、浸種、清洗,均勻放在鋪上兩層濾紙的無菌培養(yǎng)皿,各加入4 mL不同濃度的PEG6000.將培養(yǎng)皿放入恒溫箱中(25 ℃)進行暗發(fā)芽處理.每個處理重復(fù)3次,每個重復(fù)選取顏色純正飽滿種子50粒.

1.3 相關(guān)指標(biāo)測定

參考張桂蓮等的研究以胚根露白為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)[7],第2 d開始統(tǒng)計種子萌發(fā)情況,發(fā)芽過程中通過稱重來確定蒸發(fā)流失的水分,及時補水保持PEG6000濃度不變,培養(yǎng)皿內(nèi)濾紙5 d更換1次.第14 d終止實驗,并測定胚根長度,計算種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)[8-9].

發(fā)芽勢(%)=(規(guī)定時日內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/處理種子總數(shù))×100%

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(第N天的發(fā)芽數(shù)/相應(yīng)的N d)

發(fā)芽率(%)=(全部萌芽種子數(shù)/處理種子總數(shù))×100%

平均根長=萌發(fā)種子根長的平均數(shù)

活力指數(shù)(VI)= 發(fā)芽指數(shù)×幼苗平均干質(zhì)量(g)

種子萌發(fā)耐旱指數(shù)=水分脅迫下種子萌發(fā)指數(shù)(PIS)/對照種子萌發(fā)指數(shù)(PIC);

胚根傷害率(% )=(對照胚根長-處理胚根長)/對照胚根長×100

萌發(fā)指數(shù)PI=(1.00)nd2+(0.75)nd4+(0.50)nd6+(0.25)nd8,其中,nd2、nd4、nd6、nd8分別指第2、4、6、8 d的種子發(fā)芽率.相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對活力指數(shù)、相對發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)均以相應(yīng)的處理值除以對照值.

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和SPSS 軟件進行不同品種間和不同處理間的指標(biāo)差異顯著性分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒種子相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢受干旱脅迫的影響

由表1分析得出,在不同程度干旱脅迫下,不同辣椒品種發(fā)芽勢、發(fā)芽率的大小有一定的差異.干旱脅迫對戰(zhàn)宇朝天椒相對發(fā)芽率影響最小,對三櫻8號影響最大,在0.15 g/mL的濃度下僅有19%的相對發(fā)芽率.不同辣椒品種間相對發(fā)芽勢也有差異,隨著干旱脅迫增加,柘城新一代、三櫻8號和商蔬紅相對發(fā)芽勢有降低的趨勢,而戰(zhàn)宇朝天椒在一定濃度范圍內(nèi),隨著干旱脅迫呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢.

表1 干旱脅迫下辣椒相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢

2.2 辣椒種子相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)受干旱脅迫的影響

由表2分析得出,干旱脅迫下,不同辣椒品種間,種子相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)影響不同,商蔬紅,站宇朝天椒受脅迫影響較小,在種子萌發(fā)中后期具有很強的存活率,對干旱的適應(yīng)能力較好.三櫻8號影響較大.由表3可知相對活力指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)有一定的正向強相關(guān)性,且相關(guān)性顯著;二者均與PEG濃度呈負相關(guān),干旱脅迫越嚴(yán)重,相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)都降低.

表2 干旱脅迫下的辣椒相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)

2.3 辣椒種子胚根生長受干旱脅迫的影響

由表4分析得出,干旱脅迫明顯抑制了種子胚根生長,整體趨勢PEG濃度越高,胚根長度越短.不同品種間,三櫻8號影響最大,胚根傷害也越大,戰(zhàn)宇朝天椒影響最小.

表4 干旱脅迫下的辣椒胚根長/(cm)

2.4 辣椒種子萌發(fā)耐旱指數(shù)受干旱脅迫的影響

由表5分析得出,種子萌發(fā)期的耐旱指數(shù),在不同辣椒品種問存在一定的差異,耐旱指數(shù)戰(zhàn)宇朝天椒最大,三櫻8號最小,在不同濃度下,兩個品種都差異顯著.

表5 干旱脅迫下的辣椒耐干旱指數(shù)

3 討 論

不同濃度 PEG對辣椒種子萌發(fā)的脅迫程度不同,且濃度越高對種子萌發(fā)的脅迫程度越大,當(dāng)濃度達到0.2 g/mL時,所試?yán)苯贩N子都不能發(fā)芽.在0-0.2 g/mL水勢下,種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)都受到不同程度的抑制.在干旱脅迫下,種子發(fā)芽時間延遲,種子萌發(fā)速度、相對活力指數(shù)以及胚根生長均受到不同程度的抑制.濃度越大,影響越大.但是有一個臨界值,超過一定濃度,種子不能萌發(fā).

種子發(fā)芽時期的各項指標(biāo)可以對植物的抗逆性有快速而明顯的評估價值.在番茄[10]、向日葵[11]、辣椒[12-13]等經(jīng)濟農(nóng)作物的抗干旱脅迫有大量的研究報道,李云等[14]利用PEG脅迫研究了谷子品種(系)萌發(fā)期耐旱性鑒定及評價方法,結(jié)果干旱脅迫下谷子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長、苗高、鮮質(zhì)量、活力指數(shù)可作為谷子萌發(fā)期抗旱性的鑒定指標(biāo).本研究的結(jié)果表明,不同辣椒品種在干旱脅迫下,發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽勢等指標(biāo)都有不同程度的影響,可以作為辣椒抗旱強弱的衡量指標(biāo)之一.然而,種子萌芽期只能衡量抗旱性的一個方面,不能概括作物苗期和全生育期抗旱鑒定結(jié)果,后續(xù)可與全生育期抗旱鑒定結(jié)果相結(jié)合為辣椒抗旱品種選擇和抗旱新品種選育提供更全面的材料基礎(chǔ)和理論依據(jù).