PEG模擬干旱脅迫對(duì)山韭種子萌發(fā)的影響

中圖分類號(hào)Q945.78文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 0517-6611（2025）11-0039-04

doi：10.3969/j. issn.0517-6611.2025. 11. 010

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of PEG Simulated Drought Stress on Seed Germination of Allium senescensL

Deli Geer， LIU Ze-yu， YANG Xu et al （College of Grassland Science，Inner Mongolia Minzu University，Tongliao，Inner Mongolia 028000）

AbstractOeieinstateteatioflumsenescesLsedsdetdroughteoetandtonderstditssist ancetothedroughtenvironmentMethodAllumsenescensLseedswerecollctedasteresearchobject，andtheectsofsiulated droughtstressidifretonetratosofooneafisesLdsereistgatedteteteger minationrateoftheseds，einationpotentialgerinatioidex，mbrydiclelngthndvigordex．Result]Astecoetationof PEG-60OO increased，the time for Allium senescens L. seeds to initially germinate to reach 50% increased;the germination rate of 10% was not diferentfroatf;scddatidat there was no significant difference between mild drought of PEG 10% and the control，and the seed germination was inhibited by PEG 15% and 20% ，the concentration reached 20% and the seed germination was inhibited. Concentration reached 20% seed germination stagnation; the embryonicrotlengthwithdrought stress increaseshowedlowpromotioandhighinhibition，inthePEG-6OoOconcentrationof 10% to reach the longest. [Conclusion] Allium senescens L. seeds were resistant to drought stress at 10% PEG concentration，but seed germination of Allium senescens L. seeds stagnated at high concentration.

Key wordsDrought stress;Allium senescens L. ;Seed germination;PEG-6000

我國是全世界最大的煤炭生產(chǎn)國、消費(fèi)國[1]。采礦活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致土地、地表植被大面積損壞，出現(xiàn)地下水位下降、土地荒漠化等一系列問題，對(duì)露天礦周邊農(nóng)牧民的生活生產(chǎn)造成較嚴(yán)重的影響[2]。植被修復(fù)全過程中，種子的萌發(fā)期是最關(guān)鍵也是最脆弱的階段[3]。干旱環(huán)境會(huì)對(duì)種子生長和生理活動(dòng)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使植物子代致死甚至滅絕[4]。因此，選擇抗逆性強(qiáng)的植物品種作為礦山生態(tài)修復(fù)物種意義重大。

內(nèi)蒙古東部（蒙東）草原地區(qū)屬半干旱、酷寒氣候，表土厚度僅 30cm ，年降水量低于 400mm^[5] 。在惡劣的環(huán)境條件下，植物往往通過自身的生存機(jī)制和避逆策略，才能在逆境中生存[6]。山韭（Allium senescensL.）是百合科（Liliaceae）、蔥屬（Alium）[7]多年生草本植物[8]。山韭野生資源非常豐富，廣泛分布于歐亞地區(qū)典型草原群落中[9。山韭繁殖簡(jiǎn)單、管理粗放，是優(yōu)良的野生觀賞植物[10-11]。若能將其引種馴化到礦區(qū)環(huán)境中，不僅有利于礦區(qū)生態(tài)修復(fù)，而且觀賞效果俱佳，但目前山韭作為露天礦生態(tài)修復(fù)植物研究較少。

蒙東草原礦區(qū)環(huán)境干旱嚴(yán)重，易造成播種和出苗困難，對(duì)生產(chǎn)影響較大。因此，山韭發(fā)芽期能否適應(yīng)干旱環(huán)境是其成為生態(tài)修復(fù)物種的關(guān)鍵。干旱脅迫是自然環(huán)境中最主要的脅迫之一。近年來，許多學(xué)者通過對(duì)不同作物應(yīng)用PEG-6000（聚二醇）模擬干旱，探究其對(duì)種子萌發(fā)的影響，為植物的抗旱性鑒定奠定了基礎(chǔ)[12-15] 。

目前，對(duì)野山韭種子的研究較多，如混合鹽堿脅迫對(duì)山韭種子萌發(fā)及幼苗生長特性[16]，不同激素濃度對(duì)野韭種子萌發(fā)特性[17]，不同消毒劑對(duì)山韭種子消毒效果及萌發(fā)特性[8]的影響以及藥用價(jià)值進(jìn)行研究，但干旱脅迫對(duì)山韭種子萌發(fā)的影響研究較少。筆者以野生山韭種子為研究對(duì)象，通過萌發(fā)過程中改變PEG-6000濃度，分析山韭種子在不同PEG-6000濃度下的發(fā)芽率、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)、胚芽長和胚根長度變化，從而了解山韭種子抗旱能力，為半干旱區(qū)草原露天礦植被重建提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料供試山韭種子采自內(nèi)蒙古通遼市霍林河南露天礦周邊草原（ 119^°35^′31^′′E，45^°29^′34^′′N） 。采集的種子在室溫下陰干，于冰箱內(nèi) 保存?zhèn)溆?。挑選質(zhì)地均勻、顆粒飽滿、無蟲害的種子，用 0.02%KMnO₄ 溶液消毒 15min ，再用蒸餾水沖洗6次，并用濾紙吸干水分。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用PEG-6000溶液模擬礦區(qū)土壤干旱脅迫，濃度分別為 5%.10% 、 15%.20% ，以蒸餾水作對(duì)照（CK），每個(gè)濃度3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)50粒種子。將種子放在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，滴加相應(yīng)濃度的PEG-6000溶液，每一培養(yǎng)皿內(nèi)加 3mL 。之后放入光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，每天觀察并補(bǔ)充相應(yīng)溶液，種子開始發(fā)芽后統(tǒng)計(jì)，以連續(xù)5d未有種子發(fā)芽為發(fā)芽結(jié)束，觀察記錄種子發(fā)芽特征指標(biāo)。

發(fā)芽率 σ=σ （正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)） ×100% 發(fā)芽勢(shì) Σ=Σ （第7天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)） ×100%

發(fā)芽指數(shù) 式中， G_?t 為第 χ_t 天的萌發(fā)數(shù)， 為相應(yīng)的萌發(fā)天數(shù)。發(fā)芽指數(shù)越高，發(fā)芽速度越快，活力越高。

活力指數(shù) （VI）=GI×S

式中， GI 為發(fā)芽指數(shù)， s 為第10天的胚芽長度加胚根長度。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法發(fā)芽第10天時(shí)，每一處理隨機(jī)選擇

10株幼苗，用直尺分別測(cè)量胚芽長、胚根長，求平均值

1.4數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2013進(jìn)行處理，采用SPSS22.0進(jìn)行方差分析及多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫下山韭種子萌發(fā)情況 ^48h 內(nèi)CK培養(yǎng)皿中的山韭種子最先萌發(fā)。隨著干旱脅迫的加劇，山韭種子初始萌發(fā)到達(dá)到 50% 的時(shí)間增長。干旱脅迫下山韭種子隨著脅迫程度的加劇萌發(fā)數(shù)量、胚根長度表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，胚芽長度則隨著干旱脅迫的加劇不斷增加。PEG-6000濃度為 10% 時(shí)種子發(fā)芽率最高，平均胚根長度最長；PEG-6000濃度為 20% 時(shí)種子幾乎不再萌發(fā)（圖1、2）。

2.2干旱脅迫對(duì)山韭種子發(fā)芽率的影響由圖3可知，山韭種子發(fā)芽率隨著干旱脅迫的加劇先升高后降低，PEG-6000濃度為 10% 種子萌發(fā)率與對(duì)照相比差異不顯著，重度干旱（PEG-6000濃度為 15%～20% ）則抑制種子萌發(fā)，且PEG-6000濃度 20% 時(shí)種子幾乎不再萌發(fā)。

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（ Plt;0.05， ）

Note：Different lowercase letters indicate significant differences betweendifferent treatments（ Plt;0.05） ： 圖3不同PEG-6000濃度對(duì)山韭種子發(fā)芽率的影響

Fig.3The effect of different PEG-6ooo solution concentrations on the germination rate of A.senescens seeds

2.3干旱脅迫對(duì)山韭種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)的影響由表1可知，隨著干旱脅迫的加劇山韭種子發(fā)芽勢(shì)逐漸降低，表明干旱條件會(huì)抑制種子萌發(fā)的速率。且7d內(nèi)PEG-6000濃度達(dá) 20% 時(shí)種子幾乎不萌發(fā)。

山韭種子發(fā)芽指數(shù)隨著干旱脅迫的加劇逐漸降低，但PEG-6000濃度為 5% 和 10% 的發(fā)芽指數(shù)差異不顯著，這與PEG-6000濃度為 10% 時(shí)促進(jìn)種子萌發(fā)有關(guān)。

隨著干旱脅迫的加劇，山韭種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)各干旱脅迫處理之間差異顯著（ Plt;0.05） ，干旱脅迫對(duì)發(fā)芽勢(shì)的影響更顯著，說明種子萌發(fā)的初期受干旱脅迫影響更大。

2.4干旱脅迫對(duì)山韭種子胚芽、胚根和活力指數(shù)的影響

2.4.1干旱脅迫對(duì)山韭種子胚根的影響。隨著干旱脅迫的加劇，山韭種子的胚根長度先升高后降低，表明胚根長度隨著干旱脅迫增加表現(xiàn)為低促高抑，在PEG-6000濃度 10% 時(shí)達(dá)到最長，且顯著高于CK與 5% 處理。根系的相對(duì)伸長，表明種子對(duì)干旱環(huán)境具有一定適應(yīng)性（表2）。

2.4.2干旱脅迫對(duì)山韭種子胚芽的影響。胚芽長度隨著干旱脅迫的加劇不斷增加，PEG-6000濃度 15% 時(shí)達(dá)到最高，20% 時(shí)無生長（表2）。

2.4.3干旱脅迫對(duì)山韭種子活力指數(shù)的影響。由表2可知，隨著干旱脅迫的加劇，山韭種子活力指數(shù)各干旱脅迫處理之間差異顯著（ ?Plt;0.05） ，呈先升高后降低的趨勢(shì)，PEG-6000濃度 10% 時(shí)達(dá)到最高，表明輕度的干旱脅迫可以提高種子的活力，促進(jìn)種子萌發(fā)。

表1不同PEG-6000濃度對(duì)山韭種子發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)的影響

對(duì)山韭6個(gè)抗旱性狀指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見圖4。由圖4可知，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)都與發(fā)芽率呈極顯著相關(guān)，胚根長度、胚芽長度與發(fā)芽率呈顯著相關(guān)；發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)與發(fā)芽勢(shì)呈極顯著相關(guān)；活力指數(shù)與發(fā)芽指數(shù)呈極顯著相關(guān)；胚芽長度和活力指數(shù)與胚根長度呈顯著相關(guān)。

表2不同PEG-6000濃度對(duì)山韭種子胚芽長度、胚根長度和活力指數(shù)的影響

3討論與結(jié)論

3.1山韭種子的選擇劉新星等[研究PEG干旱脅迫對(duì)亞麻種子萌發(fā)的影響，張彥軍等[20]研究胡麻種子萌發(fā)期抗旱性綜合評(píng)價(jià)均表明種子的抗旱性強(qiáng)弱與地理來源息息相關(guān)。水分脅迫下冷蒿[21]、長芒草等[22]耐旱植物的發(fā)芽率顯著降低且在高滲溶液中，各品種的萌發(fā)指數(shù)和發(fā)芽勢(shì)均顯著下降。因此，為了保證生態(tài)修復(fù)物種能夠符合修復(fù)地區(qū)的本土化植物群落結(jié)構(gòu)，篩選適用于蒙東草原露天礦區(qū)的草本植物，在霍林河礦區(qū)附近采集野生的山韭種子作為研究對(duì)象，探究其抗旱能力。

3.2干旱脅迫對(duì)山韭種子萌發(fā)的影響針對(duì)貧瘠、干旱的礦區(qū)環(huán)境，種子能在干旱脅迫下萌發(fā)，保持較高的出苗率，是對(duì)逆境的適應(yīng)和耐受[23]，也是判斷其能否成為礦區(qū)生態(tài)修復(fù)物種的關(guān)鍵因素。山韭在輕度干旱下能促進(jìn)種子萌發(fā)以及根系伸長且在輕度干旱下種子萌發(fā)指標(biāo)達(dá)到最高，表明山韭種子具有良好的抗旱性。

該研究結(jié)果表明，PEG 10% 濃度干旱對(duì)山韭萌發(fā)各項(xiàng)指標(biāo)的抑制作用較小，保證種子發(fā)芽率的同時(shí)對(duì)提高種子活力和抗逆性也有一定作用。 15% 濃度干旱條件下山韭種子各項(xiàng)指標(biāo)差異顯著。 20% 濃度干旱條件下，超過了種子所能承受的脅迫程度，萌發(fā)受到影響，甚至完全被抑制，無法正常萌發(fā)。該試驗(yàn)通過研究不同濃度PEG脅迫對(duì)山韭種子發(fā)芽相關(guān)指標(biāo)的影響，分析了山韭種子的抗旱能力，但對(duì)山韭幼苗抗旱性有待進(jìn)一步研究。

3.3山韭作為礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)物種的可行性分析露天礦排土場(chǎng)植被重建的關(guān)鍵是選擇抗逆性強(qiáng)、能適應(yīng)礦區(qū)環(huán)境的物種，這對(duì)維持露天礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)平衡意義重大[24]。山韭具有較強(qiáng)的抗旱性。山韭種子輕度干旱可促進(jìn)其萌發(fā)，且胚根長度隨著干旱脅迫增加表現(xiàn)為低促高抑，且在PEG-6000濃度 10% 時(shí)達(dá)到最長。根系的相對(duì)伸長，表明山韭種子對(duì)干旱環(huán)境具有一定適應(yīng)性。由此可見，山韭具有較強(qiáng)的抗旱性，將霍林河采集的野山韭作為礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的物種具有一定的可行性。

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