不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子萌发的影响_邱玉.pdf

http:/2023年4月 第14卷 第8期不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子萌发的影响邱玉高一冉杨冠松云南农业大学园林园艺学院，云南昆明650000摘要：干旱作为限制植物生长的主要逆境因素，会严重影响种子萌发。近年来，聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）常被作为渗透剂应用于模拟干旱胁迫试验中，操作简单。基于此，探究不同浓度 PEG 模拟干旱胁迫对蓟种子萌发的影响，以了解蓟的抗旱性，为其种质资源保护和利用提供依据。试验结果表明：在质量浓度为 10%的 PEG 处理下，蓟种子发芽率、发芽势、发芽指数、抗旱指数均最高；低浓度PEG可以促进蓟种子萌发，高浓度PEG会严重抑制蓟种子萌发。关键词：蓟；种子萌发；PEG；干旱胁迫中图分类号：S513文献标志码：B文章编号：1674-7909（2023）08-91-30引言蓟（Cirsium japonicum Fisch.ex DC.）属于菊科蓟属植物，在我国主要分布于广西、广东、内蒙古、云南、贵州、四川、湖南、湖北等省（自治区）。部分蓟属植物具有较高的药用价值和观赏价值，且喜温暖湿润气候，适应性较强，对土壤要求不高，在防风固土方面可发挥重要作用。近年来，许多地区已经开始人工栽培蓟，但目前仍以野生为主1-4。近年来，随着水资源的日益匮乏，世界范围的干旱问题日渐严重。尤其在农业生产中，干旱更是成为影响最大、发生频率最高、影响范围最广的气候性灾害，是影响农作物生产的主要非生物胁迫因素之一，严重制约农业的发展。吸胀和幼胚萌动是绝大多数植物种子萌发必须经历的两个阶段。在此过程中，种子需要吸收大量水分，极易受干旱胁迫的影响5。干旱胁迫会对种子发芽率、发芽整齐度产生极大影响，会导致种子生活力与发芽率迅速下降6-7。聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）是一种亲水性强的高分子有机物8-9，近年来常作为渗透调节剂应用到模拟干旱胁迫试验中，操作简单易行10-12。笔者探究不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子萌发的影响，旨在了解蓟的抗旱能力，为该物种种质资源保护和可持续利用提供参考。1试验材料与方法1.1种子处理选择饱满且无病虫害的蓟种子1 400粒，将种子浸入质量浓度为 1%的 NaClO 溶液中进行消毒，25 min后取出种子，用自来水冲洗三四次。1.2发芽试验以蒸馏水为对照，设置PEG溶液质量浓度分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%，共7个处理，分别记为T1（CK）、T2、T3、T4、T5、T6、T7。采取完全随机试验设计，每个处理设置4次重复，每次重复用50粒蓟种子。在直径9 cm的培养皿中铺上一层滤纸，放入50粒种子，分别加入蒸馏水和不同质量浓度的PEG溶液5 mL，盖上皿盖并编号，放在室温为25 的培养室中进行发芽试验。每天补加一次蒸馏水和PEG溶液，4 d更换一次滤纸，防止种子发生霉变。1.3指标测定与方法每天观察种子的萌发情况，连续观察至不再有新种子发芽为止。在每日相同时间记录种子发芽情况，计算种子发芽率、发芽势、发芽指数和抗旱指数13。基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（2022J0282）；云南省农业联合专项项目（202301BD070001-038）；云南省云南农业大学博士启动基金项目（A2032022014）。作者简介：邱玉（1997），女，本科，研究方向：生物多样性保护及种质资源利用。通信作者：杨冠松（1987），男，博士，讲师，研究方向：生物多样性保护及种质资源利用。91DOI:10.19345/ki.1674-7909.2023.08.007http:/2023年4月 第14卷 第8期发芽率=种子发芽数/供试种子总数100%（1）发芽势=第4天种子发芽数/供试种子总数100%（2）发芽指数=Gt/Dt（3）式（3）中：Gt为在不同时间的发芽数，Dt为相应的发芽天数。抗旱指数=干旱胁迫下种子发芽指数/对照种子发芽指数（4）1.4数据处理与分析采用 Excel软件完成详细记录与初步分析，采用SPSS软件进行方差分析与多重比较。2试验结果与分析2.1不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子发芽率的影响由表 1可知，处理 T1（CK）、处理 T2、处理 T3、处理T4、处理T5、处理T6蓟种子均于试验第1天开始发芽，处理T7蓟种子在整个试验过程中未发芽。处理T1（CK）蓟种子发芽率在试验第7 天达到最高（52.67%），之后种子发芽率不再发生变化；处理T2蓟种子发芽率在试验第9天达到最高（38.67%），之后种子发芽率不再发生变化；处理T3蓟种子发芽率在试验第8天达到最高（63.33%），之后种子发芽率不再发生变化；处理T4蓟种子发芽率在试验第8天达到最高（38.00%），之后种子发芽率不再发生变化；处理T5蓟种子发芽率在试验第6天达到最高（25.33%），之后种子发芽率不再发生变化；处理T6蓟种子发芽率在试验第5天达到最高（2.67%），之后种子发芽率不再发生变化。从试验第2天至试验第10天，处理T3蓟种子发芽率均高于处理T1（CK）；处理T2、处理T4、处理T5、处理T6蓟种子发芽率均低于处理T1（CK）；处理T7蓟种子发芽率一直为0。不同处理的蓟种子发芽率差异显著，试验第10天处理T3蓟种子发芽率显著高于其他处理。这说明质量浓度为10%的PEG溶液对蓟种子的萌发具有显著的促进作用。PEG溶液质量浓度大于 10%时，蓟种子发芽率随着PEG溶液质量浓度的增大而显著降低，表明蓟种子萌发能力在高浓度PEG模拟干旱胁迫下受到了抑制，且随着 PEG 溶液质量浓度的增加，抑制作用不断增强。2.2不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子发芽势的影响由图1可知，处理T3蓟种子发芽势最高（55.33%），高于处理T1（CK）；处理T2、处理T4、处理T5、处理T6、处理T7蓟种子发芽势均低于处理T1（CK）。PEG溶液质量浓度大于10%时，随着PEG溶液质量浓度的增加，蓟种子发芽势呈降低趋势，表明高浓度PEG会明显降低蓟种子发芽势。40.6732.6755.3331.3322.672.000.00010203040506070T1(CK)T2T3T4T5T6T7发芽势/%处理图1不同浓度PEG处理下蓟种子发芽势2.3不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子发芽指数的影响由 表 2 可 知，处 理 T3蓟 种 子 发 芽 指 数 最 高（51.15）。处理T3蓟种子发芽指数与处理T1（CK）差异不显著；处理 T2、处理 T4蓟种子发芽指数与处理 T1（CK）差异不显著；处理T5、处理T6、处理T7蓟种子发芽指数与 T1（CK）差异显著，说明高浓度 PEG对蓟种子的萌发有较严重的抑制作用。2.4不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子抗旱指数的影响抗旱指数可作为检验种子抗旱性的依据。抗旱性强的种子抗旱指数较大，抗旱性弱的种子抗旱指数较小。由图2可知，处理T3蓟种子抗旱指数最高（1.23），处理T7蓟种子抗旱指数最低（0）。处理T3蓟种子抗旱表1不同浓度PEG处理下蓟种子发芽率%处理T1（CK）T2T3T4T5T6T7第1天6.001.15 c10.002.38 b5.332.45 c14.672.16 a5.332.16 c1.330.96 d00 d第2天26.002.31 ab18.672.71 bc30.009.00 a24.672.94 ab12.672.94 c2.001.50 d00 d第3天34.003.46 b25.332.99 bc48.6712.42 a26.673.20 b16.673.20 c2.000.82 d00 d第4天40.677.02 b32.674.65 bc55.3313.99 a31.333.16 bc22.673.16 c2.001.91 d00 d第5天46.676.11 b34.674.97 c56.6710.30 a32.003.20 cd24.672.45 d2.672.52 e00 e第6天50.676.11 b35.334.99 c62.008.19 a35.333.00 c25.332.45 d2.672.52 e00 e第7天52.675.20 b35.334.99 c62.678.34 a36.002.63 c25.332.45 d2.672.52 e00 e第8天52.675.20 b37.335.89 c63.338.34 a38.002.45 c25.332.45 d2.672.52 e00 e第9天52.675.20 b38.676.19 c63.338.34 a38.002.45 c25.332.45 d2.672.52 e00 e第10天52.675.20 b38.676.19 c63.338.34 a38.002.45 c25.332.45 d2.672.52 e00 e注：表中数据为平均数标准差；同列不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。下同。92http:/指数显著高于其他处理。随着PEG溶液质量浓度的增大，蓟种子抗旱指数总体上先升高再降低，说明低浓度PEG能提高蓟种子的抗旱指数，即适度干旱胁迫有助于激发蓟种子的耐旱潜力。表2不同浓度PEG处理下蓟种子发芽指数处理T1（CK）T2T3T4T5T6T7发芽指数41.75 ab33.32 b51.15 a36.96 b22.09 c2.88 d0 dT1(CK)T2T3T4T5T6T7处理 b c a bc d e e 0.000.200.400.600.801.001.201.40抗旱指数图2不同浓度PEG处理下蓟种子抗旱指数注：图中不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。3结论与讨论深入研究蓟种子萌发过程中的抗旱特性，对蓟特色种质资源保护、引种栽培、资源利用等具有重要的现实意义。笔者通过对不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子萌发的影响进行详细研究，发现在质量浓度为10%的PEG溶液处理下，蓟种子的发芽率、发芽势、发芽指数和抗旱指数等种子萌发生理指标均有所提高。这一现象可能与模拟干旱环境所使用的PEG的化学性质为高分子渗透剂有关14-16。此外，试验结果还表明，蓟种子的萌发特性（发芽率、发芽势、发芽指数及抗旱指数）随着PEG溶液质量浓度的增加出现了总体下降的趋势，说明高浓度 PEG 对蓟种子萌发有抑制作用。但相关研究显示，不同浓度PEG对不同植物种子萌发的抑制效果存在差异，如文冠果种子萌发可忍受质量浓度为 5%25%的 PEG 渗透胁迫17，这反映了不同种类植物作用种子耐旱性的差异。此次笔者仅对干旱条件下蓟种子的萌发特性和抗旱性做了初步研究，其内部作用机制还需要进一步研究。参考文献：1 陈子牛，李泸，易伟.野菜开发与利用（3）：昆明地区野生蔬菜种质资源探讨J.长江蔬菜，2002（8）：4-7.2 钟爱清，罗辉.药用大蓟栽培技术 J.福建农业科技，2017（4）：33-34.3罗士德.中草药抗爱滋病病毒活性研究M.昆明：云南科学出版社，1998：41.4 宋泽规，薛伟.大蓟的研究进展 J.广州化工，2011（7）：13-15.5高志奎.辣椒优质丰产栽培原理与技术M.北京：中国农业出版社，2002：13-47.6 江绪文，李贺勤，王晓琨，等.PEG-6000 模拟干旱胁迫对 5 个玉米品种种子萌发及活力的影响J.种子，2015（5）：5-8.7 孙军伟，冀天会，杨子光，等.玉米萌芽期抗旱性鉴定研究 J.中国农学通报，2009（3）：104-107.8 陈学珍，谢皓，郝丹丹，等.干旱胁迫下 20个大豆品种芽期抗旱性鉴定初报 J.北京农学院学报，2005（3）：54-56.9 李震，杨春杰，张学昆，等.PEG 胁迫下甘蓝型油菜品种（系）种子发芽耐旱性鉴定 J.中国油料作物学报，2008（4）：438-442.10 张健，池宝亮，黄学芳，等.玉米萌芽期水分胁迫的抗旱性分析 J.山西农业科学，2007（2）：34-38.11 邓辉茗，龙聪颖，蔡仕珍，等.PEG-6000 模拟干旱胁迫对大蓟叶片生理特性的影响 J.西北植物学报，2017（5