赤霉素处理对PEG模拟干旱条件下茄子种子萌发的影响_张天宇.pdf

赤霉素处理对 PEG 模拟干旱条件下茄子种子萌发的影响张天宇，李楚怡，张芮豪，姜守阳，张祥，蒋舒蕊李平平，王梓然，赵凯，邓明华，吕俊恒（云南农业大学园林园艺学院，昆明，650201）茄子（Solanum melongenaL.）为茄科茄属植物，原产于亚洲热带，目前在中国各省均有栽培，我国是茄子第一生产大国，地方品种极其丰富1。茄子含有蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素以及钙、磷、铁等多种营养成分。但其种子具有休眠特性，且种皮厚，不易吸水，导致其发芽缓慢2，厚种皮在浸种时表面会产生黏液，从而影响种子萌发3。赤霉素（gibberellin，GA）是植物中广泛存在的一类生长因子，具有调控植物生长发育的功能，包括打破种子休眠、促进种子萌发和叶子扩张等4，5。单旭东等6研究指出，赤霉素对干旱胁迫下多年生黑麦草种子萌发有促进作用。陈志飞7研究发现，外源赤霉素对干旱胁迫下高羊茅的生长具有缓解效应。干旱是农牧业生产的第一灾害，也是对我国影响最大的自然灾害之一，具有严重性、地区性、季节性、随机性、连发性、周期性等特性。随着全球气候变暖，干旱灾害频发，给农业生产带来了极其严重的影响8，9。茄子幼苗期，对环境因子更加敏感，较为严重的干旱胁迫会导致茄子品质及产量下降10。干旱作为一种不可控的极端天气经常出现，严重影响茄子生产，如何使茄子在干旱环境下健康生长，成为当前的研究热点。现如今，PEG（聚乙二醇）广泛应用于模拟干旱环境的研究，具有周期短，操作简单，重复性好的特点11。本试验研究赤霉素浸种对20%PEG模拟干旱环境下3个品种茄子种子的萌发及幼苗生长的影响，以期筛选出干旱胁迫下能够促进茄子种子萌发生长的最适赤霉素浓度，为研究激素缓解干旱胁迫奠定理论基础。1材料与方法1.1供试材料试验以3个茄子品种的种子为研究材料，品种分别为长虹、早红茄1号、早红茄2号，购买于湖南兴蔬种业有限公司。1.2试验方法发芽试验于2021年10月进行。用4种浓度（0、100、300、500 mg/L）赤霉素浸种24 h后置于20%PEG溶液中作胁迫处理，发芽试验期间不断补充PEG溶液。完全随机试验设计，以0 mg/L赤霉素浸种为对照（CK），共12个处理（3个品种，4个浓度），每处理3次重复，每次重复1个培养皿（30粒/皿）。筛选优良种子，用75%酒精溶液浸泡2.5 min后用蒸馏水洗净，再放入5060热水中浸种15 min，用灭菌后的吸水纸将种子滤干，置于不同梯度浓度的赤霉素溶液中在室温黑暗条件下浸种24 h。浸种结束后取出种子，在室温室光下放置6 h后，将种子整张天宇（1998-），男，硕士研究生，主要从事蔬菜遗传育种研究，电话：15305262112，E-mail：吕俊恒（1989-），男，通讯作者，博士，讲师，主要从事蔬菜生物学方面的研究，E-mail：收稿日期：2022-08-31摘要：为了研究赤霉素浸种处理对PEG模拟干旱条件下茄子种子萌发的影响，本研究以3个品种茄子种子为试验材料，采用4种浓度（0、100、300、500 mg/L）的赤霉素浸种24 h后置于20%聚乙二醇（PEG）胁迫处理下进行种子发芽试验。试验结果表明，300 mg/L赤霉素浸种处理明显提高了3个品种茄子种子的发芽势、发芽率，并且降低了芽抑制率及根抑制率，能明显缓解干旱对茄子种子发芽率、幼苗生长的抑制作用。促进幼苗生长的最适赤霉素浓度为300 mg/L。关键词：茄子种子；赤霉素；聚乙二醇（PEG）；种子萌发中图分类号：S641.1文献标识码：A文章编号：1001-3547（2023）04-0052-05DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2023.04.0142023.452-齐摆放在20%PEG（前期试验结果表明20%PEG能够较好地模拟干旱环境，浓度低于20%，干旱造成的胁迫不明显，高于20%则容易造成种子萌发率太低，无法采集数据）溶液润湿发芽纸的培养皿中，放入光照培养箱（光照14 h，温度25；黑暗10 h，温度20）中进行发芽试验，每天用20%PEG溶液润湿发芽纸，保持干旱模拟环境。1.3数据处理种子萌动后，胚芽生长至种子长度的1/2时即认为发芽。试验第7天测定发芽势。第14天统计发芽数，计算发芽率（%），并从各重复中随机选取15株幼苗，测定根长（cm）和芽长（cm）、芽抑制率（%）、根抑制率（%）。其中芽抑制率、根抑制率的计算参照陈志飞7的方法。发芽率（%）=n14/M100；发芽势（%）=n7/M100；芽抑制率（%）=（对照芽长-处理芽长）/对照芽长100；根抑制率（%）=（对照根长-处理根长）/对照根长100。式中：n14和n7代表第14天和第7天的种子发芽数，M代表供试种子总数。试验使用Excel 2016进行数据处理和制图，使用SPSS 20.0软件进行显著性分析，显著性水平为P0.05。2结果与分析2.1赤霉素处理对PEG胁迫下茄子种子发芽势的影响由表1可知，在20%PEG胁迫处理下，0 mg/LGA处理的3个品种的发芽势都不足10%，随着GA浓度的升高，发芽势呈不同程度的上升。其中，长虹茄子种子随着GA浓度的上升，发芽势呈升高趋势，4种GA浓度（0、100、300、500 mg/L）处理下，长虹的发芽势依次为6.67%、34.43%、47.77%、75.53%。其中500 mg/L GA处 理 显 著 高 于 其 他 处 理（P0.05），300 mg/L GA处理显著高于100 mg/L GA和0 mg/LGA处理，100 mg/L GA处理显著高于0 mg/L GA处理。早红茄1号发芽势的变化趋势与长虹基本一致，以500 mg/L GA处理促进效果最为明显，与0 mg/LGA处理相比，发芽势提高了54.47%。与早红茄1号和长虹不同，随着GA浓度的升高，早红茄2号的发芽势呈先上升后下降的趋势，100 mg/L GA处理的发芽 势 为37.77%，300 mg/L GA处 理 的 发 芽 势 为87.77%，达到最高水平，500 mg/L GA处理的发芽势显著下降，为30.03%。由此可见，于20%PEG处理下，GA浸种处理能明显促进早红茄1号和长虹种子的发芽势，随着GA浓度的提高呈上升趋势，且以500 mg/L GA处理促进效果最为显著。而早红茄2号随着GA浓度的提高发芽势呈先上升后下降的趋势，其中以300 mg/L GA处理促进效果最为显著，与0 mg/LGA处理相比，发芽势提高81.07%，500 mg/L GA的高浓度处理对其发芽势起抑制作用。2.2赤霉素处理对PEG胁迫下茄子种子发芽率的影响由表1可知，在20%PEG干旱胁迫处理下，长虹种子在0、100、300、500 mg/L GA处理下的发芽率分别为7.77%、34.43%、81.10%、71.10%。其中，300、500 mg/L GA处理显著高于100、0 mg/L GA处理（P0.05），100 mg/L GA显著高于0 mg/L GA处理。早红茄1号和早红茄2号发芽势的变化趋势与长虹基本一致，由此可见，于20%PEG处理下，GA浸种处理能明显促进长虹种子的发芽率，随着GA浓度的提高呈先上升后下降趋势，其中以300 mg/L GA处理促进效果最为显著。早红茄1号的发芽率在100 mg/LGA处理下显著高于500、0 mg/L GA处理。2.3赤霉素处理对PEG胁迫下不同茄子品种幼苗生长的影响在20%PEG处理下，随着GA浓度的升高，茄子种子的芽长及根长整体呈先升后降的趋势。其中，长虹的芽长从大到小的处理依次是300 mg/L GA表1赤霉素处理对PEG模拟干旱条件下茄子种子发芽势和发芽率的影响%GA处理浓度mg/L长虹早红茄1号0（CK）6.671.9 d4.431.1 d10034.432.9 c26.671.9 c30047.774.0 b47.772.9 b50075.534.0 a58.904.0 a注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P0.05），下表同。长虹早红茄1号早红茄2号6.700 c7.772.2 c4.431.1 d7.801.1 d37.772.9 b34.432.9 b40.003.9 b38.902.2 c87.776.1 a81.106.7 a49.973.3 a90.005.1 a30.033.3 b71.106.2 a23.331.9 c65.575.9 b发芽率发芽势早红茄2号2023.453-表2赤霉素处理对PEG模拟干旱条件下茄子种子芽长和根长的影响mmGA处理浓度mg/L长虹早红茄1号0（CK）1.130.03 d0.300.30 c1003.090.13 c8.140.19 a3008.180.39 a8.430.28 a5005.780.12 b1.330.24 b长虹早红茄1号早红茄2号0.630.63 c6.080.30 d5.610.23 d3.660.48 d6.030.22 b11.111.05 c25.090.77 b16.600.13 c7.500.48 a24.651.34 a32.650.68 a32.803.18 a5.270.80 b17.270.50 b9.140.40 c23.331.97 b根长芽长早红茄2号（8.18 mm）、500 mg/L GA（5.78 mm）、100 mg/L GA（3.09 mm）、0 mg/L GA（1.13 mm）。300 mg/L GA处理显著高于其他处理（P0.05），500 mg/L GA处理显著高于100 mg/L GA和0 mg/L GA处理，100 mg/L GA处理显著高于0 mg/L GA处理（表2）。早红茄1号的芽长在300 mg/L GA和100 mg/L GA处理间差异不显著，但显著高于500 mg/L GA和0 mg/L GA处理。早红茄2号的芽长在300 mg/L GA处理下显著高于其他处理，500 mg/L GA和100 mg/L GA处理间差异不显著，但显著高于0 mg/L GA处理。长虹的根长从大到小的处理依次是300 mg/LGA（24.65 mm）、500 mg/L GA（17.27 mm）、100 mg/LGA（11.11 mm）、0 mg/L GA（6.08 mm），300 mg/L GA处理显著高于其他处理（P0.05），500 mg/L GA处理显著高于100 mg/L GA和0 mg/L GA处理，100 mg/LGA处理显著高于0 mg/L GA处理（表2）。早红茄1号的根长在300 mg/L GA处理下显著高于其他处理，其中，100 mg/L GA处理显著高于500 mg/L GA和0 mg/L GA处理，500 mg/L GA处理显著高于0 mg/L GA处理。早红茄2号的根长在300 mg/LGA处理下显著高于其他处理，500 mg/L GA处理显著高于100 mg/L GA和0 mg/L GA处理，100 mg/LGA处理显著高于0 mg/L GA处理。2.4赤霉素处理对PEG胁迫下不同茄子品种幼苗抑制率的影响在20%PEG处理下，经过GA处理的各茄子品种的芽抑制率均为负（表3），由此可见GA处理可有效促进干旱条件下茄子幼苗的生长，长虹、早红茄1号、早红茄2号均于300 mg/L GA处理下芽抑制率最小，说明于300 mg/L GA处理对茄子幼苗在干旱环境下生长有着较强的促进作用。经过GA处理各茄子品种的根抑制率均为负，长虹、早红茄1号、早红茄2号均于300 mg/L GA处理下根抑制率最小（表3）。说明于300 mg/L GA处理降低茄子根抑制率效果最为明显。3讨论使用PEG模拟干旱环境已广泛应用于植物抗旱性研究11。植物的生长、发育和对环境的反应是由一组叫作激素的小信号分子介导的12。赤霉素在打破种子休眠、促进种子萌发方面有着较为显著的作用13，14。但外源赤霉素对不同种子的刺激性有所差异，不同浓度赤霉素对同一种子的发芽率也有一定差异15，16。3.1赤霉素处理对PEG胁迫下茄子种子萌发的影响