PEG-6000模拟干旱胁迫对食叶草种子萌发

摘要采用不同浓度的PEG-6000溶液(0、5%、10%、15%、20%和25%)模拟干旱胁迫,研究干旱对食叶草种子萌发及幼苗生长的影响。

结果表明:低浓度PEG-6000溶液对部分萌发特性有促进作用;随着PEG-6000浓度的升高,食叶草的种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈下降趋势,胚根、胚芽的长度和鲜重也受到不同程度抑制;当PEG-6000溶液浓度达到25%时,对食叶草种子的萌发、幼苗生长有极显著抑制作用。

关键词食叶草;PEG-6000;干旱胁迫;种子萌发;幼苗生长中图分类号Q945.78文献标识码A 文章编号1007-5739(2023)02-0184-04DOI :10.3969/j.issn.1007-5739.2023.02.001开放科学(资源服务)标识码(OSID ):
Effect of PEG-6000Simulated Drought Stress on Seed Germination and Seedling Growth of
Rumex Hanus
HAN Fen HE Qian *JIN Xueqin WANG Kezhuang WANG Fu
(Institute of Soil and Water Conservation of Pingliang City,Pingliang Gansu 744000)
Abstract Different concentrations of PEG-6000(0,5%,10%,15%,20%and 25%)were used to simulate drought stress to study the effect of drought on seed germination and seedling growth of Rumex hanus .The results showed that low concentration PEG-6000solution could promote some germination characteristics.With the increase of PEG-6000concentration,the seed germination percentage,germination potential,germination index and vitality index of Rumex hanus showed a downward trend,and the length and fresh weight of radicle and germ were also inhibited to varying degrees.When the concentration of PEG-6000solution reached 25%,the seed germination and seedling growth of Rumex hanus were significantly inhibited.
Keywords Rumex hanus ;PEG-6000;drought stress;seed germination;seedling growth
PEG-6000模拟干旱胁迫对食叶草种子萌发
及幼苗生长的影响
韩芬何倩*靳雪琴王可壮王辅
(平凉市水土保持科学研究所,甘肃平凉744000)
食叶草为多年生蓼科酸模属草本植物[1-2],既是
适用牛羊猪家畜的优质饲草,又具有防止水土流失、
减少地面侵蚀的作用。

近年来,平凉市为了加快发展草畜产业,引种栽植食叶草,充分发掘其生态、饲用及水土保持价值,带动农民增收致富。

平凉市属于干旱半干旱地区,干旱不仅影响食叶草的生长发育,还影响食叶草的产量和品质,而种子萌发是植物生长周期的起始阶段和关键阶段,也
是受干旱胁迫影响最大的时期,故研究干旱胁迫对食叶草种子萌发期的影响具有重要意义。

聚乙二醇(polyethylene glycol ,PEG )是一种亲水性很强的大分子有机物﹐
用PEG-6000溶液渗透方法模拟干旱条件具有简单易行、周期短、重复性好等特点,已被广泛用于植物种子萌发期的耐旱性研究[3-8]。

本试验用
不同浓度的PEG-6000溶液处理食叶草种子,模拟不同程度干旱胁迫对食叶草种子萌发和幼苗生长的影响,为食叶草种子萌发期的耐旱性提供理论依据。

1材料与方法
1.1供试材料
供试食叶草种子由协同农业服务有限公司提供;
基金项目平凉市科技计划项目(平科任自〔2021〕1号)。

作者简介
韩芬(1982—),女,甘肃静宁人,硕士,高级工程师,从事水土保持、林业生态研究工作。

*通信作者
收稿日期2022-04-18
184
图1不同浓度PEG-6000溶液对食叶草
种子发芽率的影响
PEG-6000浓度/%
图2不同浓度PEG-6000溶液对食叶草
种子发芽势的影响
PEG-6000浓度/%
120100806040200
供试聚乙二醇(PEG-6000)为化学纯,由上海国药集团化学试剂有限公司生产。

1.2试验方法
1.2.1种子处理与培养方法。

挑选大小均匀、饱满、无病虫害的食叶草种子,用0.1%KMnO 4溶液浸泡消毒30min ,再用蒸馏水冲洗干净。

在铺有2层吸水滤纸的培养皿上进行不同浓度的PEG-6000胁迫培养试验,PEG-6000溶液共设置6个浓度(0、5%、10%、15%、20%、25%),每个处理组(每皿)50粒种子,每
个处理重复3次。

分别加入不同浓度PEG-6000溶液5mL ,于室内常温条件下萌发。

此后,每隔1d 滴入2mL 相应浓度的PEG-6000溶液,防止滤纸干燥。

1.2.2
测定方法。

以种子胚根从种皮明显突出至少
2mm 为萌发标志,每24h 统计1次种子发芽情况,
连续培养9d 。

第9天结束后每个重复取所有幼苗分
别测量胚芽、胚根的长度、鲜重和干重。

计算种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等指标,计算公式如下[9-10]:
发芽率(%)=发芽终期(9d )发芽种子粒数/供试
种子总数×100;
发芽势(%)=发芽初期(3d )发芽种子粒数/供试种子总数×100;
发芽指数(GI )=ΣG t /D t (G t 为不同时间(t )的发芽数,D t 为相应的发芽天数);活力指数(VI )=S ×GI (S 为胚芽鲜重;GI 为发芽
指数)。

1.3数据处理
在SPSS 21.0软件中利用最小显著性差异法(LSD )进行显著性分析,并用Excel 软件处理数据。

2结果与分析
2.1不同浓度PEG-6000溶液对食叶草种子发芽率的影响
种子发芽率高表示有生命活力种子多,播种后出苗数多[11]。

从图1可以看出,当PEG-6000溶液浓度为5%、10%时发芽率与浓度为0的处理(对照组)相比差异不显著,且10%浓度处理发芽率略高于对照组;当PEG-6000浓度在15%~25%之间,食叶草发芽率有所下降,在25%浓度处理下有极显著的抑
制作用(P <0.01),但是发芽率仍高达89.35%,说明食叶草在PEG 胁迫下有较强的抗旱性。

2.2
不同浓度PEG-6000溶液对食叶草种子发芽势的影响
发芽势是衡量种子的发芽速度和发芽整齐度的
重要指标,表示种子生活力的强弱程度。

由图2可知,当PEG-6000浓度为0时,食叶草种子的发芽势最大,达94.52%;随着PEG-6000浓度不断升高,对食叶草种子的发芽势有明显的抑制作用,且抑制程度随溶液浓度的升高而增强;当PEG-6000浓度为25%时,发芽势降低到5.83%,有极显著抑制作用(P <0.012.3不同浓度PEG-6000溶液对食叶草种子发芽指数的影响
发芽指数是种子的活力指标,发芽指数高,种子
的活力就高。

由图3可知,5%和10%PEG-6000溶液发芽指数与对照组无显著差异;当PEG-6000溶液浓度为15%时,食叶草种子的发芽指数与对照组相比差异显著(P <0.05);当PEG-6000溶液浓度升高
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表1不同浓度PEG-6000溶液对食叶草种子胚芽、
胚根长度的影响PEG-6000浓度/%
胚芽长度/cm 胚根长度/cm 0 1.68±0.05 2.98±0.045 1.93±0.16 3.22±0.2910 1.98±0.04* 2.76±0.4415 1.59±0.08 3.20±0.0420 1.05±0.06* 3.13±0.0625
0.40±0.13*
1.00±0.43**
注:**表示差异极显著(P <0.01),*表示差异显著(P <0.05)。

下同。

表2不同浓度PEG-6000溶液对食叶草幼苗鲜重、干重的影响PEG-6000
浓度/%
胚芽鲜重/g 胚根鲜重/g 胚芽干重/g 胚根干重/g
00.49±0.030.24±0.020.03±0.000.01±0.00
5
0.52±0.07
0.22±0.01
0.04±0.00
0.02±0.00
100.49±0.000.18±0.060.05±0.000.03±0.01150.36±0.03*0.18±0.060.04±0.000.02±0.0020
0.20±0.04**0.09±0.04**
0.03±0.01
0.01±0.00
25
0.08±0.03**0.04±0.00**
0.02±0.01
0.01±
0.00
图4不同浓度PEG-6000溶液对食叶草种子
活力指数的影响
PEG-6000浓度/%
图3不同浓度PEG-6000溶液对食叶草
种子发芽指数的影响
PEG-6000浓度/%
120100806040200
到20%和25%时,食叶草种子的发芽指数与对照组相比差异极显著(P <0.01),当PEG-6000溶液浓度为25%时,种子的发芽指数降至36.23%。

由此可见,较高浓度的PEG-6000溶液对食叶草种子萌发的发芽指数有极显著抑制作用。

2.4不同浓度PEG-6000溶液对食叶草种子活力指数的影响
活力指数代表种子迅速整齐萌发的发芽潜势、
生长和生产潜力。

在干旱胁迫下,活力指数越大,则表示抗旱性越强[12]。

5%和10%PEG-6000溶液活力指数与对照组无显著差异;当PEG-6000溶液浓度升高到15%、20%和25%时,食叶草种子的活力指数与对照组有极显著差异(P <0.01);当PEG-6000溶液浓度为25%时,种子的发芽指数降至4.18。

由此可见,较高浓度的PEG-6000溶液对食叶草种子萌发的活力指数有极显著抑制作用。

2.5不同浓度PEG-6000溶液对食叶草种子胚芽、胚根长度的影响
从不同浓度PEG 胁迫下食叶草种苗生长情况
(表1)可以看出,5%PEG-6000溶液对胚芽生长无
显著影响,但与对照组相比有轻微的促进作用;10%PEG-6000溶液对胚芽长度有显著促进作用(P <0.05);
20%和25%PEG-6000溶液对胚芽长度有显著抑制作用(P <0.05)。

5%、10%、15%和20%PEG-6000溶液对胚根长度无显著影响,但5%、15%和20%PEG-6000溶液对胚根生长有轻微的促进作用;在25%PEG-6000溶液的浓度下,对胚根长度有极显著抑制
作用(P <0.01)。

由表2可以看出,与对照组相比,5%、10%PEG-6000溶液对胚芽、胚根鲜重无显著影响;15%PEG-
6000溶液对胚芽鲜重有显著抑制作用(P <0.05);20%和25%PEG-6000溶液对胚芽、胚根鲜重有极显著抑制作用(P <0.01)。

各浓度的PEG-6000溶液对胚
芽、胚根干重均无显著影响,但5%、10%和15%PEG-6000溶液对胚芽、胚根干重有轻微促进作用。

3
结论与讨论
本研究初步探讨了干旱胁迫对食叶草种子萌发及幼苗生长的影响,结果表明PEG-6000溶液在低浓度时对食叶草种子的萌发和幼苗生长无显著影响,甚至有轻微的促进作用,随着PEG-6000溶液浓度的升高,发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈下降趋势,同时食叶草种子的胚根、胚芽的长度和鲜重也受到不同程度抑制,当PEG-6000溶液
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浓度达到25%时,对食叶草种子的萌发、幼苗生长有极显著抑制作用(P<0.01),说明食叶草种子容易受到干旱胁迫,且对不同浓度PEG-6000溶液的耐受程度是不同的,从而会影响食叶草生长。

低浓度PEG-6000溶液对食叶草种子萌发和幼苗生长有轻微的促进作用,这一结论与栓皮栎[13]、油
松[14]、部分辣椒品种[15]、碱蓬[16]、烟草[17]和紫花苜蓿[4]等种子的研究结果相似。

其原因可能是:PEG-6000作为较理想的渗透调节剂,具有降低水势的作用,低浓度溶液促使种子及幼苗缓慢吸水,促进植物体内的脯氨酸等渗透调节物质积累,减少种子吸胀及幼苗吸水过程中膜系统的损伤,启动细胞生理生化过程,从而为其萌发生长提供了基础性代谢物质[4,14],可能还与植物的种类、胁迫梯度的设置以及胁迫时间的长短有关[3]。

高浓度PEG-6000溶液对食叶草种子萌发和幼苗生长有显著的抑制作用,该结论与部分玉米[18]、水稻[19]、部分小麦[20]、大豆[21]、高羊茅[22]、冰草[23]、狗牙根[24]等种子的研究结果相似。

其原因可能是:在高浓度PEG-6000溶液胁迫下,由于渗透势过低,超过了种子、幼苗能承受的胁迫强度,抑制了种子萌发[4],也可能与不同植物种子本身的生物学特性对干旱胁迫响应的范围和程度不同有关[4]。

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