PEG處理對檸條種子發(fā)芽的影響

景淼

（遼寧省林業(yè)調查規(guī)劃院，遼寧 沈陽110122）

檸條在黃河流域以北干旱半干旱地區(qū)，在我國吉林、遼寧、河北、山東、山西、內蒙古、陜西、寧夏、甘肅、新疆等省區(qū)都有分區(qū)，并有大面積人工林。檸條是抗嚴寒，耐酷熱、耐干旱、耐瘠薄、耐風蝕、耐沙埋，容易繁殖的落葉豆科灌木。在干旱半干旱黃土丘陵區(qū)、山坡、溝岔、礫巖、花崗巖、石灰?guī)r山地的陽坡、頂部和固定、半固定沙地上均能正常生長[1]。其無性繁殖和萌蘗力很強，具有發(fā)達的根莖可萌發(fā)大量的枝條，其莖被沙埋后也可產(chǎn)生不定根和不定芽萌發(fā)新枝條[2]。

PEG（polythylenglycal，聚乙二醇）是一種高分子滲壓劑，其突出的優(yōu)點是本身不能滲入活細胞。PEG引發(fā)即滲透調節(jié)，就是使種子處于低水勢的介質中，部分水合但又不發(fā)生可見的萌發(fā)。這種處理可促進種子的萌發(fā)，提高種子的出苗率及整齊度，特別對于促進不易萌發(fā)種子的出芽、效果尤其顯著。同時能提高種子的抗寒、抗旱及抗鹽漬的能力。20世紀70年代中期，Heydecker等首次使用PEG引發(fā)洋蔥種子試驗，獲得出苗整齊一致的效果。但針對不同植物種，PEG溶液濃度在達到一定強度后會對種子的萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用[3]。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料及處理液配制

試驗材料：檸條種子，產(chǎn)自內蒙古赤峰市。

PEG配制：－0.25MPa、－0.5MPa、－0.75 MPa、－1.0MPa、－1.25MPa、－1.5MPa等6種不同水勢的PEG－6000溶液，進行檸條種子脅迫處理，不同水勢PEG處理由PEG－6000溶解在蒸餾水中配制而成。

1.2 PEG處理

試驗進行之前，為了預防種子為霉菌所感染而影響試驗結果，對試驗種子和器皿使用0.04%的福爾馬林溶液進行消毒，其后放入溫度為18℃的清水中，浸泡6h后取出。種子吸漲后，用各種不同水勢的PEG溶液處理16h，溫度為25℃，清水洗凈后，進行種子萌發(fā)試驗。每組試驗3次重復，放置于人工氣候箱內25℃恒溫，全光照下培養(yǎng)發(fā)芽7d。以不進行脅迫處理的清水組作為對照組。

1.3 發(fā)芽測定公式

在發(fā)芽測定結束后，進行以下各項指標的統(tǒng)計計算。

（1）發(fā)芽率%＝（n／N）×100%

式中：n—正常發(fā)芽粒數(shù)；N—供測種子數(shù)

（2）發(fā)芽勢——發(fā)芽種子數(shù)達到高峰時，正常發(fā)芽粒數(shù)占供測種子總數(shù)的百分率。

（3）平均發(fā)芽時間＝∑（Dn）／∑n

式中：D—從種子置床起算的天數(shù)；n—相應各日的正常發(fā)芽粒數(shù)

2 結果與分析

2.1 PEG處理對種子萌發(fā)率的影響

從圖1中可以看出，檸條種子在PEG處理后的發(fā)芽率均較對照高，其中－1.5MPa水勢條件下的萌發(fā)率最高，萌發(fā)率大約為對照的2倍，各種PEG處理后對檸條種子產(chǎn)生的水分脅迫強度均沒有抑制檸條種子萌發(fā)，反而起到了促進的作用。

圖1 檸條種子發(fā)芽率

經(jīng)過方差分析（表1）的結果表明，不同處理的種子發(fā)芽率存在顯著差異，也就是說PEG溶液濃度的大小對種子的萌發(fā)有著重要的影響。

通過多重比較（表2）可以看出，多組之間的差異性都是顯著的，在其中對照與－1.50MPa發(fā)芽、對照與－0.75MPa發(fā)芽、對照與－0.50MPa發(fā)芽、－1.0MPa發(fā)芽與－1.50MPa發(fā)芽、－1.0 MPa發(fā)芽與－0.75MPa發(fā)芽、－0.25MPa發(fā)芽與－1.50MPa發(fā)芽、－1.25MPa發(fā)芽與－1.50MPa發(fā)芽之間顯著，而其他組之間均不顯著。

表1 方差分析

表2 多重比較

本次試驗所才采用的催芽處理方法是水浸，但是由于水浸過程中細胞快速吸水膨脹，使細胞膜系統(tǒng)不同程度遭到了破壞，種子內部物質大量外滲，使種子活力明顯降低，最理想的方法是調節(jié)溶液的滲透壓，控制種子吸水速度，防治細胞膜的破裂和內部物質的外滲，并使其有時間對細胞膜進行修復。而PEG滲透調節(jié)劑處理的實質是限制水分進入種子的速率，控制種內水分，外滲電導率降低，減少種子吸漲過程中膜系統(tǒng)的損傷，使劣變細胞獲得足夠時間進行膜系統(tǒng)損傷的修復[4－6]。PEG處理是對種子萌發(fā)的水分脅迫，如果這種脅迫是在植物體耐受范圍之內就會激發(fā)機體內的一系列保護機制的啟動，直接導致抗氧化水平的提高，活性氧清除酶活性升高，加速了O－2等活性氧的清除，增強種子活力[5，7]。

2.2 PEG處理對種子發(fā)芽勢的影響

不同濃度PEG處理對檸條的發(fā)芽勢有不同程度的促進作用（表3）。證明PEG處理可以提高種子出芽的整齊度，PEG溶液處理后，種子平均發(fā)芽時間均有提前。

表3 檸條發(fā)芽勢及平均發(fā)芽時間

PEG處理種子，一方面在控制水勢的條件下，使種子贏得足夠的時間來修復膜系統(tǒng)，而在另一方面，在處理的過程中，由于水分的限制，雖然種子內在的一系列生理生化過程已為萌發(fā)做好了準備，但在形態(tài)建成上扔停滯在萌發(fā)過程的第Ⅱ階段，而只要種子發(fā)芽期間水勢和其他環(huán)境條件合適，大部分種胚隨即迅速突破種皮而萌發(fā)，因而得到發(fā)芽整齊一致的效果[8]。本次試驗的檸條種子發(fā)芽勢在水分脅迫下均有提高，發(fā)芽較對照發(fā)芽整齊一致。

檸條種子萌發(fā)在有PEG處理時發(fā)芽速度的提高，可以由引發(fā)改變種子的滲透勢的假說進行較合理地解釋，引發(fā)期間種子的部分吸水促進了某些物質的合成，若在種子重新干燥時保存了這些物質，則在再次吸水時細胞就會立即有一個較低的滲透勢，使吸水速度上升并很快達到萌發(fā)所需的膨壓，縮短了吸漲到出芽的時間，從而加速了種子的萌發(fā)。本次試驗中，種子經(jīng)過吸漲吸水后PEG處理水分脅迫，而在種子萌發(fā)過程中又提供了水分，這個過程便使種子的發(fā)芽提速。

種子在吸水過程中也啟動了萌發(fā)所需的某些代謝過程，這個代謝過程在PEG處理水分脅迫條件下固定下來，從而在種子萌發(fā)過程中減少了這些代謝所需的時間，加速種子發(fā)芽。種子發(fā)芽速度的提高部分原因也可能是由于濾去了種子抑制物的緣故，種子中含有天然的萌發(fā)抑制物ABA，有實驗證明，未經(jīng)PEG處理的種子含有相對高的ABA水平，而經(jīng)PEG引發(fā)后的種子含有游離ABA或結合態(tài)ABA均為零，利于加快種子的萌發(fā)[9]。

2.3 水分脅迫對種子萌發(fā)的傷害

水分是活細胞的必要組成和代謝活動的重要物質，水分脅迫引起植物相對含水量的變化必然會導致一系列生理活動的變化。細胞正常的代謝活動必須在一定的環(huán)境條件下進行。當脅迫因素超過一定限度時，細胞代謝失調，生理活動受阻，植物體受害甚至死亡[7]。

PEG溶液濃度在一定強度以下會對種子萌發(fā)有促進作用，而超過這個強度，對種子的水分脅迫產(chǎn)生的作用就會改變，阻礙種子內的生理活動，MDA含量升高，SOD活性下降，不能清除所產(chǎn)生的大量的自由基（主要有O－2，H2O2，OH和O2等），這些自由基直接或間接啟動膜脂的過氧化作用，導致膜的損傷或破壞。膜系統(tǒng)受到傷害，造成種子活力下降，甚至于死亡，而降低種子的萌發(fā)，在本次進行的檸條發(fā)芽試驗中，PEG溶液的強度沒有達到足以傷害到種子活力的強度，而對其形成水分脅迫的強度仍需要試驗進行研究和驗證。

3 結論

3.1 PEG處理可提高檸條種子萌發(fā)率。在一定濃度范圍內，種子發(fā)芽率隨PEG濃度的升高而提高。

3.2 經(jīng)PEG水分脅迫處理可提高檸條種子發(fā)芽勢和發(fā)芽的整齊度，縮短平均發(fā)芽時間。

3.3 據(jù)文獻報道，高濃度PEG會抑制種子發(fā)芽，甚至導致種子死亡。但本試驗中未得到抑制發(fā)芽的PEG濃度，PEG處理對檸條種子的影響的規(guī)律性尚需進一步研究。

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[2]孫麗潔，李艷芬，劉福玲.檸條造林技術[J].內蒙古林業(yè)，2001（4）：94－95

[3]黃方國.小葉錦雞兒種子發(fā)芽試驗條件的研究[J].林業(yè)科技通訊，1998（7）：25－27

[4]王紹林，趙晶明，趙春明，等.聚乙二醇PEG溶液對長白山落葉松種子活力的影響[J].齊齊哈爾師范學院學報：自然科學版，1995（1）：46－50

[5]李季平，古紅梅，吳詩光，等.聚乙二醇（PEG）處理對小麥萌發(fā)種子生理生化特性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2002（6）：4－6

[6]喻方圓，劉遠.聚乙二醇滲透處理對馬尾松種子活力的影響[J].南京林業(yè)大學學報：自然科學版，2000（1）：38－40

[7]張明生，談鋒，張啟堂.水分脅迫下甘薯的生理變化與抗旱性的關系[J].國外農(nóng)學—雜糧作物，1999，19（2）：35－39

[8]崔秀敏，王秀峰，杜宏斌.PEG引發(fā)種子的研究進展[J].塔里木農(nóng)墾大學學報，2000（4）：47－52

[9]曹邦華，馮憲修，李玉敏.PEG滲透處理對刺槐種子的影響[J].山東林業(yè)科技，1995（5）：36－38