PEG模擬干旱對桔梗種子發(fā)芽和幼苗生長的影響

丁膺賓 張海艷

摘要：采用PEG模擬干旱處理，研究不同濃度PEG（0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%）對桔梗種子萌發(fā)及幼苗生長的影響。研究表明，與CK相比，2%、4%PEG處理的桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長均無顯著變化；6%PEG處理的桔梗種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗的芽長、根長、干重、鮮重和根苗比均顯著降低，且隨著PEG濃度的升高降低程度增大；10%和14%PEG處理的發(fā)芽率分別為CK的50%和10%左右?？梢姡蜐舛萈EG（2%、4%）對桔梗種子發(fā)芽和幼苗生長無顯著影響，6%、10%和14%分別是開始抑制濃度、半抑制濃度和抗旱極限濃度；PEG脅迫對桔梗幼苗根的抑制程度大于芽。綜上可知，桔梗屬于較耐干旱的中藥材植物，適宜在輕度干旱地區(qū)推廣種植。

關(guān)鍵詞：桔梗；PEG模擬干旱；種子萌發(fā)；幼苗生長

中圖分類號：S682.1+90.1文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）10-0051-04

桔梗[Platycodon grandiflorum （Jacq.）A.DC.]為桔?？贫嗄晟p子葉草本植物，是一種藥、食、賞兼用植物。近年來，桔?？顾ダ稀⒁职?、抗蟲殺菌和氣味掩飾劑等功效相繼被發(fā)現(xiàn)，受到越來越多人的青睞，單靠野生資源已不能滿足市場需求。因此，人工栽培是擴大桔梗種植面積、增加產(chǎn)量以滿足日益增多的需求的一個重要手段。

隨著全球氣候變暖，干旱成為限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最主要因子之一。我國水資源極為匱乏，約一半的國土面積位于干旱和半干旱地區(qū)，嚴重威脅著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[1，2]。種子萌發(fā)是植物生命歷程的開始，研究干旱對桔梗種子發(fā)芽的影響對于桔梗的旱地栽培具有較大的理論和實踐意義。劉自剛等[3]采用5%、10%、15%、20%、25%濃度的PEG模擬干旱脅迫，研究了桔梗種子萌發(fā)及幼苗生長對干旱脅迫的形態(tài)與生理響應(yīng)機制，認為干旱脅迫對桔梗種子萌發(fā)和幼根、幼芽生長均有明顯的抑制作用。我國各地土壤干旱程度不一，李文鶴[4]、劉曉東[5]和劉艷[6]等研究發(fā)現(xiàn)，輕度干旱有利于野菊、野生月見草、甘草的幼苗生長。本試驗采用PEG模擬干旱處理，研究不同濃度PEG（0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%）對桔梗種子發(fā)芽和幼苗生長的影響，為桔梗的抗旱栽培及規(guī)范化種植提供一定參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料為2013年收獲的桔梗種子，4℃冰箱貯藏。2014年6月，隨機挑選形態(tài)完整、無病蟲害、無殘缺的種子，75%乙醇消毒5 min，5%次氯酸鈉消毒5 min，蒸餾水沖洗干凈。

1.2試驗設(shè)計

采用PEG模擬干旱環(huán)境，設(shè)0（CK）、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%（W/V） 共8個濃度的PEG處理。在鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中加入10 mL對應(yīng)濃度的PEG溶液，每個培養(yǎng)皿均勻擺放100粒種子，于25℃、24 h光照條件下發(fā)芽。每個處理重復(fù)3次。

1.3測定項目及方法

1.3.1種子萌發(fā)指標每天定時統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)，計算種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。發(fā)芽勢（%）=第5 d的種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)×100；發(fā)芽率（%）=第14 d的種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)×100；發(fā)芽指數(shù)=Σ（Gt/Dt），其中Gt為第t天的種子發(fā)芽數(shù)，Dt為對應(yīng)Gt的發(fā)芽天數(shù)；活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×芽長；發(fā)芽速度=Σ（Gi/Ti），其中：i是發(fā)芽期數(shù)，Gi是第i期的發(fā)芽率；Ti是發(fā)芽天數(shù)。

1.3.2幼苗生長指標第14 d時，每個重復(fù)隨機選取10株幼苗，測量幼苗的芽長、根長、苗干重以及苗鮮重，計算根苗比。根苗比=根長/芽長。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和作圖，采用DPS軟件進行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1PEG模擬干旱脅迫對桔梗種子萌發(fā)的影響

由圖1可看出，桔梗種子第3 d開始萌發(fā)，之后發(fā)芽種子數(shù)迅速增加，10 d后基本穩(wěn)定。與CK相比，2%和4%PEG處理的發(fā)芽率無顯著變化，6%及更高濃度PEG處理的發(fā)芽率顯著降低，且濃度越高降低程度越大?？梢?，低濃度PEG（2%、4%）處理對桔梗種子萌發(fā)無顯著影響，較高濃度PEG（6%～14%）顯著抑制桔梗種子萌發(fā)。

由表1可以看出，隨著PEG濃度的增加，桔梗種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)以及發(fā)芽速度的變化趨勢均為先增高后降低，活力指數(shù)呈現(xiàn)降低趨勢。方差分析表明，與CK相比，2%和4%PEG處理下桔梗種子各項發(fā)芽指標均無顯著變化，6%、8%、10%、12%和14%PEG處理下種子萌發(fā)指標顯著降低。6%、8%、10%、12%、14% PEG處理的發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別是CK的93.9%和77.1%、76.2%和38.6%、56.7%和27.6%、38.0%和12.4%、9.6%和4.8%，發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽速度分別是CK的90.4%和91.0%、63.5%和70.1%、48.0%和46.3%、29.9%和29.9%、8.3%和9.0%；6%、8%、10%、12% PEG處理的活力指數(shù)分別是CK的75.4%、49.9%、37.1%、21.7%。因此，2%和4%PEG對桔梗種子的萌發(fā)影響不顯著，當PEG濃度達6%時開始抑制桔梗種子的萌發(fā)。當PEG濃度達到10%時，桔梗種子的發(fā)芽率基本上為CK的1/2，稱此時的PEG濃度為桔梗種子萌發(fā)的半抑制濃度（或者稱半致死濃度）；而PEG濃度為14%時，桔梗種子發(fā)芽率為CK的10%左右，稱此時的PEG濃度為桔梗種子萌發(fā)的抗旱極限濃度。

2.2干旱脅迫對桔梗種子幼苗生長的影響

由于14%PEG脅迫比較嚴重，幼苗生長很差無法測量，表2中未列出數(shù)據(jù)。由表2可以看出，與CK相比，2%和4%PEG處理對幼苗各項生長指標影響不顯著，當PEG濃度大于或等于6%時，幼苗生長受到顯著抑制，根苗比顯著降低。6%、8%、10%、12% PEG處理下，幼苗芽長分別是CK的83.3%、78.8%、77.3%、和72.7%，根長分別是CK的60.6%、62.0%、58.3%和44.0%，幼苗鮮重分別為CK的64.1%、65.4%、38.5%、29.5%，干重分別為CK的75.0%、75.0%、62.5%和62.5%?？梢?，6%PEG開始顯著抑制桔梗幼苗生長，且隨著PEG濃度的升高，抑制程度加重。通過分析芽長、根長數(shù)據(jù)看出，根系對干旱脅迫更加敏感，說明干旱對桔梗幼苗根的抑制作用大于芽。

3討論與結(jié)論

種子萌發(fā)階段需要充足的水分，水分不足會造成萌發(fā)時間延長，出苗率下降，幼苗生長瘦弱等不良現(xiàn)象[7]。種子萌發(fā)遇到干旱脅迫時，其抗旱能力大小對幼苗生存發(fā)育具有重要意義[8]。PEG模擬干旱脅迫是常用的鑒定種子抗干旱能力的方法。本試驗中，2%和4%低濃度PEG處理對桔梗種子萌發(fā)無顯著影響，但隨著PEG濃度的增加，6%～14%PEG處理時桔梗種子萌發(fā)受抑制程度逐漸加重，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)顯著降低，可見6%為PEG開始抑制濃度，10%和14%分別為PEG半抑制濃度和極限濃度，這與劉自剛等[3]的研究結(jié)果基本一致，但后者發(fā)現(xiàn)PEG-6000處理后桔梗種子各萌發(fā)指標均顯著降低，可能與PEG設(shè)置的濃度不同有關(guān)。所以，桔梗是一種較耐干旱的中藥材植物，適宜在輕度干旱地區(qū)推廣種植。

根系是植物吸收水分的主要器官，與抗旱性密切相關(guān)，是研究和改良植物抗旱性的一個重要組成部分[9，10]。李博等[11]通過研究不同干旱方式和程度對玉米苗期根系生長的影響，表明在漸進干旱條件下，根系在輕度干旱時生長最好，嚴重干旱時最差。本試驗中，輕度干旱脅迫（2%，4%）對桔梗幼苗生長影響不顯著，而根苗比稍高于CK，表明，在輕度干旱脅迫下，葉片吸收的水分減少，影響葉片的伸展，但這對光合作用影響不大。葉片伸展受到抑制，使植物對碳和能量的消耗降低，多數(shù)的同化產(chǎn)物運送到了根部，促進根的生長，所以根苗比變高。輕度干旱下桔梗幼苗的根會伸長，這種變化有利于桔梗植株的吸水，是桔梗抵御干旱脅迫的適應(yīng)性反應(yīng)。但當PEG濃度超過6%時，幼苗芽長、根長、苗鮮重、苗干重、根苗比顯著降低。說明，隨著干旱程度的增加，桔梗幼苗生長受到顯著抑制，且根的受抑程度大于芽。分析可能是由于根受干旱直接脅迫，且根尖細胞十分幼嫩，對外界環(huán)境非常敏感，具體原因還有待于進一步研究。

參考文獻：

[1]舒孌， 高山林. 桔梗研究進展[J]. 中國野生植物資源， 2001， 20（2）： 4-6.

[2]王岳峰， 胡國宣， 王艷秋， 等. 桔梗種子發(fā)芽率的研究[J]. 中國野生植物資源， 1995（2）： 61-63.

[3]劉自剛， 沈冰， 張雁. 干旱脅迫對桔梗種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2015， 43（10）： 162-168.

[4]李文鶴， 何淼， 卓麗環(huán). PEG-6000處理對野菊種子萌發(fā)期抗旱性的影響[J]. 種子， 2010， 29（11）： 51-54.

[5]劉曉東， 李子為， 何淼. 野生月見草種子萌發(fā)期的抗旱性研究[J]. 種子， 2012， 31（1）： 45-48.

[6]劉艷， 陳貴林， 蔡貴芳， 等. 干旱脅迫對甘草幼苗生長和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響[J]. 西北植物學(xué)報， 2011，31（11）： 2259-2264.

[7]郝建軍， 康宗利. 植物生理學(xué)[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2005.

[8]王學(xué)智， 曹敏建， 蔣文春. 抗旱劑處理對玉米種子的萌發(fā)及苗期抗旱力的影響[J]. 玉米科學(xué)， 2005， 13（2）： 82-89.

[9]慕自新， 張歲岐， 梁愛華， 等. 玉米整株根系水導(dǎo)與其表型抗旱性的關(guān)系[J]. 作物學(xué)報， 2005， 31（2）： 203-208.

[10]段舜山， 谷文祥， 張大勇， 等. 半干旱地區(qū)小麥群體的根系特征與抗旱性的關(guān)系[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報， 1997，8（2）： 134-138.

[11]李博， 王剛衛(wèi)， 田曉莉， 等. 不同干旱方式和干旱程度對玉米苗期根系生長的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2008， 26（5）： 148-152.