PEG-6000对不同黑麦草品种萌发期抗旱性的影响

周巧玲，徐庆国

（湖南农业大学农学院，长沙410128）

PEG-6000对不同黑麦草品种萌发期抗旱性的影响

周巧玲，徐庆国*

（湖南农业大学农学院，长沙410128）

为了筛选适应湖南地区种植的优良黑麦草品种，采用0、5%、10%、15%、20%的聚乙二醇（PEG-6000）溶液模拟干旱胁迫条件，对13个不同类型黑麦草品种种子的相对发芽率、发芽势、发芽指数、种子活力指数、胚根／胚芽等进行了分析和综合评价。研究结果表明，沃土、特高、俄勒冈四倍体等黑麦草品种种子萌发期的抗旱性强；雅晴、潘多拉、抗锈王、首相、夜影Ⅱ、匹克、剑宝、麦迪和顶峰等黑麦草品种种子萌发期的抗旱性中等；冬绿的种子萌发期抗旱性最差。

黑麦草；抗旱性；发芽特性；PEG-6000

黑麦草的整个生长发育过程会受到各种不良环境因素的影响，其中，干旱胁迫是影响黑麦草正常生长发育的主要非生物胁迫因素之一［1～3］。我国是世界上干旱最严重的国家之一，干旱胁迫也成为我国牧草生产最普遍的限制因素［4～6］。聚乙二醇-6000（PEG-6000）因其本身不易渗入活细胞内不会给种子增加营养物质，无毒，但能使活细胞缓慢吸水等优点，而常被用作干旱胁迫的渗透胁迫剂［7］。种子萌发期是种子植物生活史中的关键阶段，也是衡量植物抗旱性强弱的重要时期，直接影响植物的出苗情况［8］。本研究采用不同浓度的PEG-6000溶液模拟土壤干旱胁迫，研究其对13种不同类型黑麦草品种种子萌发特性的影响，试图为我国黑麦草播种期的水分管理及黑麦草抗旱新品种的选育提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

共选用了13个黑麦草品种（表1）。其中，有2个一年生黑麦草品种，9个多年生黑麦草品种，2个盖播黑麦草品种。各黑麦草品种均选择成熟、饱满的种子作为萌发试验材料。供试黑麦草种子均购自美国（北京）百绿集团。

表1 参试黑麦草品种的名称与类型Table 1 The type and cultivars of ryegrass for test

1.2 方法

1.1.1 试验设计

采用不同浓度聚乙二醇溶液模拟土壤干旱胁迫条件。分别设置5%、10%、15%和20%等4种聚乙二醇溶液干旱胁迫处理浓度（w／v），与其相对应的溶液水势分别约为-0.10、-0.20、-0.40、-0.60 MPa，对照（CK）以蒸馏水代替PEG-6000溶液。各处理均采用25粒黑麦草种子，分别放入一个培养皿，各培养皿分别加入5 mL相对应浓度的PEG-6000溶液，重复3次。然后将已加入种子与PEG-6000溶液的培养皿置于光照强度5 000 Lux，湿度50%的人工智能气候培养箱，进行15℃（16 h）～25℃（8 h）变温处理。每天向培养皿补充加入因蒸发损失的相对应浓度的适量PEG-6000溶液，以保证各处理水势的稳定性。

1.1.2 测定指标与方法

发芽以胚芽长度占种子长度的1／2为标准，从种子置床之日开始观察，每天定时记录各处理的发芽种子数，以各处理的3个重复中有1粒种子发芽之日期作为该处理发芽开始期，当连续4 d不再有种子发芽时作为该处理的发芽结束期。发芽试验的第12 d，从各处理的各重复中随机挑选10粒正常发芽种子，测量其新生胚根和胚芽长度。各处理发芽结束后，按下列公式计算发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数：

发芽势（%）＝（在处理第4天时能正常发芽的种子数／供试种子数）×100

发芽率（%）＝（在发芽结束期正常发芽种子数／供试种子数）×100

发芽指数（GI）＝Σ（Gt／Dt）

式中：Gt为t日的发芽数；Dt为相应的发芽天数。

活力指数（VI）＝GI×Sx

式中：GI为发芽指数；Sx为种芽平均长度（cm）。

为避免各黑麦草品种发芽特性的差异对其干旱胁迫发芽特性变化的分析影响，对各供试黑麦草品种的各种发芽性状指标均采用各处理的相对值，即干旱胁迫处理的指标值／对照的指标值。

2 结果与分析

2.1 PEG-6000对不同黑麦草品种种子发芽特性的影响

采用5%浓度PEG-6000的模似干旱胁迫处理，特高、沃土、剑宝、雅晴、抗锈王和俄勒冈四倍体等种子的相对发芽率均为0.95以上；10%浓度的PEG-6000胁迫处理，特高、潘多拉、雅晴、剑宝、俄勒冈四倍体和抗锈王等种子的相对发芽率均为0.85以上；15%浓度的PEG-6000胁迫处理，沃土、剑宝、潘多拉、顶峰和夜影Ⅱ等种子的相对发芽率均为0.70以上；20%浓度的PEG-6000胁迫处理，顶峰种子的相对发芽率最高，为0.41，特高、沃土、俄勒冈四倍体等种子的相对发芽率最低，均为0（表2）。

表2 各黑麦草品种在不同PEG-6000浓度下的相对发芽率Table 2 The relative germ ination rate of different ryegrass varieties in different PEG-6000 concentration

如表3所示，5%浓度的PEG-6000胁迫处理，特高、顶峰、雅晴、俄勒冈四倍体、夜影Ⅱ和匹克等种子的相对发芽势均为0.90以上；10%浓度的PEG-6000胁迫处理，顶峰、雅晴、潘多拉、首相、俄勒冈四倍体、夜影Ⅱ和冬绿等种子的相对发芽势均超过0.50；15%浓度的PEG-6000胁迫处理，只有顶峰（0.65）、首相（0.35）和俄勒冈四倍体（0.13）等具有相对发芽势，其相对发芽指数分别高达0.82、0.67和0.36。20%浓度的PEG-6000胁迫处理，所有供试黑麦草品种种子均无相对发芽势。

表3 各黑麦草品种在不同PEG-6000浓度下的相对发芽势Table 3 The relative germ ination energy of different ryegrass varieties in different PEG-6000 concentration

如表4所示，5%浓度的PEG-6000胁迫处理，特高、沃土、雅晴、潘多拉、剑宝、顶峰、首相、俄勒冈四倍体、夜影Ⅱ、抗锈王、匹克、麦迪等种子的相对发芽指数均大于0.90；10%浓度的PEG-6000胁迫处理，雅晴的种子相对发芽指数最高，为0.93，冬绿的种子相对发芽指数最低，为0.58；15%浓度的PEG -6000胁迫处理，冬绿的种子相对发芽指数最低，为0.2；20%浓度的PEG-6000胁迫处理，顶峰的种子相对发芽指数最高。

表4 各黑麦草品种在不同PEG-6000浓度下的相对发芽指数Table 4 The relative germ ination index of different ryegrass varieties in different PEG-6000 concentration

如表5所示，5%浓度的PEG-6000胁迫处理，黑麦草品种雅晴和夜影Ⅱ等种子的相对活力指数均高达0.99。10%浓度的PEG-6000胁迫处理，黑麦草品种雅晴的种子相对活力指数最高，为0.85；黑麦草品种冬绿的种子相对活力指数最低，为0.46。15%浓度的PEG-6000胁迫处理，黑麦草品种雅晴的种子相对活力指数最低，为0.09。20%浓度的PEG-6000胁迫处理，黑麦草品种顶峰的种子相对活力指数最高；黑麦草品种沃土、特高、俄勒冈四倍体的相对活力指数最低，均为0。

综上所述，不同浓度的PEG-6000模拟干旱胁迫处理均可显著抑制所有黑麦草品种种子的发芽特性。

表5 各黑麦草品种在不同PEG-6000浓度下的相对活力指数_Table 5 The relative vigor index of different ryegrass varieties in different PEG-6000 concentration

2.2 PEG-6000对不同黑麦草品种种子胚根／胚芽的影响

如表6所示，20%浓度的PEG-6000处理，黑麦草品种沃土、特高、俄勒冈四倍体等无胚芽生长。随着PEG-6000处理浓度增加，相同黑麦草品种的相对胚根／胚芽值均升高；不同黑麦草品种间的相对胚根／胚芽值存在显著水平差异（p＜0.05）。5%、10%和20%浓度的PEG-6000处理，黑麦草品种顶峰种子的胚根／胚芽值均最高。而15%浓度的PEG -6000处理，则是黑麦草品种特高种子的胚根／胚芽值最高。

表6 各黑麦草品种在不同PEG-6000浓度下的相对胚根／胚芽Table 6 The relative contents／germ value of different ryegrass varieties in different PEG-6000 concentration

2.3 不同黑麦草品种种子萌发期抗旱性的综合评价

依据各黑麦草品种不同PEG-6000浓度处理的发芽特性指标值，采用最短距离法，将13个供试黑麦草品种进行聚类分析，结果如图1所示。抗旱性强的黑麦草品种为特高、俄勒冈四倍体、沃土，抗旱性中等的黑麦草品种为潘多拉、雅晴、抗锈王、首相、夜影Ⅱ、匹克、剑宝、麦迪和顶峰，而抗旱性最差的黑麦草品种为冬绿。

图1 黑麦草品种抗旱性的聚类分析Fig.1 The cluster analysis of drought resistance on ryegrass varieties

3 讨论

研究结果表明，不同黑麦草品种的抗旱性具有明显差异。在我国南方引种推广黑麦草品种时，必须注意黑麦草品种的抗旱性差异，筛选抗旱性强的黑麦草品种。黑麦草的抗旱能力是由多种因素相互作用而形成的对干旱逆境胁迫的一种综合表现，是一种较为复杂的综合性状，除不同品种的遗传背景外，还包括各种生态环境及栽培因子，且各个因素对其影响的程度各不相同。因此，评价黑麦草品种的抗旱性，不能仅仅采用某个单项指标对其抗旱性大小进行评价，而应采用多种评价指标进行综合评价。

本研究所选用的黑麦草抗旱性评价指标均是目前较常用且与抗旱性密切相关的生物学指标，且采用聚类分析的方法对供试黑麦草品种的抗旱性进行了综合评价，其研究结果对今后我国南方地区黑麦草抗旱品种的筛选及其高产优质栽培具有一定的指导作用。但是，本研究仅仅探讨了不同黑麦草品种的PEG-6000模拟干旱胁迫的萌发特性，由于不同黑麦草品种的抗旱性机制不同，其萌发期鉴定的抗旱性较强的黑麦草品种有可能并不代表其苗期乃至全生育期也具有较强的抗旱性［5～8］。因此，黑麦草品种抗旱性的综合评价还有待今后结合大田和室内盆栽试验，对其不同生育期的形态、生长、生理生化特性等进行更深入的研究。

［1］ 董 超，李海梅.多年生黑麦草品种的抗旱性研究［J］.江西农业学报，2010，22（3）：88-90.

［2］ 马全林，刘世增，严子柱，等.沙葱的抗旱性特征［J］.草业科学，2008，25（6）：56-51.

［3］ 彭明俊，赵 琳，温绍龙，等.4种禾本科牧草种子的抗旱性评价［J］.西部林业科学，2006，35（2）：74-77.

［4］ 郭彦军，倪 郁，吕 俊，等.豆科牧草种子萌发特性与其抗旱性差异的研究［J］.中国草地，2003，25（3）：24-27.

［5］ 辛金霞，李春燕，刘荣堂，等.一年生黑麦草、高羊茅及杂交羊茅黑麦草种子萌发期抗旱性研究［J］.湖南农业科学，2010（5）：121-124.

［6］ 谢宏伟，李 阳，徐庆国.不同黑麦草品种种子萌发期抗旱性研究［J］.草原与草坪，2012，32（1）：72-75.

［7］ 史威威，董宽虎，侯志兵，等.PEG-6000引发对白羊草种子发芽的影响［J］.草原与草坪，2007（6）：26-28.

［8］ 梁国玲，周青平，颜红波.聚乙二醇对羊茅属4种植物种子萌发特性的影响研究［J］.草业科学，2007，24（6）：50-53.

Influence of PEG-6000 on Drought Resistance of Different Ryegrass Cultivars in Germ ination Period

ZHOU Qiao-ling，XU Qing-guo*
（College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

In order to screen fine perennial ryegrass cultivars fit to be planted in Hunan areas，seed relative germination rate，relative germination energy，relative germination index，relative seed vigor index and contents／germ value among 13 different types of ryegrass cultivarswere analyzed and assessed synthetically under analogue drought condition with polyethylene glycol（PEG-6000）at the density of0，5%，10%，15%，20%.The results showed that the cultivarswith strong drought resistance of ryegrass cultivars in seed germination period were Barwoltra，Especially high，Oregon tetraploid；the cultivars with medium drought resistance of ryegrass varieties in seed germination period were YaQing，Pandora，Resist rust king，Premier，Night shadowⅡ，Peak，Swords，McGrady and Pinnacle；the resistance of Winter green was the worst.

Ryegrass；Drought resistance；Germination characteristics；PEG-6000

S543＋.6

：A

1001-5280（2014）02-0159-04

10.3969／j.issn.1001-5280.2014.02.11

2013 12- 21

周巧玲（1990-），女，湖南茶陵县人，Email：1402118009＠qq.com。*通信作者：徐庆国，教授，Email：huxu0309＠aliyun.com。

中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室开放课题（Y052811t04）；湖南省教育厅项目（KC2011B023和CX2012B278）。