盐分和干旱胁迫对玉米种子萌发的影响

刘瑞霞 陈丽培 杨玉珍 杨杰

(郑州师范学院生命科学学院郑州,河南郑州 450044)

盐分和干旱胁迫对玉米种子萌发的影响

刘瑞霞 陈丽培 杨玉珍 杨杰

(郑州师范学院生命科学学院郑州,河南郑州 450044)

本试验以从郑州刘庄种子市场购买的滑丰8号玉米种子为实验材料,配制了不同浓度的PEG-6000溶液(0,5%,10%,15%,20%)来模拟实验条件下不同的干旱胁迫条件,来探究不同干旱胁迫条件下对玉米种子萌发的影响。同时分别配制了不同浓度0(对照)、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mol/L的NaCl 溶液,研究了不同浓度的NaCl 溶液对玉米种子萌发的影响。得出试验结论总结如下:随着试验中PEG-6000溶液浓度的增加,玉米种子萌发受抑制程度越大,玉米种子的发芽率,发芽势,胚根长度,胚芽长度,胚根/胚芽,发芽指数与PEG浓度的大小呈负相关;随着试验中NaCl 溶液浓度的增加,玉米种子萌发受抑制程度越大,玉米种子的发芽率,发芽势,胚根长度,胚芽长度,胚根/胚芽,发芽指数随着的NaCl 溶液浓度的增加而呈现出不同程度的下降趋势。

干旱胁迫 盐分 玉米 种子萌发

玉米(学名：Zea mays)，属于禾本科，黍亚科，玉蜀黍属，别名：棒子、包谷，是一年生高大草本，高1-4m，杆直立，粗壮，不分枝，节间出穗，基部各节具气生根，在全世界热带和温带地区广为栽培[1]。玉米、小麦、大米是全球三大粮食品种，而玉米作为全球最大的谷类作物，也是全球种植范围最广的谷类作物之一，在人们的日常生活扮演着越来越重要的角色。在中国，玉米是谷类饲料的主体，也是主要的能量饲料，在各地广泛种植[2]。玉米喜欢温暖的种植环境，霜冻、干旱等恶劣的生态环境会对玉米的生长造成一定的影响，充足的光照条件是玉米在生长发育时所必需的。21～27℃是玉米发芽所需的最适宜的温度条件、而玉米种子在10℃以下不会萌发。玉米的秧苗最适宜的生长温度为22～30℃，而玉米在开花结穗期间的最适宜的温度在24℃左右。通常条件下，玉米是一种对水分条件要求比较严格的粮食作物， 玉米在苗期生长时，如果遭遇比较严重的干旱胁迫，玉米幼苗根系的生长会受到影响，生长会减缓[3]，同时作为一种适应性比较强的作物，玉米在多种生态条件下，都能够良好的生长。现阶段，玉米已经不单单作为口粮出现在人们的日常生活中，玉米也逐渐作为饲料原料和工业原料而在社会生活中扮演着重要的角色。

一直以来，干旱和土地盐碱化都是制约我国农业生产的重要因素。植物在干旱条件下，生长发育会受到严重的影响，近些年来，我们国家干旱频发，严重阻碍了社会经济和农业生产的持续发展，由此造成的粮食作物产量的减少超过所有自然灾害的总和，因此干旱已经是最大的全球性自然灾害[5]。在我国约有一半的耕地处于干旱和半干旱的条件之下，而这些土地的生产力的高低对于我国农业生产的意义重大。同时盐碱化土壤在我国分布也十分的广泛，成为影响农业生产和生态环境的重要因素，我国的盐碱地约为0.2亿多hm2，约占总耕地面积的10%[6]。盐化性土地含有较多的水溶性盐。由于土壤中盐分多，这种情况下土壤腐殖质容易遭到淋失，同时土壤的结构也会因为土壤盐化而受到严重的破坏，从而导致土壤通气和透水条件变差，情况严重时会导致植物体的死亡。

本文从盐分和干旱胁迫这两个能够影响种子萌发的条件对玉米种子的萌发进行了研究，来揭示不同盐浓度和干旱胁迫下对玉米种子发芽率，发芽势，胚根和胚芽长度的影响和变化规律。为揭示玉米的抗盐抗旱机制，了解玉米的抗盐抗旱特性，研究玉米种子萌发期的耐盐和耐旱特性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 PEG-6000模拟干旱条件下对玉米种子萌发的影响试验

1.1.1 试验材料

表1 不同浓度PEG-6000溶液下玉米种子的发芽率和发芽势

表2 不同PEG浓度下玉米种子胚根和胚芽长度

表3 不同盐胁迫下玉米种子的发芽率和发芽指数

表4 不同盐胁迫下玉米的根长度

试验材料为2015年3月份于郑州刘庄购买的滑丰8号玉米种子，选取均匀一致，颗粒饱满，健康的玉米种子作为实验材料，购买后带回实验室于4℃环境下保存。实验前采用3%的次氯酸钠溶液浸种20min进行试验材料消毒处理，然后将种子用清水冲洗干净，将种子放在蒸馏水中8h作催芽处理，试验所用的培养皿提前高温消毒。

1.1.2 试验方法

试验采用了PEG-6000模拟干旱胁迫的办法，设置4个PEG质量浓度，分别为5%、10%、15%、20%，以蒸馏水为对照组，每个处理50个，重复4次，用不同质量浓度的PEG溶液浸透滤纸，然后将处理后的玉米种子随机均匀的摆在滤纸上，，模拟干旱胁迫处理，保持恒温25℃(12h光照/12h黑暗)，置于光照培养箱内培养，每天定时向滤纸上滴加少许蒸馏水，每3天更换1次滤纸。种子培养之日起，以胚芽长度为种子长度的1/2作为发芽的标准，每天定时统计种子萌发数，记录数据，连续3d不再有种子发芽作为发芽结束期[7]。从第7天开始，从不同的PEG溶液中随机取出10粒发芽种子测量胚根与胚芽长度。

1.1.3 测定项目及方法

玉米种子发芽结束后，分别计算发芽率、发芽势、发芽指数。 发芽率、发芽势，发芽指数的计算公式[8]如下：

发芽率GP=(萌发终期全部正常萌发的种子数/供试种子总数) ×100

发芽势GE=(前3天发芽种子数/种子总数)×100

发芽指数GI=Σ(Gt/Dt)

式中：Gt为不同发芽时间(t)的发芽数；Dt为不同的发芽试验天数

1.1.4 数据处理

试验所得数据以平均值表示，用SPSS16.0统计分析软件和Excel表对试验所测数据进行分析。用相关图表进行展示。

1.1.5 结果与分析

(1)PEG-6000模拟干旱胁迫对玉米种子发芽率和发芽势的影响。

玉米种子在不同浓度的PEG溶液中培养时，发芽率和发芽势都发生显著的变化(表1)可以看出，随着PEG溶液浓度的升高，玉米种子的发芽率和发芽势呈现出显著的下降趋势，空白对照组的平均发芽率最高，能够达到90%，随着干旱胁迫程度的增加，玉米种子的平均发芽率开始下降，而当PEG溶液的浓度达到20%的时候平均发芽率仅有14%，说明，干旱胁迫对玉米种子的萌发具有显著的抑制作用。

(2)PEG-6000模拟干旱胁迫对玉米种子胚芽和胚根的影响。从第7天开始，从不同的PEG溶液中随机取出10粒发芽种子测量胚根与胚芽长度，求出平均值，记录试验数据。

从表2可以看出，玉米种子的胚根和胚芽长度跟玉米种子的发芽率和发芽势变化的趋势一样，都随着PEG溶液浓度的升高，而呈现出显著的下降的趋势，与试验的空白对照组相比，在较低浓度的PEG溶液中，玉米种子的胚根和胚芽长度有所降低，而在较高浓度的PEG溶液中，玉米种子的胚根和胚芽长度受到严重的抑制。

1.2 盐分对玉米种子萌发的影响

1.2.1 试验材料

试验材料为2015年3月份于郑州刘庄购买的滑丰8号玉米种子，选取均匀一致，颗粒饱满，健康的玉米种子作为实验材料，购买后带回实验室于4℃环境下保存。实验前采用3%的次氯酸钠溶液浸种20min进行试验材料消毒处理，然后将种子用清水冲洗干净，将种子放在蒸馏水中8h作催芽处理，试验所用的培养皿提前高温消毒。

1.2.2 试验方法

同时分别配置 0(对照)、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mol/L的NaCl 溶液，以蒸馏水为对照组，每个处理50个，重复3次，用不同浓度的NaCl溶液浸透滤纸，然后将处理后的玉米种子随机均匀的摆在滤纸上，保持恒温25℃(12h光照/12h黑暗)，置于光照培养箱内培养，每天定时向滤纸上滴加少许蒸馏水，每3天更换1次滤纸。种子培养之日起，以胚芽长度为种子长度的1/2作为发芽的标准，每天定时统计种子萌发数，记录数据，连续3d不再有种子发芽作为发芽结束期。从第7天开始，从不同的NaCl溶液中随机取出10粒发芽种子测量胚根与胚芽长度。

1.2.3 测定项目及方法

玉米种子发芽结束后，分别计算发芽率、发芽指数。其中发芽率、发芽指数的计算公式[9]如下：

Ⅰ发芽率GP=(萌发终期全部正常萌发的种子数/供试种子总数)×100

Ⅱ发芽指数 GI=∑( GT /DT )，其中， GT 为 T日发芽数，DT 为相应天数[11]。

1.2.4 数据处理

试验所得数据以平均值表示，用 SPSS16.0 统计分析软件和Excel 表对试验所测数据进行分析。用相关图表进行展示。

1.2.5 结果与分析

(1)不同盐胁迫对玉米种子发芽率和发芽指数的影响。在不同的NaCl溶液中，玉米种子的发芽率不同，随着NaCl溶液浓度的增加，玉米种子的发芽率呈现出显著的下降的趋势，空白对照组的平均发芽率最高，能够达到72%(表3)，随着干旱胁迫程度的增加，玉米种子的平均发芽率开始下降，当NaCl溶液的浓度达到0.4mol/l的时候，平均发芽率仅有3%，当NaCl溶液的浓度达到0.5mol/l以上的时候，玉米种子不萌发，说明：盐分胁迫对玉米种子的萌发具有显著的抑制作用。

从表3可以看出玉米种子的发芽指数随着NaCl溶液浓度的增加而呈现出显著的下降的趋势，空白对照组的玉米种子的发芽指数最大，为41，随着干旱胁迫程度的增加，玉米种子的发芽指数开始下降，当NaCl溶液浓度为0.5mol/l时，发芽指数为0。

(2)不同盐胁迫对玉米根长的影响。从表4可以看出玉米幼苗的根长度也是随着盐胁迫程度的加深而呈现出显著下降的趋势，空白对照组的玉米幼苗的根长最长，根长度为11.22cm，而当 NaCl浓度为0.4mol/l时，根长度只有0.6cm。

2 结论与讨论

2.1 干旱胁迫对玉米种子萌发的影响

2.1.1 干旱胁迫对玉米种子发芽率和发芽势的影响

采用不同浓度的PEG-6000溶液(0，5%，10%，15%，20%)溶液来模拟干旱胁迫条件，不同的干旱胁迫下，玉米种子的发芽率和发芽势不同，随着干旱胁迫程度的增加，玉米种子的发芽率和发芽势呈现出显著的下降趋势。

2.1.2 干旱胁迫对玉米种子胚芽和胚根的影响

采用不同浓度的PEG-6000溶液(0，5%，10%，15%，20%)溶液来模拟干旱胁迫条件，不同的干旱胁迫下，玉米种子的胚芽和胚根长度不同，随着干旱胁迫程度的增加，玉米种子的胚芽和胚根长度呈现出显著的下降趋势。

2.2 盐分对玉米种子萌发的影响

2.2.1 不同盐胁迫对玉米种子发芽率和发芽指数的影响

在不同浓度的盐溶液(0(对照)、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mol/L的NaCl 溶液)中，随着盐溶液浓度的增大，玉米种子的发芽率和发芽指数呈现出显著的下降的趋势，而且，玉米种子在重度盐胁迫下不萌发。

2.2.2 不同盐胁迫对玉米根长的影响

在不同浓度的盐溶液(0(对照)、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mol/L的NaCl 溶液)中，随着盐溶液浓度的增大，玉米根长也受到盐胁迫的影响，呈现出明显的下降的趋势。

植物生存的自然环境不是恒定不变的，当植物遭受一定的逆境环境时，会对植物的生长造成一定的影响，但是与此同时植物也会产生一定的抗逆性，在本试验当中可以发现，高浓度的盐溶液和干旱胁迫都会对玉米种子的萌发产生影响，随着干旱胁迫程度的增加，玉米种子的发芽率、发芽势、胚芽和胚根长度呈现出显著的下降趋势。随着盐溶液浓度的增大，发芽率、发芽指数和玉米根长也受到盐胁迫的影响，呈现出明显的下降的趋势。

[1]崔波.郑州植物志[M].北京:中国科学技术出版社,2008:1188.

[2]曹熙敏,吕爱枝.不同盐分胁迫对玉米种子萌发的影响[J].中国农学通报 2011,27(12):205-208.

[3]王思思,张吉旺,刘鹏 等.干旱对不同玉米品种苗期根系生理生化特性的影响[J].山东农业科学,2009(6):36-38.

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[5]张继澍.植物生理学[M].北京:高等教育出版社,2006:412.

[6]张继澍.植物生理学[M].北京:高等教育出版社,2006:422.

[7]赵玉坤,高根来等.PEG模拟干旱胁迫条件下玉米种子的萌发特性研究[J].农学学报 2014,4(7):1-4.

[8]潘瑞炽.植物生理学(第6版)[M].北京:高等教育出版社,2010.

[9]曹熙敏,吕爱枝.不同盐分胁迫对玉米种子萌发的影响[J].中国农学通报,2011,27(12):205-208.

The corn seed, named ‘Hua Feng 8st’ ,purchasing from seed market in Zhengzhou, Liuzhuang, was chose in this test.In order to explore effect of seed germination under different drought stress, the research was carried out by deploying different concentration of PEG-6000 solution (0,5%,10%,15%, 20%)and NaCl solution (0,0.05,0.1,0.2,...,1.0mol/L) to simulate different drought conditions in laboratory.The results showed that with the increase of concentration of PEG-6000 solution, the controlled extent of corn seed was bigger, and its germinationrate, germination power, germ length, radicel length and radicle/germ, negative correlation existed.As the concentration of NaCl solution went up ,these results also were fund in relevant indicators accordingly.

Drought stress;salt;Corn ; Seed germination

刘瑞霞(1981-),女(汉),河南浚县人,博士,讲师,主要从植物逆境生理学研究。