聚乙二醇（PEG）模拟干旱对烟草幼苗抗旱能力的影响

卢隆瑞+陈向东+张劲+林跃平+黄新民+杨堃

摘要 以烤烟品种云烟99为材料，研究了不同浓度聚乙二醇（PEG）处理烟草幼苗根系及大田期农艺性状的影响。结果表明：低浓度PEG 处理能显著促进烟草幼苗根系侧根的发生，与对照常规炼苗相比较，PEG浓度为2.5%处理烟草根系生物量和根系一级侧根的长度和数量均显著增加，浓度为5%和断水处理的烟草根系一级侧根的数量显著增加；与对照常规炼苗相比较，不同PEG浓度处理的烟草根系二级侧根密度均显著增加。由此推断，短期的干旱胁迫促进了烟草侧根的发生和伸长。

关键词 烟草；聚乙二醇；幼苗根系；抗旱能力；影响

中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）22-0009-02

Abstract Using the flue-cured tobacco variety Yunyan 99 as the material，the effect of different concentrations of PEG on root growth and agronomic characters of field condition in tobacco seedling were studied. The results showed that low concentration of PEG could significantly enhance the lateral rooting. Compared with the control，biomass and first lateral root length and quantity were significantly increased under 2.5% PEG treatment，first lateral root quantity was significantly increased under5 % PEG treatment and controlled water application treatment.Compared with the control，second lateral root density were significantly increased under 2.5% and 5% PEG treatment. It is concluded that short-term drought could promote lateral root initiation and elongation.

Key words tobacco；PEG；seedling root；drought-resistant ability；effect

水資源短缺是制约农业发展的全球性问题，其危害在所有非生物胁迫中居首位[1-2]。烤烟是我国重要的经济作物，然而我国烤烟主产区常常受到干旱的威胁，导致烤烟幼苗出苗不齐、植株矮小，严重影响烤烟的产量及品质[3-6]。根系与作物的耐旱性关系十分密切。根系是作物吸收水分的主要部位，也是对水分胁迫最先起反应的部位。相关研究表明[7-11]，根系形态学特征如根长、根重以及下层根的数量与抗旱性呈极显著的正相关，并证明这些根系性状能够稳定的遗传，可作为生产中筛选抗旱品种的指标。聚乙二醇（PEG）可调控植物抗旱，修复膜系统，稳定细胞膜结构，提高种子活力及抗逆性，特别是提高植物在低温下的成苗能力和移栽后的抗旱能力。早春低温干旱严重影响烟草的产量和品质，因此本研究用不同浓度PEG处理烟草幼苗，通过强化炼苗措施，培育根系发达的烟苗，提高烟苗抗逆能力，有效缓解移栽期干旱对烟苗缓苗的不利影响，促进烟苗早生快发，为进一步探讨PEG在烟草抗旱生理代谢中的作用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地点为云南省保山市施甸县水长乡水长村育苗基地，试验烤烟为当地主栽烤烟品种云烟99。

1.2 试验设计

苗期试验共设4个处理，分别为PEG模拟干旱炼苗，浓度2.5%（T1）；PEG模拟干旱炼苗，浓度5.0%（T2）；断水炼苗（当烟苗根系长出苗盘以外时，及时用竹签将根系刮掉。移栽前1周，将苗盘外根系用竹签刮掉，将苗盘抬出水面，断水炼苗）（T3）；以常规炼苗作对照（CK）。每个处理选择1个苗棚。

成苗后开展田间比较试验，每个处理2次重复，共计8个小区。每个小区至少4行，不少于120株烟。

1.3 测定内容与方法

PEG处理11 d后，采用德国产的根系分析仪（Mac/Win RHIZOTMs）测定烟苗一级侧根及二级侧根数量和长度。

1.4 数据分析

数据采用SPSS13.0软件进行ANVOA方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同浓度PEG处理烤烟的根系表型

烟草根系在受到干旱胁迫时首先是根系感应并做出响应，从而影响作物的生长发育等形态建成，进而影响产质量。根系一些形态指标，如主根、侧根和不定根的长度等能反映作物根系的健壮程度，可以作为抗旱性鉴定的指标。根系扎根的深度和深根的密度是影响作物抗旱性的重要因素，单位体积土层内的根量越多越有利于作物吸水，发达的根系能提高作物吸水效率，减缓旱情。因此，常把根系发达程度作为抗旱的鉴定指标之一。由图1可知，与CK（常规漂浮育苗）相比，处理T3（断水处理，间断断水，即白天不断水，晚上断水干旱处理）及处理T1、T2的烟苗株高较低，而烟茎较粗壮，根系侧根数量较多。由图2可知，与CK相比，处理T3、T1、T2显著增加了烟草的根系体积和表面积，显著促进了烟草根系一级侧根和二级侧根的发生，表现出更好的抗性和发达的根系表型，从图2还可以看出，处理T1（即2.5% PEG处理）的烟草根系长势最好。

2.2 不同浓度PEG处理烤烟的根系生物量

由图3可知，在适宜浓度PEG条件下，短期模拟干旱处理促进了烟草根系生物量的增加。其中，与CK相比较，处理T1、T3的烟草根系生物量显著增加，处理T2的烟草根系生物量差异不显著。

2.3 不同浓度PEG处理烤烟的根系形态参数

由图4可知，与CK相比较，处理T1烟草根系一级侧根的长度和数量均显著增加。其中，与CK相比较，处理T2、T3的烟草根系一级侧根的数量显著增加。由此表明，短期的干旱胁迫促进了烟草一级侧根的发生和伸长。由图5可知，与CK相比较，不同PEG浓度处理的烟草根系二级侧根密度均显著增加。由此表明，不同PEG浓度处理均促进了烟草根系二级侧根的发生。

2.4 不同浓度PEG处理烤烟旺长期农艺性状

对烤烟品种云烟99的主要农艺性状进行了方差分析（表1），结果表明各处理间只有叶数达到显著差异（P<0.05），本研究选取株高，平均留叶数、最大叶长、叶宽、茎围和节距的农艺性状为比较数列。由表1可知，与CK相比，处理T1、T2、T3的叶数显著增加，处理T1、T2的节距也显著增加，而其他农艺性状指标也存在一定程度的增加，但差异不显著。

3 结论与讨论

根系不仅是植物吸收水分和养分元素的主要器官，而且是多种物质的同化、转化和合成的重要器官[12-16]，最早、最直接地感受到土壤水分含量的变化，从而对干旱胁迫做出迅速反应，因此研究作物根系与抗旱性的关系具有重要意义[17]。根长是评价根系吸收功能最常用的指标，较长的根系可以使植物在干旱胁迫时吸收更多的水分，比如Cheng等[18]认为根长是根系吸收的有效途径。然而 Gullo等[19]更加强调侧根的作用，禾谷类植物的主根数基本固定，但侧根数量不受限制，水分胁迫条件下，植物可通过各级侧根的加速分生和分枝而进行补偿生长，提高根表面積和体积。本研究发现，与常规漂浮育苗相比，断水处理及PEG 2.5%和5.0%处理的烟苗烟茎较粗壮，根系侧根数量较多。表明，断水处理及PEG 2.5%、5.0%处理显著增加了烟草的根系体积和表面积，显著促进了烟草根系一级侧根和二级侧根的发生，表现出更好的抗性和发达的根系表型。

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