夏枯草种子萌发及其幼苗生长对干旱胁迫的响应

2017-08-13王媛媛彭亮王晶杨冰月杜疏炀胡本祥

安徽农业科学 2017年7期

王媛媛彭亮王晶杨冰月杜疏炀胡本祥

摘要 [目的]探讨干旱胁迫对夏枯草种子及其幼苗生长的影响。[方法]采用不同浓度的聚乙二醇（PEG-6000）对夏枯草种子进行处理，测定种子发芽率、发芽指数、发芽势以及幼苗的主根长、株高、鲜重、干重等指标。[结果]随干旱强度的增加，不同浓度的PEG干旱胁迫对夏枯草种子萌发及幼苗生长产生不同程度的影响。[结论]低浓度（2.5%～5.0%）PEG胁迫作用小，高浓度（10.0%～15.0%）PEG胁迫作用大；10.0%浓度PEG促使地下根长生长；对于地上部分，低浓度抑制不明显，高浓度各指标均产生显著抑制。

关键词夏枯草；聚乙二醇；干旱胁迫；种子萌发；幼苗生长

中图分类号 S567.23+9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）07-0104-03

Seed Germination and Seedling Growth of Prunella vulgaris L. in Response to Drought Stress

WANG Yuan-yuan， PENG Liang*， WANG Jing， HU Ben-xiang* et al

（College of Pharmacy， Shaanxi University of Chinese Medicine， Xianyang， Shaanxi 712046）

Abstract [Objective] To discuss the effects of drought stress on germination of Prunella vulgaris L. seeds and seedling growth. [Method] By using different concentrations of polyethylene glycol（PEG-6000）， seed germination rate （Gr）， germination index （GI）， germination potential （Gp）and seedling root length， plant height， fresh weight and dry weight indicators were determined. [Result] The results indicated that different PEG concentrations had different effects on the germination of P. vulgaris seeds and seedlings growth with the increase of drought intensity. [Conclusion] Low concentrations（2.5%-5.0%） of PEG have the little effects on P. vulgaris seeds， while high concentrations（10.0%-15.0%） have a large effects， 10.0% concentration promotes the growth of underground part， for the overground part， low concentration suppression is not obvious， high concentrations of various indexes significantly inhibit.

Key words Prunella vulgaris L.；PEG-6000；Drought stress；Seed germination；Seedling growth

夏枯草（Prunella vulgaris L.）為唇形科夏枯草屬的多年生草本植物，果穗入药，主产于安徽、江西、江苏、浙江、山东等地，具有清肝泻火、消肿散结的功效，主治眩晕、目赤肿痛、瘰疬、瘿瘤等症[1]。由于其重要的药用价值和养生保健作用，市场需求量也在逐步增加。近年来，夏枯草人工栽培工作已在各地开展起来，但在实际大田生产过程中发现夏枯草的出苗率及幼苗生长极易受到土壤干旱的危害[2]。种子萌发期的生长情况不仅会影响自身正常的生长，还会影响到植株下一代的繁育，因此水分胁迫是种子萌发出苗情况最直观的表现，种子萌发期是研究植物抗旱性的重要时期[3]。研究表明，不同程度的干旱胁迫对种子发芽的影响表现不同[4-5]。该试验以夏枯草种子为材料，采用不同浓度的聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫环境，研究夏枯草种子萌发及幼苗生长特性的变化情况，为夏枯草种子的育种和种植栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试夏枯草种子购于西安万寿路中药材市场，经陕西中医药大学生药教研室胡本祥教授鉴定为唇形科植物夏枯草的种子。供试药剂为PEG（分子量为6 000的聚乙二醇，即PEG-6000），购于西安永屹化学试剂品公司。

1.2 方法

选取大小均一、饱满、无病虫害的优质夏枯草种子，用60%乙醇消毒液浸泡5 min，1%次氯酸钠浸泡10 min，用自来水冲洗至无味，蒸馏水冲洗多次。采用纸上发芽法，用直径9 cm的玻璃培养皿垫双层滤纸作为发芽床，将供试种子分别加入8 mL质量分数2.5%、5.0%、10.0%、15.0%PEG溶液和CK（对照组），每皿50粒，重复3次，加盖后置于室温条件下，将胚根与种子等长视为种子发芽标准，每天观察统计种子萌发情况，2 d更换1次同条件滤纸。第7天统计发芽势，第9天统计发芽率，从第8天往后每个培养皿随机选取8株测量根长、株高，以后固定位置，每隔2 d测量1次（不足8株全部测定），试验结束后，分根长与株高部分，分别测鲜重，干燥恒重后，测干重。

1.3 测定指标

1.3.1

种子萌发指标。从种子培养次日起每天定时统计发芽种子数。第9天统计发芽势和发芽指数，第7天统计发芽率。发芽率指测试种子发芽数（n1）占测试种子总数（N1）的百分比[6]。发芽势指发芽试验规定期限的最初1/3期间内的种子发芽数（n2）占测试种子总数（N2）的百分比[7]。发芽指数反映发芽的种子数和发芽速度，尤其强调发芽速度[8]，是指不同时间发芽的种子数（Gt）与相应的发芽时间（Dt）比值的总和[9]。其计算公式如下：

发芽率=n1/N1×100%

发芽势=n2/N2×100%

发芽指数=（Gt/Dt）

1.3.2

幼苗生长指标。种子培养8 d后，从每个培养皿中随机选取8株幼苗，用游标卡尺（精度0.01 mm）测量根长、株高，结果取平均值。

1.4 数据处理方法

采用Excel 2010对数据进行绘图分析，利用SPSS 20.0 统计分析软件进行单因素方差分析（one-way ANO-VA），同时采用LSD法检验其显著性差异水平。每个指标均为3次重复的平均值。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对夏枯草种子发芽动态的影响

2.1.1 发芽率。

由图1可知，夏枯草每日萌芽比例随着PEG浓度的增加呈下降趋势，且表现程度不同，说明不同浓度的PEG 溶液对夏枯草种子发芽胁迫程度不同。对照组（CK）夏枯草自培养第3天就开始发芽，发芽率为0.67%，第11天达到90.00%，之后几天发芽比例趋于平稳，培养第15天发芽率为92.00%；PEG浓度为2.5%的处理，培养第4天发芽率为13.34%，与CK组数据较为接近，培养第11天发芽率达到85.33%，胁迫作用较小；PEG 浓度为5.0%的处理水平，发芽率从培养第4天的6.66%增加至第11天的84.00%，第11天往后的发芽数变化率较小；PEG 浓度为10.0%时，从第7天往后的发芽率较前3组的浓度处理呈低增长模式，第15天时刚过70.00%，而15.0%PEG浓度处理的发芽率此时为65.33%，这2个PEG濃度的发芽比例与对照组相比明显降低，说明此浓度下的PEG 对夏枯草种子萌发已经产生了显著的胁迫作用。

从表1可以看出，夏枯草种子的发芽率随着PEG浓度的增加基本上均呈下降趋势。對照的发芽率为80.66%，是全部处理中的最大值。2.5%PEG浓度处理的发芽率为78.66%，虽低于对照组水平，但未达到显著差异；随着PEG处理浓度的增加，发芽率呈逐步递减趋势；当PEG浓度为10.0%时，发芽率与对照表现出显著差异；当PEG浓度为15.0%时，发芽率的下降程度尤为明显，较之前所有浓度下的PEG处理均表现出显著差异，说明此浓度明显抑制了夏枯草种子的萌发。

2.1.2 发芽势。

由表1可知，夏枯草的发芽势随PEG溶液浓度的增加总体呈下降趋势。在低浓度PEG 胁迫处理下，其发芽势与对照组相比差异不明显，说明在此条件下夏枯草的萌动速度变化不大，表明种子萌发整齐度较好；随着PEG 浓度不断的增加，夏枯草种子的发芽势与对照组的差异明显。当PEG溶液浓度超过5.0%以上时，其发芽势明显低于对照组，表现出显著性差异，说明高浓度PEG胁迫对种子的萌发具有显著的抑制作用。

2.1.3 发芽指数。

从表1可以看出，在PEG模拟干旱胁迫的前提下，夏枯草种子的发芽指数随PEG浓度的增加整体呈下降趋势，并且种子的发芽指数变化较明显。对照组（CK）的发芽指数为19.68，是所有组中的最大值。2.5% PEG处理的发芽指数与对照组未产生显著性差异，说明此浓度下的PEG胁迫未降低夏枯草的发芽指数；5.0%浓度以上的PEG 处理已经对夏枯草种子的萌发表现出显著影响。当PEG 浓度达到15.0%时，夏枯草的发芽指数仅为5.67，不足对照的1/2，表明该浓度显著地抑制了夏枯草种子的萌发。

2.2 干旱胁迫对夏枯草种子萌发后主要形态指标的影响

2.2.1 幼苗根长。

植株幼苗时期，根长的生长是为补给植物生长所需的水分[10-11]。由表2可见，夏枯草幼苗的根长在不同测量期均呈平稳增长趋势，但随着PEG浓度的增加，对各组幼苗根长出现不同程度的影响。PEG浓度在5.0%范围以内时，幼苗根长呈逐渐增长趋势；PEG浓度为10.0%时，根长明显高于其他组，与各组均呈现显著性差异，说明此浓度下促进幼苗地下部分根部生长；当PEG浓度增大为15.0%时，夏枯草幼苗根长显著降低，且各测量期夏枯草幼苗根长变化不显著，说明高浓度严重抑制幼苗生长。

2.2.2 幼苗株高。

由表2可见，随着PEG浓度的增加，夏枯草种子幼苗的株高呈下降趋势。在不同测量期，PEG处于低浓度范围时，株高增长趋势基本平稳。PEG浓度为10.0%～15.0%时，夏枯草幼苗株高生长水平趋于平稳，对幼苗株高生长促进作用呈现显著性差异。总的来说，2.5%～5.0%浓度的PEG对夏枯草幼苗株高生长抑制作用不明显。

2.3 干旱胁迫对夏枯草地上地下部分重量的影响

从表3可以看出，随着PEG浓度的增加，夏枯草种子的地上部分鲜重干重呈下降趋势，低浓度时差异性不明显，PEG浓度在10.0%～15.0%与对照组比较表现出显著性差异，进一步佐证了高浓度PEG抑制夏枯草幼苗株高生长，使得地上部分重量少。此外，夏枯草地下部分重量随着PGE浓度增大先增后降，且10.0%浓度的PEG与其他组相比较呈现显著性差异，证明该浓度促进根部生长，也证明了植株在干旱胁迫下会靠根长生长汲取自身所需水分；浓度为15.0%时，严重抑制幼苗生长发育，造成重量下降。

2.4 干旱胁迫对夏枯草幼苗形态的影响

水分亏缺常会引起植物形态特征的相应改变，特别是植物叶片特征的改变更为明顯[12]。由表4可知，与对照组相比，低浓度处理夏枯草幼苗叶片颜色亮绿，无明显受害症状，随着浓度的增大，叶片颜色逐渐加深，色泽也由亮变暗，出现叶面萎蔫皱缩现象，表明干旱胁迫浓度越大，夏枯草自身会根据环境表现不同现象，以减少水分散失。

3 讨论与结论

药用植物抗旱性是多基因控制表现出的结果，受到不同因素的综合影响，干旱胁迫对植物的生长发育阶段产生影响[13]。研究表明，不同程度干旱胁迫对一些植物种子的生长初期呈低浓度促进、高浓度抑制的影响[14-16]。该试验PEG模拟干旱胁迫对夏枯草种子萌发特性的研究也表明夏枯草种子对干旱胁迫反应结果的不同，且低浓度呈现抑制不明显的状态，但高浓度抑制作用明显；2.5%～5.0% PEG胁迫对夏枯草种子的萌发影响较小，对发芽率、发芽势及萌发期的主要形态指标等未表现出显著差异，但随着PEG 浓度的增加，夏枯草种子的发芽率、发芽势、发芽指数均呈下降趋势；当PEG胁迫浓度达到10.0%以上时就产生了显著差异，高浓度干旱胁迫促进夏枯草根长生长，表明干旱胁迫下夏枯草会通过加快根系的生长以吸收水分补充自身不足。对于地上部分，低浓度抑制作用不明显而高浓度抑制作用明显；当PEG 浓度达到15.0%时，夏枯草种子萌发期的所有指标均产生了显著的抑制作用，是PEG模拟夏枯草干旱胁迫的有效浓度，可作为夏枯草萌发期利用PEG进行抗旱性鉴定的试验浓度。幼苗生长形态也会根据干旱胁迫程度的不同产生不同表象。该试验仅从夏枯草种子发芽期对干旱胁迫的响应进行了初步研究，而其耐干旱的内在机理有待进一步研究。

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