聚乙二醇模拟干旱胁迫对黑豆种子萌发影响的研究

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(1.临汾职业技术学院， 山西 临汾 041000； 2.吕梁学院， 山西 离石 033000)

近年来，随着人们对食疗养生的日益关注，黑色食品受到很多人的青睐与追捧。而作为黑色食品之一的黑豆，是一种药食同源的食品，有丰富的营养价值、药用价值及保健功效。我国是一个水资源严重匮乏的国家，约一半的国土面积位干旱和半干旱地区，严重威胁着农业生产[1]。种子萌发是植物生命活动历程的开始，研究干旱对黑豆种子萌发的影响对于旱地栽培黑豆具有很大的理论意义和实践意义。本试验通过不同浓度的PEG-6000模拟干旱胁迫处理，对黑豆种子鲁黑豆1号、晋豆47号、豫豆4号的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等指标进行测定，对其抗旱能力进行初步评定，以期为黑豆的抗旱栽培及黑豆耐旱品种的选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

晋豆47号、鲁黑豆1号、豫豆4号。

1.2 仪 器

人工智能恒温培养箱、恒温水浴锅、电子天平等。

1.3 方 法

1.3.1 种子预处理

选择颗粒大小一致、籽粒饱满程度一致、色泽一致的种子进行实验。用温度为40 ℃的水浸泡黑豆种子6 h，之后用5%的次氯酸钠处理3～8 min，然后用水洗净，用滤纸吸干种子表面水分。

1.3.2 种子萌发处理

配制浓度为0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%的PEG-6000溶液(清水处理作为对照组)。选取黑豆种子，每组25粒，在培养皿中放置1层滤纸，用不同浓度的PEG-6000溶液浸透滤纸，将经处理后的黑豆种子置于培养皿内的滤纸上发芽，用保鲜膜将其封住，用记号笔在标签上分别标注清楚试剂的浓度、时间和日期，然后将培养皿放置在人工培养箱中进行发芽试验，设置温度为(25 ℃)、湿度(75%)，在培养箱中光处理8 h，黑暗处理16 h。每组实验重复3次。

1.3.3 测量项目及数据处理

从种子放置处理好后第2天起开始观察，每隔24 h观察记录1次。以胚根长度等于种子长度为萌发标准，每天观察滤纸的干湿程度，根据不同处理加相应浓度的PEG-6000溶液，以保持滤纸湿润。在每组实验中，以1粒种子发芽为起点，记为该处理作用下种子萌发的始点，然后记录每天种子的萌发个数，从第2天开始统计种子的发芽数，其中第4天统计种子发芽势，第7天统计并计算种子发芽率、发芽指数与活力指数。

各项指标计算方法如下：

发芽率(%)=正常发芽种子数/25×100%；

发芽势(%)=发芽4 d累积的发芽种子数/25×100%；

发芽指数=∑(Gt/Dt)；式中：Gt为逐日发芽数；Dt为相应的发芽天数；

活力指数=发芽指数×幼苗重。

2 结果与分析

2.1 发芽率

由图1可以看出，3个品种黑豆种子的发芽率随着PEG浓度的增加而呈下降趋势，但不同品种的下降程度有所不同。在PEG浓度为5%、10%、15%时，鲁黑豆1号、晋豆47号、豫豆4号发芽率与对照组相比基本没有变化。当PEG浓度至15%以后，发芽率下降趋势逐渐增大。当用PEG浓度处理时，PEG浓度达15%～20%，晋豆47号发芽率最高，豫豆4号次之，鲁黑豆1号最小。当PEG浓度达25%时，豫豆4号发芽率最高，晋豆47号次之，鲁黑豆1号最小。当PEG浓度达30%时，晋豆47号、鲁黑豆1号基本不萌发，豫豆4号有少量萌发。所以，从发芽率来看，鲁黑豆1号、晋豆47号、豫豆4号种子所能承受的PEG模拟干旱胁迫浓度为30%之内，当PEG浓度小于20%时，晋豆47号抗旱性最强，豫豆4号次之，鲁黑豆1号最差。当PEG浓度达25%～30%时，豫豆4号抗旱性最强，晋豆47号次之，鲁黑豆1号最差。

图1 不同浓度的PEG-6000下黑豆种子的发芽率

2.2 发芽势

由图2可以看出，随着PEG模拟干旱胁迫程度的加强，3个品种黑豆种子的发芽势有不同程度下降。在PEG浓度为5%、10%、15%时，鲁黑豆1号、晋豆47号、豫豆4号发芽势与对照组相比略微下降。但PEG浓度至15%以后，发芽势下降趋势增大。当PEG浓度小于25%时，用同一PEG浓度处理时，晋豆47号发芽势最高，豫豆4号次之，鲁黑豆1号最小。当PEG浓度达30%时，豫豆4号、晋豆47号、鲁黑豆1号的发芽势分别为10.7%、4%、0.4%。所以，从发芽势来看，鲁黑豆1号、晋豆47号、豫豆4号所能承受的PEG模拟干旱胁迫浓度为30%之内，当PEG浓度小于25%时，晋豆47号抗旱性最强，豫豆4号次之，鲁黑豆1号最差。当PEG浓度达30%时，豫豆4号抗旱性最强，晋豆47号次之，鲁黑豆1号最差。

图2 不同浓度的PEG-6000下黑豆种子的发芽势

2.3 发芽指数

由图3可以看出，随着PEG溶液浓度的增加，3种黑豆种子发芽指数明显下降。当PEG浓度小于20%时，晋豆47号发芽指数最高，豫豆4号次之，鲁黑豆1号最小。当PEG浓度达25%时，豫豆4号发芽指数最高，晋豆47号次之，鲁黑豆1号最小。当PEG浓度达30%时，发芽指数趋于0。所以，从发芽指数来看，3种黑豆种子所能承受的PEG模拟干旱胁迫浓度为30%之内，当PEG浓度小于20%时，晋豆47号抗旱性最强，豫豆4号次之，鲁黑豆1号最差。当PEG浓度达25%～30%时，豫豆4号抗旱性最强，晋豆47号次之，鲁黑豆1号最差。

图3 不同浓度的PEG-6000下黑豆种子的发芽指数

2.4 活力指数

由图4可以看出，3种黑豆种子的活力指数均在干旱胁迫浓度加剧的情况下呈下降状态。当PEG浓度小于20%时，晋豆47号活力指数最高，豫豆4号次之，鲁黑豆1号最小。当PEG浓度达25%时，豫豆4号活力指数最高，晋豆47号次之，鲁黑豆1号最小。当PEG浓度达30%时，活力指数趋于0。所以，从活力指数来看，3种黑豆种子所能承受的PEG模拟干旱胁迫浓度为30%之内，当PEG浓度小于20%时，晋豆47号抗旱性最强，豫豆4号次之，鲁黑豆1号最差。

当PEG浓度达25%～30%时，豫豆4号抗旱性最强，晋豆47号次之，鲁黑豆1号最差。

图4 不同浓度的PEG-6000下黑豆种子的活力指数

3 结 论

由数据可得，不同实验浓度处理后的黑豆种子变化规律不同，各项萌发指标均随着干旱胁迫作用的加剧而呈下降状态。3种黑豆种子萌发所能承受的PEG模拟干旱胁迫浓度的临界值为30%。当PEG浓度在0～20%时，晋豆47号抗旱性最强，豫豆4号次之，鲁黑豆1号最差。当PEG浓度在25%～30%时，豫豆4号抗旱性最强，晋豆47号次之，鲁黑豆1号最差。

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研究结果类似。本研究亦表明，5份糯玉米杂交种间的秋水仙素加倍效果未达到显著差异，这与前人的研究结果不同[11]，这可能与糯玉米基础材料血缘关系比较近，而普通玉米品种的血缘关系较远(品种间差异显著)有关，具体原因有待进一步试验研究。滴心叶法、浸根、浸种、浸芽的加倍率均极显著高于植株注射法，其中滴心叶法的加倍率高达11.14%，是应用于糯玉米单倍体加倍生产实践的最优方法。

前人在试验研究中一般采取浸芽法或浸根法进行普通玉米单倍体的化学加倍，并得出了最优加倍时间为8 h，最优秋水仙素浓度为0.6 mg/mL[6-7]。本试验选用源于西星糯1号的单倍体为供试材料，采用浸根法在不同秋水仙素浓度、不同时间下进行糯玉米单倍体的加倍处理。方差分析结果表明，秋水仙素浓度间和处理时间之间均存在极显著差异，表明药剂浓度和处理时间是影响糯玉米单倍体加倍效果的重要影响因素。对于糯玉米单倍体化学加倍而言，适宜选用10 h的处理时间，浓度为0.7 mg/mL。

此外，鉴于秋水仙素是剧毒药剂，筛选出对人畜、环境均友好的新型加倍药剂[12]，是当前普通玉米单倍体加倍方法的研究重点，而这些药剂在糯玉米单倍体的加倍上效果如何，有待进一步深入研究。

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