水分胁迫对番茄种子萌发及幼根发育的影响

沙洁 支金虎

摘要：用聚乙二醇（PEG6000）模拟水分胁迫条件（0、-0.2、 -0. 3、-0. 5、-0.6、-0.8、-1.0 MPa），对10个番茄品种进行发芽试验，研究渗透胁迫对番茄种子萌发及幼根发育的影响。结果显示， 渗透势越低，对种子发芽的胁迫程度越大，在-0.5、-0.6、-0.8、-1.0 MPa 处理下所有供试品种的种子均不能发芽。在0、-0.2、-0.3 MPa 处理下，发芽率、发芽势及幼根发育均受到不同程度的抑制。在供试番茄品种中，石红59号、IVF3155、屯河5501、IVF6172具有较强的耐干旱胁迫能力。

关键词：水分胁迫；番茄；聚乙二醇（PEG6000）；种子；发芽率；幼根长

中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2018）05-0016-03

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2018.05.006

Bioinformatics Analysis of Wild Yak MT-3 Gene

LI Jie， WANG Jianfu

（College of Animal Science and Technology， Gansu Agricultural University， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：This study aimed to study the bio-information of Wild yak MT-3 gene. The physicochemical characteristics， structures and functions of ovine MT-3 are predicted with software tools and database. Meanwhile， the phylogenetic tree of MT-3 and related proteins is constructed， The results show that the ORF of MT-3 is 513 bp which encoded 170 amino acids. The Wild yak protein of MT-3 is 17 556.37 Da in molecular weight， isoelectric point is 5.68. The secondary structure of MT-3 shows that it is mainly constituted of β-pleated sheet and coils， the encoding production conjecturally belongs to non-enzyme protein. MT-3 has an inhibitory activity on nerve growth， by scavenging free radicals and NO， it plays a role in protecting brain cells.

Key words：Wild yak；Metallothionein 3 gene；Bioinformatics analysis

番茄是我國种植面积和消费量最大的蔬菜作物之一[1 - 3 ]。随着全球气候变暖，趋向异常化，生态平衡遭到破坏，土地沙漠化、盐碱化严重[3 - 4 ]、水资源短缺的问题日益严重[5 ]。干旱造成的农作物损失几乎在所有非生物胁迫中占首位，仅次于生物胁迫病虫害。面对可持续发展农业的要求，培育和利用抗旱作物品种，推行有效的节水措施，是利用干旱土地的有效途径。大部分番茄品种在整个生长发育过程中对干旱胁迫都是比较敏感的，以种子发芽和苗期为最敏感[2 - 3， 6 ]。近年来，利用聚乙二醇（PEG）来模拟干旱胁迫鉴定种子抗旱性的方法，在树木、玉米、大豆等经济作物中广泛使用[7 - 10 ]，其优点是方法简单，试验周期较短。我们采用PEG600模拟水分胁迫，选用10个番茄品种，研究不同番茄品种在不同渗透压下种子萌发特性及幼根发育情况，以明确不同渗透势胁迫对不同品种番茄发芽期耐旱性鉴定的指标，为综合评价番茄不同品种发芽期耐旱性和番茄品种的抗旱鉴定提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试番茄品种共10个，分别为屯河17号、石红59号、IVF3155、红杂33、石番15号、石红45F1、屯河5501、茄番0738、IVF6172、AB2，均由塔里木大学植物科学学院提供。

1.2 试验方法

1.2.1 种子消毒 试验前对番茄种子消毒。将番茄种子在10%NaClO 中浸泡3 min后捞出，用无菌水冲洗2遍，然后在70%C2H5OH中浸泡5 min捞出，用无菌水冲洗干净，晾干备用。

1.2.2 试验方法 采用 PEG6000 溶液模拟水分胁迫，共设渗透势为0（CK）、-0.2、-0.3、-0.5、 -0.6、-0.8、-1.0 MPa等7个处理。试验采用单因素7水平完全随机设计，每个处理10 粒种子，重复 3 次。将消毒后的番茄种子在室温下浸种24 h，然后均匀地摆放在加入10 mL处理液并铺有单层定性滤纸的培养皿（直径为9 cm）中，封口，置25 ℃恒温培养箱内进行发芽试验。每天观察、记录发芽种子数。第 8 天结束发芽，计算发芽率（GP）、发芽势（GE）。

发芽势=前3 d发芽种子数/供试种子数×100%

发芽率=规定日期内发芽种子数/供试种子数×100%

2 结果分析

2.1 不同渗透势对番茄种子发芽的影响

2.1.1 发芽率 从图1可以看出，0 MPa处理的番茄种子发芽率除石番15号和红杂33号较低，分别为63.3%和70.0%外，其余8个品种都在86%以上，其中屯河5501、石红59号均达到100%。说明0 MPa处理很适合番茄种子发芽。-0.2 MPa处理的番茄种子发芽率也相对较高，但跟0 MPa处理比较发芽率低且不稳定，AB2发芽率最低，仅有10.0%；屯河5501发芽率最高，为93.3%。番茄种子发芽率为60%～80%的有3个品种，发芽率在80%以上的有5个品种，说明-0.2 MPa处理相对较适合番茄种子发芽。-0.3 MPa处理的番茄种子发芽率较低，10个供试番茄品种的种子发芽率均低于60%，除石红59号种子发芽率为53.3%外，其余品种种子发芽率为0～33.3%，与0 MPa处理和-0.2 MPa处理比较，-0.3 MPa处理的番茄种子发芽率很低，说明-0.3 MPa处理对番茄种子发芽影响大，不利番茄种子发芽和生长。而-0.5 MPa处理、-0.6 MPa处理、-0.8 MPa处理、-1.0 MPa处理的种子均未发芽。

2.1.2 发芽势 从图2可以看出，0 MPa处理（CK）下以IVF3155的发芽势最高，为88.00%；石红59号、屯河17号的发芽势较高，分别为86.00%、85.00%；茄番0738的发芽势最低，为28.00%。可见，0 MPa处理（CK）下有3个品种的发芽势在80%以上，发芽势为60%～80%的有2个品种，其余品种的发芽势为28.00%～52.00%。-0.2 MPa处理的种子发芽势比0 MPa处理低很多，最高的是石红59号，发芽势为68.00%；最低是茄番0738，发芽势为20.83%。-0.2 MPa处理对番茄种子发芽势的抑制相比0 MPa处理（CK）较大，对发芽势的影响也较明显。-0.3 MPa处理的种子发芽势非常低，只有石红59号和IVF3155的发芽势分别为6.25%和20.00%，其余品种发芽势均为零。说明-0.3 MPa处理对番茄种子发芽势有很明显的抑制作用，-0.5 MPa处理、-0.6 MPa处理、-0.8 MPa处理、-1.0 MPa处理种子发芽势均为零。

2.2 不同渗透势对番茄幼根发育的影响

从图3可以看出，各处理下的番茄幼根长由大到小依次为0 MPa处理、-0.2 MPa处理、-0.3 MPa处理。0 MPa处理下幼根最长的是IVF3155，为7.46 cm。幼根长在7 cm以上的有3个品种，分别为石红59号、IVF3155和石番15号；幼根长为6～7 cm的有3个品种，分别为石红45F1、紅杂33和茄番0738；幼根长为5～6 cm的有3个品种，分别为FIV6172、AB2、屯河5501；幼根长在5 cm以下的只有屯河17号，幼根长仅为4.2 cm。-0.2 MPa处理下幼根最长的是IVF3155，为7.00 cm，幼根长为5～7 cm的有4个品种，但均短于0 MPa处理下的幼根长；其余品种幼根长均在5 cm以下。-0.3 MPa处理下幼根最长的是石红45F1，为2.20 cm，幼根长1～2 cm的有3个品种，其余品种幼根长均在1 cm以下或为零。

3 小结与讨论

研究结果表明，0 MPa处理下蕃茄种子萌发正常，渗透势越高抑制种子发芽越显著。这一趋势与梁玉芹等[1 ] 、裴成成等[2 ]的研究结果一致。许多关于番茄受水分胁迫的研究表明，在轻度水分胁迫下番茄种子的发芽率有上升趋势，但越低的渗透势对番茄种子萌发有抑制作用[11 - 12 ]。本试验结果显示，渗透势越高对种子萌发的胁迫程度就越大，且水势在 - 0.4 MPa 以上时所有参试材料都不能发芽。在-0.2 MPa、-0.3 MPa处理下，发芽率、发芽势、幼根生长都受到不同程度的抑制。综合发芽能力和幼根发育能力两方面的结果认为，番茄品种石红59号、IVF3155、屯河5501、IVF6172具有较强的耐干旱胁迫能力。

随着水分胁迫浓度的增大，种子发芽率、发芽势总体呈下降趋势，从-0.2 MPa开始，不同品种的发芽、对水分胁迫的敏感程度差异越来越明显，即不同品种番茄受水分胁迫抑制的程度不同。尽管各指标分别体现种子萌发的不同方面，有的材料虽发芽率高，但长势没那么好；有的发芽率虽略低，但长势较好，通过比较，它们表现的趋势基本一致，可以用来作为芽期耐旱鉴定指标。

参考文献：

[1] 梁玉芹，曹彩霞，刘 云，等. 番茄种子萌发期耐旱性鉴定指标的研究[J]. 华北农学报，2010，25（增刊）：117-120.

[2] 裴成成，汪晓峰，杨文才. 水分胁迫对不同番茄品种种子萌发的影响[J]. 种子，2009（2）：71-73.

[3] 李 翠，梁 燕，张纪涛，等. 渗透胁迫对番茄种子萌发特性的影响[J]. 干旱地区农业研究，2011，29（2）：173-179.

[4] 张纪涛，马大炜. 番茄幼苗对水分胁迫的生理响应[J]. 北方园艺，2015（7）：46-49.

[5] 张家宝，袁玉江. 试论新疆气候对水资源的影响[J]. 自然资源学报，2002，17（1）：28-34.

[6] 张丽英，柴 敏，姜立纲. 番茄苗期抗旱性鉴定及其评价方法的研究[J]. 中国蔬菜，2008（2）：15-20.

[7] 陈郡雯，吴 卫. 聚乙二醇（PEG6000）迷你干旱条件下白芷苗期抗旱性研究[J]. 中国中草药杂志，2010，

35（1）：23-27.

[8] 孙军伟，冀天会，杨子光，等. 玉米萌芽期抗旱性鉴定研究[J]. 中国农学通报，2009，25（3）：104-107.

[9] 张 健，池宝亮，黄学芳，等. 玉米萌芽期水分胁迫的抗旱性分析[J]. 山西农业科学，2007，35（2）：34-38.

[10] 陈学珍，谢 皓，郝丹丹，等. 干旱胁迫下20个大豆品种芽期抗旱性鉴定初报[J]. 北京农学院学报， 2005，20（3）：54-56.

[11] 吕 彪，徐耀照，王治江，等. 聚乙二醇胁迫下赤霉素浸种对番茄种子萌发和幼苗生长的影响[J]. 干旱地区农业研究，2009，27（4）：136-139.

[12] PEG胁迫下新疆主要加工番茄萌芽期耐旱性评价[J]. 中国农学通报，2009，25（24）：269-275.

（本文责编：郑立龙）