PEG—6000模拟干旱胁迫对酸浆种子萌发及幼苗生长的影响

于爽 郝婧玮 李帅

摘要：为探明酸浆（Physalis alkekengi L.）种子对不同干旱处理的响应，为耐旱酸浆资源的开发利用提供科学依据，以酸浆的2个品种粒粒甜和铁把种子为材料，采用PEG-6000（质量分数分别为0、5%、10%、15%、20%、30%）模拟干旱胁迫的方法，比较了在干旱条件下酸浆2个品种种子的萌发和幼苗生长情况。结果表明，在5%的PEG-6000处理下，铁把种子的发芽势、发芽指数、芽长和对照相比有所上升，当处理质量分数超过10% 时，以上指标以及根长均随着PEG-6000质量分数的升高而急剧下降，当PEG-6000质量分数达到30%时，酸浆种子萌发受到显著的抑制。2个品种的种子活力指数差异较大，其中粒粒甜种子活力指数先上升后下降，铁把的种子活力指数持续下降。说明在干旱胁迫下，粒粒甜种子的萌发能力强于铁把。

关键词：酸浆（Physalis alkekengi L.）；PEG-6000；种子萌发；幼苗生长

中图分类号：S641.4+78 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）12-0081-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.12.022

Abstract： In order to explore the physiological response mechanism of Physalis alkekengi L. to different drought treatments， and provide scientific references for exploration and utilization of drought tolerant varieties， the seedlings of two P. alkekengi varieties， P. alkekengi cv. Lilitian and P. alkekengi cv. Tieba， were used as materials. Under the PEG-6000（mass fraction 0， 5%， 10%， 15%， 20%， 30%） simulated drought stress， seed germination and seeding growth characteristics were measured. The research indicates that， at the concentration of 5% PEG-6000， the germination energy， germination index， bud length of the P. alkekengi cv. Tieba seed pulp were significantly increased compared with the control. When the treatment concentration was higher than 10%， the above indexes as well as root length decreased sharply with the increase of PEG-6000 concentration. When the concentration of PEG-6000 reached to 30%， the indexes of P. alkekengi seed were all at a very low level. The seed vigor index of the two varieties was different as the seed vigor of P. alkekengi cv. Lilitian increased first and then decreased； while the activity of P. alkekengi cv. Tieba seed decreased continuously. Under drought stress， the seed germination capacity of P. alkekengi cv. Lilitian is stronger than that of P. alkekengi cv. Tieba.

Key words： Physalis alkekengi L.； PEG-6000； seed germination； seedling growth

近年來，干旱已经成为制约植物生长和发育的重要胁迫因子之一，对农牧业产品的产量和品质造成严重影响[1]。聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG-6000）作为一种渗透调节剂，可以模拟干旱胁迫，所以被应用于研究种子的萌发以及幼苗的生长[2]。酸浆（Physalis alkekengi L.）为茄科（Solanaceae）酸浆属（Physalis L.）多年生草本植物，株高约为50～80 cm，叶片多为卵形；浆果球状、黄色，味道酸甜，富含维生素C，还含有甾醇、黄酮、多糖等活性成分[3]。试验通过不同质量分数PEG-6000模拟干旱胁迫，比较不同酸浆品种的种子抗旱性，旨在为耐旱酸浆资源的栽培利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

酸浆种子来源于哈尔滨金龙农业有限公司。品种分别是粒粒甜（P. alkekengi cv. Lilitian）和铁把（P. alkekengi cv. Tieba）。

1.2 试验设计

试验采用培养皿滤纸萌发法。分别选取2个酸浆品种中饱满程度一致的种子，置于0.5%的高锰酸钾消毒液消毒5 min，然后将种子在去离子水下冲洗干净，晾干备用。试验采用不同浓度的PEG-6000溶液模拟干旱条件，按照浓度0（CK）、5%（质量分数，下同）、10%、15%、20%、30%设置6个处理，对照为去离子水。在培养皿底层铺入2层滤纸，分别加入10 mL不同浓度梯度的PEG-6000溶液或去离子水，再将消毒过的种子均匀放置在培养皿中，每个培养皿中放置50粒，每个处理重复3次。置于26 ℃下培养。每72 h换一次滤纸和溶液，确保种子所处的溶液浓度不变。培养2-3 d便可开始观察种子的萌发情况。当胚根开始突破种皮的时候记录种子的发芽数量，并在每天同一时间继续观察发芽种子数，直到连续3 d不再有新种子萌发时结束试验。

1.3 指标测定

测定指标包括种子的萌芽个数（以芽长大于2 mm作为萌芽标准）、幼苗芽长度（cm）、幼苗根长度（cm）及幼苗鲜重（g）和干重（g）。计算的数据包括种子的发芽率（GR）、发芽势（GE）、发芽指数（GI）、活力指数（VI）、根长及芽长[4]。

1.3.1 发芽率 发芽率指在规定的条件和时间内长成的正常种子数占供检种子数的百分率，试验从放入种子即日起每天统计正常发芽种子粒数，计算累计正常发芽种子粒数占全部供试种子总数的百分率，即发芽率，

1.3.5 芽长和根长 随机取10个正常生长的幼苗，用直尺分别测量幼苗长度和根的长度，取平均值。

1.4 数据分析

试验所得数据采用Microsoft Office Excel 2016程序处理，并用其作图；应用SPSS 24.0软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 PEG-6000胁迫对酸浆种子发芽率的影响

种子发芽率高说明有生活力的种子多，播种后能出苗的就多[5]，所以发芽率是种子利用价值高低的最重要指标；PEG-6000胁迫对酸浆种子发芽率的影响情况见图1。从图1中可以看出，当PEG-6000浓度≤10%时，酸浆种子各处理的发芽率与对照无明显差异（P>0.05），说明酸浆种子对低浓度的PEG-6000有一定的耐受性，而随PEG-6000浓度继续升高，种子发芽率显著下降（P<0.05），当浓度达到30%时，2个酸浆品种的种子萌发率均为0，说明酸浆种子萌发已经完全受到抑制。但PEG浓度在10%～30%时，2个酸浆品种的种子发芽率呈不同的下降变化，其中粒粒甜的发芽率明显高于铁把。

2.2 PEG-6000胁迫对酸浆种子发芽势的影响

种子发芽势高，表明种子生活力强，发芽整齐，生产潜力大[6]。PEG-6000胁迫对酸浆种子发芽势的影响情况见图2。图2显示，酸浆种子的发芽势随PEG-6000浓度升高，呈现先升高后降低的变化趋势。其中铁把种子在PEG-6000浓度为5%时发芽势达到了最大值，为75%，粒粒甜种子在浓度为10%时达到最大值，为66%，随着PEG-6000浓度的继续增加，2个品种的发芽势均开始显著下降（P<0.05），直到浓度达30%，2个品种的发芽势均为0。在PEG-6000浓度为5%时，铁把种子的发芽势高出对照，高浓度下则一直低于粒粒甜的种子发芽势，表明适度干旱胁迫能提高种子的发芽势。

2.3 PEG-6000胁迫对酸浆种子发芽指数的影响

发芽指数不仅包括发芽的种子数，同时强调发芽速度，每天发芽的种子数在构成发芽指数中所起的作用都不同[7]；因此，发芽指数是良好的种子活力指标，PEG-6000胁迫对酸浆种子发芽指數的影响情况见图3。图3显示，在PEG-6000浓度为5%时，铁把种子的发芽指数最大，达到31.1，然后开始缓慢下降，在浓度为10%时，发芽指数为25.8；而粒粒甜种子的发芽指数在PEG-6000浓度为5%、10%时，分别为27.5、28.9，与对照差异不显著（P>0.05）。随着PEG-6000浓度的继续升高，发芽指数下降，直到浓度达到30%，发芽停止。在PEG-6000浓度为15%时，降幅显著（P<0.05）。在浓度位于10%-30%时，粒粒甜的发芽指数均高于铁把。表明低度干旱胁迫能提高铁把种子的发芽指数。

2.4 PEG-6000胁迫对酸浆种子活力指数的影响

种子活力指数是种子发芽速率和生长量的综合反映，是种子活力的更好指标[8]，PEG-6000胁迫对酸浆种子活力指数的影响情况见图4。从图4可见，在水分充足（PEG-6000浓度为0）时，铁把的种子活力指数为3.2，显著高于粒粒甜的种子活力指数2.0（P<0.05），随着PEG-6000浓度的继续增加，铁把的种子活力指数逐渐下降，当浓度为15%时，种子活力指数降低显著（P<0.05）；而粒粒甜种子活力指数在轻度水分（PEG-6000浓度为5%）胁迫下迅速上升，达到3.27的最大值，并与对照差异显著（P<0.05）；以后随浓度继续升高则下降，在PEG-6000浓度为15%时下降明显。

2.5 PEG-6000胁迫对酸浆幼苗根长的影响

PEG-6000胁迫对酸浆幼苗根长的影响情况见图5。从图5可见，随着PEG-6000浓度的增高，2个品种的幼苗根长均呈现下降的变化趋势，在PEG-6000浓度为0（CK）时，2个品种的根长势良好，达到各自的最大值，在PEG-6000胁迫处理开始后，2个品种的根生长受到严重的抑制；当PEG-6000浓度为10%时，2个品种的根长度与对照相比分别下降了42.1%、49.6%，差异显著（P<0.05）；浓度为30%时，测量不到根长，并且铁把的根在高浓度较粒粒甜的根生长缓慢。

2.6 PEG-6000胁迫对酸浆幼苗芽长的影响

PEG-6000胁迫对酸浆幼苗芽长的影响情况见图6。从图6可见，在低浓度PEG-6000（5%）处理下，铁把的幼苗芽长度增加明显，超出对照17.7%；但随着PEG-6000浓度的继续增加，芽长不断缩短。随着PEG-6000浓度的增加，粒粒甜的幼苗芽长在PEG-6000浓度为15%时，与对照相比显著下降（P<0.05）。在高浓度PEG-6000处理下（20%～30%），粒粒甜与铁把的芽生长受抑制程度增大，但2个品种间无显著差异（P>0.05）。

3 讨论

种子的萌发是植物生活史的重要阶段，而干旱胁迫是影响种子萌发的主要因素；发芽阶段的耐旱状况在一定程度上反映了该植物的耐旱性能强弱[6]，因此，种子萌发过程中的生理特性如发芽率、发芽势、根长、芽长、发芽指数、种子活力指数等可以初步作为鉴定种子萌发时指示抗旱性能的指标。

试验结果表明，在水分充足时，酸浆种子的萌发情况良好，发芽率接近90%；在低浓度PEG-6000（≤10%）处理后，部分萌发指标上升明显；在PEG-6000浓度上升到15%后，酸浆种子萌发受到显著的抑制，各指标下降明显。PEG-6000浓度为30%时，萌发被完全抑制，且2个品种间存在差异。在PEG-6000浓度为5%时，铁把种子的发芽势、发芽指数与芽长与对照比较明显升高，表明轻度干旱对铁把种子萌发具有促进作用。PEG-6000浓度为10%时，粒粒甜种子的发芽势、发芽指数、活力指数高于对照，发芽率提升不大；根长与芽长随着浓度升高，生长受限，但在低浓度下，对根的抑制显著，对芽抑制不显著；PEG-6000高浓度下均生长缓慢，但粒粒甜的根、芽长势较铁把强。不过2个品种的种子活力指数差异较大，粒粒甜的种子活力指数先上升后下降；而铁把的种子活力指数持续下降。由此可见，在干旱胁迫下，粒粒甜的种子萌发能力强于铁把。

参考文献：

[1] 潘秀秀.二月兰种子及幼苗抗旱性和耐盐碱性研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2011.

[2] 成 锴，苏晓慧，栗建枝，等.PEG-6000胁迫下玉米品种萌发期抗旱性鉴定与评价[J].玉米科学，2017，25（5）：85-90.

[3] 杨炳友，李晓毛，刘 艳，等.酸浆的研究进展[J].中草药，2017， 48（14）：2979-2988.

[4] 张宪政.作物生理研究法[M].北京：农业出版社，1992.

[5] 曾晓玲.古尔班通古特沙漠种子秋萌特征及萌发趋势的研究[D].新疆石河子：石河子大学，2011.

[6] 张爱民，蓬桂华，王永平，等.PEG模拟干旱胁迫对辣椒种子萌发的影响[J].辣椒杂志，2015（3）：36-38.

[7] 郭鹏辉，高丹丹，田晓静，等.干旱胁迫对紫苏种子萌发及幼苗生理特性的影响[J].中国油料作物学报，2015，37（5）：683-687.

[8] 蒙 宇，欧阳纯烈.两种草坪草种子萌发期抗旱性分析[J].黑龙江畜牧兽医，2015（7）：142-144.