聚乙二醇模拟干旱对绿豆种子萌发和幼苗生长的影响

颜仕龙 张慧 孟瑞 蔡波 敖苏

摘要：本试验以聚乙二醇（PEG）模拟干旱条件，研究其对绿豆（Vignaradiate）种子萌发和幼苗生长2个阶段的影响差异，研究结果显示：不同浓度的PEG溶液对其种子萌发和幼苗生长产生了抑制作用，且浓度增大抑制作用也随之增强;种子萌发阶段的综合抗旱系数随浓度的变化规律与幼苗生长阶段不同;采用隶属函数值综合评价分析得出绿豆种子萌发抗旱性高于其幼苗阶段。

关键词：聚乙二醇;干旱;种子萌发;幼苗生长

绿豆（Vignaradiate）是我国主要经济作物之一，种植面积和产量均居世界前列，[1]主产区集中在东北、西北及华北等地区，其中内蒙古、吉林、黑龙江等省份干旱贫瘠的山区丘陵地带种植面积较大。[2]由于其主栽区域的自然降雨量少，且基本无灌溉条件，所以春旱和伏旱的情况时有发生。近年来，研究绿豆种质资源抗旱性鉴定的成果很多[4-6]，但同时针对不同生长阶段来进行抗旱差异评价的研究相对较少。本研究在聚乙二醇（PEG）模拟干旱的条件下，对绿豆种子的萌发及幼苗生长特性进行对比，采用多指标模糊数学隶属函数法进行抗旱性综合评价，以期明确绿豆种子萌发和幼苗生长阶段的抗旱差异，旨在为我国干旱、半干旱地区的绿豆种植产业制定栽培对策及减灾措施提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

“先风极早绿珍珠二号”绿豆种子由石家庄先风种业有限公司生产，聚乙二醇6000由广东光华科技股份有限公司生产。

1.2试验方法

1.2.1浸提液配制

配制质量分数为5%、10%、15%、20%、25%的PEG溶液各300mL备用。[7]

1.2.2萌发期干旱模拟试验

选取大小均一且饱满的绿豆，用75%酒精消毒3min后再用蒸馏水冲洗后放入垫有双层滤纸直径为9cm培养皿中。每个培养皿中放入20粒绿豆，然后再加入5mL各浓度的PEG溶液。将培养皿都放置于25℃的生化培养箱中进行恒温暗培养，以蒸馏水作为对照，以胚根突破种皮为种子萌发标准，每个处理设3个重复。每天适当补充各浓度的PEG溶液以保持滤纸湿润。每天记录各培养皿中种子萌发数量，7d后结束试验。

1.2.3苗期干旱模拟试验

将75%酒精消毒3min后再用蒸餾水冲洗后的种子催芽至露白后，选取出芽整齐的幼苗放于铺有2层滤纸直径为12cm的培养皿中，每皿20株，然后加入浸提液10mL各浓度的PEG溶液，使样品液充分润湿滤纸。将培养皿置于温度25℃，光照（4000lx）16h，黑暗（0lx）8h，湿度70%的人工气候箱中培养。对照、重复数以及每天补液处理同前，7d后移出绿豆苗进行测量，取20株绿豆苗的平均值作为苗高、根长和真叶长度，称量20株绿豆苗总鲜重。

1.3测定指标

萌发率=（发芽种子数供试种子数）*100%

萌发势=（第3天发芽种子数供试种子数）*100%

平均萌发时间=∑GitiΣGi，式中Gi为第i天的萌发数，ti为相应的萌发时间。

根苗比=根长苗高

各指标抗旱系数=PEG胁迫下的指标测定值对照指标测定值

综合抗旱系数=各指标抗旱系数的算术平均数

用平均隶属函数法抗旱性综合评价，若所用指标与抗旱性呈正相关，隶属函数U（Xj）=（Xj-Xmin）（Xmax-Xmin），反之U（Xj）=1-（Xj-Xmin）（Xmax-Xmin），X=ΣU（Xj）n。

2结果与分析

2.1PEG溶液对绿豆种子萌发的影响

2.2PEG溶液对绿豆种子萌发的影响

由表2可知，在绿豆种子萌发阶段，萌发速率的抗旱系数都随PEG溶液浓度的增加而降低，平均萌发时间的抗旱系数随溶液浓度增大而升高;绿豆幼苗生长阶段，苗高、根长、叶长和重量4个指标的抗旱系数都随PEG溶液浓度的增加而降低，而根苗比的抗旱系数随溶液浓度增大而升高;各浓度PEG溶液处理下，种子萌发阶段的综合抗旱系数随溶液浓度增大而降低，幼苗生长阶段的综合抗旱系数表现出随浓度增大先降低后升高的现象。

2.4绿豆种子萌发和幼苗生长阶段抗旱性综合评价

由图3可知，在不同渗透势下，绿豆种子萌发期和幼苗期形成了不同的抗旱隶属函数值响应曲线;绿豆种子是在10%PEG浓度处理下的综合抗旱能力最强，之后逐渐降低，其幼苗是在5%PEG浓度处理下的综合抗旱能力最强，之后逐渐降低，变化平稳。

3结论

本研究中各浓度PEG溶液对绿豆种子萌发和幼苗生长都产生了抑制作用，且随浓度增大抑制作用增强;种子萌发阶段的综合抗旱系数随浓度的变化规律与幼苗生长阶段不同;由于综合评价值越大表明其抗旱能力越强，[8]采用隶属函数值综合评价分析后可以对绿豆2个生长阶段的抗旱性差异做出判断，即种子萌发阶段的抗旱性要高于其幼苗阶段。

4讨论

种子萌发和幼苗生长是植物生活中非常关键的阶段，是后期生长的基础，也是适应环境最脆弱时期，开展其研究十分必要。植物耐旱性是一个受多种因素影响的数量性状，每个与耐旱性有关的性状对其都有贡献。因此，本研究采用隶属函数平均法，结合多种指标进行综合评价，可避免利用单一性状指标来鉴定植物的耐旱性的局限性，较为全面准确地反映耐旱性强弱。

国标《农作物种子检验规程发芽试验》（GBT3543.4-1995）中规定种子萌发试验可用纸床或砂床。曹志敏等比较了不同模式下绿豆种子萌发率的差异，发现砂培高于于纸培。[9]而本研究结果未出现此情况，可能与所用的纸张PH值、具体操作以及种子本身活力有关。根苗比的增大是植物对水分胁迫的一种适应性反应，[10]本研究中绿豆的根苗比数值在所有浓度PEG溶液处理下都是升高。在高浓度PEG溶液处理下绿豆幼苗叶片无法长出，表现出了“蹲苗”现象。

目前有关绿豆全生育期的综合抗旱性鉴定研究较少，可根据花期和成熟期的各项生理指标、形态及产量指标对干旱胁迫的综合响应进行进一步研究，为合理制定栽培制度和减灾措施提供技术支持。

参考文献：

[1]张会娟，胡志超，吕小莲，等.我国绿豆加工利用概况与发展分析[J].江苏农业科学，2014，42（1）：234-236.

[2]郑卓杰，王述民，宗绪晓.中国食用豆类学[M].北京：中国农业出版社，1997：148.

[3]张泽燕，张耀文.干旱胁迫下21份山西地方绿豆品种芽期抗旱性鉴定[J].植物遗传资源学报，2011，12（6）：1010-1013.

[4]段义忠，张雄，王建武.不同绿豆品种萌发期对干旱胁迫的响应及抗旱性评价[J].中国农学通报，2014，30（18）：125-130.

[5]王富刚，王延峰.干旱胁迫对不同品种绿豆种子萌发的影响[J].榆林学院学报，2014（6）：1-5.

[6]董晶晶，齐淑艳，郭婷婷.PEG模拟干旱胁迫对入侵植物牛膝菊（Galinsogaparviflora）抗氧化物酶系统的影响[J].沈阳大学学报（自然科学版），2014，26（3）：184-189.

[7]孙艳茹，石屹，陈国军，等.PEG模拟干旱胁迫下8种绿肥作物萌发特性与抗旱性评价[J].草业学报，2015，24（3）：89-98.

[8]张艳福，姚卫杰，郭其强，等.干旱胁迫对砂生槐种子萌发和幼苗生长的影响[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2015，43（10）：45-56.

[9]曹志敏，张志肖，侯东生，等.PEG-6000溶液胁迫下绿豆萌发期抗旱性的鉴定与评价[J].河北农业科学，2015（3）：27-31.

[10]朱教君，李智辉，康宏樟，等.聚乙二醇模拟水分胁迫对沙地樟子松种子萌发影响研究[J].应用生态学报，2005，16（5）：801-804.