水分胁迫对2个彩棉品种种子萌发期相关指标的影响

张敏敏，裴怀弟，刘新星

（甘肃省农业科学院生物技术研究所，甘肃 兰州 730070）

植物在整个生长发育过程中，经常会遭受到干旱、盐渍、低温、病虫害等各种生物及非生物胁迫的影响，其中水分胁迫是最常见的逆境影响因子之一。棉花是我国的重要经济作物，在整个生长发育过程中，干旱对棉花生长期产生的危害以及由此造成的产量损失往往比较严重。目前，作物抗旱性的研究方法很多，大多是在人工控制的干旱或人工模拟干旱条件下进行，主要方法有室外盆栽控制水分、室内水培或采用PEG渗透胁迫、人工控制的温室、气候室和培养箱等［1-3］。其中，聚乙二醇（PEG）是一种高分子的渗透剂，其最大特点是本身不能穿越细胞壁进入细胞质，因而不会引起质壁分离，使植物组织和细胞处于类似于干旱的水分胁迫之中［4］。相关研究表明，棉花种子在受到不同程度的干旱胁迫时，随着水势的下降，其发芽率、发芽速度、发芽指数、苗高、根长、根茎比、幼苗干鲜重等均出现不同程度的降低［5-6］。我们采用室内高渗溶液PEG-6000模拟干旱胁迫，对棕色棉BC05、陇绿棉3号种子萌发期子叶干重和鲜重、胚根干重、胚根长及下胚轴长等指标进行了测定，旨在为棉花抗旱性评价、栽培和育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试彩棉品种为棕色棉BC05、陇绿棉3号，均由甘肃省农业科学院生物技术研究所提供。

1.2 试验方法

选取饱满、整齐一致的彩色棉种子，用1 g/kg HgCl灭菌10 min，再用水冲洗3～5遍，分别加入6个浓度梯度PEG-6000溶液，处理浓度分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%，空白对照（CK）为蒸馏水。每品种各处理50粒种子，3次重复，置于25℃恒温培养箱中用纸床发芽。7 d后测定彩色棉萌发期子叶鲜重、下胚轴长、胚根长。然后105℃杀青，80℃烘干，测定子叶干重、胚根干重。彩色棉子叶鲜重、干重、胚根干重用1/1 000天平称量，下胚轴长和胚根长用直尺测量。

1.3 统计分析

采用Excel 2007对数据进行绘图分析，SPASS1 7.0进行数据的显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度PEG-6000对彩色棉子叶鲜重的影响

从表1可以看出，随着PEG-6000胁迫浓度的增加，BC05子叶鲜重呈不规则下降的趋势。胁迫浓度为5%～15%时，子叶鲜重与CK差异不显著；当胁迫浓度为20%时，子叶鲜重比CK下降了28.8%，与CK差异达显著水平；PEG-6000浓度大于25%时，BC05种子萌发受抑制，种子未萌发。随着PEG-6000胁迫浓度的增加，陇绿棉3号子叶鲜重呈现不规则的下降趋势。当胁迫浓度为5%～20%时，子叶鲜重与CK差异不显著；当胁迫浓度为25%时，比CK下降了12.9%，差异达显著水平；当胁迫浓度为30%时，陇绿棉3号种子萌发受抑，种子未萌发。表明低浓度PEG-6000对彩色棉子叶鲜重影响不显著，高浓度下种子萌发受抑制，且陇绿棉3号抗逆性强于BC05。

2.2 不同浓度PEG-6000对彩色棉子叶干重的影响

从表1可以看出，BC05子叶干重均低于CK。胁迫浓度为 5%～15%时，随着PEG-6000浓度的增加，BC05子叶干重先减后增，与CK的差异均达显著水平；当胁迫浓度为20%时，BC05单株子叶干重为0.025 g，比CK降低了50%，差异显著；当PEG-6000浓度为25%时，BC05种子萌发受抑制，种子未萌发。陇绿棉3号子叶干重随着PEG胁迫浓度的增加，呈现不规则下降的趋势，胁迫浓度为5%～20%时，与对照差异均不显著；胁迫浓度为25%时，陇绿棉3号子叶干重为0.043 g/株，比CK下降了33.8%，差异达显著水平；胁迫浓度为30%时，种子萌发受抑制，种子未萌发。

2.3 不同浓度PEG-6000对彩色棉胚根干重的影响

从表1可以看出，BC05和陇绿棉3号胚根干重均随着PEG-6000胁迫浓度的增加而降低。当胁迫浓度大于5%时，2个彩色棉品种的胚根干重下降明显，均与CK达显著差异。BC05在胁迫浓度为20%时胚根干重降到最低，比CK降低了70%；在胁迫浓度为25%时，种子萌发受抑制。陇绿棉3号在胁迫浓度为25%降到最低，较CK降低53.8%；在胁迫浓度为30%时种子萌发受抑制。可见，在高浓度胁迫下，彩棉种子萌发受抑制，胚根不生长。

2.4 不同浓度PEG-6000对彩色棉下胚轴长的影响

从表1可以看出，随着PEG-6000胁迫浓度的增加，BC05和陇绿棉3号的下胚轴长均呈下降的趋势。BC05在胁迫浓度为5%～20%时，与CK相比，各处理下胚轴长下降趋势明显，差异均达显著水平；胁迫浓度为25%时，种子不萌发，下胚轴不生长。陇绿棉3号在胁迫浓度为5%～10%时，下胚轴长与CK差异不显著；浓度为15%～25%时，与CK差异显著；在胁迫浓度为25%时，陇绿棉3号下胚轴为0.90 cm，胁迫浓度为30%时，种子不萌发，下胚轴不生长。

表1 不同浓度PEG-6000处理彩棉种子萌发期的指标

2.5 不同浓度PEG-6000对彩色棉胚根长的影响

从表1可以看出，随着PEG-6000胁迫浓度的增加，BC05和陇绿棉3号的胚根长均呈现不规则下降趋势。当胁迫浓度为5%～20%时，与CK相比，2个彩色棉种子的胚根长下降趋势明显，差异均达显著水平；在胁迫浓度为25%时，BC05萌发受抑制，胚根未生长，而陇绿棉3号在浓度为30%时种子不萌发、胚根未生长。可见，陇绿棉3号较BC05有较强的抗逆性。

3 结论与讨论

试验结果表明，不同浓度PEG-6000胁迫对彩色棉BC05和陇绿棉3号种子的萌发期相关生长指标产生不同程度的影响。随着PEG-6000浓度的增加，BC05和陇绿棉3号子叶鲜重、子叶干重、胚根干重、下胚轴长、胚根长等指标均呈下降趋势。可以看出，随着干旱胁迫浓度的增加，2个彩棉品种的种子萌发均受到不同程度的抑制，干旱胁迫显著地影响了棉花单株子叶干鲜重、下胚轴的伸长生长和干物质的形成。但不同彩色棉品种降低的幅度存在着很大的差异。在PEG-6000胁迫浓度大于25%时，BC05种子萌发被完全抑制，而陇绿棉3号在PEG-6000胁迫为30%时种子萌发被抑制，各项生长指标均降到最低。

植物种子的萌发和初期生长对外界环境胁迫较为敏感，因此可以用种子萌发及其初期生长状况来评价植物的抗逆性［7］。PEG-6000处理对种子萌发期来说，起到了水分胁迫的作用［8-10］。孙彩霞等［11］在玉米上的研究表明，PEG渗透胁迫处理下，玉米种子胚芽及胚根在伸长生长和干物质形成方面均受到了明显的抑制，与本试验结果一致。