PEG浸种对紫罗兰种子萌发及生理特性的影响

彭 强，李晓慧，莫 珊，肇 瑾，胡小京

(1.贵州大学农学院，贵阳 550025；2.贵州省农业科学院园艺研究所，贵阳 550006)

紫罗兰(MatthiolaincanaL.)系十字花科紫罗兰属二年生或多年生草本花卉，是欧洲著名花卉之一，应用广泛，市场价值较高，深受欢迎，供不应求[1-2]。紫罗兰以播种繁殖为主，但由于其种皮坚硬、透水透气性差等原因，生产中常存在发芽率低、发芽速度慢、出苗不整齐等问题，而且紫罗兰种子的价格相对较高，出苗差将会给种植者造成较大的损失。因此，紫罗兰种子播种前进行萌发处理，对提高其播种质量具有重要意义[3-4]。

聚乙二醇(PEG)在种子吸胀过程中具有渗透调节作用，帮助种子修补膜系统，使种子内自由基清除酶活性增强，广泛应用于植物的水分胁迫和幼苗处理中，但在花卉方面研究较少[5-8]，目前，有关紫罗兰种子萌发方面研究少见报道。因此，本实验通过研究不同浓度的PEG对紫罗兰种子的发芽及生理生化指标的影响，筛选出PEG浸种的最佳浓度，以期为PEG应用于紫罗兰种子萌发提供一定的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

紫罗兰种子为紫色“阿贝拉”，购买于广丰苑花卉种业(隶属于江阴博远农贸发展有限公司)，PEG由海安永胜化工有限公司生产。

1.2 试验设计

实验设5个不同浓度的PEG处理，分别为3%(处理A)、6%(处理B)、9%(处理C)、12%(处理D)、15%(处理E)，蒸馏水为对照(ck)。将紫罗兰种子经不同浓度PEG处理24 h后用蒸馏水洗净，置于光照培养箱中，温度保持在25 ℃，每天喷一次水，保持发芽床湿润，于第3、5、7天测定发芽率、发芽势等指标；第5、7、9、11、13、15天测定其相对导电率、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、过氧化物酶(POD)活性及超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量等生理生化指标。

1.3 指标测定

1.3.1发芽指标的测定

发芽率(%)=(发芽种子数/供试种子总数)×100%；

发芽势(%)=(发芽高峰期发芽种子数/供试种子总数)×100%。

1.3.2生理指标的测定

参照《植物生理学实验教程》[9]的方法进行测定。

2 结果与分析

2.1 PEG对紫罗兰种子发芽势和发芽率的影响

从表1可见，经不同浓度的PEG处理，紫罗兰种子的发芽率和发芽势与ck呈极显著差异。紫罗兰种子的发芽率、发芽势随PEG浓度的升高呈先上升后下降的趋势；随发芽时间延长而上升。第3天至第7天，9%PEG处理的紫罗兰种子发芽率、发芽势均极显著高于其他处理；第7天时，该处理下发芽率、发芽势分别达67.00%、53.33%，分别较ck增加34.00%、36.74%。由此表明，经一定浓度PEG处理的紫罗兰种子，其发芽率和发芽势均得到提高，以9%PEG预处理后效果显著。

表1 不同PEG处理对紫罗兰种子发芽的影响Table 1 Effects of different PEG treatments on seed germination of M.incana

2.2 PEG对紫罗兰萌发种子细胞膜透性的影响

由图1可知，ck的电导率随时间延长呈先升后降的变化；当PEG浓度为3%～12%时，电导率随时间延长呈下降趋势；PEG浓度为15%时，电导率则随时间的延长呈上升趋势。在处理7 d时，ck的电导率值最大，处理C最低，差值达35%，两者呈极显著差异。在7 d至11 d处理时间内，经PEG处理的紫罗兰种子相对电导率都低于ck；处理达15 d时，处理E电导率值最高，处理C最低。在整个处理时间内，处理C、D的电导率均较其他处理低，其中处理C最低。因此，一定浓度的PEG处理能降低其相对电导率，提高细胞膜透性，其中，PEG浓度为9%(处理C)处理效果最好；当浓度达15%时，则呈现抑制作用。

2.3 PEG对紫罗兰萌发种子脯氨酸含量的影响

由图2可看出，随处理时间的延长，ck呈逐渐升高的趋势；处理A、处理B、处理C均呈先升高再下降的趋势；处理D则为逐渐升高的趋势；处理E为逐渐下降的趋势。在整个处理时间内，处理C均较其他处理的脯氨酸含量高，在处理9 d时，处理C脯氨酸含量达最高，较ck高6.9%；处理B、D的脯氨酸含量低于处理C，高于处理A、E和ck；处理E在第5天时的脯氨酸含量低于处理C、D，高于处理A、B、ck，之后则呈下降趋势，15 d时，达最低。因此，较低浓度的PEG处理对紫罗兰萌发种子脯氨酸含量影响作用较小；较高的浓度对其具有抑制作用；6%～12%的PEG浓度处理效果相对较好，其中9%浓度处理效果最佳。

2.4 PEG对紫罗兰萌发种子可溶性糖含量的影响

由图3可看出，随处理时间的延长，处理A、B、C、D和ck等的可溶性糖含量呈逐渐上升趋势；处理E则呈逐渐下降的趋势。在5～13 d时，处理B、C、D、E均高于处理A、ck。在15 d时，处理A、B、C、D均高于ck，其中处理C最高，较ck显著高35.6%；处理E则低于ck，较ck低2.6%。处理C在13 d时，可溶性糖含量达到最大值(0.54 mg·g-1)，较ck极显著高42.1%，到第15天时则略出现下降。结果表明，较低浓度的PEG处理(≤12%)可明显提高其可溶性糖含量，而高浓度的PEG处理(≥15%)则降低可溶性糖含量，以处理C(9%)的效果最佳。

2.5 PEG对紫罗兰萌发种子可溶性蛋白含量的影响

由图4得出，ck及处理A、B、C、D均呈逐渐上升的趋势，其中处理C含量高于其他处理。不同处理时间中，处理A、B、C、D均较ck高；处理E在5～9 d时均较ck高，在11～15 d时，则较ck低；处理C在11 d时，其可溶性蛋白含量达最高，较ck高50.7%，较处理E高58.0%，在15 d时，处理C较ck和处理E分别高32.0%和59.8%。结果表明，当PEG浓度在3%～12%时，可提高可溶性蛋白含量，处理C(9%)的效果最佳，其次依次为处理B、处理D、处理A；当浓度达到15%时，则降低可溶性蛋白含量。

2.6 PEG对紫罗兰萌发种子POD酶活性的影响

由图5可看出，ck及处理A、C、D随着处理时间的延长呈逐渐上升的趋势，而处理B、E则是表现为先升后降的趋势。其中，处理C的POD酶活性一直呈现最高，到15 d时达最高值，为2.16 U·(g·min)-1，较ck显著提高32.5%。在第5天时，POD酶活性依次为处理C>处理D>处理E>处理B>处理A>ck；在7 d时，POD酶活性依次为处理C>处理E>处理D>处理A>处理B>ck；于9 d、11 d时，POD酶活性依次为处理C>处理E>处理D>处理B>处理A=ck；在13 d、15 d时，POD酶活性依次为处理C>处理D>处理A>ck>处理B>处理E。结果表明，处理C的POD酶活性最高，其次为处理D。

2.7 PEG对紫罗兰萌发种子SOD酶活性的影响

由图6可以看出，随着处理时间的延长，ck及处理A、B、C、D的SOD酶活性呈上升趋势；处理E则为先升后降的趋势。整个处理时间内，处理C的SOD酶活性均高于其他处理，在15 d时达最大值(0.46 U·g-1)。在13～15 d时处理E的SOD酶活性呈下降趋势，而处理D则较处理A低，但处理A在5～11 d时的SOD酶活性均较其他处理低，综合认为，处理C的处理效果最佳，其次为处理D。

2.8 PEG对紫罗兰萌发种子MDA含量的影响

由图7可以看出，处理A、B、C随时间的延长呈逐渐下降趋势；处理D呈先略微上升后下降趋势；处理E呈先下降后上升趋势，在5～13 d时，为下降趋势，13～15 d时，呈上升趋势；ck则随时间延长呈上升趋势。在9～15 d时，ck的MDA含量均高于其他处理，其次处理E的MDA含量均高于处理A、B、C、D；在11～15 d时，处理C的MDA含量均较其他处理的含量低。结果表明，处理C的处理效果最佳，其次为处理B。

3 讨论与结论

3.1 PEG对紫罗兰种子发芽的影响

PEG具有调节渗透水势的作用，可促进糖原和贮存蛋白的代谢及生长调节物质的水平，并且在促进种子吸胀时的膜相转变和膜损伤修复方面有显著作用，在一定程度上抑制羟自由基的产生，进而减轻膜脂质过氧化对种子的伤害作用，从而提高种子抗性和活力[10-14]。因此，根据PEG可以打破种子休眠，促进种子发芽的依据，常用于对种子萌发特性影响的研究，包括模拟干旱胁迫、水分胁迫对种子萌发的影响等，如PEG对苦瓜、翅果油等种子萌发及相关生理指标的影响[5,11-13]。本研究表明，紫罗兰种子经不同浓度的PEG处理后，其发芽率、发芽势均有所提升，其中以9%浓度处理效果最佳。

3.2 PEG对紫罗兰种子萌发生理特性的影响

在紫罗兰种子萌发生长过程中，因不同浓度的PEG处理其生理指标也随之发生变化。本实验表明，一定浓度处理过的种子细胞膜透性有所升高，且以9%浓度PEG处理效果最佳，可能是此浓度能较好地修复细胞膜系统，从而提高种子活力；当PEG浓度高达15%时反而使电导率上升，种子的萌发率也下降，可能是过高浓度PEG会损伤种子细胞膜系统，致使细胞膜通透性降低，阻碍种子的萌发生长[15-16]。

脯氨酸为植物体内的一种渗透调剂物质，反映植物水分的亏缺程度。可溶性糖和可溶性蛋白作为植物生长发育中重要的营养物质，参与各种物质代谢，还与呼吸作用密切相关。有研究指出，聚乙二醇影响高粱幼苗生长，及烟草、臭椿、谷稗等种子萌发的生理生化指标；不同浓度PEG对种子萌发、幼苗生长影响不同，最适浓度PEG能提高脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量[17-21]。本实验中，一定浓度范围内的PEG可使紫罗兰脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量增加，以9%浓度PEG为最佳。当PEG浓度到达15%时，紫罗兰脯氨酸、可溶性蛋白的含量略有下降，说明当PEG浓度大时会抑制了紫罗兰种子萌发过程中的可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量的增加，并阻碍了种子的生长发育。

本研究中，3%、6%、9%、12%PEG能降低紫罗兰种子中的MDA含量，其中9%PEG处理的紫罗兰种子MDA含量最低，而15%PEG处理的紫罗兰种子的MDA含量上升，且该浓度下种子发芽率及发芽势较低，可能高浓度PEG加剧了紫罗兰种子的膜脂过氧化作用，不利于其萌发。在很多研究种子萌发生长中，常用SOD、POD等酶类物质来表现种子萌发生长状态，酶活性升高，表明种子萌发良好，生长迅速[16-21]。本研究中，3%～12%PEG能使POD和SOD酶活性升高，而增加最为显著的是9%PEG处理。

本实验结果表明，一定浓度的PEG能提高紫罗兰种子的发芽势和发芽率，使其相对电导率、MDA含量降低，增加脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量，促进POD、SOD酶活性。经3%～12%PEG浸种24 h后紫罗兰种子的发芽势和发芽率都显著高于蒸馏水浸种的，其中以浓度为9%PEG浸种的效果最好，能有效促进紫罗兰种子的快速萌发，提高其发芽率。当PEG浓度为15%时，紫罗兰种子的发芽势、发芽率则降低。因此认为，9%PEG浸种处理的发芽势、发芽率明显高于对照，且萌发效果最好。