PEG-6000胁迫对小麦种子材料萌发的影响

张培青， 张连云， 李洪波， 乌仁其其格

(1.呼伦贝尔学院农林学院， 内蒙古 海拉尔 021008；2.内蒙古农业大学草原与资源环境学院， 呼和浩特 010019；3.呼伦贝尔市农业技术推广服务中心， 内蒙古 海拉尔 021008；4.呼伦贝尔市种子管理中心， 内蒙古 海拉尔 021008)

小麦是世界三大作物之一，也是我国主要粮食作物，其高产稳产直接关系到粮食安全与作物高效生产目标的实现[1]。目前对于小麦的研究主要集中在组织培养和提高产量上，而对其耐旱机理报道很少，所以作物抗旱性研究已成为植物抗逆性研究中的重中之重[2]。在小麦的生育期中，干旱贯穿于小麦播种至收获的整个生育过程，如发芽和幼苗生长会受到不同逆境因子的影响，干旱是影响小麦生产的主要非生物限制因子[4]。

在我国的冬春季节干旱灾害已成为制约小麦持续增产的关键生态因素[5]，特别是在我国北方地区干旱化的趋势仍将继续[6]。准确筛选小麦苗期耐旱性评价指标、完善其耐旱鉴定方法、深入研究不同耐旱性小麦种子发芽及苗期的生长形态已经成为农业研究中亟待解决的重要问题[7]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的6份小麦种子材料有荣50580、拉2577、龙麦33、克春4号、克春1号以及垦九10号，均由呼伦贝尔市种子管理中心提供。

1.2 试验方法与测定指标

1.2.1试验方法

本试验采用培养皿滤纸上发芽的方法，釆用PEG-6000模拟干旱胁迫，设置6个不同PEG-6000处理浓度，分别为0(对照组)、5%、10%、15%、20%、25%，挑选饱满、均匀无病虫害的小麦种子为萌发阶段试验材料。具体步骤如下：将6份供试小麦种子材料用 0.1%KMnO4消毒10 min，再用蒸馏水清洗3遍后，放在有两层滤纸且滤纸浸透了各阶梯浓度的 PEG 溶液的发芽盒之内，每个培养皿内含20粒小麦种子，每个处理浓度(包括对照)2次重复，每天用注射器注入不同浓度的PEG-600溶液到培养皿中，以浸透滤纸为标准，对照组加入蒸馏水。发芽盒放入 25 ℃下的光照培养箱，昼夜长设置为12 h/12 h。种子进入培养箱之日即开始试验，以小麦胚芽长度等于小麦种子长度的1/2时算作发芽。每个浓度的2个重复里最早出现1粒小麦种子发芽之日记为该试验组开始期，每天定点记录小麦种子发芽的数量，连续5 d种子不再发芽日记作试验组发芽结束日。

1.2.2试验测定指标

计算发芽率、相对发芽率，发芽指数、相对发芽指数，活力指数、相对活力指数以及抗旱指数，同时测定幼苗根长、芽长并进行统计分析。

发芽率(%)=(发芽试验期间全部正常发芽数/供试种子数)×100%；

相对发芽率(%)=(处理发芽率/对照发芽率)×100%；

发芽指数=∑Gt/Dt，Gt为t天内种子萌发总数，Dt为相对应的种子发芽天数；

相对发芽指数=处理发芽指数/对照发芽指数；

活力指数=发芽指数×L，L为种子根长和芽长之和；

相对活力指数=处理活力指数/对照活力指数；

抗旱指数=干旱胁迫下种子萌发指数/对照种子萌发指数；

胚芽及胚根长度使用游标卡尺进行测量。

1.3 数据分析

试验数据用Excel 2010软件进行统计处理，用SPSS 12.0软件对计算结果进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对小麦种子相对发芽率的影响

由表1可以看出，随着PEG-6000浓度的增大，各材料的相对发芽率都呈下降趋势；荣50580、拉2577、克春1号在5%、10%浓度处理与其他浓度处理差异显著(p<0.05)；龙麦33、克春4号、垦九10号在各浓度处理差异显著(p<0.05)。

表1 PEG-6000处理对小麦种子相对发芽率影响

处理浓度为5%时，各材料差异不显著(p>0.05)；处理浓度为10%时，拉2577、荣50580与龙麦33、克春4号、垦九10号差异显著(p<0.05)，荣50580相对发芽率最高；处理浓度为15%时，克春4号与其他材料差异显著，荣50580和拉2577相对发芽率最高；处理浓度为20%时，克春4号、垦九10号与克春1号、拉2577差异显著(p<0.05)，克春4号相对发发芽率最高；处理浓度25%时，龙麦33相对发芽率显著低于与其他材料，克春1号相对发芽率最高。

2.2 PEG胁迫对小麦种子相对发芽指数的影响

由表2可以看出，随着PEG-6000浓度的增大，所有的小麦种子材料相对发芽指数呈下降趋势；荣50580、龙麦33、克春4号、克春1号、垦九10号在各浓度处理间差异显著(p<0.05)；拉2577在5%、10%浓度处理与其他浓度处理差异显著(p<0.05)。

表2 PEG-6000处理对小麦种子相对发芽指数影响

处理浓度为5%时，各份种子材料间差异不显著(p>0.05)，拉2577相对发芽指数最高；处理浓度为10%时，拉2577与其他材料差异显著(p<0.05)，相对发芽指数最高；处理浓度为15%时，克春4号与克春1号、垦九10号差异显著(p<0.05)，克春4号相对发芽指数最高；处理浓度为20%时，克春4号与其他材料差异显著(p<0.05)，克春4号相对发芽指数最高；处理浓度为25%时，克春1号、克春4号、垦九10号与其他材料差异显著(p<0.05)，克春1号和垦九10号相对发芽指数最高。

2.3 PEG胁迫对小麦种子胚根长度的影响

表3可以看出，随着PEG-6000浓度的增大，与对照相比，6份小麦种子材料幼苗根长呈下降趋势；荣50580、龙麦33、克春1号在对照、5%浓度处理与其他浓度处理间差异显著(p<0.05)；拉2577在对照、5%、10%、15%、20%浓度处理差异显著(p<0.05)；克春4号、垦九10号在对照与5%处理之间，对照、5%处理与其他处理差异显著(p<0.05)。

表3 PEG-6000处理对小麦种子胚根长度影响

处理浓度为5%时，垦九10号、荣50580与其他材料差异显著(p<0.05)，垦九10号胚根最长；处理浓度为10%时，荣50580、克春1号拉、垦九10号与其他材料差异显著(p<0.05)，荣50580胚根最长；处理浓度为15%时，荣50580、克春1号、垦九10号与其他材料差异显著(p<0.05)，垦九10号胚根最长；处理浓度为20%时，垦九10号与其他材料差异显著(p<0.05)，垦九10号胚根最长；处理浓度为25%时，拉2577、龙麦33与其他材料差异显著(p<0.05)，拉2577胚根最长。

2.4 干旱胁迫对小麦种子胚芽长度的影响

由表4可以看出，随着PEG-6000浓度的增大，各小麦材料对小麦胚芽长较对照呈下降趋势；荣50580在对照、5%浓度处理与其他浓度处理差异显著(p<0.05)；拉2577品、克春4号、克春1号、垦九10号在对照、5%、10%、15%、20%浓度处理间差异显著(p<0.05)，20%、25%浓度处理间差异不显著(p>0.05)。

表4 PEG-6000处理对小麦种子胚芽长度影响

处理浓度为5%时，克春1号、龙麦33与其他材料差异显著(p<0.05)，胚芽最长；处理浓度10%时，克春1号拉、垦九10号与其他材料差异显著(p<0.05)，克春1号胚芽最长；处理浓度15%时，垦九10号与其他材料差异显著(p<0.05)，垦九10号胚芽最长；处理浓度为20%时，垦九10号、荣50580与其他材料差异显著(p<0.05)，荣50580胚芽最长；处理浓度为25%时，荣50580、拉2577、龙麦33、垦九10号与其他材料差异显著(p<0.05)，荣50580胚芽最长。

2.5 干旱胁迫对小麦幼苗相对抗旱指数的影响

由表5可以看出，随着PEG-6000浓度的增大，各小麦种子材料相对抗旱指数较对照呈逐渐下降的趋势；荣50580在各浓度处理差异显著(p<0.05)；拉2577在对照、5%、15%、20%、25%浓度处理之间差异显著(p<0.05)，5%、10%浓度处理差异不显著(p>0.05)；龙麦33、克春4号、克春1号、垦九10号在各浓度处理差异显著(p<0.05)。

表5 PEG-6000处理对小麦种子相对抗旱指数影响

处理浓度为5%时，荣50580与克春1号、垦九10号差异显著(p<0.05)，相对抗旱指数最高；处理浓度为10%时，拉2577与其他材料差异显著(p<0.05)，拉2577相对抗旱指数最高；处理浓度为15%时，拉2577、克春4号与其他材料差异显著(p<0.05)，克春4号抗旱指数最高；处理浓度为20%时，克春4号、龙麦33与其他材料差异显著(p<0.05)，克春4号相对抗旱指数最高；处理浓度为25%时，克春4号、克春1号荣、垦九10号与其他材料差异显著(p<0.05)，克春1号和垦九10号相对抗旱指数最高。

2.6 干旱胁迫对小麦种子相对活力指数的影响

由表6可以看出，随着PEG-6000浓度的增大，各份小麦种子材料相对活力指数较对照呈逐渐下降的趋势；荣50580、龙麦33、克春4号在各浓度处理差异显著(p<0.05)；拉2577、克春1号在20%和25%浓度处理与其他处理差异显著(p<0.05)；垦九10号在 5%、10%、15%、25%浓度处理间差异显著(p<0.05)，15%、20%浓度处理间差异不显著(p>0.05)。

表6 PEG-6000处理对小麦种子相对活力指数影响

处理浓度为5%时，龙麦33与其他材料差异显著相(p<0.05)，龙麦33相对活力指数最高；10%处理时，克春4号与其他材料差异显著(p<0.05)，垦九10号相对活力指数最高；15%、20%处理时，垦九10号与其他材料差异显著(p<0.05)，垦九10号相对活力指数最高；25%处理时，各材料间差异不显著(p>0.05)。

3 讨论与小结

种子萌发阶段是植物生长对外界环境最敏感的时期，也是一个非常复杂的过程，极易受到环境因子的影响[8-9]。某种作物的种子在其发芽阶段的抗旱情况，可以一定程度反映该作物的抗旱性[10]。耐旱性不同的品种，在渗透胁迫发生时其叶片延伸生长受抑制的程度不同，导致耐旱性强的品种受抑制程度较小[11]。种子的发芽率、相对发芽率、发芽势及发芽指数是评价种子萌发过程中耐盐性强弱的重要指标[12]。种子发芽出苗时，根系发育尚不完善，干旱会引起幼苗缺水死亡，作物丰产对个体要求是苗壮，对群体要求则是苗齐、苗全，只有获得苗壮、苗齐和苗全，才能为丰产奠定坚实的基础[13]。研究表明，PEG-6000胁迫浓度的增加能够抑制种子的萌发[14]，且因品种不同响应程度不同[15-16]。结果表明， 6份供试小麦种子材料相对发芽率、相对发芽指数、相对活力指数与干旱胁迫呈负相关；6份小麦种子材料萌发期的抗旱性表现为：荣50580>拉2577>克春1号>克春4号>垦九10号>龙麦33；小麦根长、芽长、抗旱指数在PEG-6000胁迫后各指标均发生显著变化，6份小麦种子材料苗期的抗旱性表现为：垦九10号>克春4号>克春1号>龙麦33>垦九10号>荣50580>拉2577。