PEG引发对洋葱种子萌发及幼苗生理指标的影响

单昕昕，张仕林，陈晖，王瑞，厉恩铜，王建军

（1.南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，江苏南京210095；2.上海蔬菜研究所，上海201899）

洋葱（Allium cepa L.）是典型的两年生植物，原产于中亚地区，在世界范围内广泛栽植[1-2]，主要栽培国家有中国、印度、美国、埃及、伊朗等[3]。联合国粮农组织2014年调查数据表明，洋葱全球年生产面积500万hm2，年产量8 800万t，年用种量5万t[3]。洋葱种子由于成熟采收期相对较长、贮藏期易受外界条件影响，容易发生老化劣变、活力降低，导致萌发及幼苗生长能力下降，造成洋葱产量及品质的大幅降低，影响种子的利用价值[4-5]。种子引发能够修复种子的老化损伤并提高活力，成为种子科学领域研究热点。聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）作为常用的引发剂能够加速种子膜系统的修复和降低吸胀速度从而保护膜系统，防止由于快速吸水造成的细胞膜破裂和种子内部物质外渗，提高种子活性发芽率，增强抗逆性[6-8]。PEG引发已应用于甜玉米[9]、小麦[10]、水稻[11]、芹菜[12]、甜菜[13]、紫花苜蓿[14]等农作物的老化种子的研究。赵颖雷[15]采用水-电场混合引发对洋葱种子进行了研究，然而针对洋葱种子采用PEG引发较少进行探索，本试验研究了不同浓度PEG引发处理对洋葱种子发芽及幼苗生长指标的影响，旨在为其引发效果提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试洋葱种子品种为圣1-16、W465和W433，由南京农业大学园艺学院白菜系统生物学实验室提供，具体品种特性见表1。种子在常温条件下贮藏1 a后用于试验，发芽率为40%，自然含水量为8%。

表1 供试洋葱种子基本特性

1.2 方法

1.2.1 种子引发处理以PEG-6000为引发剂，黑暗20℃条件下配制0（蒸馏水，CK）、10%、20%、30%的PEG浓度引发处理8 h。挑拣外形相仿、饱满程度相近的干净种子，放入含有PEG溶液的广口瓶并立即摇晃使种子与PEG溶液均匀接触。每个处理50粒种子，重复3次。到达设置时间后种子用蒸馏水冲洗清除表面溶液，置于25℃黑暗条件下回干48 h。

1.2.2 发芽期试验处理后的种子置于两层湿润滤纸的培养皿上，放入光照培养箱，并设定光周期白天/夜晚为14 h/10 h，每天观察其发芽情况，待其生长稳定以后测量数据。

1.2.3 幼苗期试验前期试验同发芽期，在第4天将发芽的种子种植于128孔基质穴盘中，正常水肥管理。每个重复为42株幼苗，重复3次。洋葱的幼苗长至三叶一心时对其生长及抗逆生理指标进行测定。

1.2.4 发芽指标的测定采用《国际种子检验规程》（ISTA）的标准测定法，在发芽第6天时计算发芽势，在第12天时计算发芽率。

式中，Gt是当天的发芽数；Dt是对应的发芽天数。

式中，S是根长的均值。

在第12天随机选取10株幼苗，测定芽鲜重和胚根长。

1.2.5 幼苗生长指标的测定游标卡尺测量叶长、根长和根粗；精密电子天平称量样品的鲜重，包括地上（鳞茎上方至叶片）和地下（根系和鳞茎）两个部分，将样品在105℃下杀青30 min，在85℃下烘干至恒重，称量干重，计算含水量。

式中，FW为鲜重；DW为干重。

1.2.6 幼苗抗逆生理指标的测定供试洋葱叶片为从内往外第3片叶。氮蓝四唑法（NBT）测定超氧化物歧化酶（SOD）活性[16]；愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性[17]；硫代巴比妥酸法测定丙二醛（MDA）含量[18]；萘胺微板法测定根系活力[19]。

1.3 数据分析

采用SPSS 20.0软件对试验数据进行方差分析并进行Duncan′s多重比较。

2 结果与分析

2.1 PEG引发对洋葱种子发芽指标的影响

由表2可知，PEG引发处理后，能够提高洋葱种子的发芽指标，但不同品种存在一定的差异。圣1-16中，10% PEG的引发效果较好，各个指标（除发芽指数外）的数值高于CK，而30% PEG的处理效果表现略差一些。W465中，30% PEG的引发效果较好，各个指标的数值均高于CK，且在3个品种中指标最优。W433中，30% PEG的效果较好，且各个指标的数值高于CK。特别是在芽鲜重指标中，不同浓度的PEG引发效果下数值均为0.02～0.03 g，这可能与洋葱种子在发芽阶段生物量差异不大有关。综上所述，30% PEG引发处理对洋葱种子的发芽指标有较为明显的处理效果，能显著促进洋葱的萌发。

表2 不同浓度PEG引发对洋葱种子发芽指标的影响

2.2 PEG引发对洋葱幼苗生长指标的影响

由表3可知，PEG引发处理后，能够提高不同洋葱品种的幼苗期生长指标。圣1-16中，30% PEG的总体引发处理效果较好，各个指标（除叶长外）的数值均高于CK。W433中，30%PEG的处理效果均较好，各个指标（除地上部含水量外）数值高于CK。综上所述，30% PEG的引发处理效果最佳，能够显著提高洋葱幼苗的生长指标，为洋葱后期生长发育提供充足的水分和营养物质，提高幼苗的抵抗能力。

表3 不同浓度PEG引发对洋葱幼苗生长指标的影响

2.3 30%PEG引发对洋葱幼苗生理指标的影响

由图1和图2可知，30% PEG的引发后，与CK相比，显著提高SOD和POD活性（P＜0.05）。SOD以圣1-16最为显著，提高了15.23%；POD以W433最为显著，提高了62.22%。由图3可知，MDA含量较CK显著下降，圣1-16下降了14.83%。由图4可知，根系活力较CK显著提高，根系活力以圣1-16最为明显，提高了0.81 μg/（mL·g·h）。总体而言，30%PEG能够有效地提高洋葱幼苗的生理指标，促进生长。

图1 30%PEG引发对洋葱幼苗SOD活性的影响

图2 30%PEG引发对洋葱幼苗POD活性的影响

图3 30%PEG引发对洋葱幼苗MDA含量的影响

图4 30%PEG引发对洋葱幼苗根系活力的影响

3 结论与讨论

种子萌发及幼苗生长是植物生命周期中极为关键的时期，极易受到外界环境因子影响[20]。种子采用PEG溶液引发处理能够让生物膜获得较好地还原或改善、促进萌发与发芽、增加幼苗抵御逆境能力，并广泛应用于农作物的播种前处理[16]。研究大豆[21]、小麦[10]、芹菜[12]、紫苏[22]等种子活力表明，尽管植物种类、PEG浓度及引发时长等存在不同，PEG引发对种子发芽的提高效果存在差异，但引发后发芽势、发芽率以及苗期生长等多项指标均优于对照。本试验中，不同浓度PEG对洋葱种子引发处理后，参试的3个洋葱品种的多项种子发芽指标均优于CK，能显著促进洋葱的萌发。30%PEG作为引发的较优处理，

能够显著提高洋葱幼苗的生长指标，为洋葱后期生长发育提供充足的水分和营养物质，提高幼苗的抵抗能力。

SOD、POD作为细胞抵御活性氧伤害的保护酶，对植物提高逆境胁迫抗性具有重要作用，并可以作为种子和幼苗活力的评价指标[23]。本试验中，30%PEG引发能够改善种子的抗逆性，增强SOD和POD的表达和活性，显著增强洋葱在萌发过程中细胞膜的修复能力。膜脂过氧化产生过量的活性氧可导致种子活力下降和阻碍种子萌发，MDA含量的高低可以反映膜质过氧化作用的程度[24]。本试验中，PEG引发处理后，MDA含量的数值均明显低于CK，表明引发处理可以提高种子活力促进种子萌发。根系活力与根系对养分的吸收能力呈显著正相关并直接影响地上部的生育状况和产量[25]。本试验中，30%PEG处理下洋葱幼苗的根系活力均高于CK，利于洋葱苗期的生长。

综上所述，不同浓度PEG对洋葱幼苗引发处理后，能够减轻对不良环境的损伤，从而使幼苗整齐度提升，促进生长，加强抗逆能力，促进相关指标的提高，提升其品质和产量。不同浓度PEG处理对不同品种洋葱发芽期和幼苗期生长影响有不同的效果，30%PEG是洋葱引发最适宜的浓度，能够显著提高洋葱发芽和生长指标，促进洋葱幼苗的生长，为洋葱的引发效果提供了参考。