PEG-6000模拟干旱胁迫对紫苏种子萌发的影响

2022-05-30李丹石浏芃

甘肃农业科技 2022年11期

李丹石浏芃

摘要：为研究不同紫苏品种种子在萌发期对干旱胁迫的响应，给评价紫苏种子的抗旱性和栽培管理提供理论依据，以紫苏品种TS003号和贵苏4号为试料，采用不同浓度的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫，分别测定2个品种的种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长和鲜重等指标。结果表明，不同浓度的PEG-6000干旱胁迫处理对TS003号、贵苏4号的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长和鲜重均产生抑制作用，均随着PEG-6000浓度的增加呈下降趋势。与蒸馏水空白对照相比，在低浓度PEG-6000（3%、6%）干旱胁迫下，各指标值下降幅度差异不显著（P ＞ 0.05），PEG-6000浓度在12%及以上时显著下降（P < 0.05），尤其在PEG-6000浓度为24%（重度干旱胁迫）处理下紫苏种子发芽完全受到抑制。

关键词：紫苏；PEG-6000；干旱脅迫；种子萌发；抗旱性

中图分类号：S565.8 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2022）02-0167-04

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2022.02.014

Effects of PEG-6000 Simulated Drought Stress on the

Germination of Perilla Seeds

LI Dan， SHI Liupeng

（College of Agriculture and Forestry Science and Technology， Longdong University， Qingyang Gansu 745000， China）

Abstract： In order to study the response and drought resistance of seeds of different perilla varieties to drought stress during the germination period， TS003 and Guisu 4 were used as experimental materials. PEG-6000 solution with different concentrations was used to simulate drought stress， and the germination rate， germination potential， germination index， vigor index， embryo root length and fresh weight were measured， respectively. The results showed that different concentrations of PEG-6000 solutions had inhibitory effects on the germination rate， germination potential， germination index， vigor index， radicle length and fresh weight of the two perilla varieties. With the increase of PEG-6000 concentration， it showed a downward trend. Compared with the control i.e.， distilled water， the decrease of indexes under low concentration of PEG-6000 solutions（3% and 6%） was not significant（P ＞ 0.05）， while the decrease of indexes was significantly（P < 0.05） when the concentration of PEG-6000 solutions was at or above 12%， especially when the concentration of PEG-6000 solution was at 24%（severe drought stress）， the germination of perilla seeds was completely inhibited.

Key words： Perilla frutescens （L.） Britt.; PEG-6000; Drought stress; Seed germination; Drought resistance

紫苏［Perilla frutescens（L.）Britt.］是唇形科紫苏属一年生草本自花授粉植物，具有独特芳香。紫苏又被称为荏，在中国已有两千多年的栽培历史，现各地广泛栽培。紫苏可供香料用和药用，入药以籽实及茎叶为主，叶是镇咳、发汗、芳香性的健胃利尿剂，有解毒、镇静、镇痛的作用，可治感冒；梗有平气安胎的功效；籽实能镇咳、平喘、祛痰、发散精神之沉闷［1 ］。从种子中榨出的苏子油有“深海鱼油”之称，其还具有防腐作用，可供工业用［2 ］。总而言之，紫苏是一种经济价值很高的油料作物，有着非常广阔的发展前景。

干旱是制约农作物生产的主要逆境因子，也是全球最重要的生态问题之一。在我国，由于水资源分布不均衡，季节性、区域性干旱问题特别突出，尤其是西北地区缺水状况日趋严重，是典型的旱作区［3 - 4 ］。植物的抗旱性是受诸多生理因素共同作用的影响，这是个相对复杂的生理调整机制［5 ］。干旱会影响植物生长发育的各个阶段，如种子萌发、生殖生长和营养生长等［6 - 7 ］。种子萌发期受到干旱影响时，会导致种子发芽率降低，发育受阻，造成作物减产，因而，研究紫苏种子的抗旱机制，提升紫苏抗旱能力对提高旱作地区紫苏种植效益尤为重要。我们采用不同浓度的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫环境，研究了紫苏品种TS003号、贵苏4号种子的萌发和幼苗生长情况，以期探讨紫苏种子在萌发阶段对干旱胁迫的响应机制，为评价紫苏种子的抗旱性和栽培管理提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

指示紫苏品种为TS003号（由天水市农业科学研究所提供）、贵苏4号（由贵州省农业科学院油料作物研究所提供），模拟干旱胁迫处理剂为化学纯PEG-6000（聚乙二醇，平均分子量6000），由天津天泰密欧化学试剂开发中心生产并提供。

1.2 试验方法

选取大小均匀、饱满、无残损的紫苏种子，用20 g/kg次氯酸钠溶液浸泡消毒30 min，用蒸馏水冲洗4次，再在蒸馏水中浸泡10 min，将消毒后的种子吸干水分，均匀摆入铺有2层滤纸的培养皿（9 cm）中，每个培养皿放50粒种子。设置5个浓度梯度的PEG-6000溶液，分别为3%、6%、12%、18%、24%，以蒸馏水作为空白对照（CK），每处理重复3次。将培养皿置于25 ℃恒温培养箱中，光照12 h，培养过程中根据实际情况在培养皿中适时补充蒸馏水或PEG-6000溶液［8 ］。每天观察种子的发芽情况，以胚根突破种皮2 mm为发芽标准，连续培养观察7 d，计算种子发芽率（Gr）、发芽势（Gp）、发芽指数（Gi）、活力指数（Vi）。处理第7天结束发芽后每处理取10粒测量发芽种子的鲜重和胚根长。

1.3 各项指标计算方法

Gr=（发芽种子数/供试种子数）×100%

Gp=（第4 d发芽种子数/供试种子数）×100%

Gi= ［∑（t天内种子发芽数/种子发芽天数）］

Vi=发芽种子鲜重×Gi

1.4 数据处理

采用Excel进行数据统计和作图，使用SPSS 22.0对指标数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对紫苏种子发芽率和发芽势的影响

由图1可以看出，随着PEG处理浓度的增加，紫苏品种TS003号、贵苏4号的种子发芽率和发芽势均呈下降趋势。TS003号的发芽率从82.67%下降到1.33%，贵苏4号的发芽率从88.67%下降到0.67%；TS003号的发芽势从75.33%下降到1.33%，贵苏4号的发芽势从79.33%下降到1.33%。PEG-6000浓度为3%和6%时，2个品种的发芽率和发芽势下降幅度较小，与对照相比差异不显著（P ＞ 0.05）。在PEG-6000浓度为12%和18%时，2个品种的发芽率和发芽势下降幅度较大，与对照差异显著（P < 0.05），受到了干旱胁迫的影响。当PEG-6000浓度达到24%时，TS003号、贵苏4号基本不发芽，并且在萌发后期出现种子发霉、变质现象，受到极度干旱胁迫影响，说明PEG-6000对种子的萌发具有抑制作用，且抑制作用随着PEG-6000浓度的增加而增强。从图1还可以看出，当PEG-6000浓度为12%和18%时，贵苏4号的发芽率和发芽势明显低于TS003号，说明在中高浓度的干旱胁迫下，TS003号耐旱性较贵苏4号强。

2.2 干旱胁迫对紫苏种子发芽指数和活力指数的影响

发芽指数和活力指数是用来衡量植物发芽能力的指标，同时能够反映其种子的品质［9 - 11 ］。由图2看出，TS003号、贵苏4号的发芽指数和活力指数均随着PEG-6000處理浓度的增加而呈下降的趋势。与对照相比，PEG-6000浓度为3%和6%时，TS003号、贵苏4号的发芽指数和活力指数下降幅度较小，差异不显著（P ＞ 0.05）；PEG-6000浓度为12%和18%时，2个品种的发芽指数和活力指数下降幅度较大，差异显著（P < 0.05）。当PEG-6000浓度达到24%时，TS003号的发芽指数仅为0.14，活力指数为0.01，接近于0；贵苏4号的发芽指数和活力指数均为0，种子几乎失去发芽活力。另外，从TS003号、贵苏4号指标数据的变化趋势看，PEG-6000浓度为12%和18%时，贵苏4号的发芽指数和活力指数明显低于TS003号，说明在一定程度的干旱胁迫下，贵苏4号发芽能力不如TS003号，TS003号在萌发阶段对干旱的适应性较强。

2.3 干旱胁迫对紫苏种子胚根长和鲜重的影响

由表1可以看出，紫苏品种TS003号、贵苏4号的胚根长和鲜重均随着PEG-6000浓度的增加而呈降低趋势。与对照相比，在不同浓度PEG-6000处理下，2个紫苏品种的胚根长和鲜重均呈显著性差异（P < 0.05）。PEG-6000浓度为3%、6%的2个处理间胚根长和鲜重无显著差异，生长状况较一致；PEG-6000浓度达到12%时，胚根长和鲜重明显下降，生长受到较大的抑制；PEG-6000浓度达到18%及以上时，胚根长和鲜重已严重受到影响，胚根长几乎为零。与对照相比，PEG-6000浓度为24%时TS003号和贵苏4号的胚根长下降幅度分别达97.6%和97.8%，鲜重降幅分别达到了86.5%和77.5%，这与观察到的当PEG-6000浓度达到24%时种子不发芽或根部纤细的结果相符。

3 结论与讨论

PEG-6000是一种高分子聚合物，亲水性好，加入水中可降低溶液水势，对植株造成干旱胁迫，是植物抗旱性研究中使用最多的模拟干旱胁迫渗透剂，已在水稻、小麦、玉米、棉花、向日葵等多种作物种子的抗旱性研究中得到广泛应用［12 - 16 ］。

本研究表明，与空白对照蒸馏水相比较，PEG-6000模拟干旱胁迫对紫苏种子萌发具有抑制作用，PEG-6000各浓度处理均使紫苏种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数降低，同时也均使紫苏种子的胚根长和鲜重显著降低，且随着PEG-6000浓度的增加抑制作用越明显。PEG-6000浓度为3%、6%处理时，对各项指标的抑制作用不明显；PEG-6000浓度为12%、18%处理时，各项指标数值显著下降，种子萌发明显受到抑制。当PEG-6000浓度达到24%时，各项指标数值达到最低，种子发芽能力严重受到抑制，甚至导致种子发霉变质。郭鹏辉等［17 ］研究表明，PEG-6000浓度为2.5%～10.0%的轻度胁迫下，紫苏种子萌发各项指标变化差异不显著；PEG-6000浓度为15.0%～20.0%的中度干旱胁迫下，紫苏种子发芽率显著降低；当PEG-6000浓度达到25.0%（重度干旱胁迫）时，种子几乎不能萌发。邹成林等［18 ］的研究结果表明，随PEG-6000浓度的增加，玉米种子的发芽势、发芽率、萌发指数、胚根干重、胚芽干重和贮藏物质运转率等各项指标均呈现显著下降趋势，PEG-6000处理抑制玉米胚根和胚芽的生长，浓度越高，抑制作用越明显。本试验结果与郭鹏辉等［17 ］、邹成林等［18 ］的研究结果均一致。

本试验过程中，紫苏品种TS003号、贵苏4号表现出不同的抗旱性。综合各项指标（胚根长除外）可以看出，TS003号抗旱性较贵苏4号强，这还需要通过对生理指标以及抗旱性相关程度的分析进一步综合评价。

参考文献：

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