張鳳銀，陳禪友，胡志輝

(江漢大學 生命科學學院，湖北 武漢 430056)

我國是一個水資源匱乏的國家，被聯(lián)合國列為世界上13個貧水國之一[1]；國土面積約有50%為干旱和半干旱地區(qū)，這些地區(qū)的耕地有50%以上缺少灌溉條件；即使在非干旱地區(qū)，也常受到干旱的脅迫[2-3]。干旱是影響作物生長的3大非生物因素之一，而且還會降低作物產量，全世界由于干旱導致的作物減產超過其他因素造成減產的總和[4-5]。室內模擬干旱脅迫條件的方法，因其操作簡單、條件易控制、重復性好而常用于植物的抗旱性研究中[6]。目前，PEG高滲溶液模擬干旱脅迫是鑒定植物抗旱性的重要方法之一[5-8]。

宿根天人菊(GaillardiaaristataPursh)屬菊科天人菊屬的多年生草本花卉，具有多種用途，其既可用于花壇或花境，也可成叢、成片地栽植于林緣和草地中，還可以作切花。李京春等[9]報道，PEG-6000能提高1年生天人菊(GaillardiapulchellaFoug.)種子的發(fā)芽率。而有關PEG脅迫對多年生宿根天人菊種子萌發(fā)及幼苗生理特性影響的研究尚未見報道。為此，本試驗以PEG-6000模擬干旱脅迫，研究不同質量分數(shù)PEG-6000脅迫下，宿根天人菊種子萌發(fā)指標、幼苗生長指標和生理指標的變化，以期了解宿根天人菊種子萌發(fā)和幼苗生理特性與干旱脅迫之間的關系，為宿根天人菊抗旱機理的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試宿根天人菊種子購自湖北省武漢市花卉種子市場。PEG-6000為進口分裝的日本原產純品，購自天津市化學試劑批發(fā)部。

1.2 方 法

試驗于2012年在江漢大學生命科學學院實驗中心進行。選擇飽滿、大小均勻一致的宿根天人菊種子，用質量分數(shù)0.1%高錳酸鉀溶液消毒5 min，無菌水沖洗干凈后晾干；再分別用質量分數(shù)1%，2%，5%，10%，15%，20%，25%的PEG-6000溶液浸種24 h，并以蒸餾水浸種作對照(CK)。浸種過程中不斷攪動，以增加氧氣。浸種結束后，將種子擺放在鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿100粒種子，加入與浸種時質量分數(shù)相同的PEG-6000溶液15 mL，放在溫度為28 ℃、相對濕度為85%的人工氣候箱中培養(yǎng)；每天更換濾紙，同時沿培養(yǎng)皿壁加入相同質量分數(shù)PEG-6000處理液15 mL，保持各處理液質量分數(shù)的相對穩(wěn)定。每個處理重復3次，連續(xù)培養(yǎng)14 d。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 種子萌發(fā)指標 從種子培養(yǎng)次日起每天定時統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)，以胚根長為種子長的1/2作為發(fā)芽標準。發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的計算公式如下：

發(fā)芽勢=發(fā)芽初期(3 d)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽率=發(fā)芽終期(7 d)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)。

式中：Gt為不同時間發(fā)芽的種子數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽時間。

1.3.2 幼苗生長指標和生理指標 種子培養(yǎng)14 d后，從每個培養(yǎng)皿中隨機選擇15株幼苗測量主根長、芽長及鮮質量。同時測定幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量等生理指標。其中，SOD活性測定采用氮藍四唑(NBT)光化還原法[10]，MDA含量的測定采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS 2000進行統(tǒng)計分析，并用鄧肯氏方法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 PEG-6000脅迫對宿根天人菊種子萌發(fā)的影響

種子萌發(fā)活力通常用發(fā)芽勢、發(fā)芽率以及發(fā)芽指數(shù)等指標衡量。從表1可知，隨PEG-6000質量分數(shù)的增加，宿根天人菊種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)總體呈下降趨勢。PEG-6000質量分數(shù)為1%和2%時，宿根天人菊種子的發(fā)芽勢與對照差異不顯著(P>0.05)，5%及以上質量分數(shù)PEG-6000處理種子的發(fā)芽勢顯著或極顯著低于對照。質量分數(shù)1%～10% PEG-6000處理種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)與對照差異不顯著(P>0.05)，但當PEG-6000質量分數(shù)超過15%時，種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)極顯著降低(P<0.01)。20% PEG-6000處理的種子基本不能萌發(fā)，其發(fā)芽率僅有3%； 25% PEG-6000處理的種子完全不能萌發(fā)，其發(fā)芽率為0%。由此可見，PEG-6000延緩了種子的萌發(fā)，降低了種子的萌發(fā)力，且質量分數(shù)越高，抑制作用越強。

表 1 PEG-6000脅迫對宿根天人菊種子萌發(fā)的影響

2.2 PEG-6000脅迫對宿根天人菊幼苗生長的影響

由表2可知，隨PEG-6000質量分數(shù)升高，宿根天人菊幼苗主根長總體呈增加的趨勢。1%和2%PEG-6000脅迫對宿根天人菊主根生長影響不明顯(P>0.05)，PEG-6000質量分數(shù)超過5%時促進主根生長，并以10%時的主根最長，幾乎是對照的2倍；15% PEG-6000處理的主根長雖短于10% PEG-6000處理，但仍極顯著長于對照，是對照的1.8倍。宿根天人菊幼苗的芽長和鮮質量隨PEG-6000質量分數(shù)的增加呈下降趨勢。PEG-6000的質量分數(shù)超過1%時，宿根天人菊芽生長受到明顯抑制(P<0.05)，PEG-6000質量分數(shù)為1%，2%，5%，10%和15%時，芽長分別為對照的83%，84%，81%，45%和31%。PEG-6000的質量分數(shù)為1%，2%時，宿根天人菊幼苗的鮮質量與對照差異不顯著(P>0.05)，但當質量分數(shù)超過5%時，幼苗的鮮質量極顯著低于對照(P<0.01)，PEG-6000質量分數(shù)為5%，10%和15%時，其幼苗的鮮質量分別為對照的87%，70%和36%。由此可見，PEG-6000脅迫可以抑制宿根天人菊芽的生長，且質量分數(shù)越高，抑制作用越強；而適宜質量分數(shù)的PEG-6000脅迫可以促進根的生長。

表 2 PEG-6000脅迫對宿根天人菊幼苗生長的影響

2.3 PEG-6000脅迫對宿根天人菊幼苗生理指標的影響

由表3可知，隨PEG-6000質量分數(shù)的增大，宿根天人菊幼苗SOD活性呈先升高后降低的變化趨勢。其中，PEG-6000的質量分數(shù)為1%，10%時，宿根天人菊幼苗SOD活性與對照差異不顯著(P>0.05)；PEG-6000的質量分數(shù)為2%和5%時，幼苗SOD活性極顯著高于對照(P<0.01)，分別比對照高26%和57%；而質量分數(shù)為15%時，幼苗SOD活性顯著低于對照(P<0.05),比對照降低了20%。

MDA含量可以反映植物細胞膜的受傷害程度，兩者呈正相關關系。由表3可見，隨PEG-6000質量分數(shù)的增大，宿根天人菊幼苗MDA含量呈逐漸上升的趨勢。其中，1% PEG-6000處理宿根天人菊幼苗MDA含量與對照無顯著差異(P>0.05)；2%及以上質量分數(shù)PEG-6000處理幼苗MDA含量顯著或極顯著高于對照，2%，5%，10%，15% PEG-6000處理幼苗的MDA含量分別比對照增加了28%，89%，132%和207%。說明隨PEG-6000質量分數(shù)的增加，宿根天人菊幼苗的細胞膜受傷害程度加重。

表 3 PEG-6000脅迫對宿根天人菊幼苗SOD活性和MDA含量的影響

3 討 論

PEG-6000用作種子滲透調節(jié)處理是目前生理學研究的熱點[11]。本研究結果表明，在宿根天人菊整個種子萌發(fā)期間用質量分數(shù)20% PEG-6000處理幾乎不能發(fā)芽，25% PEG-6000處理完全不能發(fā)芽，5%～10% PEG-6000處理受到一定程度抑制，而15% PEG-6000處理種子萌發(fā)受到明顯的抑制，這與楊柳等[5]對黃麻及吳麗云等[12]對八棱海棠的研究結果，即“PEG-6000抑制種子的萌發(fā)，而且質量分數(shù)越大，抑制越嚴重”相似。而李京春等[9]發(fā)現(xiàn)，天人菊種子用質量分數(shù)20% PEG-6000處理4 h能提高其發(fā)芽率；王文帆等[13]發(fā)現(xiàn)，用25% PEG-6000溶液浸種24 h，能加快谷稗種子發(fā)芽速度，提高發(fā)芽率；袁媛等[14]發(fā)現(xiàn)，用20% PEG-6000浸種1 h或10% PEG-6000浸種4 h也能提高黃芩種子的萌發(fā)率。這表明，PEG-6000脅迫對種子活力和萌發(fā)效應的影響因植物種類、PEG-6000質量分數(shù)以及脅迫時間而異。

根長是評價植物根系吸收功能最常用的指標，較長的根系可以使植物在干旱脅迫時吸收更多的水分。胡承偉等[15]認為，相對側根數(shù)以及根長可作為植物抗旱性鑒定的輔助指標。本研究結果表明，在PEG-6000脅迫下，宿根天人菊幼苗的芽長隨PEG-6000質量分數(shù)增加呈現(xiàn)下降趨勢，而在一定質量分數(shù)范圍內促進根生長，這與華智銳等[16]在商洛黃芩及宋麗華等[17]在臭椿中的研究結果一致；但李文鶴等[18]在野菊花的研究中發(fā)現(xiàn)， 50～200 g/L 的PEG-6000脅迫抑制胚根的生長，PEG-6000質量濃度越高，抑制越嚴重。這也表明，不同植物的根系生長對PEG-6000脅迫的響應不同。

逆境會導致植物體內產生大量的活性氧，引起膜脂過氧化，造成膜系統(tǒng)受損,而SOD是清除植物體內氧自由基的重要保護酶，為膜保護的第一道防線[19-21]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨PEG-6000脅迫程度的加重，宿根天人菊幼苗SOD活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，這與段慧榮等[4]在沙冬青幼苗、左利萍等[22]在檸條葉片中的研究結果一致。表明一定劑量范圍內的PEG誘導，可以提高細胞膜保護酶SOD的活性，有效清除活性氧；但劑量過大時，保護酶系統(tǒng)會遭到破壞，SOD活性下降，膜破壞加重。

MDA含量可以反映脂膜過氧化程度和細胞膜系統(tǒng)受傷害程度。本研究發(fā)現(xiàn)，隨PEG-6000模擬干旱脅迫的加重，宿根天人菊幼苗MDA含量呈逐漸升高趨勢，說明細胞膜受傷害程度增加，這與段慧榮等[4]在沙冬青和吳麗云等[12]在八棱海棠中的研究結果一致。

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