邢雨蒙，周國(guó)彥，彭笑潔，秘立福，謝 洋，2*

(1.河北科技師范學(xué)院園藝科技學(xué)院，河北秦皇島 066004；2.河北省特色園藝種質(zhì)挖掘與創(chuàng)新利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北秦皇島 066004)

鹽脅迫是影響種子萌發(fā)的重要因素之一。我國(guó)鹽堿地總面積達(dá)9 913萬(wàn)hm2，約占全國(guó)土地面積的10%，且鹽堿地呈面積大、分布廣、耕地占比大等顯著特點(diǎn)[1]。鹽脅迫使種子萌發(fā)受阻，植株發(fā)育遲緩，早衰甚至死亡，同時(shí)會(huì)對(duì)植物造成生理性干旱，產(chǎn)生離子毒害，從而對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程中的光合作用、呼吸作用、膜結(jié)構(gòu)、物質(zhì)合成與代謝等各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生不良的影響[2-4]。

1973年Heydecker等[5]提出種子引發(fā)概念，種子引發(fā)主要是通過(guò)對(duì)細(xì)胞膜滲透調(diào)節(jié)，達(dá)到有效提高植物種子的抗逆性和耐受性，從而提高種子的品質(zhì)和抗性。研究表明，種子經(jīng)引發(fā)劑處理后，其種子活力顯著增強(qiáng)且抗逆性提高，如可以忍受低溫、干旱、鹽脅迫等不利的環(huán)境因素，保證出苗迅速有序[6-7]。因此，利用種子引發(fā)技術(shù)來(lái)提高植物對(duì)逆境的適應(yīng)性或抗逆性是一種有效的途徑[8]。聚乙二醇(PEG)是一類高分子復(fù)合物，具有滲透調(diào)節(jié)作用[9]。作為引發(fā)劑，適宜濃度PEG可提高棉花在鹽脅迫下的出苗率和種子抗氧化物酶活性[10]，提高低溫脅迫甜菜種子的萌發(fā)率且能降低幼苗中丙二醛的含量[11]，提高黃瓜種子萌發(fā)和幼苗抗冷性[12]。

蘿卜(RaphanussativusL.)是十字花科蘿卜屬重要的一、二年生根菜類蔬菜作物，在世界各地廣泛種植，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值[13-14]。生產(chǎn)上蘿卜通常采用直播或穴播方式，而鹽堿地種植蘿卜會(huì)造成種子發(fā)芽率低和植株生長(zhǎng)發(fā)育不良的現(xiàn)象[15]。PEG引發(fā)技術(shù)對(duì)提高蘿卜耐鹽性有重要作用。

筆者以“綠領(lǐng)揚(yáng)花”蘿卜種子為試材，通過(guò)不同濃度PEG對(duì)種子萌發(fā)效應(yīng)分析，篩選出最適的引發(fā)劑濃度；利用最佳PEG濃度進(jìn)行種子引發(fā)，在不同濃度鹽脅迫下催芽處理，探討PEG引發(fā)對(duì)鹽脅迫下蘿卜種子萌發(fā)特性的影響，篩選鹽脅迫下蘿卜生長(zhǎng)最有效的引發(fā)方式，為蘿卜種子引發(fā)劑和丸?；锪虾Y選提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑試驗(yàn)于2021年在河北科技師范學(xué)院園藝中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供試品種為“綠領(lǐng)揚(yáng)花”蘿卜種子，由南京綠領(lǐng)種業(yè)有限公司生產(chǎn)。PEG-6000購(gòu)于北京索萊寶科技有限公司，其他分析純等藥品由中心實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 最佳引發(fā)條件篩選

1.2.1引發(fā)方法。采用2因素裂區(qū)設(shè)計(jì)方法，利用不同質(zhì)量濃度0%(A1)、5%(A2)、10%(A3)、15%(A4)、20%(A5)的引發(fā)劑PEG-6000于25 ℃條件下各引發(fā)0.5 h(B1)、2.0 h(B2)、4.0 h(B3)。每個(gè)引發(fā)處理按4分法隨機(jī)分別取30粒種子，3次重復(fù)。引發(fā)完成后將種子取出，先用去離子水除去種子表面引發(fā)劑，再用濾紙吸干種子表面水分，在室溫下自然晾干。以未引發(fā)的種子(A0B0)為對(duì)照。

1.2.2發(fā)芽處理。在25 ℃黑暗條件下對(duì)引發(fā)和未引發(fā)的種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。將種子用干凈紗布包裹，放置于鋪有一層無(wú)菌濾紙的玻璃培養(yǎng)皿上，均勻噴灑同體積(約10 mL)的去離子水，每個(gè)處理重復(fù)3次，以未引發(fā)的種子作對(duì)照(A0B0)。定期稱重補(bǔ)充去離子水。

1.2.3測(cè)定指標(biāo)。每天調(diào)查發(fā)芽種子數(shù)、胚根及胚軸總長(zhǎng)度。以芽長(zhǎng)超過(guò)種子長(zhǎng)度的1/2記為發(fā)芽，3 d內(nèi)無(wú)種子發(fā)芽視為發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束，根據(jù)公式計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

發(fā)芽率=3 d內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

發(fā)芽勢(shì)=1 d內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑(對(duì)應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)/發(fā)芽日數(shù))

活力指數(shù)=胚根及胚軸總長(zhǎng)度×發(fā)芽指數(shù)

1.3 鹽脅迫對(duì)引發(fā)和未引發(fā)種子萌發(fā)特性的影響

1.3.1脅迫處理。利用“1.2”中篩選出的最佳引發(fā)條件對(duì)種子進(jìn)行引發(fā)處理，操作步驟同“1.2”。將引發(fā)和未引發(fā)的種子放入鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中(直徑5 cm)，加入15 mL濃度分別為0、25、50、100 mmol/L NaCl溶液中，每次30粒種子，重復(fù)3次。定期稱重補(bǔ)充相應(yīng)的鹽溶液以保持濾紙濕潤(rùn)，放置28 ℃恒溫箱中催芽。

1.3.2測(cè)定指標(biāo)。在第12、24、36、48 h記錄發(fā)芽種子數(shù)、胚根長(zhǎng)與胚芽長(zhǎng)，計(jì)算種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，具體測(cè)定方法同“1.2”。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法利用DPS軟件對(duì)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，利用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子引發(fā)條件篩選由表1可知，各處理組合中發(fā)芽勢(shì)最低的處理為A5B3(13.33%)，最高的為A3B2(50.00%)，兩者之間差異顯著；各處理組合中發(fā)芽率最低的為A4B3(83.33%)，最高的為A2B2和A3B1(96.67%)，差異顯著；各處理組合中發(fā)芽指數(shù)最低的為A1B3(30.50)，最高的處理組合為A3B2(45.72)，兩者差異顯著；各處理組合中活力指數(shù)最低的為A1B2(16.58)，最高的為A3B2(68.33)，兩者差異顯著。

表1 PEG引發(fā)對(duì)蘿卜種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

綜上，隨著PEG濃度的增加，發(fā)芽勢(shì)呈先增加后減小的趨勢(shì)，不同引發(fā)時(shí)間增加和減小的拐點(diǎn)有所差異；10% PEG引發(fā)2.0 h時(shí)(A3B2)種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均最高，且與其他處理差異顯著。

2.2 不同濃度鹽脅迫下PEG引發(fā)對(duì)蘿卜種子發(fā)芽勢(shì)的影響隨著鹽濃度的增加，未引發(fā)(A0B0)的蘿卜種子發(fā)芽勢(shì)均呈減小趨勢(shì)。經(jīng)10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)后的蘿卜種子發(fā)芽勢(shì)在0、 25和50 mmol/L差異不顯著，但100 mmol/L時(shí)其發(fā)芽勢(shì)顯著降低。同濃度鹽脅迫下，10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)較未引發(fā)(A0B0)的蘿卜發(fā)芽勢(shì)均顯著增加，在0、25、50 mmol/L鹽脅迫下，10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)是未引發(fā)(A0B0)種子發(fā)芽勢(shì)的2.10、4.50、17.01倍，尤其在100 mmol/L鹽脅迫時(shí)未引發(fā)(A0B0)種子發(fā)芽勢(shì)為0，10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)為6.66%(圖1)。

注：不同小寫字母表示同一濃度不同處理間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示相同處理不同濃度間差異顯著(P<0.05)

2.3 不同濃度鹽脅迫下PEG引發(fā)對(duì)蘿卜種子發(fā)芽率的影響10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)較未引發(fā)(A0B0)的蘿卜種子發(fā)芽率均有所增加，且隨著鹽濃度的增加，引發(fā)效應(yīng)越顯著。當(dāng)鹽濃度為0和25 mmol/L時(shí)，10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)與未引發(fā)(A0B0)種子發(fā)芽率無(wú)顯著差異；當(dāng)鹽濃度為50和100 mmol/L時(shí)，10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)的發(fā)芽率顯著高于未引發(fā)(A0B0)種子，其中50 mmol/L時(shí)高達(dá)1.39倍，100 mmol/L時(shí)10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)的發(fā)芽率為23.33%，但未引發(fā)(A0B0)種子發(fā)芽率為0(圖2)。

注：不同小寫字母表示同一濃度不同處理間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示相同處理不同濃度間差異顯著(P<0.05)

2.4 不同濃度鹽脅迫下PEG引發(fā)對(duì)蘿卜種子發(fā)芽指數(shù)的影響未引發(fā)(A0B0)和10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)種子的發(fā)芽指數(shù)隨鹽濃度增加變化趨勢(shì)有所差異，鹽濃度為0和25 mmol/L時(shí)未引發(fā)(A0B0)種子發(fā)芽指數(shù)無(wú)顯著差異，鹽濃度為50和100 mmol/L時(shí)發(fā)芽指數(shù)顯著下降；鹽濃度為0、25和50 mmol/L時(shí)10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)的種子發(fā)芽指數(shù)無(wú)顯著差異，鹽濃度為100 mmol/L時(shí)發(fā)芽指數(shù)顯著下降。其中，鹽濃度為50 mmol/L時(shí)10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)的種子發(fā)芽指數(shù)為未引發(fā)種子的3.30倍(圖3)。

注：不同小寫字母表示同一濃度不同處理間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示相同處理不同濃度間差異顯著(P<0.05)

2.5 不同濃度鹽脅迫下PEG引發(fā)對(duì)蘿卜種子活力指數(shù)的影響鹽濃度為0～100 mmol/L時(shí)，10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)引發(fā)較未引發(fā)(A0B0)種子的活力指數(shù)均增加，但無(wú)顯著差異。鹽濃度為0、25、50 mol/L時(shí)，10%PEG引發(fā)2.0 h為未引發(fā)(A0B0)種子活力指數(shù)的1.80、4.41、15.84倍。鹽濃度為100 mmol/L時(shí)10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)種子活力指數(shù)為2.56，而未引發(fā)(A0B0)為0。其中，鹽濃度為50 mmol/L時(shí)引發(fā)2.0 h(A3B2)的種子活力指數(shù)為116.60(圖4)。

注：不同小寫字母表示同一濃度不同處理間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示相同處理不同濃度間差異顯著(P<0.05)

3 結(jié)論與討論

綜上，與對(duì)照相比在50 mmol/L鹽脅迫下，10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)對(duì)蘿卜種子的萌發(fā)有促進(jìn)作用。10%PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于對(duì)照。

鹽脅迫是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育重要的非生物脅迫之一[16]。植物在低鹽脅迫下持續(xù)一段時(shí)間后，其生長(zhǎng)發(fā)育速率會(huì)受到影響，造成減產(chǎn)和品質(zhì)下降；高鹽脅迫下，植株不能正常生長(zhǎng)，導(dǎo)致代謝紊亂，甚至死亡[17-18]。此外，鹽脅迫下的植物會(huì)通過(guò)食物鏈循環(huán)對(duì)人體造成一定傷害如高血壓、高血脂、癌癥等[4]。

種子引發(fā)是對(duì)種子萌發(fā)和脅迫響應(yīng)機(jī)理研究常用的一種方法[16]。PEG是最常用的引發(fā)劑，在一定的濃度范圍內(nèi)，有利于種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)，能提高種子的出苗率、成苗率和對(duì)逆境脅迫的適應(yīng)性[19-20]。研究表明，毛竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均隨PEG濃度的升高呈先增大后減小的趨勢(shì)，且均在5%濃度達(dá)到最大值[21]；5% PEG-6000引發(fā)12 h為棉種最佳引發(fā)條件，且發(fā)現(xiàn)PEG引發(fā)可以通過(guò)增強(qiáng)種子內(nèi)部抗氧化酶活性和緩解膜脂過(guò)氧化程度來(lái)提高棉種的耐鹽能力[10]；鹽脅迫下15% PEG預(yù)處理可以有效提高多年生黑麥草的光合色素含量，降低MDA、游離脯氨酸含量，增加可溶性糖含量，提高抗氧化酶活性[22]。該研究采用不同濃度不同引發(fā)時(shí)間對(duì)蘿卜種子進(jìn)行PEG引發(fā)，篩選出10% PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)蘿卜種子的發(fā)芽勢(shì)(1 d，50%)、發(fā)芽率(3 d，88.97%)、發(fā)芽指數(shù)(45.72)和活力指數(shù)(68.33)均最高，說(shuō)明10% PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)能夠顯著促進(jìn)蘿卜種子的萌發(fā)。該試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同濃度PEG引發(fā)的鹽脅迫下種子發(fā)芽的研究，發(fā)現(xiàn)在50 mmol/L鹽脅迫下，10% PEG引發(fā)2.0 h(A3B2)對(duì)蘿卜種子的萌發(fā)有顯著影響，其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于對(duì)照，其差異倍數(shù)分別為17.01、1.39、3.30和15.84。對(duì)比前人研究發(fā)現(xiàn)不同物種最佳引發(fā)濃度有所不同，引發(fā)劑種類、引發(fā)時(shí)間、引發(fā)濃度等決定最終引發(fā)效果。

隨著科技進(jìn)步與高新引發(fā)劑的研發(fā)，探究不同類型引發(fā)劑、新型引發(fā)劑及混合引發(fā)劑對(duì)種子萌發(fā)效應(yīng)及逆境響應(yīng)的影響，篩選最佳引發(fā)條件以促進(jìn)種子的萌發(fā)和對(duì)逆境適應(yīng)性變得尤為重要[23-24]。該研究?jī)H以PEG引發(fā)劑為例，篩選蘿卜最佳PEG引發(fā)濃度與引發(fā)時(shí)長(zhǎng)，探究不同鹽脅迫下，PEG引發(fā)對(duì)蘿卜種子萌發(fā)效應(yīng)的影響。對(duì)于不同引發(fā)劑鹽脅迫下對(duì)蘿卜種子萌發(fā)效應(yīng)的研究還需要進(jìn)一步分析。此外，為適應(yīng)現(xiàn)代集約化育苗方式，通過(guò)對(duì)引發(fā)劑、引發(fā)濃度和引發(fā)時(shí)長(zhǎng)的研究，可為種子丸?；锪线x擇提供理論依據(jù)[24]。