關(guān)鍵詞：干旱脅迫；油菜；種子萌發(fā)；幼苗生長(zhǎng)；影響

近年來，全球氣候變暖，水資源短缺問題日益加劇，因干旱缺水每年有大量作物出現(xiàn)減產(chǎn)問題，干旱已成為限制我國(guó)作物產(chǎn)量潛力發(fā)揮的一個(gè)主要因素[1-2]。種子萌發(fā)階段是作物能否在干旱條件下完成生育周期的關(guān)鍵時(shí)期，作物在萌發(fā)期抗旱性的高低直接決定其出苗質(zhì)量，影響著作物的生長(zhǎng)發(fā)育[3]。干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致種子發(fā)芽率的降低，延緩種子萌發(fā)[4]；會(huì)造成旱地作物缺苗率超過20%，甚至達(dá)到40%-50%，引發(fā)大面積的減產(chǎn)[5]。因而，在干旱地區(qū)研究種子萌發(fā)期抗旱性尤為重要。

雷斌和張鳳銀[6]以3個(gè)豌豆變種（菜用豌豆、軟莢豌豆和糧用豌豆）為材料，在種子萌發(fā)期間，以15%的聚乙二醇-6000（PEG-6000）溶液作為滲透介質(zhì)模擬干旱脅迫，觀測(cè)了其生理響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)15%的PEG-6000溶液抑制了3個(gè)豌豆變種幼苗芽的生長(zhǎng)，誘導(dǎo)了丙二醛含量和脯氨酸含量上升，會(huì)不同程度降低其發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，抑制主根和側(cè)根的生長(zhǎng)。王銘凡等[7]以不同濃度PEG-6000模擬干旱環(huán)境，研究了不同干旱程度對(duì)細(xì)梗絲石竹、狹葉剪秋羅、狹葉北絲石竹3種石竹科植物種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)3種石竹種子的耐旱性強(qiáng)弱關(guān)系為細(xì)梗絲石竹＞狹葉北絲石竹＞狹葉剪秋羅；研究顯示5%-15%濃度PEG-6000溶液對(duì)石竹種子根長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，3種石竹種子幼苗的根冠隨PEG濃度增加呈現(xiàn)先增加、后減少的趨勢(shì)，這表明干旱脅迫時(shí)幼苗主要通過增加根系所占比例以汲取更多的水分來緩解干旱脅迫。吳秀寧等[8]以不同黑小麥品種為供試材料，采用PEG-6000模擬干旱條件，研究黑小麥萌發(fā)期對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)干旱脅迫后，黑小麥發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、主胚根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根干質(zhì)量和芽干質(zhì)量與對(duì)照相比均有不同程度下降，根冠比上升，貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率下降。彭玉琳等[9]選用70份青稞為材料，通過干旱脅迫條件下青稞各指標(biāo)的變異分析，發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下青稞種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、芽長(zhǎng)、主胚根長(zhǎng)、芽鮮質(zhì)量、芽干質(zhì)量、根鮮質(zhì)量和根干質(zhì)量均受到抑制，其中，受干旱影響最大的指標(biāo)為根長(zhǎng)，在干旱脅迫下根長(zhǎng)平均值較對(duì)照減少9.94cm，變異系數(shù)下降38.65%。在我國(guó)，油菜是第一大油料作物，其種植規(guī)模以及產(chǎn)量均居于世界首位；同時(shí)，我國(guó)也是全世界范圍內(nèi)食用油消費(fèi)量最大的國(guó)家[10]。為探究油菜種子萌發(fā)期的耐旱性能，本研究進(jìn)行了模擬干旱試驗(yàn)，希望能夠?yàn)橛筒说目购翟耘嗵峁├碚撝С帧?/p>

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 試驗(yàn)種子

試驗(yàn)用油菜種子為“甘藍(lán)型油菜秦油2號(hào)”種子，購(gòu)置于當(dāng)?shù)胤N子站。

1.1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)用DDA-11A數(shù)顯電導(dǎo)率儀由上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司提供；SPAD-502葉綠素儀由日本柯尼卡美能達(dá)（KonicaMinolta）株式會(huì)社提供。

1.1.3 試驗(yàn)試劑

試驗(yàn)用試劑主要包括硫代巴比妥酸、三氯乙酸、愈創(chuàng)木酚、100mmol/L磷酸緩沖液（pH=6.0）、30%過氧化氫。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 干旱脅迫對(duì)種子萌發(fā)特性的影響

采用PEG-6000模擬干旱脅迫，根據(jù)PEG-6000濃度的不同設(shè)置7個(gè)處理，分別為CK處理（對(duì)照處理，蒸餾水，PEG-6000濃度為0%）、T1處理（PEG-6000濃度為5%）、T2處理（PEG-6000濃度為10%）、T3處理（PEG-6000濃度為15%）、T4處理（PEG-6000濃度為20%）、T5處理（PEG-6000濃度為25%）、T6處理（PEG-6000濃度為30%），每個(gè)處理分別重復(fù)3次，共21個(gè)試驗(yàn)組。采用水培法培育種子，在干燥、已消毒的培養(yǎng)皿內(nèi)鋪設(shè)4層紗布，接著整齊放入種子，每個(gè)培養(yǎng)皿置入種子35粒。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)在每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)分別裝入相應(yīng)濃度的PEG-6000溶液，稱量各培養(yǎng)皿并記錄初始重量。接著將培養(yǎng)皿置于22℃的恒溫光照培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，每日上午稱重，采用蒸餾水及時(shí)補(bǔ)充散失的水分直至初始重量，確保PEG-6000始終處于恒定濃度。每天記錄種子發(fā)育情況，將胚根長(zhǎng)度為2-3mm設(shè)置為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，若連續(xù)3日無種子萌發(fā)即認(rèn)定為發(fā)芽結(jié)束，統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)。

發(fā)芽率（%）=（最終發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%

發(fā)芽勢(shì)（%）=（前7天內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)=Σ在t日的發(fā)芽數(shù)/發(fā)芽日數(shù)

活力指數(shù)=萌發(fā)期根長(zhǎng)×發(fā)芽指數(shù)

1.2.2 干旱脅迫對(duì)幼苗生理生化特性的影響

種子發(fā)芽結(jié)束后，每個(gè)處理選擇20株長(zhǎng)勢(shì)基本一致的種苗，測(cè)量幼苗苗高、子葉長(zhǎng)、下胚軸長(zhǎng)、根長(zhǎng)、根粗等生理指標(biāo)以及脯氨酸含量（酸性茚三酮顯色法）[11]、丙二醛（MDA）含量（硫代巴比妥酸比色法）[11]、葉綠素含量（丙酮提取法）[11]、超氧化物歧化酶（SOD，氮藍(lán)四唑顯色法）活性[12]、過氧化物酶（POD，愈創(chuàng)木酚法）活性[12]、過氧化氫酶（CAT，用紫外吸收法）活性[12]、抗壞血酸過氧化物酶（APX，用紫外吸收法）活性[12]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并生成表格，采用SPSS23.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)油菜種子萌發(fā)特性的影響

干旱脅迫對(duì)油菜種子幾個(gè)常見萌發(fā)特性指標(biāo)的影響，見表1。由表1可知，不同處理油菜種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)均存在顯著差異。CK、T1、T2三個(gè)處理油菜種子發(fā)芽率差異不顯著，在91.11%-93.63%之間，隨著PEG-6000濃度的進(jìn)一步升高，油菜種子發(fā)芽率開始逐漸降低，直至T6處理的50.63%達(dá)到最低值，其中，T2和T3處理油菜種子發(fā)芽率差異不顯著；從發(fā)芽勢(shì)情況來看，在PEG-6000濃度較低時(shí)，即CK、T1、T2、T3處理，油菜種子發(fā)芽勢(shì)無顯著差異，最低值為89.00%，最高值為91.78%，隨著PEG-6000濃度的進(jìn)一步升高，油菜種子發(fā)芽勢(shì)開始明顯降低直至T6處理的45.33%；隨著PEG-6000濃度的不斷升高，油菜種子發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)出先升高、后降低的趨勢(shì)，由CK處理的41.82升高至T1處理的44.13（最大值），接著開始逐漸降低直至T6處理的13.37（最低值），其中，T1和T2處理油菜種子發(fā)芽指數(shù)無顯著差異，CK和T2處理油菜種子發(fā)芽指數(shù)無顯著差異，其余各處理存在顯著差異；從不同處理油菜種子活力指數(shù)情況來看，T2處理最高，達(dá)到了503.75，T6處理最低，僅32.99，其余處理居中，其中，T1和T2處理油菜種子活力指數(shù)差異不顯著，其余處理差異顯著。

2.2 干旱脅迫對(duì)油菜幼苗生長(zhǎng)的影響

干旱脅迫對(duì)油菜幼苗五個(gè)常見生長(zhǎng)指標(biāo)的影響，見表2。由表2可知，不同處理油菜幼苗苗高、根長(zhǎng)、子葉長(zhǎng)、下胚軸長(zhǎng)、莖粗均存在顯著差異。從苗高情況來看，隨著PEG-6000濃度的升高呈現(xiàn)出先升高、接著持續(xù)降低的趨勢(shì)，由CK處理的3.58cm升高至T1處理的3.62cm并達(dá)到最大值，接著逐漸降低至T6處理的1.38cm，CK、T1和T2處理油菜幼苗苗高差異不顯著，T2與T3、T4苗高差異不顯著，T4與T5處理苗高差異不顯著；CK、T1、T2三個(gè)處理油菜幼苗根長(zhǎng)無顯著差異，在11.37-11.90mm之間，明顯高于其余處理，接著為T3和T4處理（二者油菜根長(zhǎng)差異不顯著，在5.84-5.87cm之間），T6處理最低（僅2.47cm）；T2處理的油菜幼苗子葉長(zhǎng)最長(zhǎng)，為7.17mm（與T1處理差異不顯著），T6處理最短（僅4.49mm），其余處理居中，其中，CK、T1、T3和T4處理油菜幼苗子葉長(zhǎng)差異不顯著；從下胚軸長(zhǎng)情況來看，由高到低排序依次為T2gt;T1gt;CKgt;T3gt;T4gt;T5gt;T6處理，其中，T2和T1處理下胚軸長(zhǎng)差異不顯著，T1和CK處理下胚軸長(zhǎng)差異不顯著，T3和T4處理下胚軸長(zhǎng)差異不顯著，T4和T5處理下胚軸長(zhǎng)差異不顯著；CK、T1、T2、T3處理油菜幼苗莖粗差異不顯著，整體在1.37-1.55mm之間，明顯高于其余三個(gè)處理，其中，T4和T5處理油菜幼苗莖粗差異不顯著（在1.01-1.08mm之間），T6處理莖粗最小，僅0.83mm。

2.3 干旱脅迫對(duì)油菜幼苗生理特性的影響

干旱脅迫對(duì)油菜幼苗三個(gè)常見生理指標(biāo)的影響，見表3。

由表3可知，干旱脅迫對(duì)油菜幼苗脯氨酸、丙二醛和葉綠素含量存在顯著影響。從脯氨酸含量情況來看，隨著PEG-6000濃度的升高，油菜幼苗脯氨酸含量呈現(xiàn)出持續(xù)升高的趨勢(shì)，由CK處理的0.28mg/g逐漸升高至T6處理的0.62mg/g，其中，T1和T2處理油菜幼苗脯氨酸含量差異不顯著，其余處理差異顯著；不同處理油菜幼苗丙二醛含量由高到低排序依次為T4、T3、T5、T6、T2、T1和CK處理，其中，T6和T5、T4處理丙二醛含量差異不顯著，T3和T4處理丙二醛含量差異不顯著，T2和T1處理丙二醛含量差異不顯著，T1和CK處理丙二醛含量差異不顯著；油菜幼苗葉綠素含量也隨著PEG-6000濃度的升高而先升高、后降低，由CK處理的1.18mg/g升高至T2處理的1.50mg/g，接著開始逐漸降低直至T6處理的1.17mg/g，T2、T3、T4和T5處理葉綠素含量差異不顯著，T1、T4和T5處理葉綠素含量差異不顯著，CK和T6處理葉綠素含量差異不顯著。

2.4 干旱脅迫對(duì)油菜幼苗酶活性的影響

干旱脅迫對(duì)油菜幼苗三種酶活性的影響，見表4。

由表4可以看出，不同處理油菜幼苗SOD活性由高到低依次為：T4gt;T5gt;T3gt;T2gt;T6gt;T1gt;CK處理，最大值為59.04U/g，最小值為31.08U/g，其中，T4與T5處理SOD活性差異不顯著，T5與T3處理SOD活性差異不顯著，CK與T1處理SOD活性差異不顯著；從POD活性情況來看，在T3處理時(shí)達(dá)到了最大值（283.64U/min·g），接著依次為T4處理（259.79U/min·g）、T2處理（220.78U/min·g）、T5處理（173.65U/min·g）、T6處理（149.88U/min·g）、T1處理（123.65U/min·g）、CK處理（118.74U/min·g），其中，T1和CK處理油菜幼苗POD活性差異不顯著；通過測(cè)量不同處理油菜幼苗CAT活性可以看出，各處理間差異顯著，T3處理最高（11.83U/min·g），T6處理最低（6.35U/min·g），其余處理居中，其中，T3和T4處理油菜幼苗CAT活性差異不顯著，CK、T1和T2處理油菜幼苗CAT活性差異不顯著，CK、T1、T5和T6處理油菜幼苗CAT活性差異不顯著。

3 討論與結(jié)論

在植物整個(gè)生活史當(dāng)中，種子萌發(fā)是尤為重要的一個(gè)組成部分，干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致植物種子萌發(fā)指標(biāo)出現(xiàn)變化，最終影響種子萌發(fā)情況[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著PEG-6000濃度的提高，油菜種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗子葉長(zhǎng)、下胚軸長(zhǎng)均呈現(xiàn)出先升高、后降低的趨勢(shì)，苗高、根長(zhǎng)以及莖粗呈現(xiàn)出初期無明顯變化，后期顯著降低的趨勢(shì)，這與干旱脅迫對(duì)毛竹[14]、云南松[15]和榆樹[16]等種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)的規(guī)律相類似，這表明輕度干旱脅迫不會(huì)對(duì)油菜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)造成影響，甚至?xí)a(chǎn)生促進(jìn)作用；在中度及重度干旱脅迫下，油菜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)將受到明顯的抑制作用。

MDA是一種膜脂過氧化產(chǎn)物，植物在受到逆境脅迫時(shí)，會(huì)在不同程度上毒害生物膜以及許多生物大分子[17]。江遠(yuǎn)芳[18]發(fā)現(xiàn)，隨干旱脅迫的加劇紫槐種子萌發(fā)期間MDA含量急劇上升；而魏波等[19]發(fā)現(xiàn)在輕度、中度干旱條件下紅花MDA含量呈不斷上升的趨勢(shì)，而在重度干旱條件下呈下降趨勢(shì)。本研究發(fā)現(xiàn)，油菜幼苗MDA含量隨PEG-6000濃度的升高呈現(xiàn)出先升高、后降低的趨勢(shì)，這與魏波等的研究結(jié)果一致，主要是由于在輕度以及中度干旱脅迫下，油菜會(huì)迅速積累NDA，但是在超過所能承受的最大限度后，細(xì)胞膜嚴(yán)重受損，導(dǎo)致MDA的積累受到影響，最終造成了MDA含量的降低。

SOD、POD、CAT三種酶能夠?qū)⒅参矬w內(nèi)過氧化氫分解為水及氧氣，在干旱脅迫條件下，植物體內(nèi)會(huì)迅速積累活性氧，上述酶制劑將隨著活性氧的變化開始積累，以平衡植物體內(nèi)活性氧的代謝，避免保護(hù)系統(tǒng)受到損傷，以提升植物抗旱能力[20]。因而可以用上述酶活性的變化規(guī)律判斷植物的抗旱性。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著干旱脅迫程度的加劇，油菜幼苗上述三種酶活性呈先升高、后降低的趨勢(shì)，表明在輕度以及中度干旱脅迫下，油菜可通過提升自身SOD活性、POD活性、CAT活性以緩解細(xì)胞受損，但是在重度干旱脅迫下，因過氧化氫的過度積累已超過酶制劑的緩解作用，導(dǎo)致酶活性的降低[21-22]。

綜上所述，輕度干旱脅迫（PEG-6000濃度為5%-10%）有助于油菜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)；在中度干旱脅迫（PEG-6000濃度為25%-20%）下，幼苗種子萌發(fā)及生長(zhǎng)受到了一定程度的抑制；在重度干旱脅迫（PEG-6000濃度為25%-30%）下，油菜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)受到明顯抑制，生理代謝受損較為嚴(yán)重。在PEG-6000濃度為10%-15%時(shí)，油菜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)效果最理想，因而10%-15%的PEG-6000濃度是油菜干旱脅迫的最適宜濃度。