PEG模擬干旱對桔梗種子發芽和幼苗生長的影響

丁膺賓 張海艷

摘要：采用PEG模擬干旱處理，研究不同濃度PEG（0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%）對桔梗種子萌發及幼苗生長的影響。研究表明，與CK相比，2%、4%PEG處理的桔梗種子萌發和幼苗生長均無顯著變化；6%PEG處理的桔梗種子發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數、幼苗的芽長、根長、干重、鮮重和根苗比均顯著降低，且隨著PEG濃度的升高降低程度增大；10%和14%PEG處理的發芽率分別為CK的50%和10%左右。可見，低濃度PEG（2%、4%）對桔梗種子發芽和幼苗生長無顯著影響，6%、10%和14%分別是開始抑制濃度、半抑制濃度和抗旱極限濃度；PEG脅迫對桔梗幼苗根的抑制程度大于芽。綜上可知，桔梗屬于較耐干旱的中藥材植物，適宜在輕度干旱地區推廣種植。

關鍵詞：桔梗；PEG模擬干旱；種子萌發；幼苗生長

中圖分類號：S682.1+90.1文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）10-0051-04

桔梗[Platycodon grandiflorum （Jacq.）A.DC.]為桔梗科多年生雙子葉草本植物，是一種藥、食、賞兼用植物。近年來，桔梗抗衰老、抑癌、抗蟲殺菌和氣味掩飾劑等功效相繼被發現，受到越來越多人的青睞，單靠野生資源已不能滿足市場需求。因此，人工栽培是擴大桔梗種植面積、增加產量以滿足日益增多的需求的一個重要手段。

隨著全球氣候變暖，干旱成為限制農業生產的最主要因子之一。我國水資源極為匱乏，約一半的國土面積位于干旱和半干旱地區，嚴重威脅著農業生產[1，2]。種子萌發是植物生命歷程的開始，研究干旱對桔梗種子發芽的影響對于桔梗的旱地栽培具有較大的理論和實踐意義。劉自剛等[3]采用5%、10%、15%、20%、25%濃度的PEG模擬干旱脅迫，研究了桔梗種子萌發及幼苗生長對干旱脅迫的形態與生理響應機制，認為干旱脅迫對桔梗種子萌發和幼根、幼芽生長均有明顯的抑制作用。我國各地土壤干旱程度不一，李文鶴[4]、劉曉東[5]和劉艷[6]等研究發現，輕度干旱有利于野菊、野生月見草、甘草的幼苗生長。本試驗采用PEG模擬干旱處理，研究不同濃度PEG（0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%）對桔梗種子發芽和幼苗生長的影響，為桔梗的抗旱栽培及規范化種植提供一定參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料為2013年收獲的桔梗種子，4℃冰箱貯藏。2014年6月，隨機挑選形態完整、無病蟲害、無殘缺的種子，75%乙醇消毒5 min，5%次氯酸鈉消毒5 min，蒸餾水沖洗干凈。

1.2試驗設計

采用PEG模擬干旱環境，設0（CK）、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%（W/V） 共8個濃度的PEG處理。在鋪有兩層濾紙的培養皿中加入10 mL對應濃度的PEG溶液，每個培養皿均勻擺放100粒種子，于25℃、24 h光照條件下發芽。每個處理重復3次。

1.3測定項目及方法

1.3.1種子萌發指標每天定時統計發芽種子數，計算種子的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數。發芽勢（%）=第5 d的種子發芽數/供試種子總數×100；發芽率（%）=第14 d的種子發芽數/供試種子總數×100；發芽指數=Σ（Gt/Dt），其中Gt為第t天的種子發芽數，Dt為對應Gt的發芽天數；活力指數=發芽指數×芽長；發芽速度=Σ（Gi/Ti），其中：i是發芽期數，Gi是第i期的發芽率；Ti是發芽天數。

1.3.2幼苗生長指標第14 d時，每個重復隨機選取10株幼苗，測量幼苗的芽長、根長、苗干重以及苗鮮重，計算根苗比。根苗比=根長/芽長。

1.4數據處理

采用Microsoft Excel對數據進行統計和作圖，采用DPS軟件進行方差分析。

2結果與分析

2.1PEG模擬干旱脅迫對桔梗種子萌發的影響

由圖1可看出，桔梗種子第3 d開始萌發，之后發芽種子數迅速增加，10 d后基本穩定。與CK相比，2%和4%PEG處理的發芽率無顯著變化，6%及更高濃度PEG處理的發芽率顯著降低，且濃度越高降低程度越大。可見，低濃度PEG（2%、4%）處理對桔梗種子萌發無顯著影響，較高濃度PEG（6%～14%）顯著抑制桔梗種子萌發。

由表1可以看出，隨著PEG濃度的增加，桔梗種子發芽率、發芽勢、發芽指數以及發芽速度的變化趨勢均為先增高后降低，活力指數呈現降低趨勢。方差分析表明，與CK相比，2%和4%PEG處理下桔梗種子各項發芽指標均無顯著變化，6%、8%、10%、12%和14%PEG處理下種子萌發指標顯著降低。6%、8%、10%、12%、14% PEG處理的發芽率和發芽勢分別是CK的93.9%和77.1%、76.2%和38.6%、56.7%和27.6%、38.0%和12.4%、9.6%和4.8%，發芽指數和發芽速度分別是CK的90.4%和91.0%、63.5%和70.1%、48.0%和46.3%、29.9%和29.9%、8.3%和9.0%；6%、8%、10%、12% PEG處理的活力指數分別是CK的75.4%、49.9%、37.1%、21.7%。因此，2%和4%PEG對桔梗種子的萌發影響不顯著，當PEG濃度達6%時開始抑制桔梗種子的萌發。當PEG濃度達到10%時，桔梗種子的發芽率基本上為CK的1/2，稱此時的PEG濃度為桔梗種子萌發的半抑制濃度（或者稱半致死濃度）；而PEG濃度為14%時，桔梗種子發芽率為CK的10%左右，稱此時的PEG濃度為桔梗種子萌發的抗旱極限濃度。

2.2干旱脅迫對桔梗種子幼苗生長的影響

由于14%PEG脅迫比較嚴重，幼苗生長很差無法測量，表2中未列出數據。由表2可以看出，與CK相比，2%和4%PEG處理對幼苗各項生長指標影響不顯著，當PEG濃度大于或等于6%時，幼苗生長受到顯著抑制，根苗比顯著降低。6%、8%、10%、12% PEG處理下，幼苗芽長分別是CK的83.3%、78.8%、77.3%、和72.7%，根長分別是CK的60.6%、62.0%、58.3%和44.0%，幼苗鮮重分別為CK的64.1%、65.4%、38.5%、29.5%，干重分別為CK的75.0%、75.0%、62.5%和62.5%。可見，6%PEG開始顯著抑制桔梗幼苗生長，且隨著PEG濃度的升高，抑制程度加重。通過分析芽長、根長數據看出，根系對干旱脅迫更加敏感，說明干旱對桔梗幼苗根的抑制作用大于芽。

3討論與結論

種子萌發階段需要充足的水分，水分不足會造成萌發時間延長，出苗率下降，幼苗生長瘦弱等不良現象[7]。種子萌發遇到干旱脅迫時，其抗旱能力大小對幼苗生存發育具有重要意義[8]。PEG模擬干旱脅迫是常用的鑒定種子抗干旱能力的方法。本試驗中，2%和4%低濃度PEG處理對桔梗種子萌發無顯著影響，但隨著PEG濃度的增加，6%～14%PEG處理時桔梗種子萌發受抑制程度逐漸加重，發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數顯著降低，可見6%為PEG開始抑制濃度，10%和14%分別為PEG半抑制濃度和極限濃度，這與劉自剛等[3]的研究結果基本一致，但后者發現PEG-6000處理后桔梗種子各萌發指標均顯著降低，可能與PEG設置的濃度不同有關。所以，桔梗是一種較耐干旱的中藥材植物，適宜在輕度干旱地區推廣種植。

根系是植物吸收水分的主要器官，與抗旱性密切相關，是研究和改良植物抗旱性的一個重要組成部分[9，10]。李博等[11]通過研究不同干旱方式和程度對玉米苗期根系生長的影響，表明在漸進干旱條件下，根系在輕度干旱時生長最好，嚴重干旱時最差。本試驗中，輕度干旱脅迫（2%，4%）對桔梗幼苗生長影響不顯著，而根苗比稍高于CK，表明，在輕度干旱脅迫下，葉片吸收的水分減少，影響葉片的伸展，但這對光合作用影響不大。葉片伸展受到抑制，使植物對碳和能量的消耗降低，多數的同化產物運送到了根部，促進根的生長，所以根苗比變高。輕度干旱下桔梗幼苗的根會伸長，這種變化有利于桔梗植株的吸水，是桔梗抵御干旱脅迫的適應性反應。但當PEG濃度超過6%時，幼苗芽長、根長、苗鮮重、苗干重、根苗比顯著降低。說明，隨著干旱程度的增加，桔梗幼苗生長受到顯著抑制，且根的受抑程度大于芽。分析可能是由于根受干旱直接脅迫，且根尖細胞十分幼嫩，對外界環境非常敏感，具體原因還有待于進一步研究。

參考文獻：

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[5]劉曉東， 李子為， 何淼. 野生月見草種子萌發期的抗旱性研究[J]. 種子， 2012， 31（1）： 45-48.

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[11]李博， 王剛衛， 田曉莉， 等. 不同干旱方式和干旱程度對玉米苗期根系生長的影響[J]. 干旱地區農業研究， 2008， 26（5）： 148-152.