聚乙二醇（PEG）模擬干旱對煙草幼苗抗旱能力的影響

盧隆瑞+陳向東+張勁+林躍平+黃新民+楊堃

摘要 以烤煙品種云煙99為材料，研究了不同濃度聚乙二醇（PEG）處理煙草幼苗根系及大田期農(nóng)藝性狀的影響。結(jié)果表明：低濃度PEG 處理能顯著促進煙草幼苗根系側(cè)根的發(fā)生，與對照常規(guī)煉苗相比較，PEG濃度為2.5%處理煙草根系生物量和根系一級側(cè)根的長度和數(shù)量均顯著增加，濃度為5%和斷水處理的煙草根系一級側(cè)根的數(shù)量顯著增加；與對照常規(guī)煉苗相比較，不同PEG濃度處理的煙草根系二級側(cè)根密度均顯著增加。由此推斷，短期的干旱脅迫促進了煙草側(cè)根的發(fā)生和伸長。

關(guān)鍵詞 煙草；聚乙二醇；幼苗根系；抗旱能力；影響

中圖分類號 S572 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）22-0009-02

Abstract Using the flue-cured tobacco variety Yunyan 99 as the material，the effect of different concentrations of PEG on root growth and agronomic characters of field condition in tobacco seedling were studied. The results showed that low concentration of PEG could significantly enhance the lateral rooting. Compared with the control，biomass and first lateral root length and quantity were significantly increased under 2.5% PEG treatment，first lateral root quantity was significantly increased under5 % PEG treatment and controlled water application treatment.Compared with the control，second lateral root density were significantly increased under 2.5% and 5% PEG treatment. It is concluded that short-term drought could promote lateral root initiation and elongation.

Key words tobacco；PEG；seedling root；drought-resistant ability；effect

水資源短缺是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的全球性問題，其危害在所有非生物脅迫中居首位[1-2]。烤煙是我國重要的經(jīng)濟作物，然而我國烤煙主產(chǎn)區(qū)常常受到干旱的威脅，導(dǎo)致烤煙幼苗出苗不齊、植株矮小，嚴重影響烤煙的產(chǎn)量及品質(zhì)[3-6]。根系與作物的耐旱性關(guān)系十分密切。根系是作物吸收水分的主要部位，也是對水分脅迫最先起反應(yīng)的部位。相關(guān)研究表明[7-11]，根系形態(tài)學(xué)特征如根長、根重以及下層根的數(shù)量與抗旱性呈極顯著的正相關(guān)，并證明這些根系性狀能夠穩(wěn)定的遺傳，可作為生產(chǎn)中篩選抗旱品種的指標。聚乙二醇（PEG）可調(diào)控植物抗旱，修復(fù)膜系統(tǒng)，穩(wěn)定細胞膜結(jié)構(gòu)，提高種子活力及抗逆性，特別是提高植物在低溫下的成苗能力和移栽后的抗旱能力。早春低溫干旱嚴重影響煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)，因此本研究用不同濃度PEG處理煙草幼苗，通過強化煉苗措施，培育根系發(fā)達的煙苗，提高煙苗抗逆能力，有效緩解移栽期干旱對煙苗緩苗的不利影響，促進煙苗早生快發(fā)，為進一步探討PEG在煙草抗旱生理代謝中的作用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗地點為云南省保山市施甸縣水長鄉(xiāng)水長村育苗基地，試驗烤煙為當(dāng)?shù)刂髟钥緹熎贩N云煙99。

1.2 試驗設(shè)計

苗期試驗共設(shè)4個處理，分別為PEG模擬干旱煉苗，濃度2.5%（T1）；PEG模擬干旱煉苗，濃度5.0%（T2）；斷水煉苗（當(dāng)煙苗根系長出苗盤以外時，及時用竹簽將根系刮掉。移栽前1周，將苗盤外根系用竹簽刮掉，將苗盤抬出水面，斷水煉苗）（T3）；以常規(guī)煉苗作對照（CK）。每個處理選擇1個苗棚。

成苗后開展田間比較試驗，每個處理2次重復(fù)，共計8個小區(qū)。每個小區(qū)至少4行，不少于120株煙。

1.3 測定內(nèi)容與方法

PEG處理11 d后，采用德國產(chǎn)的根系分析儀（Mac/Win RHIZOTMs）測定煙苗一級側(cè)根及二級側(cè)根數(shù)量和長度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件進行ANVOA方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度PEG處理烤煙的根系表型

煙草根系在受到干旱脅迫時首先是根系感應(yīng)并做出響應(yīng)，從而影響作物的生長發(fā)育等形態(tài)建成，進而影響產(chǎn)質(zhì)量。根系一些形態(tài)指標，如主根、側(cè)根和不定根的長度等能反映作物根系的健壯程度，可以作為抗旱性鑒定的指標。根系扎根的深度和深根的密度是影響作物抗旱性的重要因素，單位體積土層內(nèi)的根量越多越有利于作物吸水，發(fā)達的根系能提高作物吸水效率，減緩旱情。因此，常把根系發(fā)達程度作為抗旱的鑒定指標之一。由圖1可知，與CK（常規(guī)漂浮育苗）相比，處理T3（斷水處理，間斷斷水，即白天不斷水，晚上斷水干旱處理）及處理T1、T2的煙苗株高較低，而煙莖較粗壯，根系側(cè)根數(shù)量較多。由圖2可知，與CK相比，處理T3、T1、T2顯著增加了煙草的根系體積和表面積，顯著促進了煙草根系一級側(cè)根和二級側(cè)根的發(fā)生，表現(xiàn)出更好的抗性和發(fā)達的根系表型，從圖2還可以看出，處理T1（即2.5% PEG處理）的煙草根系長勢最好。

2.2 不同濃度PEG處理烤煙的根系生物量

由圖3可知，在適宜濃度PEG條件下，短期模擬干旱處理促進了煙草根系生物量的增加。其中，與CK相比較，處理T1、T3的煙草根系生物量顯著增加，處理T2的煙草根系生物量差異不顯著。

2.3 不同濃度PEG處理烤煙的根系形態(tài)參數(shù)

由圖4可知，與CK相比較，處理T1煙草根系一級側(cè)根的長度和數(shù)量均顯著增加。其中，與CK相比較，處理T2、T3的煙草根系一級側(cè)根的數(shù)量顯著增加。由此表明，短期的干旱脅迫促進了煙草一級側(cè)根的發(fā)生和伸長。由圖5可知，與CK相比較，不同PEG濃度處理的煙草根系二級側(cè)根密度均顯著增加。由此表明，不同PEG濃度處理均促進了煙草根系二級側(cè)根的發(fā)生。

2.4 不同濃度PEG處理烤煙旺長期農(nóng)藝性狀

對烤煙品種云煙99的主要農(nóng)藝性狀進行了方差分析（表1），結(jié)果表明各處理間只有葉數(shù)達到顯著差異（P<0.05），本研究選取株高，平均留葉數(shù)、最大葉長、葉寬、莖圍和節(jié)距的農(nóng)藝性狀為比較數(shù)列。由表1可知，與CK相比，處理T1、T2、T3的葉數(shù)顯著增加，處理T1、T2的節(jié)距也顯著增加，而其他農(nóng)藝性狀指標也存在一定程度的增加，但差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

根系不僅是植物吸收水分和養(yǎng)分元素的主要器官，而且是多種物質(zhì)的同化、轉(zhuǎn)化和合成的重要器官[12-16]，最早、最直接地感受到土壤水分含量的變化，從而對干旱脅迫做出迅速反應(yīng)，因此研究作物根系與抗旱性的關(guān)系具有重要意義[17]。根長是評價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，比如Cheng等[18]認為根長是根系吸收的有效途徑。然而 Gullo等[19]更加強調(diào)側(cè)根的作用，禾谷類植物的主根數(shù)基本固定，但側(cè)根數(shù)量不受限制，水分脅迫條件下，植物可通過各級側(cè)根的加速分生和分枝而進行補償生長，提高根表面積和體積。本研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)漂浮育苗相比，斷水處理及PEG 2.5%和5.0%處理的煙苗煙莖較粗壯，根系側(cè)根數(shù)量較多。表明，斷水處理及PEG 2.5%、5.0%處理顯著增加了煙草的根系體積和表面積，顯著促進了煙草根系一級側(cè)根和二級側(cè)根的發(fā)生，表現(xiàn)出更好的抗性和發(fā)達的根系表型。

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