多胺浸種對干旱脅迫下小麥周麥18種子萌發的影響

婁喜艷

摘要：以小麥品種周麥18種子為材料，在不同濃度多胺（精胺、亞精胺、腐胺）溶液浸種后，利用不同濃度梯度的聚乙二醇（PEG）溶液所造成的滲透脅迫來模擬干旱條件，觀察周麥18種子的萌發過程，分析生理指標變化。結果表明，在10%、15% PEG滲透脅迫下，0.05 mmol/L多胺溶液浸種對種子抗逆以及萌發的促進作用比0.2 mmol/L多胺溶液浸種效果好；在20% PEG滲透脅迫下，0.2 mmol/L多胺溶液浸種效果顯著好于0.05 mmol/L多胺溶液浸種；多胺浸種提高了植物的抗脅迫能力，這可能與多胺能維持原生質膜在干旱條件下的穩定性有關。

關鍵詞：干旱脅迫；小麥；多胺；浸種；萌發

中圖分類號： S512.104.1文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）09-0073-03

水分缺失對植物生命活動影響極大。干旱在世界范圍內都是危害最為嚴重的災害之一。干旱不僅會造成作物減產，而且對其品質也會有影響。干旱作為植物生長的主要環境脅迫因子之一，對原生質膜透性的影響是干旱傷害的本質之一[1]。這是由于在干旱脅迫下，植物積累的生物自由基及其誘導產生的過氧化氫等毒害物質[2]，會直接或間接引起膜脂過氧化作用，導致原生質膜損傷，電解質大量外滲造成原生質膜的透性增加[3]，最終導致植物死亡，農作物減產。

多胺（polyamines）別稱聚胺，包括尸胺（cadaverine，Cad）、腐胺（putyescine，Put）、亞精胺（spermidine，Spd）、精胺（spermine，Spm）等有機化合物。多胺是細胞中相對分子質量較低的一類脂肪族含氮堿[4]。多胺與環境脅迫下的植物生長有密切關系。

研究表明，對于干旱脅迫下的植物，外源多胺處理可減輕干旱脅迫對植物的傷害。多胺處理可以降低葉片原生質膜透性增加以及膜脂過氧化程度[5]，延緩可溶性蛋白質含量下降，清除植物積累的自由基。多胺能和膜上的蛋白質或磷脂結合，保持膜穩定性[6]，起到維持原生質膜正常的作用，同時提高受脅迫細胞中游離脯氨酸含量，從而提高抗逆性[7-8]。

探究干旱脅迫對種子萌發的影響，一般采用聚乙二醇（PEG）來模擬干旱脅迫。PEG是一種惰性的非離子長鏈多聚體，分子較大，不能進入細胞，因此不會對細胞產生毒害。植物根系對水分的吸收主要依靠自由能和水勢，PEG親水性好，將其加入水中后會降低溶液水勢。溶液越濃，水勢越低，由于水勢降低，植物根系不易從周圍環境中吸收水分，便可模擬干旱脅迫。本研究分析了多胺（精胺、亞精胺、腐胺）溶液浸種對不同濃度梯度PEG模擬干旱脅迫下小麥種子萌發特性和幼苗生長的影響，以期為提高干旱脅迫下小麥種子的萌發能力和幼苗生長提供有效的解決手段。

1材料與方法

1.1材料

供試材料是小麥品種周麥18種子。

1.2方法

1.2.1材料處理

消毒[6]：隨機選取成熟、顆粒飽滿、健康的周麥18種子，用5%次氯酸鈉消毒10 min，然后用無菌水清洗3次。

浸種[6]：在避光條件下，將消毒后的周麥18種子用無菌水浸泡1 h后，分成7個處理。其中，A、B處理分別用0.05、0.2 mmol/L腐胺溶液浸種；C、D處理分別用0.05、0.2 mmol/L 精胺溶液浸種；E、F處理分別用0.05、0.2 mmol/L 亞精胺溶液浸種；G處理為對照，直接用無菌水浸種。試驗組的多胺浸種和對照組的無菌水浸種均浸種2 h。

催芽[9]：取上述浸種后的種子，分別置于滅菌后的有3層濾紙的潔凈培養皿中進行發芽試驗。培養皿中分別盛放0%、10%、15%、20% PEG溶液。每個處理重復4次。每個培養皿放置30粒種子。

1.2.2指標測定及計算方法

連續培養7 d，每日統計種子萌發數，以第7天所得數據計算發芽率。

發芽指數（GI）計算方法如下：

式中：Gt為種子萌發數，Dt為相應萌發天數[10]。本研究測定的是種子萌發7 d的發芽指數。

根長：發芽試驗結束后（第7天）隨機選取10株幼苗，測量從基部至根系最尖端長度。

鮮質量：選取第7天幼苗胚根直接稱質量。

干質量：將選取稱完鮮質量的幼苗胚根放置烘干箱 105 ℃ 殺青15 min，70 ℃烘干至恒質量，稱量其干質量[2]。

1.2.3數據分析

采用Excel 2003、SPSS 16.0軟件進行數據分析。

2結果與分析

2.1亞精胺浸種對干旱脅迫下周麥18種子萌發的影響

如圖1所示，與對照相比，在10%、15%、20%的PEG干旱脅迫下，經0.05 mmol/L亞精胺處理后，周麥18種子的發芽率分別提高了21.37、9.15、2.59百分點，發芽勢分別提高了13.33、23.34、3.33百分點，發芽指數分別提高了0.64、1.33、2.59；經0.2 mmol/L亞精胺處理后，周麥18種子的發芽率分別提高了16.00、16.15、5.19百分點，發芽勢分別提高了10.00、23.34、6.67百分點，發芽指數分別提高了0.49、2.35、5.19。說明亞精胺浸種可促進種子在干旱脅迫下萌發。

如圖2所示，在15%、20% PEG脅迫下，周麥18胚根幾乎沒有生長，而在10% PEG脅迫下，經過0.2 mmol/L亞精胺浸種后的周麥18種子胚根的長度、干質量、鮮質量都得到了明顯提高，說明亞精胺浸種對10% PEG干旱脅迫下的周麥18種子生長有明顯促進作用。

2.2精胺浸種對干旱脅迫下周麥18種子萌發的影響

如圖3所示，與對照相比，在15%、20% PEG干旱脅迫下，經0.05 mmol/L精胺溶液處理后，周麥18種子的發芽率分別提高6.66、13.33百分點，發芽勢分別顯著提高6.67、13.33百分點；發芽指數分別提高13.69、9.37。與對照相比，在15%、20% PEG干旱脅迫下，經0.2 mmol/L精胺溶液處理后，周麥18發芽率分別提高9.99、20.00百分點；發芽勢分別提高6.67、20.00百分點；發芽指數分別提高17.95、13.56。精胺處理對周麥18種子萌發的促進作用在15%、20% PEG脅迫下最為明顯。

如圖4所示，在15% PEG滲透脅迫下0.05 mmol/L精胺溶液對促進周麥18種子的胚根生長，以及對根長、干質量、鮮質量的提高效果最為明顯。0.05 mmol/L精胺溶液對處于10% PEG滲透脅迫下的種子胚根生長無明顯影響。在15%、20% PEG滲透脅迫下，0.2 mmol/L精胺溶液浸種對促進周麥18種子胚根生長沒有明顯作用。整體來說，精胺溶液浸種對促進周麥18生長有明顯作用。

2.3腐胺浸種對干旱脅迫下周麥18種子萌發的影響

如圖5所示，與對照相比，15%、20% PEG滲透脅迫下的試驗組經0.05 mmol/L腐胺溶液處理后，周麥18種子的發芽率分別提高3.34、46.67百分點；發芽勢分別提高6.66、40.00百分點；發芽指數分別提高10.72、24.13。經 0.2 mmol/L 腐胺溶液處理后，15%、20% PEG滲透脅迫下發芽率分別提高6.67、63.33百分點；發芽勢分別提高10.00、60.00百分點；發芽指數分別提高13.02、24.43。2個濃度的腐胺浸種對10% PEG脅迫種子的萌發促進作用不明顯，但對20% PEG脅迫下種子萌發都具有明顯的促進作用。

如圖6所示，0.05 mmol/L腐胺溶液浸種對提高10%、15% PEG脅迫下的周麥18種子胚根長度有明顯作用，0.2 mmol/L 腐胺溶液浸種明顯提高了20% PEG脅迫下周麥18種子胚根鮮質量。說明腐胺浸種對干旱脅迫下周麥18種子生長有促進作用。

3結論與討論

3.1結論

本研究表明，在未受干旱脅迫的情況下，多胺浸種對周麥18種子萌發無明顯影響。在PEG干旱脅迫下，隨著PEG濃度提高，周麥18種子的發芽率、發芽勢、發芽指數、胚根長度以及胚根的鮮質量和干質量都明顯降低。對照種子萌發極少甚至不萌發，而試驗組在受干旱脅迫的情況下，多胺浸種對種子萌發有明顯促進作用。

3.2討論

3.2.1PEG處理對周麥18種子萌發的影響

通過不同濃度的PEG處理，可以模擬不同程度的干旱脅迫，從而使試驗在一個較真實的干旱環境下進行，不僅節省了場地與時間，而且還避免了其他因素的影響（如土壤微生物等），得出的數據準確可靠。

3.2.2多胺處理對提高周麥18抗逆性的思考

多胺是細胞中的一類具有很強生物活性的代謝產物，可以延緩衰老，參與細胞分裂。本研究證明了外源多胺可以提高植物對逆境脅迫的能力。運用到農業生產上，多胺浸種可以提高由干旱影響造成的減產，明顯促進農作物生長。

3.2.3多胺浸種處理濃度的思考

本研究發現，不同濃度多胺浸種對小麥種子萌發有不同程度的促進作用。大體上看， 在10%、15% PEG滲透脅迫下，0.05 mmol/L多胺溶液浸種后對種子抗逆以及萌發的促進作用比0.2 mmol/L多胺溶液浸種效果好。而在20% PEG滲透脅迫下，0.2 mmol/L多胺溶液浸種效果明顯好于0.05 mmol/L多胺溶液浸種。可能在一定程度的逆境脅迫下，多胺浸種的濃度與其促進效果呈反比；超過逆境脅迫臨界值以后，多胺浸種的濃度與其促進效果呈正比。

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