PEG模擬干旱對菘藍種子萌發和幼苗生長的影響

李濤，毛艷萍

（綿陽師范學院生命科學與技術學院，四川綿陽621000）

PEG模擬干旱對菘藍種子萌發和幼苗生長的影響

李濤，毛艷萍

（綿陽師范學院生命科學與技術學院，四川綿陽621000）

菘藍（Isatisindigotica Fortune）是常用中藥板藍根的植株，在人工種植過程中受干旱影響較為嚴重，探究干旱對其種子萌發及幼苗生長的影響有重要意義。本研究采用不同濃度的聚乙二醇（PEG-6000）溶液（0%、2%、5%、10%、20%、30%）處理菘藍種子，測定發芽率、發芽勢以及幼苗的根長、苗高、鮮重、干重等指標，探討干旱脅迫對菘藍種子萌發及幼苗生長的影響。

菘藍；種子；PEG-6000；干旱脅迫

菘藍（Isatis indigotica Fortune）為十字花科菘藍屬，二年生草本植物，又名茶藍、板藍根（北板藍根）。菘藍的根是常用的中藥，具有清熱解毒、預防感冒、利咽之功效[1]。由于其在中藥中使用較為普遍，所以市場需求量也較大[2]。菘藍在我國多地都有人工種植，但由于某些地區干旱化趨勢的加重導致當地的產量和質量都不理想[3]。近年來對菘藍種植技術、化學成分、生理特性等其他方面的研究都比較多，如李霞[4]在2010年對板藍根化學成分和質量控制研究中利用溶劑和色譜方法從板藍根中分離得到17個化合物。何玉杰等[5]在2012年對菘藍的生理特性、人工種植技術、生長差異性等方面都做了研究，但在干旱對菘藍種子萌發及幼苗生長影響方面的研究較少。本研究采用不同濃度的PEG-6000溶液模擬干旱脅迫對菘藍種子萌發和幼苗生長的影響，通過比較不同處理組菘藍種子的發芽率、發芽勢以及幼苗的根長、苗高、鮮重、干重等指標來分析探討干旱脅迫對菘藍種子萌發及幼苗生長的具體影響，為干旱地區人工種植菘藍提供參考依據[6]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

菘藍種子購于明軒格花卉種子公司，購回后陰涼處保存待用。

1.2 試驗方法

將不同濃度的聚乙二醇（PEG-6000）溶液（2%、5%、10%、20%、30%）高壓滅菌后，倒入培養皿中，使其剛好完全浸透3層濾紙，分別編號為A、B、C、D、E，備用。選取健康飽滿的種子，消毒清洗后接種于培養皿中，每個培養皿接種10粒種子，每個種子編號1～10，每種濃度接種50粒種子，重復3次。

將培養皿置于培養室中培養，溫度25℃，日光燈照明，光照強度為1 500～2 000 lx，光照時間12 h/d。每天定時添加培養液使培養皿中的濾紙保持剛好被浸透狀態，第3 d統計發芽勢，培養12 d統計發芽率、抗旱指數，12 d時每個處理組隨機取10顆幼苗，分別測量根長、苗高、鮮重和干重。

發芽勢＝前3 d發芽種子數/種子總數×100%

發芽率＝發芽種子數/種子總數×100%

發芽指數=∑（Gt/Dt）；Gt表示在第td的發芽數，Dt表示到td的天數

抗旱指數=處理組萌發指數/對照組萌發指數

萌發指數=1.00nd2+0.75nd4+0.5nd6+0.25nd8(ndx表示第x d的發芽率)

1.3 數據處理

采用Excel 2010軟件和SPSS 20.0軟件處理。

2 結果與分析

2.1 PEG模擬干旱對種子發芽率、發芽勢、發芽指數的影響

由表1可知，隨著PEG溶液濃度的增加，菘藍種子的發芽率總體呈下降趨勢。其中對照組的發芽率為88%；2%PEG溶液處理組的發芽率為86%，比對照組低了2%，差異不顯著；5%PEG溶液處理組的發芽率為84%，比對照組下降了4%，差異不顯著；PEG溶液濃度達到20%時，其發芽率為78%，比對照組下降了10%，差異顯著；當PEG溶液濃度大于20%時其發芽率繼續下降，在30%濃度處理組的菘藍種子發芽率為74%，比對照組下降了14%。

在不同濃度PEG溶液模擬的干旱脅迫下，隨著PEG濃度增加，菘藍種子的發芽勢均表現為下降趨勢。在2%PEG溶液處理組的發芽勢為46%，相比于對照組的56%下降了10%，差異顯著；當PEG濃度繼續增大，模擬的干旱脅迫程度不斷加深時，菘藍種子的發芽勢也繼續下降，這表明不同濃度PEG溶液模擬的干旱脅迫對菘藍種子的發芽高峰期有延滯作用，并且低濃度的PEG溶液就會有較為明顯的影響。

隨著PEG濃度的增加，菘藍種子的發芽指數也呈現下降趨勢。但是在5%PEG溶液處理組菘藍種子的發芽指數為13.5，與對照組的發芽指數14.5相比差異不顯著；直到PEG溶液濃度達到20%時，其發芽指數為11.7，與對照組相比差異顯著，且在濃度范圍為2%～10%之間的各處理組間的數據差異都不顯著，因此低濃度的PEG溶液模擬的干旱條件對菘藍種子的發芽指數影響不大，只有在濃度大于20%的高濃度下影響才較為明顯。

表1 不同處理對菘藍種子萌發的影響

2.2 PEG模擬干旱對種子抗旱指數的影響

萌發抗旱指數是檢驗種子萌發情況的常用指標[7]。圖1表明，隨著PEG溶液濃度的增大，菘藍種子的萌發抗旱指數先增加后減小。在PEG濃度為2%的處理組菘藍種子的抗旱指數為0.8；當PEG濃度增大到5%時，抗旱指數為0.9，比濃度為2%的處理組增加了0.1；但是隨著PEG濃度的進一步增大其抗旱指數均呈現下降趨勢。這表明適當的低濃度PEG溶液對菘藍種子的萌發抗旱指數有增強作用，但高濃度的PEG溶液會使其抗旱指數降低。

圖1 不同處理下菘藍種子萌發抗旱指數的變化

2.3 PEG模擬干旱對菘藍幼苗生長的影響

由表2可以看出，隨著PEG濃度增大模擬的干旱程度加深，菘藍幼苗根的長度總體呈現增長的趨勢。對照組的幼苗平均根長為15.4 mm；在PEG溶液濃度為2%的處理組，幼苗平均根長為14.9 mm，相比對照組有略微下降；但是當濃度大于5%時，各處理組幼苗的平均根長都比對照組的要長，其中在濃度為30%的PEG溶液處理組的幼苗平均根長達到了30.1 mm，與對照組相比差異極顯著。這說明當PEG溶液濃度增大模擬的干旱脅迫加劇時，菘藍幼苗的根長會增加以此來適應干旱的環境。

隨著PEG溶液濃度的增大，菘藍幼苗的高度（不包括根和子葉的長度）呈現先增加后減小的趨勢。在濃度為2%和5%的處理組，其幼苗的高度反而比對照組的還要高；但當濃度大于10%后，其苗的高度開始下降；在20%的處理組，其平均苗高為28.9 mm，與對照組的33.8 mm相比差異不顯著；當PEG溶液濃度達到30%時，其平均苗高為23.7 mm，與對照組相比差異顯著。這說明低濃度的PEG溶液對菘藍幼苗的生長有促進作用，但是當濃度大于10%后對其有抑制作用。

隨著PEG溶液濃度的增加，菘藍幼苗的平均鮮重和平均干重都呈現先增加后減少的趨勢。其中在濃度為2%～5%的低濃度處理組，其平均鮮重和干重都有所增加但不明顯；當濃度大于10%后明顯下降，這說明適當的低濃度PEG溶液對菘藍幼苗的鮮重和干重有輕微的促進作用，但在高濃度下有明顯的抑制作用。各處理組的幼苗鮮重與干重的差值都比對照組小，且隨著濃度的增大呈現逐漸下降的趨勢，這說明干旱脅迫會使菘藍幼苗含水量下降。

表2 不同處理對菘藍幼苗生長的影響

3 討論

聚乙二醇廣泛被用于耐旱性研究，有簡單易行、重復性好、周期短的特點。本次試驗組采用的濃度分別為2%、5%、10%、20%、30%，但是試驗過程中發現每個處理組的菘藍種子萌發率都超過了70%，30%濃度處理組的種子萌發抗旱指數還達到了0.55，比預期值要高，后續的試驗可依此濃度范圍進一步擴大，如5%、10%、15%、20%、30%、40%。

植物根系是植物吸收和利用土壤中水分的重要器官，有研究表明植物通過增大根系體積、增加側根數量、增加根長等方式來提高自身的抗旱能力[8～10]。本研究中，隨著PEG濃度的增大，菘藍幼苗的根長也出現逐漸增長的趨勢。這表明一定程度上的干旱脅迫會迫使菘藍幼苗長出更長的根以吸收更多的水分，這也符合沙漠等干旱地區植物的根系比較發達的特點。菘藍的苗高、鮮重和干重會隨著PEG濃度的增大呈現先增后減的趨勢，這說明適當的干旱脅迫（PEG濃度為2%～5%時）對于菘藍幼苗的生長有一定的益處，但嚴重的干旱脅迫（PEG濃度大于10%時）會對其造成傷害。

[1] 劉云海,秦國偉,丁水平,等.板藍根化學成分研究(I)[J].中草藥,2001,32(12):1 057-1 060.

[2] 丁水平,劉云海,李敬.板藍根化學成分研究(II)[J].醫藥導報,2001,20(08):475-476.

[3] 劉云海,秦國偉,丁水平,等.板藍根化學成分的研究(III)[J].中草藥,2002,33(02):97-99.

[4] 李霞.板藍根化學成分及質量控制研究[D].山西：山西醫科大學,2010.

[5] 何玉杰.菘藍規范化栽培技術研究[D].陜西：西北農林科技大學,2008.

[6] 王艷樹,李鳳山,張玉霞,等.PEG脅迫對蓖麻種子吸脹萌發的影響[J].內蒙古民族大學學報：自然科學版,2007,12(03):302-306.[7]Bouslama.Metal Stress tolerance in soybeans Evaluationcrop[J].Sci,1984,24(02):933-937.

[8] 胡承偉,張學昆,鄒錫玲,等.PEG模擬干旱脅迫下甘藍型油菜的根系特性與抗旱性[J].中國油料作物學報,2013,35(01):48-53.

[9] 李文嬈,李曉慧,張歲岐,等.紫花苜蓿根系活性對PEG脅迫的響應[J].河南大學學報：自然科學版,2009,39(03):286-289.

[10] 王瑾,劉桂茹,楊學舉.PEG脅迫下小麥再生植株根系特性與抗旱性的關系[J].麥類作物學報,2006(03):117-119.

1005-2690（2017）11-0116-03

S567.239

B

四川省教育廳項目（07168411）；國家級大學生創新創業訓練項目（201610639029）。

李濤（1994-），男，藏族，四川甘孜人，本科，研究方向為植物生理學。

毛艷萍（1985-），女，漢族，四川綿陽人，講師，研究方向為植物生殖及生理學。

2017-10-09）