NaCl和PEG脅迫對金花葵種子萌發的影響研究

孫元新，閆恩維，胡偉，謝晨陽，陳宇

(1.牡丹江市林業局林業工作總站，黑龍江 牡丹江 157009；2.黑龍江省林副特產研究所，黑龍江省非木質林產品研發重點實驗室，黑龍江 牡丹江 157011)

金花葵[Abelmoschusmauihot( L. ) Medic]，別名：菜芙蓉、野芙蓉等， 1年生草本植物，原產地河北省[1]，瀕危植物，被稱為植物界的“大熊貓”。其花、嫩果富含總黃酮、氨基酸、微量元素、雄性激素等，種子富含不飽和脂肪酸、維生素E等，金花葵全株有降血脂、抗衰老、治療糖尿病、解熱抗炎、免疫調節、保肝護肝等功效。金花葵株型高大、花大美麗、淡黃色、花期長等特點，是庭院、公園、機關單位等綠化的優質經濟植物[2]。目前北方地區金花葵人工引種栽培研究處于起步階段，分析其種子萌發特性及抗脅迫能力，對其北方地區引種栽培意義重大[3-4]。

實驗研究了金花葵種子形態及最佳萌發條件，探討了水分、光照和溫度等外部條件對種子處理萌發的影響，研究金花葵種子適宜的萌發條件，并對耐鹽(NaCl)脅迫和耐PEG(聚乙二醇)滲透脅迫下的種子萌發情況進行分析[5]，為金花葵優質種子選擇和苗木生產提供了科學參考。

1 實驗材料與方法

1.1 材料

金花葵種子于2016年10月黑龍江省林口縣柳樹林場苗圃采種，種子采后，去雜質，選擇無病蟲害優質種子自然貯藏。

1.2 時間

2016年10～12月進行實驗。(1)觀察金花葵種子的形態，儀器測量種子千粒重。(2)進行金花葵種子耐鹽(NaCl溶液)脅迫和耐PEG(聚乙二醇)脅迫能力實驗。實驗重復3次。

1.3 方法

1.3.1 種子形態與千粒重。觀測記錄金花葵種子形態。取貯藏種子100粒，測量并計算種子長度和寬度的平均值。取貯藏種子1000粒，平均分配10組，分別稱重，取平均值計算種子千粒重。

1.3.2 種子吸水。隨機取貯藏種子100粒，浸泡于25.5℃溫水中，保持恒溫，1h稱重1次，稱重時吸干種子表面水分，直到種子重量無變化時停止稱重和記錄。

1.3.3 種子發芽。用清洗干凈的培養皿，在培養皿底部放置3層濾紙，按照不同的處理分組，加10mL處理液使濾紙吸液飽和，選取貯藏的種子，用1.0%的高錳酸鉀溶液浸泡10 min消毒，之后清水沖洗干凈，放置25.5℃溫水浸泡8h，之后將種子放置在處理好的培養皿中，一個培養皿放置種子60粒，培養皿和種子一起稱重，記為重量A，置于恒溫培養箱中培養，培養箱溫度設置25.5℃，由于恒溫箱消耗種子和培養皿水分，所以隔6h加水至原重，每12h對萌發種子進行1次計數，發芽實驗完成后測定其種子的胚根、胚軸長度。各發芽指數計算方法如下:

發芽率(%)=n/N×100% (n為萌發種子數，N為供試種子總數)

發芽指數(GI) =∑(Gt/ Dt)(G是t日的發芽率，試驗6.5 d；Dt為相對應的發芽天數)

活力指數(VI) = GI×萌發種子長度(胚根長度+胚軸長度)

(1)金花葵種子在不同溫度和光照條件下萌發實驗：種子處理后，在20.5℃、24.5℃、28.5℃溫度條件下，用培養皿濾紙法測定金花葵種子，方法一：0～20h無光照；方法二：光照12h、無光照8h，計算2種方法種子的發芽率、發芽指數和活力指數。

(2)金花葵種子NaCl溶液處理的萌發實驗：根據上述實驗，選擇適宜的種子萌發條件，用培養皿濾紙法在0、50、100、150、200 mol/L NaCl溶液濃度下，進行種子萌發實驗，累計各處理發芽率、發芽指數和活力指數。實驗參數見表1。

(3)金花葵種子PEG-6000(聚乙二醇)溶液模擬處理萌發實驗：根據于軍[6]的方法，配置滲透勢不同的PEG-6000溶液。在適宜其種子萌發條件下，用培養皿濾紙法進行實驗，種子在6%、12%、18%、24%、30%的PEG-6000溶液中，其種子的萌發率、發芽指數和活力指數。實驗參數見表1。

表1 NaCI處理液和PEG處理液相關參數

1.3.4 數據處理與統計分析。相關實驗數據處理和分析，用Microsoft Excel 2012, GraphPadPrism 7和SPSS 16. 0軟件計算完成。實驗數據用平均值±標準誤差計算顯示。

2 結果與分析

2.1 種子特性與千粒重

金花葵種子呈深灰褐色，腎形，長0. 4299cm±0. 039cm，寬0. 416cm士0.036cm，千粒重為20.493g±0. 04 g。

2.2 種子吸水速度

圖1是金花葵50粒干燥種子，在25.5℃溫水中浸種時種子質量隨時間變化的曲線。實驗表明，種子在浸種7.3h內吸水速度快，7.3～9.9 h內吸水速度逐漸減慢，約8h時種子吸水膨脹飽和。

圖1 不同浸種處理種子質量比較

2.3 種子萌發條件比較

圖2 金花葵不同溫度和光照條件發芽率比較

根據圖2數據分析，金花葵種子在溫度 22℃和24℃時萌發較緩，總的發芽率平均為10.6%；在溫度28.5℃、光照14.5h、無光照10.5 h的條件下，種子的萌發速率和總的發芽率最高，累計種子發芽率達57.9 %。

圖3-1 不同溫度和光照條件種子發芽指數

圖3-2 不同溫度和光照條件種子活力指數

根據圖3-1、圖3-2顯示分析，在溫度28.5℃、光照14.5 h、無光照10 .5h條件下，處理的種子萌發速率高。實驗數據分析得出，溫度和光照是影響金花葵種子萌發的關鍵因子，其種子適宜在相對較高的溫度和光照、無光照條交替的條件下萌發。

2.4 NaCl溶液處理對種子萌發的影響

圖4 種子不同濃度AaCl處理發芽率比較

數據圖4顯示，金花葵種子適宜在NaCl溶液0 mol/L的條件下進行萌發處理，NaCl溶液濃度升高，種子的萌發和累計發芽率下降，3d后各個指標逐漸趨于平穩。濃度50 mol/L、100 mol/L和150mol/L NaCl溶液處理條件，發芽率差異不顯著。200mol/L NaCl溶液處理條件下，種子初始萌發速度慢，在3.3 d后才開始少量萌發，且發芽率較低。

圖5-1 種子不同濃度NaCl處理發芽指數比較(a、b、c代表各處理0.5水平差異)

從圖5分析得出，NaCl溶液濃度的逐漸升高，金花葵種子發芽指數 (圖5-1)和活力指數(圖5-2)均逐步下降；100～200 mol/L NaCl溶液處理范圍內，種子發芽指數和活力指數降到最低。通過累計發芽率、發芽指數和活力指數的比較， NaCl溶液脅迫能力對種子活力指數影響較大。200 mol/L NaCl溶液處理時，只有少量的種子萌發，而且，發芽的種子逐漸停止生長直到死亡，種子活力指數為0。

圖5-2 種子不同濃度NaCl處理活力指數比較(a、b、c代表各處理0.5水平差異)

通過分析NaCl處理濃度和種子活力指數，得回歸方程：

y=-32.801x3+351.12x2-1167x-1371.9

R2=0. 9972

根據其方程計算，金花葵種子25 mol/L NaCI溶液處理時，75.5%種子發芽且生長較好，34.6mol/L NaCl處理，50%種子萌發良好，163 mol/L NaCl處理，10.3%種子萌發良好，分析得出金花葵種子不耐NaCI脅迫，可以在15～25mol/L NaCl處理區間種子萌發良好，種子萌發耐NaCl極限濃度為160～170 mol/L。

圖6 種子不同濃度PEG處理累計發芽比較

實驗采用PEG-6000處理金花葵種子，采用滲透法進行模擬實驗，分析金花葵種子發芽率。根據圖6顯示，其種子在PEG非滲透肋迫下萌發良好，PEG處理液0mol/L時，種子萌發較快，累計發芽率高達57.9%；隨著PEG處理濃度的升高，萌發的種子數量和累計發芽率均呈下降趨勢；20%和25 % PEG處理，種子初始萌發時間延遲1d多，累計發芽率較低，僅為10.7%和6.2%。

圖7-1 種子不同濃度PEG處理發芽指數(a、b、c代表各處理關差異)

圖7-2 種子不同濃度PEG處理活力指數(a、b、c代表各處理關差異)

根據圖7-1、圖7-2分析，金花葵種子的發芽指數、活力指數隨著PEG處理濃度的升高而逐漸降低，0%濃度PEG處理，種子發芽指數和活力指數高，5% 濃度PEG滲透脅迫處理時，種子發芽指數和活力指數明顯下降，說明金花葵種子萌發期對滲透脅迫敏感。

3 結論

金花葵種子呈深灰褐色，腎形，長0.4299cm±0.039cm，寬0.416cm±0.036cm，千粒重為20.493g±0.04g。種子無休眠特性；金花葵干燥種子，在25.5℃溫水中浸種時吸水最快，約8h時種子吸水膨脹飽和；金花葵種子在溫度28.5℃，光照14.5h和無光照10.5 h交替的條件下，種子萌發率最高，累計種子發芽率達57.9%。溫度和光照是影響金花葵種子萌發的關鍵因子，其種子適宜在相對較高的溫度和光照、無光照條交替的條件下萌發。金花葵種子適宜在NaCl溶液0 mol/L的條件下進行萌發處理，NaCl溶液濃度升高，種子的萌發和累計發芽率下降，種子發芽指數和活力指數均逐步下降；金花葵種子的發芽指數、活力指數隨著PEG處理濃度的升高而逐漸降低，0%濃度PEG處理，種子發芽指數和活力指數高。說明金花葵種子萌發期鹽脅迫和PEG滲透脅迫敏感。

1)金花葵種子處理時，受溫度、光照、濕度、NaCl濃度和PEG滲透勢等條件制約。NaCl溶液脅迫和PEG滲透條件下，金花葵種子萌發變化較大，其深層次原因，需要探討。

2)在金花葵生產中，先在適宜的條件進行育苗，之后進行煉苗，增強苗木抗性，再進行移栽，是金花葵目前掌握的最佳引種栽培技術，配套的栽培技術需要繼續完善。

3)金花葵幼苗對干旱、鹽、堿等肋迫能力，今后的實驗需要深入研究。

[1]吳名全.珍稀植物—金花葵[J].現代園藝,2008(10):16-17.

[2]曹利華.苗明三. 金花葵的現代研究與綜合利用分析[J].中醫學報,2016(12):1966-1968.

[3]盧丹,賈瑞波.中藥金花葵的研究進展[J].中國藥物評價,2015(02): 90-92.

[4]曹東怡,虞泓,曾文波,等.金花葵不同部位化學成分分析[J].安徽農業科學,2017(22):90-92.

[5]郭艷超,孫昌禹,王文成,等.NaCI脅迫對芙蓉葵和黃秋葵種子萌發的影響[J].河北農業科學，2011,15 (08) :10-14.

[6]于軍,焦培培. 聚乙二醇(PEG6000)模擬干旱脅迫抑制矮沙冬青種子的萌發[J].基因組學與應用生物學,2010(02). 355-360.