外源SA對(duì)干旱脅迫下金蓮花種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

楊曉洲

(河北小五臺(tái)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，河北 張家口 075700)

1 引言

金蓮花(TrolliuschinensisBunge)，毛茛科(Ranunculaceae)金蓮花屬(TrolliusLinn)多年生草本植物[1]，其花朵富含黃酮、多糖、生物堿、蛋白質(zhì)和其它各種化學(xué)物質(zhì)[2]，在臨床上主要用來(lái)抗炎、抗病毒、抗氧化等方面的治療，最新研究結(jié)果表明其對(duì)人乳腺癌、食道癌等具抑制機(jī)制[3,4]。同時(shí)，其花色金黃，植株秀麗，也是優(yōu)良的花壇、花境和盆花材料。近年來(lái)，隨著人們對(duì)金蓮花藥用和觀賞價(jià)值的提高，野生金蓮花資源遭到了極大的破壞，既不能獲得足夠的種子，也不能保證市場(chǎng)金蓮花藥材的供應(yīng)。

近年來(lái)，對(duì)于金蓮花的研究主要集中在化學(xué)成分測(cè)定、藥理作用、生態(tài)特征以及人工栽培技術(shù)等方面，但對(duì)于其種子的抗逆生理及外源物質(zhì)緩解等的研究則鮮有報(bào)道。干旱半干旱環(huán)境中降水量少，蒸發(fā)量大，水分成了限制植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的主要因子。聚乙二醇(PEG-6000)具有本身不易自由通過(guò)細(xì)胞壁、不易滲入活細(xì)胞內(nèi)，不會(huì)給種子內(nèi)增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)且無(wú)毒，同時(shí)還能緩解萌發(fā)初期水分進(jìn)入種子的速率等優(yōu)點(diǎn)，常被作為模擬干旱脅迫的滲透助迫劑[5]。

本研究以金蓮花種子為試驗(yàn)材料，研究外源SA對(duì)干旱脅迫下金蓮花種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，并探索減輕干旱脅迫危害的最適SA濃度，以期為提高金蓮花種子萌發(fā)期的抗旱性，促進(jìn)其規(guī)范化栽培和擴(kuò)大其在干旱半干旱地區(qū)的種植范圍提供依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用的金蓮花種子采自河北小五臺(tái)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，經(jīng)鑒定為金蓮花的種子，采后自然風(fēng)干，置于牛皮紙袋里，放在4℃冰箱內(nèi)保存。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2.1 外源SA處理對(duì)PEG-6000脅迫下種子萌發(fā)的影響

選取健壯、飽滿、大小一致的金蓮花種子，清水浸種4 h，以0.1%HgCl2消毒8 min，用蒸餾水反復(fù)沖洗3～5次，再用800 g/L的赤霉素浸種4 d[6]。依據(jù)PEG-6000模擬干旱脅迫預(yù)試驗(yàn)，金蓮花種子對(duì)PEG-6000的最大耐受濃度濃度為15%。設(shè)置外源SA濃度分別為0.5、1.0、1.5和2.0 mmol/L，分別記為S1、S2、S3和S4；以清水和15%PEG-6000為對(duì)照，記為CK1和CK2。

試驗(yàn)采用紙上培養(yǎng)法。選擇處理過(guò)的金蓮花種子各100粒，3次重復(fù)，置于培養(yǎng)皿，培養(yǎng)皿內(nèi)置2層濾紙，分別加入定量的處理溶液至濾紙飽和，加蓋置于人工氣候箱恒溫培養(yǎng)(光照強(qiáng)度2500lx，光照時(shí)間14h/d，濕度70%)。及時(shí)更換濾紙，補(bǔ)充溶液，減少水勢(shì)變動(dòng)。

培養(yǎng)后第2 d開(kāi)始記錄種子發(fā)芽情況，10 d左右結(jié)束發(fā)芽試驗(yàn)。每日觀察種子的發(fā)芽情況，以胚根露出種皮計(jì)數(shù)。

2.2.2 外源SA處理對(duì)PEG-6000脅迫下金蓮花幼苗部分生理指標(biāo)的影響

種子萌發(fā)后依次植入花盆，花盆置于溫室內(nèi)，栽培基質(zhì)為草炭土和蛭石等體積混合，后期依金蓮花幼苗生長(zhǎng)情況施澆1/2Hoagland溶液，保持基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)和濕度。2個(gè)月后，隨機(jī)選取不同處理的金蓮花葉片，對(duì)其生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

2.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

2.3.1 金蓮花種子萌發(fā)指標(biāo)

發(fā)芽率(GR)=Gt/T×100%

發(fā)芽勢(shì)(GE) =指定某天的發(fā)芽數(shù)/T×100%

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt

公式中，Gt表示在時(shí)間t日的發(fā)芽數(shù)；Dt是相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)；T是種子總數(shù)。

2.3.2 金蓮花幼苗生理指標(biāo)的測(cè)定

金蓮花幼苗地上、地下部分的干重、葉片相對(duì)含水量采用烘干法測(cè)定；葉綠素含量測(cè)定采用分光光度法；葉片的相對(duì)電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測(cè)定。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

應(yīng)用SPSS19.0和Microsoft Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理，用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 SA對(duì)PEG-6000脅迫下金蓮花種子萌發(fā)影響

由表1可知，一定濃度的外源SA處理可以有效緩解金蓮花種子在PEG-6000模擬干旱脅迫下的萌發(fā)。但SA濃度過(guò)大，不僅不會(huì)緩解金蓮花種子的萌發(fā)，還會(huì)加深PEG-6000對(duì)其的抑制作用，影響金蓮花種子的正常萌發(fā)，當(dāng)SA濃度達(dá)到2.0 mmol/L時(shí)，金蓮花種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)分別只有20.0%、16.0%和2.6，與CK1、CK2和另外3個(gè)SA處理之間均存在極顯著性差異。隨著SA處理濃度的增加，金蓮花種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。就發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)而言，S2、S3與S1之間存在顯著性差異，與CK1之間無(wú)顯著性差異，與CK2之間存在極顯著性差異，說(shuō)明S2、S3處理對(duì)于PEG-6000具極顯著的緩解效應(yīng)，且可以緩解到無(wú)脅迫狀態(tài)。就發(fā)芽指數(shù)而言，S2、S3與與S1之間存在極顯著性差異，與CK1之間無(wú)顯著性差異存在，與CK2之間也存在極顯著性差異。綜合發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，S2與S3處理的緩解效果最佳，此時(shí)的外源SA濃度為1.0～1.5 mmol/L。

3.2 外源SA對(duì)PEG-6000脅迫下金蓮花幼苗生物量及其部分生理指標(biāo)的影響

3.2.1 外源SA對(duì)PEG-6000脅迫下金蓮花幼苗根冠比和葉片相對(duì)含水量的影響

稱量各個(gè)處理金蓮花幼苗、葉片的鮮重，恒重法烘干到恒重，測(cè)得其干重，分別計(jì)算其葉片相對(duì)含水量和根冠比，結(jié)果見(jiàn)表2。CK2處理后，金蓮花幼苗的根冠比達(dá)到了1.70，顯著的高于CK1，說(shuō)明PEG-6000模擬干旱脅迫顯著抑制金蓮花幼苗干物質(zhì)的積累，且對(duì)地上部分的影響明顯大于根系。隨著外源SA處理濃度的提高，根冠比均有不同程度的下降，S1與S2、S3和S4之間均存在顯著性差異，但與CK2之間無(wú)顯著性差異存在，說(shuō)明S1對(duì)干旱脅迫緩解效果不顯著；S2與S3、S4之間均存在顯著性差異，同時(shí)與CK1、CK2之間也存在顯著性差異；說(shuō)明S2緩解干旱脅迫的效應(yīng)顯著；S3、S4之間無(wú)顯著性差異存在，與CK2之間存在顯著性差異，而與CK1之間無(wú)顯著性差異存在，說(shuō)明S3、S4的緩解效果非常明顯，可以緩解到無(wú)脅迫狀態(tài)。綜上所述，適宜濃度的SA 可在一定程度上緩解干旱脅迫對(duì)金蓮花幼苗造成的傷害，且對(duì)地下部分旱害的緩解效應(yīng)由于根系，最佳的外源SA濃度應(yīng)該是1.0～2.0 mmol/L。

注：小寫字母代表各處理間存在顯著性差異(a<0.05)，大寫字母代表各處理間存在極顯著性差異(a<0.05)，以下同

恒重法測(cè)定各個(gè)處理的金蓮花幼苗葉片的干重和鮮重。外源SA在一定程度上可以有效提高幼苗葉片的含水量(S4除外)，隨著SA處理濃度的增加，金蓮花幼苗的葉片含水量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，以S2處理時(shí)最大，達(dá)到了84.9%，與CK2處理存在顯著性差異，與CK1之間無(wú)顯著性差異存在；S1和S3處理與CK1和CK2之間均存在顯著性差異。當(dāng)SA處理濃度達(dá)到2.0 mmol/L(S4處理)時(shí)，其幼苗葉片含水量只有68.7%，顯著的低于其它3個(gè)處理，也顯著的低于CK1和CK2，這說(shuō)明高濃度的SA處理不僅沒(méi)有緩解干旱脅迫，反而加劇了幼苗葉片水分的喪失。以幼苗葉片含水量為測(cè)度指標(biāo)，可知緩解PEG-6000模擬干旱脅迫的最佳外源SA濃度為1.0 mmol/L。

表2 外源SA對(duì)PEG-6000脅迫下金蓮花幼苗根冠比和葉片相對(duì)含水量的影響

3.2.2 外源SA對(duì)PEG-6000脅迫下金蓮花幼苗葉片葉綠素含量的影響

測(cè)定各個(gè)處理和對(duì)照的葉片葉綠素含量，外源SA處理經(jīng)PEG-6000模擬干旱脅迫的金蓮花幼苗，其葉片葉綠素含量均顯著的高于CK2，S2處理葉綠素含量達(dá)到了3.13 mg/g，與其它SA濃度處理之間也存在顯著性差異，而與CK1之間無(wú)顯著性差異存在，說(shuō)明就葉綠素而言，S2濃度(1.0 mmol/L的SA)處理對(duì)金蓮花干旱脅迫下幼苗的生長(zhǎng)緩解作用最為顯著。

3.2.3 外源SA對(duì)PEG-6000脅迫下金蓮花幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響

測(cè)定各個(gè)處理和對(duì)照的葉片電導(dǎo)率，結(jié)果見(jiàn)表3。外源SA對(duì)于金蓮花幼苗的干旱有著非常明顯的緩解作用，隨著SA處理濃度的增加，其葉片電導(dǎo)率呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，其中S1和S4處理之間無(wú)顯著性差異，S2和S3處理之間也無(wú)顯著性差異，但都與CK1和CK2之間存在顯著性差異。這是因?yàn)楦珊得{迫會(huì)使細(xì)胞膜透性發(fā)生改變，從而引起部分離子外流，導(dǎo)致電導(dǎo)率升高。S2處理時(shí)其相對(duì)電導(dǎo)率只有0.53%，S3處理時(shí)為57.14，顯著低于CK2。就相對(duì)電導(dǎo)率而言，環(huán)境干旱脅迫的最佳濃度應(yīng)該是1.0～1.5 mmol/L。

表3 外源SA處理對(duì)PEG-6000脅迫下金蓮花幼苗葉片葉綠素和相對(duì)電導(dǎo)率的影響

4 結(jié)論與討論

外源SA對(duì)PEG-6000模擬干旱脅迫下金蓮花種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)均有一定程度的緩解作用，具體緩解效果呈現(xiàn)隨著SA處理濃度的增加，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、根冠比、葉片相對(duì)含水量和葉片葉綠素含量均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，而相對(duì)電導(dǎo)率則呈現(xiàn)先下降后升高趨勢(shì)，結(jié)合其數(shù)值和變化規(guī)律可知，15% PEG-6000模擬干旱脅迫，最佳的外源SA緩解濃度為1.0 mmol/L。

本試驗(yàn)中，15% PEG-6000模擬干旱脅迫，金蓮花幼苗的根冠比、相對(duì)含水量、葉綠素含量等均顯著降低，施以外源SA其各個(gè)指標(biāo)均呈現(xiàn)不同程度的增加(相對(duì)電導(dǎo)率除外)，說(shuō)明外源SA能夠有效緩解干旱條件對(duì)金蓮花幼苗生長(zhǎng)的生物量積累的傷害，且地上部分的反映更加敏感，這與倪祥銀[7]、易小林等[8]的研究結(jié)果一致。電導(dǎo)率反映了細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)的外滲水平，其值大小反映了細(xì)胞膜的受損程度，添加外源SA，各處理的相對(duì)電導(dǎo)率都出現(xiàn)不同程度的下降，緩解了干旱脅迫對(duì)細(xì)胞膜的損傷，這與劉慶等[9]在對(duì)NaCl脅迫下的緩解效應(yīng)類似。對(duì)于干旱脅迫的緩解效應(yīng)研究還處于探索階段，還有更多生理指標(biāo)的變化還有待于進(jìn)一步的驗(yàn)證。