水分脅迫對2個彩棉品種種子萌發期相關指標的影響

張敏敏，裴懷弟，劉新星

（甘肅省農業科學院生物技術研究所，甘肅 蘭州 730070）

植物在整個生長發育過程中，經常會遭受到干旱、鹽漬、低溫、病蟲害等各種生物及非生物脅迫的影響，其中水分脅迫是最常見的逆境影響因子之一。棉花是我國的重要經濟作物，在整個生長發育過程中，干旱對棉花生長期產生的危害以及由此造成的產量損失往往比較嚴重。目前，作物抗旱性的研究方法很多，大多是在人工控制的干旱或人工模擬干旱條件下進行，主要方法有室外盆栽控制水分、室內水培或采用PEG滲透脅迫、人工控制的溫室、氣候室和培養箱等［1-3］。其中，聚乙二醇（PEG）是一種高分子的滲透劑，其最大特點是本身不能穿越細胞壁進入細胞質，因而不會引起質壁分離，使植物組織和細胞處于類似于干旱的水分脅迫之中［4］。相關研究表明，棉花種子在受到不同程度的干旱脅迫時，隨著水勢的下降，其發芽率、發芽速度、發芽指數、苗高、根長、根莖比、幼苗干鮮重等均出現不同程度的降低［5-6］。我們采用室內高滲溶液PEG-6000模擬干旱脅迫，對棕色棉BC05、隴綠棉3號種子萌發期子葉干重和鮮重、胚根干重、胚根長及下胚軸長等指標進行了測定，旨在為棉花抗旱性評價、栽培和育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試彩棉品種為棕色棉BC05、隴綠棉3號，均由甘肅省農業科學院生物技術研究所提供。

1.2 試驗方法

選取飽滿、整齊一致的彩色棉種子，用1 g/kg HgCl滅菌10 min，再用水沖洗3～5遍，分別加入6個濃度梯度PEG-6000溶液，處理濃度分別為5%、10%、15%、20%、25%、30%，空白對照（CK）為蒸餾水。每品種各處理50粒種子，3次重復，置于25℃恒溫培養箱中用紙床發芽。7 d后測定彩色棉萌發期子葉鮮重、下胚軸長、胚根長。然后105℃殺青，80℃烘干，測定子葉干重、胚根干重。彩色棉子葉鮮重、干重、胚根干重用1/1 000天平稱量，下胚軸長和胚根長用直尺測量。

1.3 統計分析

采用Excel 2007對數據進行繪圖分析，SPASS1 7.0進行數據的顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度PEG-6000對彩色棉子葉鮮重的影響

從表1可以看出，隨著PEG-6000脅迫濃度的增加，BC05子葉鮮重呈不規則下降的趨勢。脅迫濃度為5%～15%時，子葉鮮重與CK差異不顯著；當脅迫濃度為20%時，子葉鮮重比CK下降了28.8%，與CK差異達顯著水平；PEG-6000濃度大于25%時，BC05種子萌發受抑制，種子未萌發。隨著PEG-6000脅迫濃度的增加，隴綠棉3號子葉鮮重呈現不規則的下降趨勢。當脅迫濃度為5%～20%時，子葉鮮重與CK差異不顯著；當脅迫濃度為25%時，比CK下降了12.9%，差異達顯著水平；當脅迫濃度為30%時，隴綠棉3號種子萌發受抑，種子未萌發。表明低濃度PEG-6000對彩色棉子葉鮮重影響不顯著，高濃度下種子萌發受抑制，且隴綠棉3號抗逆性強于BC05。

2.2 不同濃度PEG-6000對彩色棉子葉干重的影響

從表1可以看出，BC05子葉干重均低于CK。脅迫濃度為 5%～15%時，隨著PEG-6000濃度的增加，BC05子葉干重先減后增，與CK的差異均達顯著水平；當脅迫濃度為20%時，BC05單株子葉干重為0.025 g，比CK降低了50%，差異顯著；當PEG-6000濃度為25%時，BC05種子萌發受抑制，種子未萌發。隴綠棉3號子葉干重隨著PEG脅迫濃度的增加，呈現不規則下降的趨勢，脅迫濃度為5%～20%時，與對照差異均不顯著；脅迫濃度為25%時，隴綠棉3號子葉干重為0.043 g/株，比CK下降了33.8%，差異達顯著水平；脅迫濃度為30%時，種子萌發受抑制，種子未萌發。

2.3 不同濃度PEG-6000對彩色棉胚根干重的影響

從表1可以看出，BC05和隴綠棉3號胚根干重均隨著PEG-6000脅迫濃度的增加而降低。當脅迫濃度大于5%時，2個彩色棉品種的胚根干重下降明顯，均與CK達顯著差異。BC05在脅迫濃度為20%時胚根干重降到最低，比CK降低了70%；在脅迫濃度為25%時，種子萌發受抑制。隴綠棉3號在脅迫濃度為25%降到最低，較CK降低53.8%；在脅迫濃度為30%時種子萌發受抑制。可見，在高濃度脅迫下，彩棉種子萌發受抑制，胚根不生長。

2.4 不同濃度PEG-6000對彩色棉下胚軸長的影響

從表1可以看出，隨著PEG-6000脅迫濃度的增加，BC05和隴綠棉3號的下胚軸長均呈下降的趨勢。BC05在脅迫濃度為5%～20%時，與CK相比，各處理下胚軸長下降趨勢明顯，差異均達顯著水平；脅迫濃度為25%時，種子不萌發，下胚軸不生長。隴綠棉3號在脅迫濃度為5%～10%時，下胚軸長與CK差異不顯著；濃度為15%～25%時，與CK差異顯著；在脅迫濃度為25%時，隴綠棉3號下胚軸為0.90 cm，脅迫濃度為30%時，種子不萌發，下胚軸不生長。

表1 不同濃度PEG-6000處理彩棉種子萌發期的指標

2.5 不同濃度PEG-6000對彩色棉胚根長的影響

從表1可以看出，隨著PEG-6000脅迫濃度的增加，BC05和隴綠棉3號的胚根長均呈現不規則下降趨勢。當脅迫濃度為5%～20%時，與CK相比，2個彩色棉種子的胚根長下降趨勢明顯，差異均達顯著水平；在脅迫濃度為25%時，BC05萌發受抑制，胚根未生長，而隴綠棉3號在濃度為30%時種子不萌發、胚根未生長。可見，隴綠棉3號較BC05有較強的抗逆性。

3 結論與討論

試驗結果表明，不同濃度PEG-6000脅迫對彩色棉BC05和隴綠棉3號種子的萌發期相關生長指標產生不同程度的影響。隨著PEG-6000濃度的增加，BC05和隴綠棉3號子葉鮮重、子葉干重、胚根干重、下胚軸長、胚根長等指標均呈下降趨勢。可以看出，隨著干旱脅迫濃度的增加，2個彩棉品種的種子萌發均受到不同程度的抑制，干旱脅迫顯著地影響了棉花單株子葉干鮮重、下胚軸的伸長生長和干物質的形成。但不同彩色棉品種降低的幅度存在著很大的差異。在PEG-6000脅迫濃度大于25%時，BC05種子萌發被完全抑制，而隴綠棉3號在PEG-6000脅迫為30%時種子萌發被抑制，各項生長指標均降到最低。

植物種子的萌發和初期生長對外界環境脅迫較為敏感，因此可以用種子萌發及其初期生長狀況來評價植物的抗逆性［7］。PEG-6000處理對種子萌發期來說，起到了水分脅迫的作用［8-10］。孫彩霞等［11］在玉米上的研究表明，PEG滲透脅迫處理下，玉米種子胚芽及胚根在伸長生長和干物質形成方面均受到了明顯的抑制，與本試驗結果一致。