PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發的影響

劉利峰

（康保縣自然資源和規劃局，河北 康保076650）

中國石竹（Dianthus chinensis）又稱洛陽花，是石竹科（Caryophyllaceae）石竹屬（Dianthus）多年生草本植物，是布置花壇、花境和裝飾巖石園的良好材料，也可用作花籃、花束。中國石竹原產于東北、華北、長江流域及東南亞地區，除華南以外，全國各地均有栽培[1]。

鹽化土壤中高濃度的鹽分對植物有著明顯影響，通常會降低種子發芽率、延緩幼苗生長、抑制光合作用、降低作物產量等[2-3]。目前，對于鹽脅迫下種子的萌發以及植物材料對種子萌發的限制濃度研究較多，而對如何利用外源物質來緩解植物對脅迫的反應則相對較少。

試驗以中國石竹種子為試驗材料，研究了外源物質PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發及幼苗生長的緩解作用，了解其萌發進程和部分生理指標的變化規律，篩選最佳的NaCl 脅迫緩解濃度，為相似園林植物的育苗提供理論基礎和支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

中國石竹種子，購自赤峰綠美花卉種子有限公司。

1.2 試驗地點

試驗地點位于張家口市康保縣林業局院內。

康保縣位于河北省西北部，地處內蒙古高原東南緣，屬陰山穹折帶，俗稱“壩上高原”，地理坐標E114°11′～114°56′，N41°25′～42°08′，平 均 海 拔1450m，屬于東南亞大陸性季風氣候中溫帶干旱區，氣溫低，晝夜溫差大，大陸性氣候特點明顯。全縣土壤類型包括栗鈣土、草甸土、鹽土，其中栗鈣土是全縣的代表性土類，占土壤總面積的99.3%，土壤鹽堿化明顯。

1.3 試驗設計

選擇大小一致、籽粒飽滿健壯、無病蟲害的中國石竹種子，用0.1%HgCl2溶液消毒10min，再用蒸餾水漂洗3～5 次，直到將種子清洗干凈為止。依據國際種子檢驗規程，采用紙上培養法進行。將吸脹后的種子置于鋪有兩層濾紙的培養皿內，分別加入配制好的處理液（表1），每個處理100 粒種子，3 次重復。置于人工氣候箱，設置溫度為25℃，光照時間10h，光照強度為2500Lx。以種胚突破種皮為發芽開始標志，每日觀察其萌發情況，統計其萌發進程，計算其發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數以及幼苗生長情況。

表1 NaCl 脅迫及PEG-6000 對中國石竹種子萌芽試驗處理

1.4 指標測定及方法

發芽率（GP）＝（供試種子發芽數/供試種子數）×100%

發芽勢（%）＝（規定時間內供試種子的發芽數/供試種子數）×100%

發芽指數（Gi）＝ΣGt/Dt，式中Gt 為t 天的發芽數，Dt 為發芽日數。

活力指數=S×Gi，式中S 為平均根長，利用數顯游標卡尺測定。

相對鹽害率（%）=（對照發芽率-處理發芽率）/對照發芽率×100%

1.5 數據統計與分析

數據分析采用的是Excel2010 軟件，運用Duncan 新復極差法與LSD 法，進行差異顯著性分析，并用SPSS21.0 軟件繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發進程的影響

由表2 可知：CK1 處理中國石竹種子，第2 天開始萌發，萌發持續時間為8d，CK2 處理，第7 天才開始萌發，萌發持續時間相對較長，達14d，這說明NaCl 脅迫明顯抑制了種子萌發的開始和持續時間。在NaCl 溶液中添加不同濃度的PEG-6000 緩解種子的萌發抑制。結果表明：中國石竹種子的初始萌發時間和持續萌發時間較CK2 均有不同程度的變化，隨著PEG-6000 濃度的增加，中國石竹種子初始萌發時間較CK2 均縮短，且呈現先縮短后增加的趨勢，其發芽持續時間與發芽初始時間呈現相同趨勢。T4（PEG-6000 濃度為20%）處理時，中國石竹種子初始萌發時間和持續萌發時間均為最短，其持續萌發時間甚至比CK1 處理還少1d，說明PEG-6000對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發具非常明顯的緩解作用。

表2 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發進程的影響

2.2 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發芽率的影響

由圖1 可知：CK1 與CK2 處理之間存在極顯著差異，說明1.0%的NaCl 溶液極顯著的抑制了中國石竹種子的萌發。將不同濃度PEG-6000 加入到NaCl 溶液中，隨著PEG-6000 濃度的增加，中國石竹種子的萌發率呈現先增加后降低的趨勢，T4 處理時其萌發率最高，為89.6%，極顯著高于CK2、T1、T2顯著高于T3、T5，但顯著低于CK1，說明T4（20.0%的PEG-6000）處理可以一定程度上緩解NaCl 脅迫對中國石竹種子萌發的抑制作用。

圖1 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發芽率的影響

2.3 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發芽勢的影響

由圖2 可知：CK2 處理極顯著低于CK1，說明1.0%的NaCl 溶液極顯著的抑制了中國石竹種子的萌發及萌發的整齊度。將不同濃度PEG-6000 加入到NaCl 溶液中，隨著PEG-6000 濃度的增加，中國石竹種子的發芽勢呈現先增加后降低的趨勢，與其萌發率的變化趨勢一致。T4 處理其發芽勢達到了83.8%，極顯著高于CK2、T1、T2、T3 和T5，顯著低于CK1。T1、T2、T3、T4、T5 處理均顯著高于CK2。說明添加外源物質PEG-6000，均可以在一定程度上緩解NaCl 對中國石竹種子萌發的影響，以T4 處理（20.0%的PEG-6000）緩解效果最佳。

圖2 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發芽勢的影響

2.4 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發芽指數的影響

由圖3 可知: 就發芽指數而言，CK1 與CK2 之間存在極顯著性差異。添加不同濃度的外源物質PEG-6000，隨著濃度的增加，其發芽指數與發芽率、發芽勢呈現相同的變化趨勢，均為先增加后降低。T4 處理中國石竹種子的發芽指數為16.32，與CK1（18.06）差異不顯著，說明T4 處理可以緩解NaCl 脅迫到無脅迫狀態。T1、T2 與CK2 之間無顯著性差異，說明就發芽指數而言，低濃度的外源物質PEG-6000 無明顯緩解作用；T3 與T1、T2 和CK2 之間存在極顯著性差異，與T5 之間無顯著性差異存在。T4（20.0%的PEG-6000）處理極顯著高于CK2、T1、T2、T3 和T5，說明其緩解效應最佳。

圖3 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子發芽指數的影響

2.5 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子活力指數的影響

種子活力即種子的健壯度，是種子發芽和出苗率、幼苗生長的潛勢、植株抗逆能力和生產潛力的總和，是種子品質的重要指標。由圖4 可知：就活力指數而言，一定濃度的外源物質PEG-6000 對NaCl脅迫下中國石竹種子的萌發有明顯的緩解作用。隨著外源物質濃度的增加，其活力指數的數值呈現先增加后降低的趨勢，與前述幾個指標趨勢相同。T1、T2 處理PEG-6000 濃度相對較低，其緩解效果從數值上看較CK2 雖有增加，但與CK2 之間無顯著性差異，說明低濃度的PEG-6000 對種子萌發的活力指數影響較小；T3、T5 處理均極顯著低于T4處理，但均與CK2、T1 和T2 存在極顯著性差異，說明隨著濃度的增加，外源物質的緩解效應越發顯著，但當濃度增加到T4 時，緩解效應最為顯著。綜合來看，就中國石竹種子萌發的活力指數而言，T4（20.0%的PEG-6000）為最佳緩解濃度，緩解效果最佳。

圖4 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子活力指數的影響

2.6 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子萌發相對鹽害率的影響

添加外源物質PEG-6000 后，各個處理的相對鹽害率呈現先降低后增加的趨勢，與以上各個指標的變化趨勢正好相反（圖5）。T4 的相對鹽害率最低，只有8.2%，與其它各個處理之間存在極顯著差異。T1、T2 與CK2 處理之間存在顯著性差異，而二者之間差異不顯著。T3 處理與CK2、T1、T2 處理存在極顯著性差異，說明其對NaCl 脅迫下中國石竹種子的鹽害情況有了非常明顯的緩解，T4 處理時緩解效果最佳，此時的相對鹽害率最低；隨著PEG-6000 濃度的增加，T5 處理時相對鹽害率又開始增加，與T4 處理存在極顯著差異，與T3 處理存在顯著差異，與CK2、T1、T2 處理存在極顯著差異。就相對鹽害率來看，T4（20.0%的PEG-6000）處理的緩解效果最佳。

圖5 PEG-6000 對NaCl 脅迫下中國石竹種子相對鹽害率的影響

3 結論與討論

種子作為植物最重要的繁殖器官，其萌發階段的耐鹽狀況可以在一定程度上反映其耐鹽能力。一般情況下，鹽生植物的萌發在一定范圍的鹽濃度內是不受影響的，當外界鹽濃度超過其耐受范圍時其萌發及生長狀況會受到顯著的影響。對于本文研究的中國石竹來說，NaCl 濃度達到1.0%時，表現出強烈的抑制作用，這與楊志江[4]、王恩軍[5]等人對黑果枸杞和紫蘇的研究結果一致。外源物質PEG-6000加入到NaCl 溶液中，NaCl 脅迫下中國石竹種子的萌發起始時間、持續時間、萌發率、發芽勢、發芽指數、活力指數等萌發指標均出現不同程度的增加，且呈現相同的變化趨勢；而相對鹽害率則正好相反，說明添加外源物質PEG-6000 可以有效緩解NaCl 脅迫對其種子萌發的影響，且以濃度為20.0%時緩解效果最佳。

PEG-6000 作為一種常見的滲透調節物質，在種子萌發過程中常用作引發劑，能提高發芽率、增加發芽勢等種子萌發指標。本試驗沒有對中國石竹種子幼苗的生理指標進行相關測定，其具體的引發機理還有待進一步研究，但可以為在冀西北等鹽堿地進行育苗，減少對種子及幼苗的傷害，保護相關種子資源以及對鹽堿地、干旱地進行合理利用提供科學依據。