PEG-6000處理對荻種子萌發的影響

劉長樂，郭志平，路雪梅，徐鵬飛，何淼*

(1.黑龍江省林業科學院，哈爾濱150081；2.麗水學院生物資源研究所；3.東北林業大學園林學院，哈爾濱150040)

我國是一個水資源極度匱乏的國家，尤其是在西北和東北地區更加嚴重，嚴重制約我國的農業生產和發展，干旱脅迫不僅對植物的外部形態結構有重要影響，而且嚴重制約了植物的個體發育，干旱已經成人類研究的共同課題。荻作為一類新興的觀賞草類，在城市園林綠化中發揮的作用越來越顯著。因此對荻的抗旱性研究就顯得尤為重要，其目的是豐富芒荻抗旱性的理論資料，為其在農業生產和城市綠化中提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

荻[Triarrhercasacchariflora(Maxin.) Nakai]的種子于2011年10月采自黑龍江省哈爾濱市太陽島風景區內。種子采回后將其分成兩份，將種子的一份于2011年11月測定PEG-6000對荻當年采收種子萌發特性及芽苗發育情況的影響，另一份用保鮮袋裝好置于種子低溫貯藏柜中貯藏1年，溫度保持在4℃，于2012年11月取出測定PEG-6000脅迫對貯藏一年的荻種子的萌發特性及芽苗發育狀況的影響。

1.2 試驗設計

精選籽粒飽滿，無病蟲害，健康的荻種子，經5%的NaClO消毒后用蒸餾水沖洗干凈并用濾紙將種子吸干。試驗設置4個PEG濃度梯度，分別為5%、10%、15%、20%，以蒸餾水為對照(CK)。在潔凈的直徑為9cm的培養皿中鋪2層濾紙為種子的發芽床。將荻種子均勻擺放于發芽床內，分別加入3mL各濃度處理液，每皿50粒種子，進行3次重復試驗。將培養皿放入變溫光照培養箱中進行種子發芽試驗，每天定時于發芽床內滴加1mL處理液，每2d更換一次濾紙，連續培養10d，并作定期觀察。

1.3 測定項目及方法

荻種子各項目的測定方法參照《種子檢驗學》[1]，從種子置床第1d起開始，以種子胚芽長度達到種子長度的1/2為種子發芽開始，每天定時記錄各培養皿中發芽種子數及6個長勢最好的胚芽、胚根長度，以連續3d發芽的種子數量未達到供試種子總量的1%為發芽結束的標識。發芽試驗結束后測定全部種苗胚根和胚芽的鮮重。胚根及胚芽長度用游標卡尺測量，種苗鮮重用萬分之一的分析天平測量。

1.4 指標計算方法

1.4.1 種子活力的計算方法

參照《國際種子檢驗規程》[2]計算種子的發芽率、發芽指數及活力指數。具體公式如下：

發芽指數(GI)=∑(Gt/Dt),其中Gt為第t天荻種子的發芽數，Dt為對應的天數。

活力指數(VI)=GI×S，其中S為植株鮮重。

1.4.2 種子萌發抗旱指數的計算方法

參照王贊等[3]的方法，公式如下;

其中，萌發指數=(1.00)nd2+(0.75)nd4+(0.50)nd6+(0.25)nd8

nd2,nd4,nd6,nd8分別為第2、4、6、8天荻種子發芽率；1.00，0.75，0.50，0.25分別相應發芽天數所賦予的抗旱系數。

1.5 數據處理方法

應用SPSS19.0及Excel2003對試驗數據進行處理，并對試驗結果進行方差分析，Duncan多重比較分析及相關性分析。

2 結果分析

2.1 PEG脅迫對荻種子萌發的影響

2.1.1 PEG脅迫處理對荻種子發芽率及發芽勢的影響

圖1 PEG脅迫處理對荻種子發芽率的影響

圖2 PEG脅迫處理對荻種子發芽勢的影響

由圖1、圖2可見，隨著PEG濃度的增加，荻當年采收種子的發芽率和發芽勢逐漸降低，在PEG濃度為5%、10%時荻種子的發芽率與對照差異不是很大，但當PEG濃度增加到15%時，荻當年生種子的發芽率比對照低，大約降低了41.38%；PEG濃度為5%，10%、15%時荻當年采收種子的發芽勢均顯著低于對照。隨著PEG濃度的增加，經1年貯藏后的荻種子發芽率和發芽勢均有變化，呈現先升高后降低的趨勢，在PEG濃度為10%時，荻種子的發芽率達到最大值，比對照提高了32.87%，高于對照，而PEG濃度為5%、15%時，荻種子的發芽率與對照差異不顯著；PEG濃度為5%時，經一年貯藏的荻種子發芽勢達到最高，明顯高于對照，但當PEG濃度達到10%和15%時，經一年貯藏的荻種子發芽勢比對照組明顯變低，分別比對照降低了28.9%和42.23%。當PEG濃度增加到20%時，荻當年采收的種子和經一年貯藏的種子大部分不發芽。

2.1.2 PEG脅迫處理對荻種子發芽指數及活力指數的影響

圖3 PEG脅迫處理對荻種子發芽指數的影響

圖4 PEG脅迫處理對荻種子活力指數的影響

由圖3、圖4可見，隨PEG濃度的增加，荻當年采收種子的發芽指數和活力指數均逐漸降低，當PEG濃度為5%和10%時，荻種子的發芽指數與對照組相比降低，分別比對照降低了11.76%和22.06%;而當PEG濃度達到15%時，荻種子的發芽指數與對照組相比降低,比對照降低了50.41%；在PEG濃度為5%、10%以及15%時，荻種子的活力指數與對照組相比降低,分別比對照降低了32.29%，40.78%和79.26%。隨PEG濃度的增加，經一年貯藏的荻種子的發芽指數和活力指數均先升高后降低，當PEG濃度為5%時，荻種子的發芽指數最大，但各處理濃度下荻種子的發芽指數均與對照相差不大；經一年貯藏的荻種子的活力指數同樣在PEG濃度為5%的PEG時達到最大，比對照提高22.16%，PEG濃度為10%時，荻種子活力指數與對照無顯著差異，而當PEG濃度達到15%時，荻種子活力指數與對照組相比降低，比對照降低了17.30%。當PEG濃度增大到20%時，荻當年采收種子及經一年貯藏種子的發芽指數趨近于0，種子活力基本喪失。

2.2 PEG脅迫處理對荻種子抗旱指數的影響

圖5 PEG脅迫處理對荻種子抗旱指數的影響

由圖5可見， PEG濃度的增加會使荻當年采收種子的耐旱指數降低，在PEG濃度為5%時，荻當年采收種子的耐旱指數并沒有什么顯著變化，當PEG濃度達到10%時，荻當年采收種子的耐旱指數與對照組相比降低，比對照降低了25%，而當濃度增大到15%時，荻當年采收種子的耐旱指數與對照組相比降低，比對照降低了57.58%。不同于荻當年采收的種子，5%、10%的PEG濃度均能使荻經一年貯藏種子的抗旱指數稍有提高，但其抗旱指數與對照差異不明顯，當PEG濃度達到15%時，荻的抗旱指數比對照稍有降低，但其抗旱指數與對照差異也不是很明顯。無論是荻當年采收種子還是經一年貯藏種子在PEG濃度增大到20%時，均基本喪失了對干旱的抵御能力。

2.3 PEG脅迫對處理荻種苗發育的影響

2.3.1 PEG脅迫處理對荻種苗生長的影響

圖6 PEG脅迫處理對荻種苗生長的影響

由圖6可見，隨PEG濃度的增加，荻當年采收種子及經一年貯藏種子的胚根，胚芽長度逐漸降低，當PEG濃度為5%時，荻當年采收種子及經一年貯藏種子的胚根長度與對照無明顯差異，而當PEG濃度達到10%，15%及20%時，荻當年采收種子的胚根長度與對照組相比降低，分別比對照降低了16.46%，27.79%和78.66%，荻經一年貯藏種子的胚根長度與對照組相比降低，分別比對照降低了16.98%，47.68%和83.21%，均與對照呈現極顯著差異；在PEG濃度為5%和10%時，荻當年采收種子的胚芽長度均與對照無明顯差異，當PEG濃度達到15%時，荻當年采收種子的胚芽長度與對照組相比降低，比對照降低了13.26%，而當PEG濃度達到20%時，荻種苗的胚芽長度與對照組相比降低，比對照降低了77.56%。在PEG濃度為5%時，經一年貯藏荻種子的胚芽長度與對照差異不顯著，而在PEG濃度為10%，15%和20%時，經一年貯藏的荻種子的胚芽長度與對照組相比降低，分別比對照降低了26.53%，58.43%和84.46%。

2.3.2 PEG脅迫處理對荻種苗鮮重的影響

圖7 PEG脅迫處理對荻種苗鮮重的影響

由圖7可見，隨PEG濃度的增加當年采收的荻種子的胚根鮮重和胚芽顯著均逐漸降低，PEG濃度為5%時對當年采收荻種子的胚根鮮重及胚芽鮮重均無顯著影響，PEG濃度為10%時，荻當年采收種子的胚根鮮重與對照組相比降低，較對照下降了27.27%，胚芽鮮重與對照組相比降低，比對照下降了22.22%，而當PEG濃度增大到15%時，當年采收荻種子的胚根鮮重與對照組相比降低，較對照降低了54.55%，胚芽鮮重與對照組相比降低，較對照降低了62.96%。隨PEG濃度的增加，經一年貯藏荻種子的胚根鮮重及胚芽鮮重均先升高后降低，當PEG濃度為5%時，經一年貯藏荻種子的胚根鮮重及胚芽鮮重均達到最大值，與對照組相比升高，分別比對照高70.73%和80.79%，而10%的PEG濃度對經一年貯藏荻種子的胚根鮮重及胚芽鮮重均差異不明顯，但當PEG濃度達到15%時，經一年貯藏荻種子的胚根鮮重及胚芽鮮重與對照組相比降低，分別較對照降低了46.34%和44.33%。

2.4 PEG脅迫處理下荻種子各指標間的相關性分析

由表1，表2可見，荻當年采收種子的各指標均和PEG濃度間均呈極顯著負相關，而各指標間均呈現出極顯著正相關，各指標和PEG濃度的相關系數的大小依次順序為活力指數>胚芽鮮重>發芽指數>抗旱指數>胚根鮮重>胚根長>發芽率>發芽勢>胚芽長，其中活力指數和PEG濃度間的相關系數最大，而胚芽長和PEG濃度間的相關系數最小，可見，對于當年采收荻種子來說，活力指數受PEG脅迫的影響最大而胚芽生長量受PEG脅迫的影響最小。經一年貯藏荻種子除發芽率和PEG濃度呈顯著負相關，其余各指標均和PEG濃度呈負相關，各指標間亦呈極顯著正相關，各指標和PEG濃度的相關系數的大小順序為胚芽長>胚根長>發芽勢>胚根鮮重>發芽指數>胚芽鮮重>抗旱指數>活力指數>發芽率，不同于荻當年采收種子，經一年貯藏荻種子的發芽率受PEG脅迫的影響最小而胚芽生長受PEG脅迫的影響最大。

表1 PEG脅迫處理下荻當年采收種子各指標間的相關系數

表2 PEG脅迫處理下荻經一年貯藏種子各指標間的相關系數

3 討論

經我們研究發現，當年采收的荻種子的各項生理指標比起經一年貯藏的荻種子高。PEG脅迫對當年采收的荻種子和經一年貯藏的荻種子的影響情況是不一樣的。

PEG脅迫對荻當年采收種子的荻種子萌發情況，種苗生長狀況以及種子抗旱指數均有抑制作用。綜合分析當年采收荻種子在不同濃度PEG脅迫下各指標的反映情況可以看出，當年采收的荻種子基本能耐受5%～15%的PEG脅迫，但當PEG濃度達到20%時，各指標的數值均變低，說明20%的PEG脅迫已經超過了荻種子所能承受的范圍。當年采收荻種子的活力指數受PEG脅迫的影響程度最大，在PEG濃度為5%時即與極顯著低于對照，當年采收荻種子的發芽率和胚芽長度受PEG脅迫的影響程度最小，在PEG濃度達到15%時才與對照差異顯著?？梢姡跐舛葹?5%以下的PEG脅迫下，當年采收的荻種子的發芽率及地上部分的生長量基本穩定，但PEG脅迫會不同程度地影響當年采收荻種子的活力，地下部分生長量，出苗整齊度及生物量。

對于經一年貯藏的荻種子而言，除胚根、胚芽長度隨PEG濃度的增加而降低，其余各指標均呈現低濃度PEG促進，高濃度PEG呈現出抑制狀態，且除胚根、胚芽長度外個指標均在PEG濃度為5%時達到最大值，綜合分析各指標發現，經一年貯藏的荻種子基本呈現在PEG濃度為5%時，各指標值高于對照，PEG濃度為10%時，各指標基本和對照組相當，而當PEG濃度增大到15%時，各指標比對照組有所降低。由此可見，當PEG濃度處于10%時經一年貯藏荻種子均可正常發育，而5%左右的PEG濃度為經一年貯藏荻種子的最適濃度且5%的PEG濃度能夠提高荻經一年貯藏種子抵抗干旱脅迫的能力。 同當年采收荻種子相同，20%PEG濃度下各指標均非常低，說明20%的PEG濃度亦已超過經一年貯藏荻種子的耐旱承受能力。

我們推斷PEG脅迫下荻當年采收種子和經一年貯藏種子各相關指標呈現出不同的變化趨勢可能是因為貯藏過程中荻種子發生了某些生物化學反應。種子的萌發要經歷一系列復雜的生理生化反應。同時，耐旱性又是一個受多種因素影響的數量性狀。因此，具體是何原因導致PEG脅迫下當年采收荻種子和經一年貯藏的荻種子有如此的變化有待于我們進行進一步的研究。

[1]張春華,王建華.種子檢驗學[M].北京:高等教育出版社,2005:60-62.

[2]國際種子檢驗協會(ISTA).國際種子檢驗規程[M].北京:北京農業大學出版社,1995:54-57.

[3]王贊,李源,吳欣明,等.PEG滲透脅迫下鴨茅種子萌發特性及抗旱性鑒定[J].中國草地學報,2008,30(1):50-55.