聚乙二醇模擬干旱對綠豆種子萌發和幼苗生長的影響

顏仕龍 張慧 孟瑞 蔡波 敖蘇

摘要：本試驗以聚乙二醇（PEG）模擬干旱條件，研究其對綠豆（Vignaradiate）種子萌發和幼苗生長2個階段的影響差異，研究結果顯示：不同濃度的PEG溶液對其種子萌發和幼苗生長產生了抑制作用，且濃度增大抑制作用也隨之增強;種子萌發階段的綜合抗旱系數隨濃度的變化規律與幼苗生長階段不同;采用隸屬函數值綜合評價分析得出綠豆種子萌發抗旱性高于其幼苗階段。

關鍵詞：聚乙二醇;干旱;種子萌發;幼苗生長

綠豆（Vignaradiate）是我國主要經濟作物之一，種植面積和產量均居世界前列，[1]主產區集中在東北、西北及華北等地區，其中內蒙古、吉林、黑龍江等省份干旱貧瘠的山區丘陵地帶種植面積較大。[2]由于其主栽區域的自然降雨量少，且基本無灌溉條件，所以春旱和伏旱的情況時有發生。近年來，研究綠豆種質資源抗旱性鑒定的成果很多[4-6]，但同時針對不同生長階段來進行抗旱差異評價的研究相對較少。本研究在聚乙二醇（PEG）模擬干旱的條件下，對綠豆種子的萌發及幼苗生長特性進行對比，采用多指標模糊數學隸屬函數法進行抗旱性綜合評價，以期明確綠豆種子萌發和幼苗生長階段的抗旱差異，旨在為我國干旱、半干旱地區的綠豆種植產業制定栽培對策及減災措施提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

“先風極早綠珍珠二號”綠豆種子由石家莊先風種業有限公司生產，聚乙二醇6000由廣東光華科技股份有限公司生產。

1.2試驗方法

1.2.1浸提液配制

配制質量分數為5%、10%、15%、20%、25%的PEG溶液各300mL備用。[7]

1.2.2萌發期干旱模擬試驗

選取大小均一且飽滿的綠豆，用75%酒精消毒3min后再用蒸餾水沖洗后放入墊有雙層濾紙直徑為9cm培養皿中。每個培養皿中放入20粒綠豆，然后再加入5mL各濃度的PEG溶液。將培養皿都放置于25℃的生化培養箱中進行恒溫暗培養，以蒸餾水作為對照，以胚根突破種皮為種子萌發標準，每個處理設3個重復。每天適當補充各濃度的PEG溶液以保持濾紙濕潤。每天記錄各培養皿中種子萌發數量，7d后結束試驗。

1.2.3苗期干旱模擬試驗

將75%酒精消毒3min后再用蒸餾水沖洗后的種子催芽至露白后，選取出芽整齊的幼苗放于鋪有2層濾紙直徑為12cm的培養皿中，每皿20株，然后加入浸提液10mL各濃度的PEG溶液，使樣品液充分潤濕濾紙。將培養皿置于溫度25℃，光照（4000lx）16h，黑暗（0lx）8h，濕度70%的人工氣候箱中培養。對照、重復數以及每天補液處理同前，7d后移出綠豆苗進行測量，取20株綠豆苗的平均值作為苗高、根長和真葉長度，稱量20株綠豆苗總鮮重。

1.3測定指標

萌發率=（發芽種子數供試種子數）*100%

萌發勢=（第3天發芽種子數供試種子數）*100%

平均萌發時間=∑GitiΣGi，式中Gi為第i天的萌發數，ti為相應的萌發時間。

根苗比=根長苗高

各指標抗旱系數=PEG脅迫下的指標測定值對照指標測定值

綜合抗旱系數=各指標抗旱系數的算術平均數

用平均隸屬函數法抗旱性綜合評價，若所用指標與抗旱性呈正相關，隸屬函數U（Xj）=（Xj-Xmin）（Xmax-Xmin），反之U（Xj）=1-（Xj-Xmin）（Xmax-Xmin），X=ΣU（Xj）n。

2結果與分析

2.1PEG溶液對綠豆種子萌發的影響

2.2PEG溶液對綠豆種子萌發的影響

由表2可知，在綠豆種子萌發階段，萌發速率的抗旱系數都隨PEG溶液濃度的增加而降低，平均萌發時間的抗旱系數隨溶液濃度增大而升高;綠豆幼苗生長階段，苗高、根長、葉長和重量4個指標的抗旱系數都隨PEG溶液濃度的增加而降低，而根苗比的抗旱系數隨溶液濃度增大而升高;各濃度PEG溶液處理下，種子萌發階段的綜合抗旱系數隨溶液濃度增大而降低，幼苗生長階段的綜合抗旱系數表現出隨濃度增大先降低后升高的現象。

2.4綠豆種子萌發和幼苗生長階段抗旱性綜合評價

由圖3可知，在不同滲透勢下，綠豆種子萌發期和幼苗期形成了不同的抗旱隸屬函數值響應曲線;綠豆種子是在10%PEG濃度處理下的綜合抗旱能力最強，之后逐漸降低，其幼苗是在5%PEG濃度處理下的綜合抗旱能力最強，之后逐漸降低，變化平穩。

3結論

本研究中各濃度PEG溶液對綠豆種子萌發和幼苗生長都產生了抑制作用，且隨濃度增大抑制作用增強;種子萌發階段的綜合抗旱系數隨濃度的變化規律與幼苗生長階段不同;由于綜合評價值越大表明其抗旱能力越強，[8]采用隸屬函數值綜合評價分析后可以對綠豆2個生長階段的抗旱性差異做出判斷，即種子萌發階段的抗旱性要高于其幼苗階段。

4討論

種子萌發和幼苗生長是植物生活中非常關鍵的階段，是后期生長的基礎，也是適應環境最脆弱時期，開展其研究十分必要。植物耐旱性是一個受多種因素影響的數量性狀，每個與耐旱性有關的性狀對其都有貢獻。因此，本研究采用隸屬函數平均法，結合多種指標進行綜合評價，可避免利用單一性狀指標來鑒定植物的耐旱性的局限性，較為全面準確地反映耐旱性強弱。

國標《農作物種子檢驗規程發芽試驗》（GBT3543.4-1995）中規定種子萌發試驗可用紙床或砂床。曹志敏等比較了不同模式下綠豆種子萌發率的差異，發現砂培高于于紙培。[9]而本研究結果未出現此情況，可能與所用的紙張PH值、具體操作以及種子本身活力有關。根苗比的增大是植物對水分脅迫的一種適應性反應，[10]本研究中綠豆的根苗比數值在所有濃度PEG溶液處理下都是升高。在高濃度PEG溶液處理下綠豆幼苗葉片無法長出，表現出了“蹲苗”現象。

目前有關綠豆全生育期的綜合抗旱性鑒定研究較少，可根據花期和成熟期的各項生理指標、形態及產量指標對干旱脅迫的綜合響應進行進一步研究，為合理制定栽培制度和減災措施提供技術支持。

參考文獻：

[1]張會娟，胡志超，呂小蓮，等.我國綠豆加工利用概況與發展分析[J].江蘇農業科學，2014，42（1）：234-236.

[2]鄭卓杰，王述民，宗緒曉.中國食用豆類學[M].北京：中國農業出版社，1997：148.

[3]張澤燕，張耀文.干旱脅迫下21份山西地方綠豆品種芽期抗旱性鑒定[J].植物遺傳資源學報，2011，12（6）：1010-1013.

[4]段義忠，張雄，王建武.不同綠豆品種萌發期對干旱脅迫的響應及抗旱性評價[J].中國農學通報，2014，30（18）：125-130.

[5]王富剛，王延峰.干旱脅迫對不同品種綠豆種子萌發的影響[J].榆林學院學報，2014（6）：1-5.

[6]董晶晶，齊淑艷，郭婷婷.PEG模擬干旱脅迫對入侵植物牛膝菊（Galinsogaparviflora）抗氧化物酶系統的影響[J].沈陽大學學報（自然科學版），2014，26（3）：184-189.

[7]孫艷茹，石屹，陳國軍，等.PEG模擬干旱脅迫下8種綠肥作物萌發特性與抗旱性評價[J].草業學報，2015，24（3）：89-98.

[8]張艷福，姚衛杰，郭其強，等.干旱脅迫對砂生槐種子萌發和幼苗生長的影響[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2015，43（10）：45-56.

[9]曹志敏，張志肖，侯東生，等.PEG-6000溶液脅迫下綠豆萌發期抗旱性的鑒定與評價[J].河北農業科學，2015（3）：27-31.

[10]朱教君，李智輝，康宏樟，等.聚乙二醇模擬水分脅迫對沙地樟子松種子萌發影響研究[J].應用生態學報，2005，16（5）：801-804.