PEG模擬干旱對三個辣椒品種種子萌發(fā)的影響及抗旱性評價

劉 偉，黃 勇，胡展育

（文山學(xué)院 三七醫(yī)藥學(xué)院，云南 文山 663099）

干旱是作物栽培過程中經(jīng)常遇到的逆境因素[1]，目前，許多研究認(rèn)為利用PEG 模擬干旱脅迫是可行的，利用它模擬干旱脅迫周期短、操作簡單、重復(fù)性好[2]。辣椒在全球是僅次于豆類和番茄的第三大蔬菜作物，因此對辣椒的抗旱性研究較多，張愛民等[3]研究了15 個辣椒品種，在PEG 模擬干旱條件下的萌發(fā)特征及胚根長度的變化，得到輕度干旱脅迫對部分辣椒種子的萌發(fā)有一定促進(jìn)作用。張會靈等[4]利用不同濃度PEG 對4 個辣椒品種的萌發(fā)做研究，得到不同濃度PEG 對辣椒種子萌發(fā)的影響程度不同，濃度越高，種子萌發(fā)受到的抑制就越嚴(yán)重。辣椒是文山州第二大生物產(chǎn)業(yè)，文山州的種植面積近100 萬畝，產(chǎn)量近120 萬噸，年產(chǎn)值30 多億[5]，趙水靈等[6]研究了干旱下文山辣椒的抗氧化能力，但尚未見利用PEG 模擬干旱脅迫對文山地區(qū)辣椒種子萌發(fā)及幼苗的影響方面的研究報道。以干旱脅迫下種子的萌發(fā)特性和幼苗特征為切入點(diǎn)，研究不同辣椒品種對干旱脅迫的反應(yīng)，為此判斷不同辣椒品種種子的抗旱性，為篩選優(yōu)質(zhì)抗旱品種奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

以丘北辣椒栽培區(qū)常見的“紫桿美早佳”“強(qiáng)龍”“長辣香妃”3 個品種為實(shí)驗(yàn)材料。

1.2 方法

種子萌發(fā)用培養(yǎng)皿濾紙法，用PEG600 模擬干旱，設(shè)置5%～25%五個濃度梯度，清水培養(yǎng)作對照，15 ～25 ℃常溫培養(yǎng)，每處理30 粒健康種子，3 次重復(fù)。以發(fā)芽率（GP/%）、發(fā)芽勢（GE/%）和發(fā)芽指數(shù)（GI）評價萌發(fā)特性，計(jì)算方法參考文獻(xiàn)[7]，以根長（RL）、芽長（SL）、鮮重（Fw）和干重（Tw）評價幼苗生長狀況。用隸屬函數(shù)法[8]評價各品種的耐旱性。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG脅迫對種子萌發(fā)的影響

干旱脅迫對種子萌發(fā)的影響見表1。不同品種的萌發(fā)特性對干旱脅迫表現(xiàn)不一致，隨著PEG 濃度的升高，“紫桿美早佳”的GP 逐漸下降，濃度達(dá)到15%以上時GP 顯著降低，25%時，GP 只有26.67%；“強(qiáng)龍”和“長辣香妃”的GP 先升高后降低，20%及以下濃度的脅迫對兩個品種的發(fā)芽率沒有顯著影響，25%時“強(qiáng)龍”發(fā)芽率為20.00%，“長辣香妃”發(fā)芽率為35.00%顯著低于其它處理。不同品種的發(fā)芽勢表現(xiàn)也不一致，“紫桿美早佳”最高為38.33%，“強(qiáng)龍”為35.00%，“長辣香妃”為25.00%，且都在脅迫濃度為5%時表現(xiàn)最好，15%以上顯著降低。“紫桿美早佳”的發(fā)芽指數(shù)對照組最高，為3.74，隨著濃度的增加，逐漸降低，各處理之間存在顯著差異；“強(qiáng)龍”最高為2.06，在濃度為5%時表現(xiàn)最好，“長辣香妃”在濃度15%以下差異不明顯，都在1.20 ～1.37 之間。

通過比較得出，干旱脅迫對“紫桿美早佳”種子萌發(fā)的影響較大，但是從數(shù)據(jù)上看，該品種的GP、GE 和GI 都比其它兩個品種強(qiáng)，“強(qiáng)龍”又比“長辣香妃”好。

表1 干旱脅迫對種子萌發(fā)和幼苗的影響

2.2 PEG脅迫對幼苗的影響

從表1 可以看出，總體上隨著濃度的升高，3 個品種的根長都逐漸下降，“紫桿美早佳”在濃度15%以下差異不顯著，根長在2.64 ～3.23 之間；“強(qiáng)龍”最大根長為4.87，此時脅迫濃度為5%，濃度15%以上時，根長顯著低于其它濃度；“長辣香妃”最大根長為對照組，對照和5%脅迫沒有差異，各處理內(nèi)部存在差異顯著性。芽長表現(xiàn)的趨勢和根長基本一致。鮮重表現(xiàn)最好的為“長辣香妃”，脅迫濃度10%以下時沒有差異，在0.72 ～1.0 之間；其次為“強(qiáng)龍”最重為5%濃度脅迫時的0.88 g，“紫桿美早佳”的鮮重最輕，而且15%以下濃度脅迫之間無顯著差異性。

從干旱對幼苗的影響來看，“紫桿美早佳”受干旱的影響較小，“長辣香妃”次之。但從長勢來看，“長辣香妃”最好，“強(qiáng)龍”次之，“紫桿美早佳”較差。

2.3 耐旱性的隸屬函數(shù)分析

經(jīng)比較干旱對種子萌發(fā)和幼苗的影響后發(fā)現(xiàn)，萌發(fā)特性與幼苗特征的反映不一致，于是對其進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，結(jié)果見表2。濃度為5%時，“紫桿美早佳”隸屬函數(shù)值最大，耐旱性高于另兩個品種，濃度為10%時，“強(qiáng)龍”的耐旱性最好，15%時，“長辣香妃”隸屬函數(shù)值最大，20%時，“強(qiáng)龍”表現(xiàn)最好，“長辣香妃”次之。同一品種比較，“紫桿美早佳”在5%脅迫時平均隸屬函數(shù)值最高，“強(qiáng)龍”在10%時最大，“長辣香妃”在15%時最大。綜合評價其耐旱性結(jié)果為低濃度干旱時“紫桿美早佳”表現(xiàn)較好，中度干旱時“強(qiáng)龍”表現(xiàn)較好，高度干旱時“長辣香妃”表現(xiàn)較好。

表2 不同PEG 脅迫下主要指標(biāo)隸屬函數(shù)值

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

（1）在不同脅迫強(qiáng)度下，種子萌發(fā)的特性及表現(xiàn)不一致，從平均發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)比較得出，“紫桿美早佳”的GP、GE 和GI 都比其它兩個品種強(qiáng)，“強(qiáng)龍”次之，“長辣香妃”最差。對干旱的敏感程度比較，干旱對種子萌發(fā)影響較小的品種為“強(qiáng)龍”，其次為“長辣香妃”。

（2）通過實(shí)驗(yàn)得出，種子萌發(fā)后幼苗的狀態(tài)也不一樣，對比各品種的根長、莖長、鮮重和干重后可知，“長辣香妃”長勢最好，“強(qiáng)龍”次之，“紫桿美早佳”最差。干旱對幼苗生長狀態(tài)的影響較小的品種為“紫桿美早佳”，其次為“強(qiáng)龍”，“長辣香妃”最差。

（3）由于萌發(fā)特性與幼苗特征對干旱脅迫的反映不一致，故對其進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，綜合評價其耐旱性結(jié)果為，低濃度干旱時“紫桿美早佳”表現(xiàn)較好，中度干旱時“強(qiáng)龍”表現(xiàn)較好，高度干旱時“長辣香妃”表現(xiàn)較好。總體上抗旱強(qiáng)弱順序?yàn)椋骸皬?qiáng)龍”＞“紫桿美早佳”＞“長辣香妃”。

3.2 討論

種子的萌發(fā)是作物育苗的重要階段，干旱不僅影響種子的萌發(fā)，還影響幼苗的生長[9]。在辣椒抗旱性研究中，廖芳芳[10]等研究得出辣椒的形態(tài)特征以及光合特性、抗氧化能力等生理指標(biāo)均可作為衡量抗旱性強(qiáng)弱的指標(biāo)。宋志榮[11]研究認(rèn)為組織相對含水量、丙二醛含量和脯氨酸含量也可作為辣椒抗旱性的衡量指標(biāo)。發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)是種子在干旱脅迫下萌發(fā)的常用指標(biāo)[12]，已被用于眾多作物的耐旱性評價，如花生[13]、狗牙根[14]、冰草[15]等種子的抗旱性研究等。

本實(shí)驗(yàn)用不同濃度的PEG 模擬干旱處理不同品種的丘北辣椒種子，研究不同程度干旱脅迫下丘北辣椒種子萌發(fā)特性，結(jié)果表明，PEG 濃度不高于10%情況下對丘北辣椒種子萌發(fā)的影響不大，在此濃度之前各品種的生活力依然較強(qiáng)，說明低濃度一定程度可促進(jìn)丘北辣椒種子萌發(fā)，當(dāng)濃度高于10%后，干旱脅迫程度加深，各品種胚根長與胚芽長均隨著PEG 濃度的升高而逐漸減小。各品種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)隨著濃度的升高呈現(xiàn)出不同程度的下降，種子萌發(fā)時間延長，說明高濃度抑制丘北辣椒種子萌發(fā)，這一結(jié)論與段敏敏[14]、趙利清[15]、吳晨[16]等人對其他種子抗旱性研究結(jié)果相似，說明本實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有可信性。實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出來的種子萌發(fā)與幼苗生長狀態(tài)對干旱脅迫不一致性，可能是種子萌發(fā)初期以根的生長為主，當(dāng)根的生長受到影響后，種子自身貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)主要向苗轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致了幼苗生長與種子萌發(fā)特性指標(biāo)不一致的現(xiàn)象發(fā)生。