本文以三个品种的白菜种子(新牡丹江二号、元帅、抗病酸菜王)为研究对象,采用浓度为5%、10%、15%、20%、25%的聚乙二醇6000 (PEG-6000)模拟干旱胁迫,以蒸馏水(PEG-6000浓度为0%)作为对照,探究不同浓度干旱胁迫处理对白菜种子萌发、幼苗生长的影响。研究表明:在浓度0%~15%之间,3个品种种子萌发期的发芽势和发芽率没有显著变化,种子的萌发进程没有受到显著影响。随着聚乙二醇6000 (PEG-6000)浓度的增加,白菜种子的发芽势、发芽率、株高、根长等均有不同程度的降低,其中20%~25%之间下降非常明显,抑制作用显著(P < 0.05)。综合分析,初步推断3个品种耐旱性强弱依次为:元帅 > 抗病酸菜王 > 新牡丹江二号。 In this paper, three different varieties of Chinese cabbage seeds (MDJ-II, YS and DRP-KING) as the research object, the concentration of 5%, 10%, 15%, 20%, 25% polyethylene glycol 6000 (PEG-6000) simulated drought stress, distilled water (PEG-6000 concentration of 0%) as a control, the effects of different concentration PEG 6000 drought stress on seed germination and seedling growth of Chinese cabbage (Brassica pekinensis) were investigated. The results showed that there was no significant change in the germination energy and germination percentage of the three varie-ties during PEG-6000 concentration from 0% to 15%, and the seed germination process was not significantly affected. With the increase of the concentration of PEG-6000, the germination energy, germination percentage, plant height and root length of Chinese cabbage seeds all decreased to some extent. The decrease is very obvious between 20% and 25% of PEG-6000 concentration and the inhibition is significant (P < 0.05). Comprehensive analysis, preliminary estimates of drought tolerance of the three varieties were: YS > DRP-KING > MDJ-II.
姜艳鑫,张玉红*
东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨
收稿日期:2018年3月3日;录用日期:2018年3月15日;发布日期:2018年3月22日
本文以三个品种的白菜种子(新牡丹江二号、元帅、抗病酸菜王)为研究对象,采用浓度为5%、10%、15%、20%、25%的聚乙二醇6000 (PEG-6000)模拟干旱胁迫,以蒸馏水(PEG-6000浓度为0%)作为对照,探究不同浓度干旱胁迫处理对白菜种子萌发、幼苗生长的影响。研究表明:在浓度0%~15%之间,3个品种种子萌发期的发芽势和发芽率没有显著变化,种子的萌发进程没有受到显著影响。随着聚乙二醇6000 (PEG-6000)浓度的增加,白菜种子的发芽势、发芽率、株高、根长等均有不同程度的降低,其中20%~25%之间下降非常明显,抑制作用显著(P < 0.05)。综合分析,初步推断3个品种耐旱性强弱依次为:元帅 > 抗病酸菜王 > 新牡丹江二号。
关键词 :白菜种子,干旱胁迫,PEG-6000,种子萌发,幼苗生长
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近些年,生态环境的逐步恶化,水资源的匮乏与污染,以及全球气候变化与局部干旱化导致越来越多的地区都受到严重的干旱胁迫的影响 [
白菜原产自于我国华北,味道可口,品种繁多,营养丰富,是一种历史悠久的南北各地普遍栽培的主要蔬菜作物 [
聚乙二醇6000 (PEG-6000)分子较大,不能进入细胞,不产生毒害。作为一种渗透调节剂,可以模拟干旱胁迫,逐渐被应用于研究种子的萌发以及幼苗的生长 [
选用东北市场较受欢迎的三个品种:新牡丹江二号(MDJ-II)、元帅(YS)和抗病酸菜王(DRP-KING),种子购买于牡丹江市种子公司。
挑选无病虫害、颗粒饱满、大小一致的种子,将其用0.1%氯化汞溶液消毒5 min,然后用蒸馏水反复冲洗,最后用滤纸吸干多余水分,留着备用。
实验按照国际种子检验规程进行,采用纸上发芽法。将聚乙二醇6000 (PEG-6000)配成浓度分别为5%、10%、15%、20%、25%的水溶液,以蒸馏水作为对照,共6个梯度水平。根据Michael和Kaufmann [
根据实验结果,计算发芽率(Germination Percentage, GP) [
发芽势(GP) = (第4天正常发芽的种子数/供试的种子数) × 100%。
发芽率(GE) = (第7天正常发芽的种子数/供试的种子数) × 100%。
发芽指数GI = ∑(Gt/Dt)。
式中:Gt/Dt为不同时间(第t天)内种子的发芽数,Dt为相对应的种子的发芽天数。
种子活力指数(VI) = S × GI。
式中:S为幼苗的平均鲜重。
株高:用游标卡尺进行测量,以基部生长点为始。
主根长:用游标卡尺对主根进行测量。
鲜重:第7天取出不同浓度处理下萌发的幼苗,用蒸馏水洗净,滤纸吸干多余水分,称其鲜重。
所有测量数据和性状均取3次重复试验的平均值,作为样品处于某浓度干旱胁迫的测定值。采用Excel 2007软件对数据进行统计分析。
在不同浓度PEG 6000的模拟干旱胁迫下,3个品种的大白菜种子发芽势均呈现下降趋势。干旱胁迫影响种子萌发,但在0%~15%之间总体趋于稳定,15%~20%略有下降,20%~25%下降比较明显,尤其是新牡丹江二号(如图1)。其中,在PEG浓度处于10%时,3个品种的大白菜种子发芽势略有上升,这一现象在抗病酸菜王上较明显。
如图2所示,处于不同浓度的干旱胁迫下,3个品种的白菜种子发芽率均呈现下降趋势。其中,当PEG浓度处于10%时,3个品种的白菜种子发芽率略有上升。在浓度为0%~15%之间,发芽率总体趋于
图1. 不同浓度的干旱胁迫对3种白菜种子发芽势的影响
图2. 不同浓度的干旱胁迫对3种白菜种子发芽率的影响
稳定,15%~20%之间略有下降,20%~25%之间显著。
在不同浓度PEG 6000的模拟干旱胁迫下,3个品种的白菜幼苗株高均表现出下降形势,其中,病酸菜王的下降程度高于两个品种。在PEG浓度为20%~25%之间,幼苗株高下降非常明显。在PEG浓度为10%时,3个品种的白菜种子株高均有部分上升,元帅的株高上升较为明显(图3)。下降程度依次为:抗病酸菜王 > 新牡丹江二号 > 元帅。
如图4,在不同浓度PEG的干旱胁迫下,3个品种的白菜幼苗根长均显现出下降趋势,其中,抗病酸菜王幼苗根长下降的最为明显。在PEG浓度处于0%~5%和20%~25%之间下降最为显著,5%~15%之间较为平缓,15%~20%之间下降较为缓慢。下降程度依次为:抗病酸菜王 > 元帅 > 新牡丹江二号。
不同浓度PEG的干旱胁迫下,3个品种的白菜种子萌发期鲜重总体均呈现出下降,其中元帅的下降程度最为显著,同时,元帅的鲜重最大,幼苗长势最好,其余次之。PEG浓度处于5%时,3个品种的大白菜幼苗鲜重均略有上升。而PEG浓度处于20%~25%时,则明显下降(图5)。说明干旱胁迫对幼苗鲜重有重要影响。
如表1,随着PEG浓度的增加,每个品种种子的发芽指数都在下降,其中,在浓度为0%~15%之间
图3. 不同浓度的干旱胁迫对3种白菜株高的影响
图4. 不同浓度的干旱胁迫对3种白菜根长的影响
图5. 不同浓度的干旱胁迫对3种大白菜鲜重的影响
发芽指数缓慢下降,15%~25%之间下降较为明显,尤其是20%~25%之间。发芽指数从高到低依次为:元帅 > 抗病酸菜王 > 新牡丹江二号。同时,每个品种种子的活力指数也都呈现下降现象,其中,元帅种子的活力指数最高,抗病酸菜王和新牡丹江二号次之。
对于大多数的植物而言,种子萌发和幼苗生长阶段对环境胁迫最为敏感,所以常用种子萌发及幼苗
PEG浓度(%) PEG concentration | 抗病酸菜王 | 元帅 | 新牡丹江二号 | |||
---|---|---|---|---|---|---|
发芽指数(%) Germination index | 活力指数(%) Vigor index | 发芽指数(%) Germination index | 活力指数(%) Vigor index | 发芽指数(%) Germination index | 活力指数(%) Vigor index | |
0 | 43.17 ± 1.71 | 1.38 ± 0.02 | 49.26 ± 0.89 | 1.73 ± 0.01 | 40.08 ± 2.34 | 1.35 ± 0.02 |
5 | 35.02 ± 5.49 | 1.13 ± 0.22 | 48.59 ± 1.38 | 1.78 ± 0.07 | 40.87 ± 4.93 | 1.40 ± 0.34 |
10 | 37.06 ± 2.33 | 1.10 ± 0.10 | 47.79 ± 1.71 | 1.55 ± 0.13 | 34.48 ± 1.12 | 1.03 ± 0.06 |
15 | 32.05 ± 2.31 | 0.75 ± 0.04 | 42.65 ± 3.94 | 1.18 ± 0.08 | 30.16 ± 0.11 | 0.83 ± 0.09 |
20 | 26.20 ± 2.20 | 0.60 ± 0.21 | 29.97 ± 2.89 | 0.57 ± 0.06 | 25.49 ± 4.26 | 0.64 ± 0.14 |
25% | 13.68 ± 3.98 | 0.12 ± 0.03 | 19.94 ± 0.66 | 0.19 ± 0.02 | 7.96 ± 2.33 | 0.06 ± 0.01 |
表1. 干旱胁迫对3种的大白菜种子发芽指数和活力指数的影响
的生长状况来评价植物的抗逆性 [
发芽势和发芽率可以作为验证种子活力的指标 [
本文研究了3个品种的大白菜种子在不同浓度PEG模拟干旱胁迫下的发芽势、发芽率、株高、根长、鲜重、干重等,初步推测3种大白菜种子耐旱性的强弱,但由于白菜在不同程度的干旱胁迫和不同生育期时的生理生化和形态存在很大差异,因此,如若准确测定这3种大白菜种子的耐旱性强弱,还需进一步深入研究。
国家自然科学基金面上项目(No. 31370630)资助。
姜艳鑫,张玉红. 干旱胁迫对白菜种子萌发及幼苗生长的影响Effect of Drought Stress on Seed Germination and Seedling Growth of Chinese Cabbage[J]. 农业科学, 2018, 08(03): 164-170. https://doi.org/10.12677/HJAS.2018.83027