PEG模擬干旱對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

李濤，毛艷萍

（綿陽師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川綿陽621000）

PEG模擬干旱對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

李濤，毛艷萍

（綿陽師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川綿陽621000）

菘藍(lán)（Isatisindigotica Fortune）是常用中藥板藍(lán)根的植株，在人工種植過程中受干旱影響較為嚴(yán)重，探究干旱對(duì)其種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響有重要意義。本研究采用不同濃度的聚乙二醇（PEG-6000）溶液（0%、2%、5%、10%、20%、30%）處理菘藍(lán)種子，測(cè)定發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)以及幼苗的根長(zhǎng)、苗高、鮮重、干重等指標(biāo)，探討干旱脅迫對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響。

菘藍(lán)；種子；PEG-6000；干旱脅迫

菘藍(lán)（Isatis indigotica Fortune）為十字花科菘藍(lán)屬，二年生草本植物，又名茶藍(lán)、板藍(lán)根（北板藍(lán)根）。菘藍(lán)的根是常用的中藥，具有清熱解毒、預(yù)防感冒、利咽之功效[1]。由于其在中藥中使用較為普遍，所以市場(chǎng)需求量也較大[2]。菘藍(lán)在我國(guó)多地都有人工種植，但由于某些地區(qū)干旱化趨勢(shì)的加重導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)量和質(zhì)量都不理想[3]。近年來對(duì)菘藍(lán)種植技術(shù)、化學(xué)成分、生理特性等其他方面的研究都比較多，如李霞[4]在2010年對(duì)板藍(lán)根化學(xué)成分和質(zhì)量控制研究中利用溶劑和色譜方法從板藍(lán)根中分離得到17個(gè)化合物。何玉杰等[5]在2012年對(duì)菘藍(lán)的生理特性、人工種植技術(shù)、生長(zhǎng)差異性等方面都做了研究，但在干旱對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)影響方面的研究較少。本研究采用不同濃度的PEG-6000溶液模擬干旱脅迫對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，通過比較不同處理組菘藍(lán)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)以及幼苗的根長(zhǎng)、苗高、鮮重、干重等指標(biāo)來分析探討干旱脅迫對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的具體影響，為干旱地區(qū)人工種植菘藍(lán)提供參考依據(jù)[6]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

菘藍(lán)種子購于明軒格花卉種子公司，購回后陰涼處保存待用。

1.2 試驗(yàn)方法

將不同濃度的聚乙二醇（PEG-6000）溶液（2%、5%、10%、20%、30%）高壓滅菌后，倒入培養(yǎng)皿中，使其剛好完全浸透3層濾紙，分別編號(hào)為A、B、C、D、E，備用。選取健康飽滿的種子，消毒清洗后接種于培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿接種10粒種子，每個(gè)種子編號(hào)1～10，每種濃度接種50粒種子，重復(fù)3次。

將培養(yǎng)皿置于培養(yǎng)室中培養(yǎng)，溫度25℃，日光燈照明，光照強(qiáng)度為1 500～2 000 lx，光照時(shí)間12 h/d。每天定時(shí)添加培養(yǎng)液使培養(yǎng)皿中的濾紙保持剛好被浸透狀態(tài)，第3 d統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，培養(yǎng)12 d統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率、抗旱指數(shù)，12 d時(shí)每個(gè)處理組隨機(jī)取10顆幼苗，分別測(cè)量根長(zhǎng)、苗高、鮮重和干重。

發(fā)芽勢(shì)＝前3 d發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

發(fā)芽率＝發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑（Gt/Dt）；Gt表示在第td的發(fā)芽數(shù)，Dt表示到td的天數(shù)

抗旱指數(shù)=處理組萌發(fā)指數(shù)/對(duì)照組萌發(fā)指數(shù)

萌發(fā)指數(shù)=1.00nd2+0.75nd4+0.5nd6+0.25nd8(ndx表示第x d的發(fā)芽率)

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件和SPSS 20.0軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG模擬干旱對(duì)種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)的影響

由表1可知，隨著PEG溶液濃度的增加，菘藍(lán)種子的發(fā)芽率總體呈下降趨勢(shì)。其中對(duì)照組的發(fā)芽率為88%；2%PEG溶液處理組的發(fā)芽率為86%，比對(duì)照組低了2%，差異不顯著；5%PEG溶液處理組的發(fā)芽率為84%，比對(duì)照組下降了4%，差異不顯著；PEG溶液濃度達(dá)到20%時(shí)，其發(fā)芽率為78%，比對(duì)照組下降了10%，差異顯著；當(dāng)PEG溶液濃度大于20%時(shí)其發(fā)芽率繼續(xù)下降，在30%濃度處理組的菘藍(lán)種子發(fā)芽率為74%，比對(duì)照組下降了14%。

在不同濃度PEG溶液模擬的干旱脅迫下，隨著PEG濃度增加，菘藍(lán)種子的發(fā)芽勢(shì)均表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。在2%PEG溶液處理組的發(fā)芽勢(shì)為46%，相比于對(duì)照組的56%下降了10%，差異顯著；當(dāng)PEG濃度繼續(xù)增大，模擬的干旱脅迫程度不斷加深時(shí)，菘藍(lán)種子的發(fā)芽勢(shì)也繼續(xù)下降，這表明不同濃度PEG溶液模擬的干旱脅迫對(duì)菘藍(lán)種子的發(fā)芽高峰期有延滯作用，并且低濃度的PEG溶液就會(huì)有較為明顯的影響。

隨著PEG濃度的增加，菘藍(lán)種子的發(fā)芽指數(shù)也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。但是在5%PEG溶液處理組菘藍(lán)種子的發(fā)芽指數(shù)為13.5，與對(duì)照組的發(fā)芽指數(shù)14.5相比差異不顯著；直到PEG溶液濃度達(dá)到20%時(shí)，其發(fā)芽指數(shù)為11.7，與對(duì)照組相比差異顯著，且在濃度范圍為2%～10%之間的各處理組間的數(shù)據(jù)差異都不顯著，因此低濃度的PEG溶液模擬的干旱條件對(duì)菘藍(lán)種子的發(fā)芽指數(shù)影響不大，只有在濃度大于20%的高濃度下影響才較為明顯。

表1 不同處理對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)的影響

2.2 PEG模擬干旱對(duì)種子抗旱指數(shù)的影響

萌發(fā)抗旱指數(shù)是檢驗(yàn)種子萌發(fā)情況的常用指標(biāo)[7]。圖1表明，隨著PEG溶液濃度的增大，菘藍(lán)種子的萌發(fā)抗旱指數(shù)先增加后減小。在PEG濃度為2%的處理組菘藍(lán)種子的抗旱指數(shù)為0.8；當(dāng)PEG濃度增大到5%時(shí)，抗旱指數(shù)為0.9，比濃度為2%的處理組增加了0.1；但是隨著PEG濃度的進(jìn)一步增大其抗旱指數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。這表明適當(dāng)?shù)牡蜐舛萈EG溶液對(duì)菘藍(lán)種子的萌發(fā)抗旱指數(shù)有增強(qiáng)作用，但高濃度的PEG溶液會(huì)使其抗旱指數(shù)降低。

圖1 不同處理下菘藍(lán)種子萌發(fā)抗旱指數(shù)的變化

2.3 PEG模擬干旱對(duì)菘藍(lán)幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2可以看出，隨著PEG濃度增大模擬的干旱程度加深，菘藍(lán)幼苗根的長(zhǎng)度總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。對(duì)照組的幼苗平均根長(zhǎng)為15.4 mm；在PEG溶液濃度為2%的處理組，幼苗平均根長(zhǎng)為14.9 mm，相比對(duì)照組有略微下降；但是當(dāng)濃度大于5%時(shí)，各處理組幼苗的平均根長(zhǎng)都比對(duì)照組的要長(zhǎng)，其中在濃度為30%的PEG溶液處理組的幼苗平均根長(zhǎng)達(dá)到了30.1 mm，與對(duì)照組相比差異極顯著。這說明當(dāng)PEG溶液濃度增大模擬的干旱脅迫加劇時(shí)，菘藍(lán)幼苗的根長(zhǎng)會(huì)增加以此來適應(yīng)干旱的環(huán)境。

隨著PEG溶液濃度的增大，菘藍(lán)幼苗的高度（不包括根和子葉的長(zhǎng)度）呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。在濃度為2%和5%的處理組，其幼苗的高度反而比對(duì)照組的還要高；但當(dāng)濃度大于10%后，其苗的高度開始下降；在20%的處理組，其平均苗高為28.9 mm，與對(duì)照組的33.8 mm相比差異不顯著；當(dāng)PEG溶液濃度達(dá)到30%時(shí)，其平均苗高為23.7 mm，與對(duì)照組相比差異顯著。這說明低濃度的PEG溶液對(duì)菘藍(lán)幼苗的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，但是當(dāng)濃度大于10%后對(duì)其有抑制作用。

隨著PEG溶液濃度的增加，菘藍(lán)幼苗的平均鮮重和平均干重都呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。其中在濃度為2%～5%的低濃度處理組，其平均鮮重和干重都有所增加但不明顯；當(dāng)濃度大于10%后明顯下降，這說明適當(dāng)?shù)牡蜐舛萈EG溶液對(duì)菘藍(lán)幼苗的鮮重和干重有輕微的促進(jìn)作用，但在高濃度下有明顯的抑制作用。各處理組的幼苗鮮重與干重的差值都比對(duì)照組小，且隨著濃度的增大呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，這說明干旱脅迫會(huì)使菘藍(lán)幼苗含水量下降。

表2 不同處理對(duì)菘藍(lán)幼苗生長(zhǎng)的影響

3 討論

聚乙二醇廣泛被用于耐旱性研究，有簡(jiǎn)單易行、重復(fù)性好、周期短的特點(diǎn)。本次試驗(yàn)組采用的濃度分別為2%、5%、10%、20%、30%，但是試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)每個(gè)處理組的菘藍(lán)種子萌發(fā)率都超過了70%，30%濃度處理組的種子萌發(fā)抗旱指數(shù)還達(dá)到了0.55，比預(yù)期值要高，后續(xù)的試驗(yàn)可依此濃度范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，如5%、10%、15%、20%、30%、40%。

植物根系是植物吸收和利用土壤中水分的重要器官，有研究表明植物通過增大根系體積、增加側(cè)根數(shù)量、增加根長(zhǎng)等方式來提高自身的抗旱能力[8～10]。本研究中，隨著PEG濃度的增大，菘藍(lán)幼苗的根長(zhǎng)也出現(xiàn)逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)。這表明一定程度上的干旱脅迫會(huì)迫使菘藍(lán)幼苗長(zhǎng)出更長(zhǎng)的根以吸收更多的水分，這也符合沙漠等干旱地區(qū)植物的根系比較發(fā)達(dá)的特點(diǎn)。菘藍(lán)的苗高、鮮重和干重會(huì)隨著PEG濃度的增大呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，這說明適當(dāng)?shù)母珊得{迫（PEG濃度為2%～5%時(shí)）對(duì)于菘藍(lán)幼苗的生長(zhǎng)有一定的益處，但嚴(yán)重的干旱脅迫（PEG濃度大于10%時(shí)）會(huì)對(duì)其造成傷害。

[1] 劉云海,秦國(guó)偉,丁水平,等.板藍(lán)根化學(xué)成分研究(I)[J].中草藥,2001,32(12):1 057-1 060.

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1005-2690（2017）11-0116-03

S567.239

B

四川省教育廳項(xiàng)目（07168411）；國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（201610639029）。

李濤（1994-），男，藏族，四川甘孜人，本科，研究方向?yàn)橹参锷韺W(xué)。

毛艷萍（1985-），女，漢族，四川綿陽人，講師，研究方向?yàn)橹参锷臣吧韺W(xué)。

2017-10-09）