褪黑素浸种对辣椒种子萌发及幼苗抗旱性的影响

摘    要：为提高辣椒种子及幼苗的耐旱性，设置0（CK）、50 μmol·L-1（T1）、100 μmol·L-1（T2）、200 μmol·L-1（T3）褪黑素浸种和15%聚乙二醇（PEG 6000）模拟干旱，以贵农长线王辣椒为试验材料，研究褪黑素（melatonin）对辣椒种子萌发特性和干旱胁迫下幼苗抗旱性的影响。结果表明，褪黑素处理较CK处理能有效提高辣椒种子的发芽率9.06～9.96个百分点和存苗率4.69～5.78个百分点，促进辣椒幼苗生长；在干旱胁迫下，褪黑素处理较CK处理可以有效提高叶片相对含水量14.06～22.74个百分点、羟自由基清除能力3.95%～57.89%、总抗氧化能力23.73%～38.98%，降低细胞膜透性12.96%～22.24%、丙二醛含量9.12%～30.76%、过氧化氢含量5.90%～20.85%；但褪黑素处理较CK处理显著降低叶片可溶性糖含量63.05%～77.61%，降低脯氨酸含量4.43%～62.14%。灰色关联分析表明，褪黑素主要通过增加植株地下生物量、总抗氧化能力以及叶片相对含水量等来提高辣椒幼苗的抗旱性。通过抗旱系数分析表明，T1、T2和T3各处理平均抗旱系数为1.09、1.22和1.05，T2处理抗旱能力最强。抗旱性综合评价获得CK、T1、T2和T3处理的评价值为0.338 0、0.606 7、0.770 0、0.545 6。综上所述，褪黑素浸种能改善辣椒种子萌发生长特性，干旱胁迫下，褪黑素（100 μmol·L-1）处理对辣椒抗旱能力提升最佳。

关键词：辣椒；褪黑素；浸种；萌发；抗旱性

中图分类号：S641.3 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）09-128-08

Effects of melatonin soaking on pepper seed germination and seeding drought resistance

MA Zhonglian1， ZHOU Lingyu1，2， CHEN Yue 1， HUANG Xianmin 1， MA Yongcui 1， SHI Zhilong1

（1.College of Agronomy and Life Sciences， Zhaotong University， Zhaotong 657000， Yunnan， China; 2. College of Agronomy and Biotechnology， Southwest University， Beibei 400716， Chongqing， China）

Abstract： To improve the drought tolerance of pepper seeds and seedlings， 0（CK）， 50 μmol·L-1 （T1）， 100 μmol·L-1 （T2）， 200 μmol·L-1 （T3） melatonin solution and 15% polyethylene glycol （PEG 6000） to simulate drought were set up， with Guinong Changxianwang as the experimental material to study the effect of melatonin on the germination characteristics of pepper seeds and drought resistance of seedlings under drought stress. The results showed that melatonin treatment could effectively increase the germination rate of pepper seeds by 9.06-9.96 percentage points and seedling survival rate by 4.69-5.78 percentage points， and promote the growth of pepper seedlings compared with CK treatment. Under drought stress， compared with CK treatment， melatonin treatment could effectively increase leaf water retention capacity by 14.06-22.74 percentage points， hydroxyl free radical scavenging capacity by 3.95%-57.89%， and total antioxidant capacity by 23.73%-38.98%， and reduce cell membrane permeability by 12.96%-22.24%， malondialdehyde content by 9.12%-30.76%， and hydrogen peroxide content by 5.90%-20.85%. However， melatonin treatment significantly reduced soluble sugar content by 63.05%-77.61% and proline content by 4.43%-62.14% compared with CK treatment. Grey correlation analysis showed that melatonin mainly improved drought resistance of pepper seedlings by increasing underground biomass， total antioxidant capacity and relative leaf water content. The analysis of drought resistance coefficient showed that the average drought resistance coefficient of T1， T2 and T3 were 1.09， 1.22 and 1.05， respectively， with T2 having the strongest drought resistance. The comprehensive evaluation values of CK， T1， T2 and T3 treatments were 0.338 0， 0.606 7， 0.770 0 and 0.545 6. In summary， seed soaking with melatonin could improve the germination and growth characteristics of pepper seeds. Under drought stress， melatonin（100 μmol·L-1） treatment  had the best effect on drought resistance of pepper.

Key words： Hot pepper; Melatonin; Seed soaking; Germination; Drought stress

收稿日期：2023-12-12；修回日期：2024-05-13

基金项目：云南省地方高校联合项目（202101BA070001-061）；昭通市“兴昭人才支持计划” 昭党人才〔2023〕3号

作者简介：马仲炼，男，讲师，研究方向为作物高产高效栽培。E-mail：mazhongli1988@163.com

通信作者：史志龙，男，副教授，研究方向为植物次生代谢产物。E-mail：shizhiliong@163.com

辣椒是一年或多年生茄科辣椒属草本植物，营养丰富，用途广泛，功能多样[1]。辣椒属于浅根系植物，木栓化程度高，根细而弱，水分胁迫会使辣椒根系生长不良，造成产量和品质下降等问题[2]。我国南方季节性、阶段性干旱对辣椒生产的影响突出，尤其是夏季伏旱频发已成为辣椒生产的制约因素。

农业生产中可以通过施用外源化学调控物质来减轻干旱胁迫对作物生长的危害。褪黑素在植物体内广泛存在，作为一种新型植物生长调节物质，其具有调控根系发育、促进植株生长、延迟叶片衰老、影响果实成熟等生理功能[3-7]，在植物响应非生物抗干旱胁迫[8]、冷害[9]、盐胁迫[10]和重金属胁迫[11]等方面起着重要作用。一方面褪黑素可以直接清除活性氧等来提高植物对胁迫的耐受性，另一方面可以提高光合效率、代谢物含量、抗氧化酶活性和调节应激相关转录因子[12]。褪黑素处理可提高种子萌发能力、改善生长发育进程，进而提高植物对逆境的抵御能力[13-14]，尤其是在抗旱性研究方面已经取得了一些进展。在干旱胁迫下，外源添加100 mg·L-1褪黑素可增加渗透调节物质含量，增强抗氧化能力，抑制植株体内过度产生活性氧，降低膜质过氧化水平，增强沙芦草幼苗的耐旱性，促进幼苗生长[15]。褪黑素可以提高干旱胁迫下桃苗叶片相对含水量和叶绿素含量，增强根系活力和植物抗氧化酶活性，抑制丙二醛和H2O2的生成，增强桃苗抗旱性[8]。0.15 mmoL·L-1褪黑素处理能显著提高干旱胁迫下种子活力，促进达乌里胡枝子种子萌发及幼苗生长[16]；褪黑素处理可以减轻小麦活性氧过多而带来的伤害，增加小麦的株高、穗粒数和干物质含量[17]。然而，用褪黑素进行辣椒种子浸种并综合评价辣椒抗旱性的研究还鲜见报道。笔者采用不同浓度褪黑素浸种以及聚乙二醇（PEG）模拟干旱胁迫，研究褪黑素对辣椒种子活力及叶片生理特性的影响，采用灰色关联分析、抗旱系数分析等方法综合评价褪黑素对辣椒抗旱能力的改善作用，以期明确最佳施用浓度，为褪黑素在辣椒抗旱栽培应用方面提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以贵农长线王辣椒为材料（贵州力合农业科技有限公司选育），褪黑素购自云南科仪化玻有限公司（分析纯，山东西亚）。

1.2 设计

试验于2023年3－5月在昭通学院校内试验基地进行，采用单因素随机区组设计，通过浸种法、育苗盘发芽试验法和PEG模拟干旱胁迫法。选取种皮完整、饱满的辣椒种子，50～55 ℃水浴浸泡15 min，纯净水漂洗后，分别设置4个处理，CK（对照）：去离子水浸种；T1处理：50 μmoL·L-1褪黑素浸种；T2处理：100 μmoL·L-1褪黑素浸种；T3处理：200 μmoL·L-1褪黑素浸种。浸种10 h之后，将种子播于穴盘育苗盘（规格16孔×8孔，共128孔）。具体方法为：每孔先加入适量蛭石，用消毒镊子分别夹取2粒辣椒种子放入孔穴中央，种子间保持适当距离，再加入蛭石覆盖，每个处理3盘，每天使用手提式喷雾器补充水分，观察记录种子萌发情况。种子萌发一段时间后，喷施Hoagland营养液，待长到4叶1心时，将辣椒幼苗转入水培环境加入PEG-6000进行干旱胁迫，72 h后取材测定生理指标。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 存苗率的测定 计算公式为：

存苗率/%=40 d内辣椒的存活数量/发芽总数×100。

1.3.2 生理指标的测定 参照李合生[18]的方法测定叶绿素、脯氨酸、可溶性糖含量和质膜透性；参照王学奎[19]的方法测定可溶性蛋白含量和叶片的相对含水量（RWC）；参照邹琦[20]的方法测定丙二醛（MDA）含量；使用Solarbio试剂盒测定总抗氧化能力、超氧阴离子含量、羟自由基清除能力以及过氧化氢含量。

1.3.3 农艺性状的测定 在60 d时，每个处理随机选取30株辣椒苗进行农艺性状的测定，采用游标卡尺测定株高、茎粗、根长。

1.4 数据分析

采用Excel 2010软件和SPSS 23.0软件Duncan's新复极差法进行差异显著性检验和绘图，采用SPSSAU 23.0进行灰色关联度分析。

1.5 抗旱性的综合评价

标用模糊隶属函数和抗旱系数评价不同处理抗旱性。

1.5.1 隶属函数值 计算公式为：

H（bi）=（Hbi–Himin）/（Himax–Himin）。

式中：H（bi）为b处理i指标的隶属值，Hbi为b处理i指标的测定值，Himax为该指标的最大值，Himin为该指标的最小值；b为某个处理；i为某项指标[21]。

若某个指标与作物的生长及生产呈负相关，则隶属函数公式为：

H（bi）=1-（Hbi–Himin）/（Himax–Himin）。

运用所有生理生化指标隶属函数将所有指标隶属函数值累加，求平均值，均值大小代表了植物抗旱性的强弱[22]，其公式为：

[Hb]=ΣHb/k。