不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子萌发的影响

摘 要：干旱作为限制植物生长的主要逆境因素，会严重影响种子萌发。近年来，聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）常被作为渗透剂应用于模拟干旱胁迫试验中，操作简单。基于此，探究不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子萌发的影响，以了解蓟的抗旱性，为其种质资源保护和利用提供依据。试验结果表明：在质量浓度为10%的PEG处理下，蓟种子发芽率、发芽势、发芽指数、抗旱指数均最高；低浓度PEG可以促进蓟种子萌发，高浓度PEG会严重抑制蓟种子萌发。

关键词：蓟；种子萌发；PEG；干旱胁迫

中图分类号：S513 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2023）08-91-3

0 引言

蓟（Cirsium japonicum Fisch.ex DC.）属于菊科蓟属植物，在我国主要分布于广西、广东、内蒙古、云南、贵州、四川、湖南、湖北等省（自治区）。部分蓟属植物具有较高的药用价值和观赏价值，且喜温暖湿润气候，适应性较强，对土壤要求不高，在防风固土方面可发挥重要作用。近年来，许多地区已经开始人工栽培蓟，但目前仍以野生为主［1-4］。

近年来，随着水资源的日益匮乏，世界范围的干旱问题日渐严重。尤其在农业生产中，干旱更是成为影响最大、发生频率最高、影响范围最广的气候性灾害，是影响农作物生产的主要非生物胁迫因素之一，严重制约农业的发展。吸胀和幼胚萌动是绝大多数植物种子萌发必须经历的两个阶段。在此过程中，种子需要吸收大量水分，极易受干旱胁迫的影响［5］。干旱胁迫会对种子发芽率、发芽整齐度产生极大影响，会导致种子生活力与发芽率迅速下降［6-7］。聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）是一种亲水性强的高分子有机物［8-9］，近年来常作为渗透调节剂应用到模拟干旱胁迫试验中，操作简单易行［10-12］。笔者探究不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子萌发的影响，旨在了解蓟的抗旱能力，为该物种种质资源保护和可持续利用提供参考。

1 试验材料与方法

1.1 种子处理

选择饱满且无病虫害的蓟种子1 400粒，将种子浸入质量浓度为1%的NaClO溶液中进行消毒，25 min后取出种子，用自来水冲洗三四次。

1.2 发芽试验

以蒸馏水为对照，设置PEG溶液质量浓度分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%，共7个处理，分别记为T₁（CK）、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇。采取完全随机试验设计，每个处理设置4次重复，每次重复用50粒蓟种子。在直径9 cm的培养皿中铺上一层滤纸，放入50粒种子，分别加入蒸馏水和不同质量浓度的PEG溶液5 mL，盖上皿盖并编号，放在室温为25 ℃的培养室中进行发芽试验。每天补加一次蒸馏水和PEG溶液，4 d更换一次滤纸，防止种子发生霉变。

1.3 指标测定与方法

每天观察种子的萌发情况，连续观察至不再有新种子发芽为止。在每日相同时间记录种子发芽情况，计算种子发芽率、发芽势、发芽指数和抗旱指数［13］。

发芽率=种子发芽数/供试种子总数×100% （1）

发芽势 =第4天种子发芽数/供试种子总数×100% （2）

发芽指数=∑Gt/Dt （3）

式（3）中：Gt为在不同时间的发芽数，Dt为相应的发芽天数。

抗旱指数=干旱胁迫下种子发芽指数/对照种子发芽指数 （4）

1.4 数据处理与分析

采用Excel软件完成详细记录与初步分析，采用SPSS软件进行方差分析与多重比较。

2 试验结果与分析

2.1 不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子发芽率的影响

由表1可知，处理T₁（CK）、处理T₂、处理T₃、处理T₄、处理T₅、处理T₆蓟种子均于试验第1天开始发芽，处理T₇蓟种子在整个试验过程中未发芽。处理T₁（CK）蓟种子发芽率在试验第7 天达到最高（52.67%），之后种子发芽率不再发生变化；处理T₂蓟种子发芽率在试验第9天达到最高（38.67%），之后种子发芽率不再发生变化；处理T₃蓟种子发芽率在试验第8天达到最高（63.33%），之后种子发芽率不再发生变化；处理T₄蓟种子发芽率在试验第8天达到最高（38.00%），之后种子发芽率不再发生变化；处理T₅蓟种子发芽率在试验第6天达到最高（25.33%），之后种子发芽率不再发生变化；处理T₆蓟种子发芽率在试验第5天达到最高（2.67%），之后种子发芽率不再发生变化。

从试验第2天至试验第10天，处理T₃蓟种子发芽率均高于处理T₁（CK）；处理T₂、处理T₄、处理T₅、处理T₆蓟种子发芽率均低于处理T₁（CK）；处理T₇蓟种子发芽率一直为0。不同处理的蓟种子发芽率差异显著，试验第10天处理T₃蓟种子发芽率显著高于其他处理。这说明质量浓度为10%的PEG溶液对蓟种子的萌发具有显著的促进作用。PEG溶液质量浓度大于10%时，蓟种子发芽率随着PEG溶液质量浓度的增大而显著降低，表明蓟种子萌发能力在高浓度PEG模拟干旱胁迫下受到了抑制，且随着PEG溶液质量浓度的增加，抑制作用不断增强。

2.2 不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子发芽势的影响

由图1可知，处理T₃蓟种子发芽势最高（55.33%），高于处理T₁（CK）；处理T₂、处理T₄、处理T₅、处理T₆、处理T₇蓟种子发芽势均低于处理T₁（CK）。PEG溶液质量浓度大于10%时，随着PEG溶液质量浓度的增加，蓟种子发芽势呈降低趋势，表明高浓度PEG会明显降低蓟种子发芽势。

2.3 不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子发芽指数的影响

由表2可知，处理T₃蓟种子发芽指数最高（51.15）。处理T₃蓟种子发芽指数与处理T₁（CK）差异不显著；处理T₂、处理T₄蓟种子发芽指数与处理T₁（CK）差异不显著；处理T₅、处理T₆、处理T₇蓟种子发芽指数与T₁（CK）差异显著，说明高浓度PEG对蓟种子的萌发有较严重的抑制作用。

2.4 不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子抗旱指数的影响

抗旱指数可作为检验种子抗旱性的依据。抗旱性强的种子抗旱指数较大，抗旱性弱的种子抗旱指数较小。由图2可知，处理T₃蓟种子抗旱指数最高（1.23），处理T₇蓟种子抗旱指数最低（0）。处理T₃蓟种子抗旱指数显著高于其他处理。随着PEG溶液质量浓度的增大，蓟种子抗旱指数总体上先升高再降低，说明低浓度PEG能提高蓟种子的抗旱指数，即适度干旱胁迫有助于激发蓟种子的耐旱潜力。

3 结论与讨论

深入研究蓟种子萌发过程中的抗旱特性，对蓟特色种质资源保护、引种栽培、资源利用等具有重要的现实意义。笔者通过对不同浓度PEG模拟干旱胁迫对蓟种子萌发的影响进行详细研究，发现在质量浓度为10%的PEG溶液处理下，蓟种子的发芽率、发芽势、发芽指数和抗旱指数等种子萌发生理指标均有所提高。这一现象可能与模拟干旱环境所使用的PEG的化学性质为高分子渗透剂有关［14-16］。此外，试验结果还表明，蓟种子的萌发特性（发芽率、发芽势、发芽指数及抗旱指数）随着PEG溶液质量浓度的增加出现了总体下降的趋势，说明高浓度PEG对蓟种子萌发有抑制作用。但相关研究显示，不同浓度PEG对不同植物种子萌发的抑制效果存在差异，如文冠果种子萌发可忍受质量浓度为5%～25%的PEG渗透胁迫［17］，这反映了不同种类植物作用种子耐旱性的差异。此次笔者仅对干旱条件下蓟种子的萌发特性和抗旱性做了初步研究，其内部作用机制还需要进一步研究。

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