PEG6000胁迫对金柑试管苗生长的影响

李松丽，王 耀，曾 丽，蔡小东（长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025）



PEG6000胁迫对金柑试管苗生长的影响

李松丽，王 耀，曾 丽，蔡小东
（长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025）

摘 要：以生长1个月的金柑（Fortunella margarita）试管苗为外植体，以MT为基本培养基，研究了不同浓度PEG6000（0％、10％、20％、30％及40％）对金柑试管苗生长发育、叶绿素含量、脯氨酸含量、根系活力及蛋白质含量的影响。结果表明：随着PEG6000浓度增高，幼苗的形态表现为矮小、粗壮、叶片增厚的趋势，蛋白质含量逐渐降低，而脯氨酸含量逐渐增加，根系活力也逐渐降低，幼苗的叶绿素含量先上升后急剧下降，浓度为10％时含量最高。

关键词：金柑（Fortunella margarita）；PEG6000；胁迫；脯氨酸；根系活力

干旱是世界范围内危害植物最为严重的逆境因子之一。干旱条件下，植物的生理代谢会发生较大的变化，降低经济作物的产量，影响其品质。中国柑橘大多栽培于丘陵或山地地带，常因不同程度水分胁迫而影响柑橘产量和品质，严重制约了柑橘业的发展。因此，研究柑橘的抗旱机理有重要的理论价值和实践意义。

聚乙二醇（Polyethylene glycol，PEG）是一种惰性的、非离子型的高分子渗透调节剂，其最大特点是本身不能穿越细胞壁进入细胞质，不会引起质壁分离，也不会被植物细胞吸收，从而使植物组织和细胞处于类似于干旱的水分胁迫之中。PEG6000诱导水分逆境的效果与土壤逐步干旱是类似的，许多报道认为用PEG模拟植物干旱逆境是可行的[1-5]。研究选取长势一致的金柑（Fortunella margarita）试管苗，在不同浓度的PEG6000胁迫下对其生长和生理指标变化进行了测定，以期为柑橘的抗旱育种和栽培提供可行的研究方法和理论指导。

1　材料与方法

1.1试验材料

试验材料为在MT培养基上生长1月、长势一致的金柑试管苗，即取金柑果实剥皮取种后放入1 mol/ L NaOH浸泡5 min，期间用玻璃棒不停搅拌以去除种子上果胶。自来水冲洗10 min后，将种子用0.1％的升汞浸泡15 min，之后再用无菌水冲洗3～5遍。在超净工作台去种皮后接种在MT培养基（含30 g/L蔗糖、7.5 g/L琼脂，pH值5.8）上。培养条件为光照14 h，黑暗8 h，光强2 000 lx左右，温度为25℃。

1.2试验方法

1.2.1试验设计 将上述生长1月、长势一致的小苗取出（除去固体培养基），置于液体生根培养基（1/2 MT＋IBA 0.1 mg/L＋NAA 0.5 mg/L＋蔗糖20 g/L）中。待小苗长出更多侧根后，在超净工作台内，将试管内剩余的液体培养基倒掉，分别注入30 mL含0％、10％、20％、30％、40％ PEG6000的MT液体培养基进行水分胁迫处理。培养20 d后从各处理中取出试管苗，液氮速冻，超低温冰箱中保存。

1.2.2生理指标测定方法 观察植株形态并拍照，用直尺测量小苗株高；可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-250法[6]；脯氨酸含量采用磺基水杨酸比色法测定[7]；根系活力的测定用TTC法[6]；叶绿素含量用研磨法测定[6]。

1.2.3数据分析 数据采用DPS V 3.01和Excel 2003软件进行分析。用完全随机设计单因素统计方差分析，差异显著性水平（P<0.05）和差异极显著性水平（P<0.01）采用Duncan新复极差分析。

2　结果与分析

2.1不同浓度PEG6000胁迫对金柑试管苗幼苗形态的影响

观察结果表明，随着PEG6000浓度的增高，小苗根茎越来越粗，叶片变厚，根部颜色由白色慢慢向深灰色过渡。这表明在干旱胁迫下植株吸水性降低，影响了植株正常生长，致使叶片变厚，数量减少，从而降低水分散失。

2.2不同浓度PEG6000胁迫对金柑试管苗株高的影响

从图1可知，金柑植株高度随着PEG6000浓度的增高而显著减小。在重度胁迫，即40％ PEG6000处理下，金柑小苗平均高度仅有8.5 cm，比对照植株平均高度（14.9 cm）低6.4 cm。

图1　不同浓度PEG6000胁迫对金柑试管苗株高的影响

2.3不同浓度PEG6000胁迫对金柑试管苗蛋白质含量的影响

植株体内可溶性蛋白的含量可作为检测植物抗旱性的指标之一。从图2可知，随着液体培养基中PEG6000胁迫程度的增加，金柑试管苗的蛋白质含量显著下降。

2.4不同浓度PEG6000胁迫对金柑试管苗脯氨酸含量的影响

从图3可知，金柑试管苗在PEG6000浓度越高的情况下，脯氨酸的含量也越高。尤其在20％ PEG6000处理胁迫下，金柑小苗脯氨酸含量显著升高。植株渗透调节与体内脯氨酸含量为主，也与可溶性糖、有机酸等溶质的积累有密切关系。试验中，脯氨酸含量随胁迫程度的加剧而增加。

图2　不同浓度PEG6000胁迫对金柑试管苗蛋白质含量影响

图3　不同浓度PEG6000胁迫对金柑试管苗脯氨酸含量影响

2.5不同浓度PEG6000胁迫对金柑试管苗根系活力的影响

从图4可知，在不同浓度PEG6000胁迫处理下，随着PEG6000浓度的增加，胁迫处理20 d后，金柑小苗根系活力显著下降。

2.6不同浓度PEG6000胁迫对金柑试管苗叶绿素含量的影响

从图5可知，在不同浓度PEG6000处理下，金柑小苗叶绿素含量在10％ PEG浓度下最高，但是随后随着PEG6000浓度的增加，小苗叶绿素含量持续下降。

图5　不同浓度PEG6000胁迫对金柑试管苗叶绿素含量影响

3　结论与讨论

PEG是一种惰性的非离子长链多聚体，易溶于水，是优良的不带电高分子渗透剂，亲水性强，溶于水后能产生强大的渗透压。因此，PEG常用作种子的渗调剂[8]。在用PEG处理幼苗的试验中，浓度是主要因素，试验探究了不同浓度PEG6000处理对幼苗形态、株高、叶绿素含量、蛋白质含量、根系活力及脯氨酸含量的影响。结果表明，PEG6000对金柑试管苗的生理特性有着显著的影响。

干旱胁迫下，植物主要通过气孔调节、渗透调节、激素调节、抗氧化防御系统和干旱诱导蛋白的保护等措施来抵御环境胁迫。干旱胁迫下，植株吸水性降低影响正常生长，植株的高度也直接受体内水分多少的影响，这一结果也直接验证了水分对植株生长的重要性。在生理上表现为叶绿素、可溶性蛋白、游离脯氨酸等含量的变化。水分胁迫下植物的渗透调节能力与其抗旱性呈正相关[9]，渗透调节的关键因素，与脯氨酸、可溶性糖以及有机酸等溶质的积累有密切关系。该研究中，脯氨酸含量随胁迫程度的加剧而增加，这可能是由于植株在受到逆境胁迫时，脯氨酸将会大量积累以提高植物对逆境的耐力和抵抗力。随胁干旱迫增强可溶性蛋白含量的下降，可能是由于蛋白合成受阻、分解加强所致。根系活力明显降低，这说明水分的多少已经极大地影响了根系的生长，而根的生长情况和活力水平直接影响地上部的营养状况及产量水平。因此，在PEG6000中度和重度胁迫下，金柑试管苗生长缓慢，植株生长发育受阻。叶绿素含量可作为植物抗旱研究的生理指标[10-12]。研究中叶绿素的含量在PEG6000浓度为10％的时候最高，这表明干旱胁迫对植物能起到抗旱锻炼的作用，但随着胁迫程度超过植株适应强度，叶绿素结构可能被破坏而逐渐降解。

参考文献：

[1] Gergely I，Korcak R F，Faust M.Polyethylene glycol induced water stress effects on apple seedlings.I.Methodology，water consumption，and dry matter production[J].Am Soc Hortis Sci，1980，（105）：854-857.

[2] 刘 宇，王萍娟，李天昊，等.聚乙二醇渗透处理对膜荚黄芪种子发芽及幼苗抗冷害的影响[J].吉林农业大学学报，2007，29（1）：61-64.

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[4] 姚运法，洪建基，曾日秋，等.PEG胁迫处理对圆果种黄麻萌发期抗旱性影响的研究[J].福建农业学报，2013，（28）：457-462.

[5] 张庆琛，曹 静，裴冬丽，等.PEG胁迫对番茄幼苗叶片SOD同工酶的影响[J].湖北农业科学，2013，52（8）：1833-1835.

[6] 王学奎.植物生理生化实验原理和技术（第2版）[M]．北京：高等教育出版社，2006.

[7] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2002.

[8] Nathawat N S，Nair J S，Kumawat S M，et al.Effect of seed soaking with thiols on the antioxidant enzymes and photosystem activities in wheat subjected to water stress[J].Biologia plantarum，2007，（51）：93 – 97.

[9] 周瑞莲，王 刚.水分胁迫下豌豆保护酶活力变化及脯氨酸积累在其抗旱中的作用[J].草业科学，1997，6（4）：39 –43.

[10] 张明生，谢 波，谈 锋，等.甘薯可溶性蛋白、叶绿素及ATP含量变化与品种抗旱性关系的研究[J].中国农业科学，2003，36（1）：13-16.

[11] 陈建明，俞晓平，程家安.叶绿素荧光动力学及其在植物抗逆生理研究中的应用[J].浙江农业学报，2006，18（1）：51-55.

[12] 孔艳菊，孙明高，胡学俭，等.干旱胁迫对黄栌幼苗几个生理指标的影响[J].中南林学院学报，2006，26（4）：42-46.

（责任编辑：夏亚男）

PEG6000 Stress Effects on Growth of Kumquat Plantlet in Vitro

LI Song-li，WANG Yao，ZENG Li，CAI Xiao-dong
（College of Horticulture and Landscape Architecture, Yangtze University, Jingzhou 434025, PRC）

Abstract：This study was conducted with one-month-old kumquat (Fortunella margarita) plantlets in vitro as explants and MT as basic culture medium to determine how different concentrations of PEG6000 at 0％, 10％, 20％, 10％ and 40％ would influence the growth, chlorophyll content, proline content, root vigor and protein content of kumquat plantlets in vitro.The results showed that as the PEG6000 concentration increased, the plantlets grew short, small, thick and solid with thickening leaves, the protein content reduced and the proline content increased gradually, the root vigor gradually reduced, and the chlorophyll content fell sharply after rising first to the maximum at the 10％.

Key words：kumquat (Fortunella margarita); PEG6000; stress; proline; root vigor

通讯作者：蔡小东

作者简介：李松丽（1979-），女，河南南阳市人，中级实验师，主要从事园艺植物逆境生理研究。

基金项目：长江大学引进人才启动项目（801190010101）

收稿日期：2015-07-19

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.12.006

中图分类号：S666.4

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2015）12-0018-03