腐胺和精胺浸种对干旱胁迫下小麦种子萌发和胚根生长的影响

裴冬丽+李成伟

摘要：以小麦品种郑麦0856种子为研究对象，分别在浓度为10%、15%、20%的PEG（聚乙二醇）模拟渗透胁迫造成的干旱情况下，研究0.05 mmol/L、0.2 mmol/L腐胺、精胺浸种对小麦种子的萌发及生长的影响。随着PEG的胁迫浓度增大，小麦种子的发芽率、发芽势和发芽指数以及胚芽的鲜质量、干质量和根长都显著下降（P<0.05）。与无菌水浸种相比，不同浓度的腐胺和精胺浸种能显著提高小麦在干旱胁迫下的发芽率、发芽势和发芽指数以及胚根的根长、鲜质量和干质量。结果表明腐胺和精受浸种能够提高小麦在干旱胁迫下的生长适应性。

关键词：腐胺；精胺；发芽率；发芽势；根长；小麦；干旱胁迫

中图分类号： S512.101

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）04-0155-03

小麦是我国主要农作物之一，干旱是限制我国北方地区小麦萌芽、生长、发育的主要环境胁迫因子。多胺（polyamine，PA）是生物体代谢过程中产生的一类次生物质，是具有生物活性的低分子量脂肪族含氮碱，主要包括腐胺（putrescine，Put）、精胺（spermine，Spm）、亚精胺（spermidine，Spd），在调节植物生长发育、控制形态建成、提高植物抗逆性及延缓衰老等方面具有重要作用[1-6]。目前有关多胺浸种促进植物种子萌发、幼苗生长及抗逆性的报道较多。Put浸种能缓解Cd2+胁迫对黄瓜种子的萌发和幼苗生长的抑制作用[7]。Spd浸种提高了白三叶种子在干旱胁迫下的萌发能力和幼苗生长的环境适应性[8]。Spd浸种能促进水稻种子的萌发及秧苗的生长能力[9-10]。Spd 和Spm浸种处理分别提高了玉米种子吸胀期间的耐冷性以及在渗透或低温胁迫下的种子发芽力[11-12]。Spm和Put浸种能不同程度提高3个黑麦草品种的抗旱性，且Spm作用更为明显[13]。本研究以小麦品种郑麦0856为研究对象，采用不同浓度聚乙二醇模拟干旱胁迫环境，用不同浓度的多胺（腐胺、精胺）浸泡小麦种子，研究多胺浸种对干旱胁迫下小麦种子的萌芽及幼苗生长的影响，以期为提高干旱胁迫下小麦种子的萌发能力提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

小麦品种郑麦0856来源于河南省农业科学院；配制不同浓度的PEG6000模拟干旱胁迫。

1.2 种子处理与渗透胁迫

挑选大小一致、籽粒饱满成熟的小麦种子，用5%次氯酸钠消毒10 min，无菌水冲洗3次。无菌水浸泡1 h后分为5组：试验组分别用0.05 mmol/L腐胺、0.2 mmol/L腐胺、0.05 mmol/L 精胺、0.2 mmol/L精胺浸泡2 h；对照组用无菌水浸种2 h。浸种于避光条件下进行。将浸种后的5个小组种子分装至灭菌的培养皿中（每个培养皿放置3层滤纸，每个培养皿放30粒小麦种子），分别于无菌水，10%、15%、20%聚乙二醇溶液下培养，共20个处理。每个处理设置4个重复。试验于光照培养箱中进行，培养条件为：白天25 ℃ 16 h，夜晚20 ℃ 8 h。每隔24 h在培养皿中添加不同浓度PEG溶液并记录发芽情况，连续记录7 d，第7天记录完发芽数后，测量发芽小麦根长、胚根鲜质量和干质量[14]。

1.3 测定方法

发芽标准：芽长≥籽粒长的1/2。发芽率=全部发芽种子粒数/供试种子粒数×100%。连续培养7 d，以第7天所得数据进行计算。发芽势=3 d内发芽种子粒数/供试种子总粒数×100%。发芽指数（GI）=∑（7 d内发芽数/相应的发芽天数）。第7天发芽试验结束，每处理随机抽取10株健全的幼苗，测量从基部至根系最尖端的长度作为胚根长；分离胚芽、胚根，称取胚根鲜质量；将胚根置于烘干箱105 ℃杀青 15 min，70 ℃ 烘干至恒质量，测量胚根干质量。

采用Excel 2003和SPSS16软件分析数据，以平均值±标准差表示每处理各指标数值。

2 结果与分析

2.1 腐胺浸种对PEG渗透胁迫下小麦种子萌发的影响

由图1可知，PEG渗透胁迫下，小麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数均随PEG浓度增大而显著下降。未添加PEG处理下，发芽率、发芽势、发芽指数分别为94.3%、93.3%、65.1%。腐胺浸种处理对未胁迫处理的小麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数无显著影响。10%PEG胁迫处理下，与不加腐胺相比，0.2 mmol/L 腐胺浸种显著提高了小麦种子发芽率、发芽指数；15%PEG胁迫处理下，与不加腐胺相比，0.05、0.2 mmol/L腐胺浸种显著提高了小麦发芽率、发芽指数；20%PEG胁迫处理下，与不加腐胺相比，0.05、0.2 mmol/L腐胺浸种下小麦发芽率、发芽势、发芽指数均显著提高。由此可知，小麦种子萌发过程中对PEG干旱胁迫较敏感，腐胺浸种处理对于小麦种子的萌芽有一定促进作用。

2.2 腐胺浸种对PEG渗透胁迫下小麦胚根生长的影响

由图2可知，PEG渗透胁迫显著降低了小麦种子萌发时的胚根鲜质量、干质量以及根长。20%PEG胁迫下小麦胚根鲜质量、干质量、根长均降为0；10%PEG胁迫下，0.2 mmol/L腐胺浸种处理显著提高了小麦胚根干质量、根长；15%PEG胁迫下，0.05 mmol/L腐胺浸种显著提高了小麦胚根干质量，0.2 mmol/L 腐胺浸种处理显著提高了小麦胚根鲜质量和干质量。由此可知，小麦幼苗生长过程中对PEG干旱胁迫较敏感，未胁迫下腐胺浸种对胚根鲜质量、干质量、根长均有一定促进作用，PEG胁迫处理下，不同浓度的腐胺浸种处理对于小麦种子的生长有一定的促进作用，在某种程度下缓解了胁迫的压力。

2.3 精胺浸种对PEG渗透胁迫下小麦种子萌发的影响

PEG渗透胁迫下，小麦种子的发芽率、发芽势和发芽指数随PEG浓度增大而显著下降（P<0.05）。PEG未胁迫下，发芽率、发芽势、发芽指数分别是93.3%、93.3%、67.1，而在20%PEG胁迫下，均降为0。精胺浸种处理对未胁迫处理的小麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数并无显著影响。10%PEG胁迫处理下，0.2 mmol/L腐胺浸种显著提高了发芽率、发芽势、发芽指数；15%PEG胁迫处理下，0.05 mmol/L腐胺显著提高了发芽指数，0.2 mmol/L 腐胺浸种显著提高了发芽率、发芽势、发芽指数；20%PEG胁迫下，0.05、0.2 mmol/L 腐胺处理均显著提高了发芽率、发芽势、发芽指数（图3）。由此可知，小麦种子萌发过程中对PEG干旱胁迫较敏感，而精胺浸种处理对于小麦种子的萌芽有一定促进作用。

2.4 精胺浸种对PEG渗透胁迫下小麦胚根生长的影响

PEG渗透胁迫显著降低了小麦种子萌发时的胚根鲜质量、干质量以及根长。20%PEG胁迫下小麦种子胚根鲜质量、干质量，根长均降为0；未胁迫下，0.05、0.2 mmol/L精胺浸种处理对胚根干质量和胚长产生了显著的提高作用；在10%PEG胁迫下，0.05 mmol/L精胺浸种处理显著增长了根长，0.2 mmol/L精胺浸种处理显著提高了胚根鲜质量、干质量、根长；在15%PEG胁迫下，0.05、0.2 mmol/L精胺处理均显著提高了胚根干质量、根长（图4）。由此可知，小麦幼苗生长过程中对PEG干旱胁迫较敏感，未胁迫下精胺浸种对胚根干质量、根长均有一定的促进作用，而在PEG胁迫处理下，不同浓度的精胺浸种处理对于小麦种子的生长有一定促进作用，在某种程度下缓解了胁迫的压力。

3 结论和讨论

发芽率、发芽势和发芽指数反映了小麦种子的发芽速度、发芽整齐度和幼苗适应环境的能力。本研究结果表明，PEG渗透胁迫对小麦种子的萌发速率和整齐度产生抑制效应，当处于20%PEG严重胁迫时，其发芽能力急剧下降，发芽率、发芽势和发芽指数均为0。同时胚根的生长也受到PEG渗透胁迫的严重抑制，表明小麦种子在萌发期对水分敏感，抗旱性较差。多胺是生物体代谢过程中产生的一类次生物质，在调节植物生长发育、控制形态建成、提高植物抗逆性及延缓衰老等方面具有重要作用。研究表明，多胺对种子的萌发具有一定的促进作用[15-19]。本研究结果表明，分别用0.05 mmol/L、0.2 mmol/L 的腐胺、精胺浸种可在一定程度上缓解PEG渗透胁迫，显著提高了小麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数、胚根鲜质量、胚根干质量和胚根长，从整体水平看，0.2 mmol/L浓度的腐胺、精胺浸种对渗透胁迫的缓解作用要高于 0.05 mmol/L 浓度，但腐胺和精胺的不同处理之间并未有显著差异。在适度的干旱渗透胁迫（小于20%PEG）下多胺浸种可明显减轻小麦种子萌发的抑制效应，但在20%PEG的严重胁迫下，多胺浸种虽可提高小麦种子的发芽率、发芽势和发芽指数，但胚根仍然无法生长，说明小麦种子胚根较胚芽对渗透胁迫更为敏感，多胺浸种对PEG渗透胁迫的缓解作用需在适度的范围内发挥作用[20]。

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