PEG模拟干旱对菘蓝种子萌发和幼苗生长的影响

李涛，毛艳萍

（绵阳师范学院生命科学与技术学院，四川绵阳621000）

PEG模拟干旱对菘蓝种子萌发和幼苗生长的影响

李涛，毛艳萍

（绵阳师范学院生命科学与技术学院，四川绵阳621000）

菘蓝（Isatisindigotica Fortune）是常用中药板蓝根的植株，在人工种植过程中受干旱影响较为严重，探究干旱对其种子萌发及幼苗生长的影响有重要意义。本研究采用不同浓度的聚乙二醇（PEG-6000）溶液（0%、2%、5%、10%、20%、30%）处理菘蓝种子，测定发芽率、发芽势以及幼苗的根长、苗高、鲜重、干重等指标，探讨干旱胁迫对菘蓝种子萌发及幼苗生长的影响。

菘蓝；种子；PEG-6000；干旱胁迫

菘蓝（Isatis indigotica Fortune）为十字花科菘蓝属，二年生草本植物，又名茶蓝、板蓝根（北板蓝根）。菘蓝的根是常用的中药，具有清热解毒、预防感冒、利咽之功效[1]。由于其在中药中使用较为普遍，所以市场需求量也较大[2]。菘蓝在我国多地都有人工种植，但由于某些地区干旱化趋势的加重导致当地的产量和质量都不理想[3]。近年来对菘蓝种植技术、化学成分、生理特性等其他方面的研究都比较多，如李霞[4]在2010年对板蓝根化学成分和质量控制研究中利用溶剂和色谱方法从板蓝根中分离得到17个化合物。何玉杰等[5]在2012年对菘蓝的生理特性、人工种植技术、生长差异性等方面都做了研究，但在干旱对菘蓝种子萌发及幼苗生长影响方面的研究较少。本研究采用不同浓度的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫对菘蓝种子萌发和幼苗生长的影响，通过比较不同处理组菘蓝种子的发芽率、发芽势以及幼苗的根长、苗高、鲜重、干重等指标来分析探讨干旱胁迫对菘蓝种子萌发及幼苗生长的具体影响，为干旱地区人工种植菘蓝提供参考依据[6]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

菘蓝种子购于明轩格花卉种子公司，购回后阴凉处保存待用。

1.2 试验方法

将不同浓度的聚乙二醇（PEG-6000）溶液（2%、5%、10%、20%、30%）高压灭菌后，倒入培养皿中，使其刚好完全浸透3层滤纸，分别编号为A、B、C、D、E，备用。选取健康饱满的种子，消毒清洗后接种于培养皿中，每个培养皿接种10粒种子，每个种子编号1～10，每种浓度接种50粒种子，重复3次。

将培养皿置于培养室中培养，温度25℃，日光灯照明，光照强度为1 500～2 000 lx，光照时间12 h/d。每天定时添加培养液使培养皿中的滤纸保持刚好被浸透状态，第3 d统计发芽势，培养12 d统计发芽率、抗旱指数，12 d时每个处理组随机取10颗幼苗，分别测量根长、苗高、鲜重和干重。

发芽势＝前3 d发芽种子数/种子总数×100%

发芽率＝发芽种子数/种子总数×100%

发芽指数=∑（Gt/Dt）；Gt表示在第td的发芽数，Dt表示到td的天数

抗旱指数=处理组萌发指数/对照组萌发指数

萌发指数=1.00nd2+0.75nd4+0.5nd6+0.25nd8(ndx表示第x d的发芽率)

1.3 数据处理

采用Excel 2010软件和SPSS 20.0软件处理。

2 结果与分析

2.1 PEG模拟干旱对种子发芽率、发芽势、发芽指数的影响

由表1可知，随着PEG溶液浓度的增加，菘蓝种子的发芽率总体呈下降趋势。其中对照组的发芽率为88%；2%PEG溶液处理组的发芽率为86%，比对照组低了2%，差异不显著；5%PEG溶液处理组的发芽率为84%，比对照组下降了4%，差异不显著；PEG溶液浓度达到20%时，其发芽率为78%，比对照组下降了10%，差异显著；当PEG溶液浓度大于20%时其发芽率继续下降，在30%浓度处理组的菘蓝种子发芽率为74%，比对照组下降了14%。

在不同浓度PEG溶液模拟的干旱胁迫下，随着PEG浓度增加，菘蓝种子的发芽势均表现为下降趋势。在2%PEG溶液处理组的发芽势为46%，相比于对照组的56%下降了10%，差异显著；当PEG浓度继续增大，模拟的干旱胁迫程度不断加深时，菘蓝种子的发芽势也继续下降，这表明不同浓度PEG溶液模拟的干旱胁迫对菘蓝种子的发芽高峰期有延滞作用，并且低浓度的PEG溶液就会有较为明显的影响。

随着PEG浓度的增加，菘蓝种子的发芽指数也呈现下降趋势。但是在5%PEG溶液处理组菘蓝种子的发芽指数为13.5，与对照组的发芽指数14.5相比差异不显著；直到PEG溶液浓度达到20%时，其发芽指数为11.7，与对照组相比差异显著，且在浓度范围为2%～10%之间的各处理组间的数据差异都不显著，因此低浓度的PEG溶液模拟的干旱条件对菘蓝种子的发芽指数影响不大，只有在浓度大于20%的高浓度下影响才较为明显。

表1 不同处理对菘蓝种子萌发的影响

2.2 PEG模拟干旱对种子抗旱指数的影响

萌发抗旱指数是检验种子萌发情况的常用指标[7]。图1表明，随着PEG溶液浓度的增大，菘蓝种子的萌发抗旱指数先增加后减小。在PEG浓度为2%的处理组菘蓝种子的抗旱指数为0.8；当PEG浓度增大到5%时，抗旱指数为0.9，比浓度为2%的处理组增加了0.1；但是随着PEG浓度的进一步增大其抗旱指数均呈现下降趋势。这表明适当的低浓度PEG溶液对菘蓝种子的萌发抗旱指数有增强作用，但高浓度的PEG溶液会使其抗旱指数降低。

图1 不同处理下菘蓝种子萌发抗旱指数的变化

2.3 PEG模拟干旱对菘蓝幼苗生长的影响

由表2可以看出，随着PEG浓度增大模拟的干旱程度加深，菘蓝幼苗根的长度总体呈现增长的趋势。对照组的幼苗平均根长为15.4 mm；在PEG溶液浓度为2%的处理组，幼苗平均根长为14.9 mm，相比对照组有略微下降；但是当浓度大于5%时，各处理组幼苗的平均根长都比对照组的要长，其中在浓度为30%的PEG溶液处理组的幼苗平均根长达到了30.1 mm，与对照组相比差异极显著。这说明当PEG溶液浓度增大模拟的干旱胁迫加剧时，菘蓝幼苗的根长会增加以此来适应干旱的环境。

随着PEG溶液浓度的增大，菘蓝幼苗的高度（不包括根和子叶的长度）呈现先增加后减小的趋势。在浓度为2%和5%的处理组，其幼苗的高度反而比对照组的还要高；但当浓度大于10%后，其苗的高度开始下降；在20%的处理组，其平均苗高为28.9 mm，与对照组的33.8 mm相比差异不显著；当PEG溶液浓度达到30%时，其平均苗高为23.7 mm，与对照组相比差异显著。这说明低浓度的PEG溶液对菘蓝幼苗的生长有促进作用，但是当浓度大于10%后对其有抑制作用。

随着PEG溶液浓度的增加，菘蓝幼苗的平均鲜重和平均干重都呈现先增加后减少的趋势。其中在浓度为2%～5%的低浓度处理组，其平均鲜重和干重都有所增加但不明显；当浓度大于10%后明显下降，这说明适当的低浓度PEG溶液对菘蓝幼苗的鲜重和干重有轻微的促进作用，但在高浓度下有明显的抑制作用。各处理组的幼苗鲜重与干重的差值都比对照组小，且随着浓度的增大呈现逐渐下降的趋势，这说明干旱胁迫会使菘蓝幼苗含水量下降。

表2 不同处理对菘蓝幼苗生长的影响

3 讨论

聚乙二醇广泛被用于耐旱性研究，有简单易行、重复性好、周期短的特点。本次试验组采用的浓度分别为2%、5%、10%、20%、30%，但是试验过程中发现每个处理组的菘蓝种子萌发率都超过了70%，30%浓度处理组的种子萌发抗旱指数还达到了0.55，比预期值要高，后续的试验可依此浓度范围进一步扩大，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，有研究表明植物通过增大根系体积、增加侧根数量、增加根长等方式来提高自身的抗旱能力[8～10]。本研究中，随着PEG浓度的增大，菘蓝幼苗的根长也出现逐渐增长的趋势。这表明一定程度上的干旱胁迫会迫使菘蓝幼苗长出更长的根以吸收更多的水分，这也符合沙漠等干旱地区植物的根系比较发达的特点。菘蓝的苗高、鲜重和干重会随着PEG浓度的增大呈现先增后减的趋势，这说明适当的干旱胁迫（PEG浓度为2%～5%时）对于菘蓝幼苗的生长有一定的益处，但严重的干旱胁迫（PEG浓度大于10%时）会对其造成伤害。

[1] 刘云海,秦国伟,丁水平,等.板蓝根化学成分研究(I)[J].中草药,2001,32(12):1 057-1 060.

[2] 丁水平,刘云海,李敬.板蓝根化学成分研究(II)[J].医药导报,2001,20(08):475-476.

[3] 刘云海,秦国伟,丁水平,等.板蓝根化学成分的研究(III)[J].中草药,2002,33(02):97-99.

[4] 李霞.板蓝根化学成分及质量控制研究[D].山西：山西医科大学,2010.

[5] 何玉杰.菘蓝规范化栽培技术研究[D].陕西：西北农林科技大学,2008.

[6] 王艳树,李凤山,张玉霞,等.PEG胁迫对蓖麻种子吸胀萌发的影响[J].内蒙古民族大学学报：自然科学版,2007,12(03):302-306.[7]Bouslama.Metal Stress tolerance in soybeans Evaluationcrop[J].Sci,1984,24(02):933-937.

[8] 胡承伟,张学昆,邹锡玲,等.PEG模拟干旱胁迫下甘蓝型油菜的根系特性与抗旱性[J].中国油料作物学报,2013,35(01):48-53.

[9] 李文娆,李晓慧,张岁岐,等.紫花苜蓿根系活性对PEG胁迫的响应[J].河南大学学报：自然科学版,2009,39(03):286-289.

[10] 王瑾,刘桂茹,杨学举.PEG胁迫下小麦再生植株根系特性与抗旱性的关系[J].麦类作物学报,2006(03):117-119.

1005-2690（2017）11-0116-03

S567.239

B

四川省教育厅项目（07168411）；国家级大学生创新创业训练项目（201610639029）。

李涛（1994-），男，藏族，四川甘孜人，本科，研究方向为植物生理学。

毛艳萍（1985-），女，汉族，四川绵阳人，讲师，研究方向为植物生殖及生理学。

2017-10-09）