不同品种矮牵牛种子萌发期抗旱性鉴定

(山东艺术学院， 济南 250014)

干旱是制约植物生长发育的主要因素之一，不同的植物抗旱性不同。目前，关于不同种类园林花卉抗旱性比较研究相对较多，如有学者对4种兰州市常见园林花卉的抗旱性进行比较，发现抗旱性强弱顺序依次为：金盏菊>矮牵牛>一串红>万寿菊；对6种园林草本植物进行抗旱性综合评价，抗旱性强弱依次为：万寿菊>紫叶酢浆草>一串红>彩叶草>鸡冠火焰>矮牵牛[1-2]。2项研究中，园林花卉抗旱性的比较结果存在较大差异，原因可能是所选用植物品种不同。因此，研究同一种花卉不同品种的抗旱性在园林应用上具有重要的实践意义。

矮牵牛作为一种具有较高商业价值的观赏花卉，其品种繁多、花色丰富、适应性强、易养护管理，在世界范围内得到广泛的栽培应用。但适宜的水分条件是保证其观赏价值的重要因素之一。研究表明，为满足在夏季的观赏价值，矮牵牛通过生理变化以适应高温条件；矮牵牛表皮腺毛浓密且有较厚的角质层，由此推测，矮牵牛也有适应盐渍干旱环境的能力；另外，矮牵牛对低温及重金属胁迫等也有一定的抗性[3-6]。目前对矮牵牛抗旱性方面的研究较少。水分是影响种子萌发的关键生态因子，水分的亏缺严重影响幼苗生长，种子萌发期的生理机制对水分尤为敏感。因此，有必要对矮牵牛不同品种种子萌发期进行抗旱性比较，筛选出耐旱性强的矮牵牛品种。聚乙二醇(PEG-6000，以下简称PEG)作为模拟干旱胁迫的渗透胁迫剂，广泛应用于植物种子萌发和模拟干旱胁迫研究。本试验通过PEG胁迫处理8种矮牵牛品种，研究干旱胁迫下种子萌发特性，探讨不同品种间种子萌发期的抗旱性强弱，以期筛选抗旱性较强的矮牵牛品种，为不同矮牵牛品种的应用及水分管理提供参考。

1 材料与方法

选用的8个矮牵牛品种(表1)均为常用的园林绿化地被品种，种子购买后于4 ℃条件下保存。

表1 材料编号及品种

品种编号品种(系)名花色产品批号1梅林(Merlin)粉红色0501510423012水中花(Sonja)玫红色0905553仙境(Linbo)桃红色20095318.00104极美(Ultra)红色107088865依格(Eagle)柔粉色439019(P8194C)6豪放(Bold)红色20191897017虹彩 红色PET720S8梅林(Merlin)蓝色381376(M5293A)

注：材料来自厦门爱垦园艺及虹越园艺有限公司。

PEG模拟干旱胁迫试验采用培养皿纸上发芽法：设置4个梯度的PEG溶液：0(对照)、5%(-0.89 MPa)、10%(-1.48 MPa)、15%(-4.43 MPa)，渗透调节模拟水分胁迫。每个处理培养皿中加入7 mL不同浓度的PEG溶液浸湿。用0.2%的次氯酸钠对种子消毒8 min，将消毒的种子用无菌水冲洗3次后均匀摆放在培养皿中，置于光照培养箱中，设定培养条件：温度23 ℃，光照12 h，80%空气湿度。每天以称重法补充无菌水以保持渗透压恒定。每个处理3次重复，每个重复30粒种子。

发芽率等测定：以胚根突破种皮1 mm作为发芽标准，逐日统计发芽数，连续3 d无发芽种子时计为试验结束。经预实验，于第4天统计发芽势，第8天统计发芽率、发芽指数及平均发芽速度。

发芽势(%)=Nm/N×100%；

发芽率(%)=n/N×100%；

发芽指数=∑(Gt/Dt)；

发芽速度(d)=∑(Dt×Gt)/ ∑Gt。

式中：Nm为发芽高峰时发芽数；N为试验终期正常发芽数；N为供试种子总数；Gt为t日的发芽个数；Dt为相应的发芽天数。

数据处理：应用Excel软件及SPSS 19.0软件对试验数据进行整理分析制图；采用最小显著性差异法(LSD)分析比较各品种胁迫处理间的差异性，采用Pearson相关系数法，评价各指标的相关性；利用模糊数学隶属函数公式对试验原始数据进行定量转换，评价各品种的抗旱性强弱。

2 结果与分析

2.1 PEG胁迫对不同矮牵牛品种种子发芽率的影响

发芽率可以反映出苗率及种子活力，是种子萌发常用的评价指标之一。正常水分条件下，1号、7号品种的发芽率较低，分别为67.44%、63.39%，其它各品种发芽率均保持在80%以上，表明1号、7号种子质量较其他品种差，其它品种种子质量无明显差异。 随着渗透胁迫程度的增加，矮牵牛各品种种子发芽率较对照均呈下降趋势(图1)，表明PEG溶液对种子萌发具有抑制作用。不同品种之间种子的抗旱性存在差异，因此下降程度不同。PEG胁迫浓度至5%，3号种子发芽率与对照相比差异不显著，而其它品种较对照差异显著，表明浓度为5%的PEG溶液对3号种子发芽率的抑制作用较小，3号种子在发芽率上表现出较强的抗旱性。胁迫浓度至15%，1号种子不萌发，其它品种均具有一定的发芽率，表明1号种子的抗旱性较差。7号种子在5%和10%的PEG溶液中种子发芽率差异不显著，说明该品种种子具有一定的抗旱性。

2.2 PEG胁迫对不同矮牵牛品种种子发芽势的影响

发芽势是反映种子活力的指标之一，胁迫条件下，发芽势高的种子表现出芽整齐且幼苗健壮，种子萌发具有较强的抗旱性。实验结果表明，不同品种间种子发芽势存在差异(图2)，正常水分条件下，各品种的发芽率(除1号及7号)差别不大，但发芽势差别较大，3号、6号品种的发芽势明显高于其它品种，表明3号及6号种子生命力较强。随着PEG浓度的增加，各品种发芽势整体呈下降趋势。5% PEG胁迫下，大部分品种的发芽势呈显著的下降趋势，但3号种子发芽势下降不显著，表现出较强的抗旱性。

注：不同字母表示同一品种在不同胁迫条件下的差异显著(p<0.05)。下同。 图1 PEG胁迫对矮牵牛种子发芽率的影响

图2 PEG胁迫对矮牵牛种子发芽势的影响

2.3 PEG胁迫对不同矮牵牛品种种子发芽指数的影响

PEG渗透胁迫对矮牵牛种子活力具有显著影响，胁迫程度增加，各品种的发芽指数呈下降趋势(图3)。10% PEG溶液处理下，各品种矮牵牛发芽指数均表现出显著的下降趋势，表明10% PEG溶液对矮牵牛种子活力具有明显的抑制作用。在10%PEG溶液处理下，3号种子发芽指数下降幅度最大，而1号种子在5%PEG溶液处理下受抑制最明显，表明3号种子较1号种子的耐旱能力强。

2.4 PEG胁迫对不同矮牵牛品种种子发芽速度的影响

正常水分条件下，各品种种子发芽速度存在差异，随着胁迫程度的增加，各品种矮牵牛种子发芽时间延长，平均发芽速度呈上升趋势(图4)，表明种子萌发受到抑制作用。5%PEG胁迫条件下，1号、5号、7号种子较对照差异显著，其它品种较对照差异不显著，表明在平均发芽速度上，1号、5号、7号种子的抗旱性较其它品种差。

表2 矮牵牛各品种种子发芽特性各指标的统计值

品种编号1号2号3号4号5号6号7号8号发芽率0.31620.55250.62340.44710.49460.35760.51350.6070发芽势0.13630.22710.34900.19580.20970.13000.15720.3300发芽指数1.17751.92253.28251.83251.66751.37501.95001.9875平均发芽速度8.49007.69008.32256.43507.69509.12258.98506.3000

注：表中数据为4种干旱胁迫条件的平均值。

表3 矮牵牛各品种种子发芽抗旱性隶属函数值

品种编号1号2号3号4号5号6号7号8号发芽率0.46880.49590.60680.43860.40680.42740.49280.5445发芽势0.46200.46710.48540.38350.42550.37650.50410.4786发芽指数0.40190.42160.50490.42590.40900.40970.48040.4746平均发芽速度0.39000.51220.63720.67010.51690.37200.39740.6263隶属函数平均值0.43070.47420.55860.47950.43950.53100.39640.4687排序74136285

图3 PEG胁迫对矮牵牛种子发芽指数的影响

图4 PEG胁迫对矮牵牛种子平均发芽速度的影响

2.5 矮牵牛种子抗旱性隶属函数分析

为尽量减少评判误差，更准确地评价矮牵牛各品种种子的抗旱能力，采用隶属函数公式对各个发芽指标的统计值(表2)进行计算，隶属函数值越大，表明该品种种子的抗旱性越强。8个矮牵牛品种种子抗旱性综合评价的平均隶属函数值及抗旱性大小排序见表3。由表3可看出，8个矮牵牛品种种子的抗旱性由强到弱排序依次为：3号>6号>4号>2号>8号>5号>1号>7号。

3 结论与讨论

PEG 是一种亲水性物质，不能透过细胞壁，对种子无伤害作用，因此常被用来模拟干旱水分胁迫鉴定不同植物的抗旱性。而种子萌发是植物生长发育的起始阶段，关系到植物的出苗情况，同时在一定程度上也能衡量植物抗性强弱。

PEG溶液对种子萌发起到促进作用还是抑制作用，与植物的种类或植物种子受干旱胁迫的敏感程度有关，例如低浓度PEG-6000促进了柠条和杠柳的种子萌发，而对沙枣和白蜡促进作用不明显[7]。不同品种间种子抗旱性存在差异，随着胁迫程度的增加，4种谷子品种种子萌发均受到抑制，但各品种间的相对发芽势、相对发芽率、发芽指数和抗旱指数存在明显差异[8]。本实验中，不同品种矮牵牛种子的相对发芽率、相对发芽势及发芽指数随胁迫程度的增加呈下降趋势，这与王莹等[9]及姚玉波[10]的研究结果一致。而选择适宜的PEG浓度是研究模拟干旱条件下种子萌发期抗旱性的关键。植物种类不同，对PEG浓度的敏感性不同[11]。20%的PEG对亚麻种子萌发期的各项指标影响明显。本实验中，5%的PEG处理抑制了矮牵牛种子发芽率等指标，而李威的研究表明，相同的处理都能促进裸燕麦品种种子胚根的生长[12]。

利用隶属函数法对不同矮牵牛品种种子抗旱性进行综合评价，结果发现，抗旱强弱依次为：仙境>豪放>极美>水中花>梅林蓝>依格>梅林粉>虹彩。