PEG模拟干旱胁迫对辣椒种子萌发的影响

丁锦平,周毅,刘冬梅,侯颖

(商丘师范学院 河南省干制辣椒院士工作站,河南 商丘 476000)

辣椒(CapsicumannuumL．)是我国最重要的经济作物之一,但辣椒根系分布较浅,且吸收能力差[1],干旱胁迫已经给辣椒产业造成困扰[2].种子发芽期作为植物生命周期中对生长环境最为敏感的时期[3],也成为了经济作物抗逆育种至关重要的时期之一.李培英通过模拟干旱条件通过其发芽势、发芽率、发芽指数、平均根长等各项指标对比出不同草品种的耐旱性强弱[4].耿广东等人研究认为随着干旱程度的增加,抑制辣椒种子萌发和幼苗生长越明显,且发芽势等各项发芽相关指标均呈下降趋势,发芽指数呈先上升后下降的趋势[5].种子萌芽时期模拟干旱条件可以有效的鉴定植物耐旱性的特征.聚乙二醇(Polyethylene glycol.PEG),因分子较大,不能进入细胞,不会对细胞产生负面作用,且简单易行,重复性好,容易操作,因此可以模拟干旱胁迫[6].河南柘城辣椒种植历史已有400多年,全县辣椒种植面积达40万亩,年产干椒12万吨,年交易量达到60万吨,年交易额突破70亿元,是中国辣椒之乡.夏季的高温干旱严重影响辣椒的产量,干旱严重,还会出现死棵现象.

本研究以柘城市场常见品种,柘城新一代、三樱8号、战宇朝天椒和商蔬红辣椒种子为实验材料,在PEG6000的处理下,模拟干旱胁迫,对辣椒种子萌发的影响进行研究,为地方筛选和驯化培育耐旱优良品种提供参考,为辣椒耐旱性研究提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试辣椒品种分别为柘城新一代、三樱8号、战宇朝天椒和商蔬红,均由商丘当地农贸市场购买所得.

1.2 实验方法

设置4个不同浓度的PEG6000,分别为0(CK)、0.10、0.12、0.15、0.2 g/mL进行处理,将种子消毒、浸种、清洗,均匀放在铺上两层滤纸的无菌培养皿,各加入4 mL不同浓度的PEG6000.将培养皿放入恒温箱中(25 ℃)进行暗发芽处理.每个处理重复3次,每个重复选取颜色纯正饱满种子50粒.

1.3 相关指标测定

参考张桂莲等的研究以胚根露白为发芽标准[7],第2 d开始统计种子萌发情况,发芽过程中通过称重来确定蒸发流失的水分,及时补水保持PEG6000浓度不变,培养皿内滤纸5 d更换1次.第14 d终止实验,并测定胚根长度,计算种子萌发相关指标[8-9].

发芽势(%)=(规定时日内发芽种子数/处理种子总数)×100%

发芽指数(GI)=∑(第N天的发芽数/相应的N d)

发芽率(%)=(全部萌芽种子数/处理种子总数)×100%

平均根长=萌发种子根长的平均数

活力指数(VI)= 发芽指数×幼苗平均干质量(g)

种子萌发耐旱指数=水分胁迫下种子萌发指数(PIS)/对照种子萌发指数(PIC);

胚根伤害率(% )=(对照胚根长-处理胚根长)/对照胚根长×100

萌发指数PI=(1.00)nd2+(0.75)nd4+(0.50)nd6+(0.25)nd8,其中,nd2、nd4、nd6、nd8分别指第2、4、6、8 d的种子发芽率.相对发芽率、相对发芽势、相对活力指数、相对发芽指数等指标均以相应的处理值除以对照值.

1.4 数据分析

采用DPS软件进行数据统计分析和SPSS 软件进行不同品种间和不同处理间的指标差异显著性分析.

2 结果与分析

2.1 辣椒种子相对发芽率、相对发芽势受干旱胁迫的影响

由表1分析得出,在不同程度干旱胁迫下,不同辣椒品种发芽势、发芽率的大小有一定的差异.干旱胁迫对战宇朝天椒相对发芽率影响最小,对三樱8号影响最大,在0.15 g/mL的浓度下仅有19%的相对发芽率.不同辣椒品种间相对发芽势也有差异,随着干旱胁迫增加,柘城新一代、三樱8号和商蔬红相对发芽势有降低的趋势,而战宇朝天椒在一定浓度范围内,随着干旱胁迫呈现先升高后降低的趋势.

表1 干旱胁迫下辣椒相对发芽率、相对发芽势

2.2 辣椒种子相对发芽指数、相对活力指数受干旱胁迫的影响

由表2分析得出,干旱胁迫下,不同辣椒品种间,种子相对发芽指数、相对活力指数影响不同,商蔬红,站宇朝天椒受胁迫影响较小,在种子萌发中后期具有很强的存活率,对干旱的适应能力较好.三樱8号影响较大.由表3可知相对活力指数和相对发芽指数有一定的正向强相关性,且相关性显著;二者均与PEG浓度呈负相关,干旱胁迫越严重,相对发芽指数、相对活力指数都降低.

表2 干旱胁迫下的辣椒相对发芽指数、相对活力指数

2.3 辣椒种子胚根生长受干旱胁迫的影响

由表4分析得出,干旱胁迫明显抑制了种子胚根生长,整体趋势PEG浓度越高,胚根长度越短.不同品种间,三樱8号影响最大,胚根伤害也越大,战宇朝天椒影响最小.

表4 干旱胁迫下的辣椒胚根长/(cm)

2.4 辣椒种子萌发耐旱指数受干旱胁迫的影响

由表5分析得出,种子萌发期的耐旱指数,在不同辣椒品种问存在一定的差异,耐旱指数战宇朝天椒最大,三樱8号最小,在不同浓度下,两个品种都差异显著.

表5 干旱胁迫下的辣椒耐干旱指数

3 讨 论

不同浓度 PEG对辣椒种子萌发的胁迫程度不同,且浓度越高对种子萌发的胁迫程度越大,当浓度达到0.2 g/mL时,所试辣椒种子都不能发芽.在0-0.2 g/mL水势下,种子萌发相关指标都受到不同程度的抑制.在干旱胁迫下,种子发芽时间延迟,种子萌发速度、相对活力指数以及胚根生长均受到不同程度的抑制.浓度越大,影响越大.但是有一个临界值,超过一定浓度,种子不能萌发.

种子发芽时期的各项指标可以对植物的抗逆性有快速而明显的评估价值.在番茄[10]、向日葵[11]、辣椒[12-13]等经济农作物的抗干旱胁迫有大量的研究报道,李云等[14]利用PEG胁迫研究了谷子品种(系)萌发期耐旱性鉴定及评价方法,结果干旱胁迫下谷子发芽率、发芽指数、根长、苗高、鲜质量、活力指数可作为谷子萌发期抗旱性的鉴定指标.本研究的结果表明,不同辣椒品种在干旱胁迫下,发芽率、发芽指数、相对发芽势等指标都有不同程度的影响,可以作为辣椒抗旱强弱的衡量指标之一.然而,种子萌芽期只能衡量抗旱性的一个方面,不能概括作物苗期和全生育期抗旱鉴定结果,后续可与全生育期抗旱鉴定结果相结合为辣椒抗旱品种选择和抗旱新品种选育提供更全面的材料基础和理论依据.