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PEG-6000模拟干旱对土荆芥种子萌发的影响

2020-07-30崔现亮王桔红罗娅婷

现代农业科技 2020年14期
关键词:胚芽生根幼苗

崔现亮 王桔红 罗娅婷

摘要    采用0(CK)、5%、10%、15%和20%浓度的PEG-6000溶液模拟干旱,测定不同干旱条件下土荆芥种子的萌发指标及幼苗的初生根与胚芽的长度指标,探讨了干旱胁迫对土荆芥种子在15~25 ℃、12 h光暗周期条件下的萌发及幼苗生长的影响。结果表明,土荆芥种子能够耐受轻中度的干旱(5%和10%PEG-6000浓度),在CK、5%、10%PEG-6000浓度下的萌发率均>88%、发芽指数较高,萌发开始时间早(2 d以内),活力指数较高,达到最高日相对萌发率的时间早(第2天);随着干旱程度的增加,各萌发活力指标受到显著的抑制,但在20%PEG-6000浓度下的萌发率依然能达到23%。PEG-6000浓度处理对土荆芥种子的初生根和胚芽长度均具有低促高抑的作用。总体来看,土荆芥种子具有一定的抗旱能力,在干旱区具有生存的可能性。

关键词    土荆芥种子;干旱;萌发率;活力指数;PEG-6000胁迫

中图分类号    S512.12        文献标识码    A

文章编号   1007-5739(2020)14-0165-01

土荆芥(Chenopodium ambrosioides)为藜科(Chenopodia-ceae)藜属(Chenopodium)一年生或多年生草本植物。原产于热带美洲,现作为一种外来入侵植物,广泛分布于热带、亚热带和温带地区[1]。关于土荆芥的研究非常多,主要集中在化学成分、入侵生物学、他感作用、药用价值、逆境抗性等方面[1]。关于土荆芥种子萌发等方面也有研究。尹  灿等[2]研究发现土荆芥种子萌发能耐受一定的盐、碱胁迫;王  云等[3]研究了光照、温度和储藏对土荆芥种子萌发的影响;刘  丽等[4]对土荆芥种子在不同温度下的萌发情况进行了研究。但关于土荆芥种子萌发对干旱胁迫的响应还没有人报道。本研究主要利用PEG-6000模拟干旱,测定不同干旱条件下土荆芥种子的萌发指标及幼苗的初生根与胚芽的长度指标,探讨干旱胁迫对土荆芥种子萌发及幼苗生长的影响,以期为农林业防治土荆芥入侵提供一定的理论基础。

1    材料与方法

1.1    试验材料

试验用土荆芥种子,于2018年12月采自于糯扎渡自然保护区糯扎渡镇,海拔800~1 616 m。采集的成熟种子,至少来自30个植株,充分混匀(避免个体间的差異)并去除杂质,装入信封,室温储藏[5]。

1.2    试验方法

2019年3月进行萌发试验。PEG-6000浓度设置为5%、10%、15%、20% 4个处理,以蒸馏水作为对照组(CK)[6-7]。每个处理设置3个重复,每个重复随机选取50粒饱满种子,均匀放在铺有2层滤纸的90 mm培养皿内。放入人工气候箱内培养,温度设为15/25 ℃变温,光照条件为12 h光/12 h暗。期间每天加少量蒸馏水保证滤纸浸湿。每24 h查看萌发结果,实验持续30 d,并测定幼苗的胚芽和初生根长度[8]。

1.3    数据处理

采用最小显著差异法(LSD)检验在不同处理条件下的差异显著性[5]。主要萌发指数:萌发率(%)=发芽种子数/供试种子数×100;萌发开始时间:从播种到第1粒种子萌发所需的时间(d);日相对萌发率(%)=相对各日正常发芽种子数/供试种子数×100;发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt),式中Gt为日发芽数,Dt为发芽天数;活力指数(VI)=GI×lr,式中lr为平均初生根长(cm)[8]。采用Excel绘图,SPSS 17.0进行统计分析。

2    结果与分析

2.1    不同浓度PEG-6000处理对种子萌发进程的影响

土荆芥种子在CK、5%、10%、15%和20%PEG-6000浓度处理下分别在第1.33、2.00、2.00、10.67、6.00天开始萌发,5%和10%PEG-6000浓度处理的种子萌发开始时间与CK没有显著差异,随着PEG-6000浓度的增加萌发开始时间显著推迟,但20%PEG-6000浓度处理下的萌发开始时间又比15%浓度处理的显著提前(表1)。

土荆芥种子在CK、5%、10%、15%和20%PEG-6000浓度处理下分别在第2(28.67%)、2(17.33%)、2(20.67%)、21(19%)、7天(12%)达到最高日相对萌发率。5%和10%PEG-6000浓度处理的种子达到最高日相对萌发率的时间与CK相同,随着PEG-6000浓度的增加达到最高日相对萌发率的时间明显推迟,但20%PEG-6000浓度处理下的萌发开始时间又比15%浓度处理的显著提前。

2.2    不同浓度PEG-6000处理对种子萌发率的影响

CK、5%和10%浓度处理的种子萌发率均在88%以上,且3个处理间没有显著差异。随着PEG-6000浓度增加到15%,萌发率显著降低,当浓度增加到20%,萌发率仅23%,即高浓度PEG-6000抑制了种子的萌发(表1)。

2.3    不同浓度PEG-6000处理对种子发芽指数和活力指数的影响

PEG-6000处理的土荆芥种子的发芽指数和活力指数均比CK显著降低,随PEG-6000浓度的增加降低得越明显。也就是说,不同PEG-6000浓度对土荆芥种群种子的发芽指数和活力指数具有显著的抑制作用(表1)。

2.4    不同浓度PEG-6000处理对种子幼苗生长的影响

5%PEG-6000浓度处理种子的初生根和胚芽长度与CK相比均有显著提高,随着PEG-6000浓度的增加,又显著降低。也就是说PEG-6000浓度处理对土荆芥种子的初生根和胚芽长度均具有低促高抑的作用(图1)。

3    结论与讨论

种子萌发关系到幼苗的存活及后期种间的竞争,就入侵植物而言,关系到其能否成功入侵。植物的生长离不开水,水分也是种子萌发必需的生态因子。种子萌发对水分有一定的需求范围,只是种子耐旱性强弱不一样。本研究的土荆芥种子在5%、10%PEG-6000浓度下的萌发率均>88%,15%PEG-6000浓度时萌发率也在73.33%,但随着PEG-6000浓度继续增加到20%,种子萌发受到显著抑制,萌发率急剧下降到23%。说明在中低PEG-6000浓度时,土荆芥种子的萌发对干旱胁迫不敏感;当PEG-6000浓度达到20%时,其萌发率、发芽指数、活力指数等受到显著抑制,这和魏波等对红花种子的研究结果一致[9]。

一般来说,PEG-6000模拟水分胁迫通过抑制种子的吸水过程而抑制种子的萌发,而且种子萌发后胚根和胚芽的生长对 PEG -6000胁迫的反应更为敏感。但本研究却发现,5%PEG-6000浓度处理对土荆芥种子的初生根和胚芽长度均有促进的作用,这和史  薇等[10]、李志萍等[11]的研究结果一致。轻度干旱胁迫对土荆芥初生根和胚芽表现出了增效效应,可能激活了内源渗透调节物质的产生,激发抗氧化酶系统活性,说明土荆芥在轻度干旱胁迫下抗旱性较强[10]。

总体来看,土荆芥种子具有一定的抗旱能力,在干旱区具有生存的可能性。

4    参考文献

[1] 丁莹,洪文秀,左胜鹏.外来植物土荆芥入侵的化学基础探讨[J].中国农学通报,2017,33(31):127-131.

[2] 尹灿.不同胁迫条件下入侵植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)与藜(Chenopodium album L.)的生长及生理比较研究[D].重庆:西南大学,2010.

[3] 王云,唐书国,陈巧敏,等.外来有害植物土荆芥种子贮藏与萌发特性的研究[J].杂草科学,2007(3):10-12.

[4] 刘丽,郭巧生,赵荣梅,等.土荆芥种子萌发特性的研究[J].中国中药杂志,2007,32(13):1346-1348.

[5] 崔现亮,罗娅婷,毕廷菊,等.储藏和萌发温度对青藏高原东缘12种灌木种子萌发的影响[J].生态学杂志,2014,33(1):23-32.

[6] 王慧慧,王普昶,赵钢,等.干旱胁迫下白刺花种子大小与萌发对策[J].生态学报,2016,36(2):335-341.

[7] 王继玥,石登红,白禹,等.PEG-6000模拟干旱胁迫对黄秋葵种子萌发和幼苗生理特性的影响[J].热带亚热带植物学报,2018,26(6):611-616.

[8] 齊淑艳,段继鹏,郭婷婷,等.入侵植物牛膝菊种子萌发对PEG模拟干旱胁迫的响应[J]. 生态学杂志,2014,33(5):1190-1194.

[9] 魏波,李丹丹,侯凯.PEG模拟干旱条件下红花种子萌发特性的比较研究[J].植物生理学报,2018,54(6):1137-1143.

[10] 史薇,徐海量,赵新风,等.胀果甘草种子萌发对干旱胁迫的生理响应[J].生态学报,2010,30(8):2112-2117.

[11] 李志萍,张文辉,崔豫川.PEG模拟干旱胁迫对栓皮栎种子萌发及生长生理的影响[J].西北植物学报,2013,33(10):2043-2049.

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