高 昆，张明阳

（1.山西大同大学生命科学学院,山西大同037009;2.山西大同大学设施农业技术研发中心,山西大同037009）

干旱胁迫对番茄种子萌发和幼苗生长的影响

高 昆1,2，张明阳1

（1.山西大同大学生命科学学院,山西大同037009;2.山西大同大学设施农业技术研发中心,山西大同037009）

采用不同质量浓度的的聚乙二醇（PEG-6000）模拟不同的干旱胁迫程度，研究其对番茄种子萌发和幼苗生长生理的影响以及番茄种子萌发时的抗旱能力。结果表明：①不同浓度的PEG溶液均对番茄种子萌发有抑制作用。随着PEG溶液浓度升高，番茄种子的发芽率、发芽势、发芽指数，活力指数等各项发芽指标均呈现下降趋势。高浓度处理下，各项指标明显低于对照；低浓度处理下，各指标与对照差别不大：说明番茄具有一定的抗旱能力。②不同浓度的PEG溶液可以推迟种子萌发开始的时间及萌发高峰期的到来。PEG浓度越高，种子萌发开始的时间和峰期到来时间越晚。③高浓度PEG溶液处理后，番茄幼苗的胚根与胚轴长度明显低于对照处理，生物量也明显低于对照，说明干旱也影响了番茄幼苗的生长发育和有机物的积累。

番茄;聚乙二醇;干旱胁迫;种子萌发;幼苗生长

随着社会经济的发展，全球水资源紧缺的问题日益突出，全世界范围内都在受到缺水的困扰，已经严重影响到人类的生存。我国水资源尤其匮乏，约一半的国土面积为干旱和半干旱地区，常年受到干旱的威胁[1]。因此，作物的抗旱性及提高作物在干旱条件下的产量一直是许多研究人员多年来探讨的课题。聚乙二醇（PEG）是一种模拟干旱的理想的水势调节剂，可以调节环境水势，常用于植物抗旱性能和机理的研究[2-4]。

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）为一年生或多年生草本植物，果实中含有胡萝卜素、丰富的矿质元素、维生素C和B族维生素[5]。番茄作为我国普遍种植的一种蔬菜，具有重要的经济价值。但是在北方种植的番茄很容易受到干旱的威胁而减产。本研究以聚乙二醇（分子量6 000）模拟干旱胁迫，探究不同程度的水分胁迫对番茄种子萌发和幼苗生长生理的影响，了解番茄种子在不同程度干旱胁迫下的耐受能力，从而为在最经济有效利用水分的条件下提高番茄产量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

实验选用大小均匀、颗粒完整的番茄种子。

1.2 实验方法

1.2.1 消毒与浸种

先用浓度为0.1%的高锰酸钾（KMnO4）溶液浸泡番茄种子5 min，进行消毒，之后用蒸馏水清洗3遍，再用蒸馏水浸种10 h，让种子充分吸水，浸种结束后，捞出，备用。

1.2.2 实验处理

本实验采用培养皿纸上（TP）培养法。在培养皿中铺置3层预先消毒过的滤纸，将番茄种子整齐摆放在培养皿中。每皿放置30粒，方便计数。分别加入7 mL浓度分别为5%、10%、15%、20%的PEG溶液，每个浓度设置3个重复，对照（CK）品则加入等量的蒸馏水。处理之后将培养皿放置在25℃的恒温光照培养箱，黑暗萌发。从第2天开始隔1 d定时向每个培养皿加2 mL对应处理浓度的PEG溶液，每天定时观察并记录每个培养皿的种子发芽个数。以种子露出胚芽作为萌发开始的标志，以第1粒种子露出白色胚芽的天数作为此处理下种子萌发的开始时间，以连续3 d没有种子露出胚芽作为该处理实验结束时间[6-7]。发芽期结束后，统计并计算各项发芽指标。出苗数大于6株的选取6株，小于6株的则测定所有苗的胚根长和胚轴长。将培养皿中所有的发芽种子，去掉种皮，测定其鲜重，然后在80℃下烘干至恒重，测其干重。

1.3 指标测定

1.4 数据处理

数据用Microsoft Excel 2013进行分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对番茄种子发芽率与发芽势的影响

种子在萌发阶段对水分有一定要求。在不同的水分条件下，种子萌发情况各不相同，即PEG-6000会影响种子发芽情况。种子出芽状态的好坏可以用发芽率（GR）和发芽势（GE）来表示。GR主要是测量适宜条件下，发芽种子的多少[11]。GE则表示的是该种子的出芽快慢，以及种子的整体萌发状态，表示种子生活力的强弱程度[11]。由表1可以看出，在不同浓度的PEG处理下，番茄种子的GR与GE有较大差别。随着PEG浓度的升高，番茄种子的GR与GE有逐渐降低的趋势。同时，各浓度处理间的GR和GE也各不相同。就GR来说，用5%的PEG处理时，番茄种子的GR从97%降低了24%，与对照有一定差别。当PEG浓度为10%，15%时，此条件处理下的GR较对照来说有明显差异，分别降低了64%和67%。当PEG浓度升高到20%时，GR从97%降低到了5%。从GE来看，用浓度较低PEG溶液处理后，番茄种子的GE从40%降到了24%，降低了16%，稍有下降。当PEG浓度达到10%，15%时，GE分别降低了33%和30%，与对照相比大大降低了。当处理浓度升高到20%时，其GE和对照区别较大，降低了35%。

表1 不同浓度PEG处理下，番茄种子发芽率与发芽势

以上数据表明，当PEG浓度为5%时，番茄种子有一定适应干旱的能力，其GR、GE与对照相差不大。当处理浓度为10%、15%时，种子的GR、GE与对照有了明显差别，即这2个浓度处理下，种子的GR与GE受到明显的抑制作用。当浓度再升高，达到20%时，种子萌发受到的抑制作用更加强烈。

2.2 干旱胁迫对番茄种子发芽时间及平均发芽速度的影响

由表2可以看出，随着PEG浓度的增加，番茄种子的萌发开始期与对照相比都存在向后推迟现象，一般会延迟3～6 d；而萌发峰期的到来会推迟1～3 d。低浓度处理下的种子，其发芽开始的时间，与对照基本没有区别；当PEG浓度升高达到20%时，第1粒种子的萌发时间向后推迟了6 d，这说明PEG溶度较高时，可以明显推迟种子萌发开始的时间。

表2 不同浓度PEG的处理下，番茄种子发芽时间与平均发芽速度

平均发芽速度（GV）可以用来表示种子胚芽的生长状态，GV越小，说明该处理下种子出芽较快[12]。由表2可知，当PEG浓度增加时，其平均发芽速度增大，说明种子的出芽速度减慢，即种子的发芽能力受到抑制。当PEG浓度为5%和10%，GV分别为4.96、5.51 d，相对于对照增加1.69、2.24 d，但二者区别不大，这说明种子的发芽能力受到轻微的抑制。当处理浓度达到15%与20%时，种子的平均发芽速度分别为6.51、8.77 d，分别比对照增加了99%和168%，即水分胁迫程度的越大，种子的出芽能力受到的抑制作用越大。

2.3 干旱胁迫对番茄种子发芽指数及活力指数的影响

发芽指数（GI）是种子每天的发芽个数与发芽时间的综合体现，是对发芽指标的进一步处理与分析，它可以使种子的活力特性得到深化，使不同处理下的种子发芽能力得到明显区分[13]。活力指数（VI）是种子发芽能力的综合反映，结合了种子的发芽速率和胚根长度2个指标，更具有代表性[14]。由表3可以得出，当PEG浓度升高时，种子的GI、VI有明显降低的趋势。当处理的PEG浓度为5%时，种子的GI和VI在对照的基础上分别降低了39%、17%，说明此处理对种子GI影响比对VI影响大。当浓度为10%时，其GI在对照的基础上减少了79%。当处理浓度达到15%、20%时，种子GI比对照降低了89%、93%，说明高浓度的PEG处理可以明显抑制种子的GI。就VI来说，5%的PEG处理下，比对照下降了12.7%，下降不明显；10%处理下，VI下降了81%；当PEG处理浓度为15%、20%时，种子的VI非常明显低于对照，分别降低了92%与97%，这说明在高浓度PEG处理下，种子的活力受到强烈的抑制作用。

表3 不同浓度PEG处理，番茄种子发芽指数与活力指数

2.4 干旱胁迫对番茄幼苗胚根、胚轴长度及幼苗生物量的影响

水分胁迫条件下，植株幼苗的生长受到很大影响，具体表现为胚根与胚轴的长度不同，二者比例也有所差异。通过表4可以看出，当PEG的处理浓度增加时，幼苗胚根与胚轴的长度有显著降低的趋势，二者的比例随PEG浓度的增加呈现上升到的趋势。由胚根长度可知，5%与10%PEG处理下的胚轴长度无明显差异；当PEG处理浓度为10%时，胚根长度比对照短了3.0 cm，约缩短了32%；在PEG处理浓度升高到15%与20%时，胚根长度与对照相比分别缩短了53%与58%。从胚轴长度来说，当PEG浓度升高到20%时，胚轴长度比对照缩短了63%。当PEG浓度的增加时，胚根与胚轴的比值有一定的上升，但趋势并不明显。

表4还提示，PEG-6000也影响番茄幼苗生物量的多少。当PEG处理浓度增加时，番茄幼苗的鲜重、干重与对照相比，明显呈降低趋势。当PEG处理浓度达到15%和20%时，番茄幼苗的生物量，与对照相比差异明显，分别降低了56%与69%，但两者之间区别不大，说明高浓度处理下，番茄幼苗生物量的积累受到了明显的抑制作用。

表4 不同浓度PEG处理下，番茄幼苗胚根、胚轴长度及幼苗生物量

3 结论与讨论

3.1 番茄种子萌发对干旱胁迫的响应

番茄种子在不同浓度的PEG溶液胁迫下，其萌发受到的抑制程度不同。依次为：0＜5%＜10%＜15%＜20%，分别体现在番茄种子的发芽率（GR）、发芽势（GE）、发芽时间（Gt）、平均发芽速度（GV）、发芽指数（GI）、和活力指数（VI）等指标上。5%、10%、15%、20%的PEG-6000溶液对应的渗透势分别是-0.03、-0.10、-0.24、-0.42 MPa。随着外界溶液渗透势的降低，环境水势降低，细胞失水，细胞内的自由水含量减少，导致细胞代谢活动下降，种子GR、GE、GV、GI和VI都呈减小的趋势，且发芽时间推迟。总的来看，当PEG浓度较低时，抑制作用不明显，浓度越高，与对照相比，上述指标减少的量越多，种子萌发受到的抑制越强烈，说明番茄种子有一定的抗旱能力，但当水分严重缺乏时，其抗旱性明显减弱。

3.2 番茄幼苗生长对干旱胁迫的响应

番茄幼苗生长也在PEG-6000模拟的不同程度干旱胁迫下受到了抑制。体现在胚根与胚轴长度、幼苗生物量等指标的变化情况上。抑制程度大小依次为：0＜5%＜10%＜15%＜20%。随着PEG浓度的升高，胚根与胚轴长度均有下降趋势，而两者的比值呈上升趋势。当PEG浓度达到20%时，胚根长度、胚轴长度与对照相比差异显著，分别缩短了58%和63%。这说明干旱胁迫也影响到了植物组织器官的发育和分化。另外，PEG-6000也影响番茄幼苗生物量。当PEG浓度增加时，幼苗的鲜重与干种呈现降低的趋势，说明随着干旱胁迫程度的增加，幼苗的初级生产受到了抑制，阻碍了有机物的合成与积累。

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Effects of Drought Stress Simulated by PEG-6000 on Seed Germination Characters and Seedling Growth of Lycopersicon Esculentum

GAO Kun1,2,ZHANG Ming-yang1
（1.School of Life Science,Shanxi Datong University,Datong Shanxi,037009；2.Protected Agricultural Technology Development Center,Shanxi Datong University,Datong Shanxi,037009）

Effects of drought stress simulated by PEG-6000 on seed germination characters and seedling growth and anti-drought adaptability of lycopersicon esculentum were studied by using different concentrations of PEG.The results showed that seed germination of lycopersicon esculentum was inhibited by different concentration of PEG,0＜5%＜10%＜15%＜20%in turn.The GErmination rate，germination potential，germination index and vigor index all decreased gradually with the increasing concentration of PEG.Under high concentration,the indexes were significantly lower than those of the control.While under low concentration,the indexes were less different from the control.It was indicated that lycopersicon esculentum has some anti-drought ability.The beginning time and peak time of germination of Lycopersicon esculentum were delayed with the increasing concentration of PEG.The more higher concentration is,the more later time was delayed.Also,the increasing concentration of PEG resulted in the reduction of the hypocotyls length，radicles length，fresh weight and dry weight of seedling.

lycopersicon esculentum;polyethylene glycol;drought stress;seeds germination;seedling growth

Q945.78

A

1674-0874(2017)06-0056-04

2017-07-05

高昆（1970-），女，山西大同人，硕士，副教授，研究方向：植物生理生态。

〔责任编辑 杨德兵〕