干旱胁迫对三种罗勒种子萌发的影响

干旱胁迫对三种罗勒种子萌发的影响

任瑞芬，任才，武曦，杨秀云*，张策，张瑶

(山西农业大学 林学院，山西 太谷 030801)

摘要：采用不同浓度的PEG-6000模拟干旱胁迫，研究干旱对大叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明：干旱胁迫对这三种罗勒种子萌发及幼苗生长均有显著影响，且种间差异性明显。在5%的PEG-6000干旱胁迫处理下，三种罗勒种子发芽率及幼苗根茎的生长均高于对照组。10%干旱胁迫处理下，紫罗勒种子萌发及幼苗生长优于对照组，大叶罗勒和极细叶罗勒随胁迫浓度的增加种子萌发和幼苗生长均受到一定程度的抑制。浓度为20%的时候，三种罗勒种子萌发及幼苗生长明显受到抑制，大叶罗勒、极细叶罗勒均未展叶。当30% 的PEG-6000胁迫处理下种子无法萌发。

关键词：干旱胁迫；PEG-6000；罗勒种子；萌发；生长

收稿日期：2015-06-17修回日期：2015-09-01

作者简介：任瑞芬(1990-)，女(汉)，山西右玉人，硕士研究生，研究方向：园林植物育种

通讯作者：*杨秀云，教授，博士。Tel：13935415071；Email：xyyang2002@yeah.net

基金项目：山西省农业科技攻关项目(20140311013-4)；山西省高等学校教学改革项目(J2014030)；山西省高等学校大学生创新创业训练项目(2014094)

中图分类号：S789.7文献标识码：A

Effect of Drought on Three Species of Basil Seeds Germination

Ren Ruifen, Ren Cai, Wu Xi, Yang Xiuyun*, Zhang Ce, Zhang Yao

(CollegeofForestry,ShanxiAgricultureUniversity,TaiguShanxi030801,China)

Abstract:The materials of Ocimum basilicum L、Ocimum basilicum 、Ocimum basilicumˋPurple Ruffles’ were used to study the drought on germination and three species basil seeding growth by different concentration PEG-6000 simulate drought method. The results showed that the drought have significant impact on the germination and seeding growth of three species basil seeds., In addition, the difference of species was obvious. Under the 5% PEG-6000 drought stress treatment, three species of basil seeds germination rate, germination index and the seedling root growth were higher than the control group. Under the 10% PEG-6000 drought stress treatment, purple basil seed germination and seedling growth performance is better than those of control group. With the increasing of stress concentration, the seed germination and seeding growth of the Ocimum basilicum L and Ocimum basilicum were inhibited to some extend. Under the 20% concentration, three Basil seed germination and seedling growth were significantly inhibited, the leaf of Ocimum basilicum L and Ocimum basilicum were not expansion. The seed was difficult to germinate under the 30% PEG-6000 drought stress treatment.

Key words:Drought stress; PEG-6000; Basil seeds; Germinate; Growth

罗勒是唇形科罗勒属一年生草本植物，作为常见的芳香植物，其品种繁多，集化工、食用、医用于一体，并且具有较高的观赏价值[1～3]。芳香植物是指含有芳香物质成分的植物类群[4]。其中，芳香地被植物不仅具有园林植物所具有的绿化美化及观赏游憩等功能，还具有香化及保健治疗等特殊功能，对于城市园林建设具有重要的意义[5]。山西省共有芳香植物88科262属436种,其中，草本植物占总数的60%以上，关于芳香地被植物的研究起步晚，发展慢，种质资源没有得到合理的利用[6]对于大多数植物来说，种子萌发期和幼苗生长阶段对环境胁迫最为敏感，是种子植物生活史的关键阶段，所以常用种子萌发及幼苗的生长状况来评价植物的抗逆性[7，8]。

本研究采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟土壤的自然水势，对大叶罗勒(OcimumbasilicumL)、极细叶罗勒(Ocimumbasilicum)、紫罗勒(OcimumbasilicumˋPurpleRufflesˊ)种子发芽进行干旱胁迫处理，通过研究其发芽率、发芽指数及幼苗生长对胁迫的差异性，为其种子播种繁殖及苗期生产提供技术支持。

1材料与方法

1.1材料

供试品种大叶罗勒(OcimumbasilicumL)、极细叶罗勒(Ocimumbasilicum)、紫罗勒(Ocimumbasilicum‘PurpleRuffles’)，来自北京南无科贸有限责任公司(2014年11月生产)。

1.2方法

1.2.1实验方法

采用不同浓度的PEG-6000模拟干旱胁迫，分别设置0(CK)、5%、10%、20%、30%五个处理梯度，每个处理设3次重复。每个重复处理选取50粒饱满的罗勒种子，均匀置于铺有用不同浓度的PEG-6000溶液浸泡过的滤纸的培养皿(90 mm)中，然后放入光照培养箱中，光照和黑暗各12小时。每天按时向滤纸加PEG-6000溶液数滴，以保持滤纸湿润为宜，每2 d更换1次滤纸，以减少水势变动，防止细菌滋生。试验在恒温条件下进行，温度为22～24 ℃。

从种子置床之日起观察，以胚根长度大于等于种子直径的2倍作为发芽标准，逐日记录发芽个数，将3个重复中最早有1粒种子发芽之日作为该处理发芽的开始期，以各个处理的种子发芽率没有明显变化之日作为发芽结束期。

1.2.2测定指标

发芽率=(发芽的种子数/种子总数)×100%

发芽指数=∑Gt/Dt(Gt是t时间种子发芽个数，Dt是相应的发芽时间)[9]

观察记录到种子发芽完成，将培养皿中所有正常生长的幼苗进行生长指标的测量。用CAD软件的光栅图像参照功能测量幼苗的根长(mm)、茎长(mm)以及叶面积(mm2),取平均值进行对比。

1.2.3数据分析

对不同处理下发芽与生长指标进行单因素方差分析，并做多重比较(LSD)，显著水平为0.05 ，统计和分析制图采用Excel和SPSS 17.0统计软件。

2结果与分析

2.1干旱胁迫对三种罗勒种子发芽率的影响

发芽率是反应种子发芽能力的主要指标,随着干旱程度的加深发生变化。本研究结果表明，随着干旱胁迫程度的增加，三种罗勒种子发芽率整体呈现先升(PEG-6000浓度0～5%)后降(PEG-6000浓度10%～30%)的趋势(图1)。在CK处理下，大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒的萌发率分别为74.00%、80.00%、70.00%；PEG-6000浓度为5%的时候，三种罗勒种子的发芽率较CK处理下的发芽率提高了10.00%、12.67%、23.33%；浓度为10%的时候，大叶罗勒和极细叶罗勒种子的发芽率分别为CK处理的76.92%、94.74%，紫罗勒的发芽率较CK处理下的发芽率提高了11.33%；当浓度上升为20%时，大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒的萌发率分别为CK处理的43.59%、15.79%、40.00%；30%的PEG-6000浓度时，三种罗勒种子均无法萌发。5%浓度的PEG-6000可以促进罗勒种子萌发，促使启动种子体内一系列保护机制，减少种子吸胀过程中膜系统的损伤。随着干旱胁迫程度的增加，种子发芽率降低，PEG-6000浓度增加到30%时种子完全不能萌发。

图1　干旱胁迫对三种罗勒种子发芽率的影响 Fig.1　Effect of drought stress on three species of basil seed germination

2.2干旱胁迫对三种罗勒种子发芽指数的影响

发芽指数是种子的活力的重要指标，其值越大，种子活力越高，三种罗勒种子的发芽指数随干旱胁迫变化规律同发芽率的变化趋势相同(图2)。在CK处理下，大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒的发芽指数分别为46.29、51.27、44.50；在5%的PEG-6000处理的情况下，三种罗勒种子的发芽指数较CK处理下的发芽指数提高了2.41、5.46、14.03，种子均表现出较强的活力；浓度为10%的时候，大叶罗勒和极细叶罗勒种子的发芽指数分别为CK处理的62.57%、75.47%，紫罗勒的发芽指数比CK处理下的大8.22；20%的PEG-6000浓度时，大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒的发芽指数分别为CK处理的20.11%、7.22%、24.99%；当PEG-6000浓度上升为30%时，三种罗勒种子的发芽指数均为0。可见，低浓度的PEG-6000在一定程度上可以提高这三种罗勒种子的活力，高浓度的PEG-6000严重抑制了种子的活力。

图2　干旱胁迫对三种罗勒种子发芽指数的影响 Fig.2　Effect of drought stress on three species of basil seed germination index

2.3干旱胁迫对三种罗勒幼苗生长的影响

幼苗生长情况作为抗旱性评价的重要指标之一，通过对幼苗的叶面积、根、茎长度以及根茎比的综合对比，反应幼苗在干旱胁迫下的生长情况。三种罗勒幼苗的叶面积、茎长、根长以及根茎比随着PEG-6000浓度的上升均呈现出下降趋势。

三种罗勒幼苗的叶面积均随着PEG-6000浓度的上升均呈现出下降趋势(图3)。CK处理下大叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的叶面积分别为24.52 mm2、13.60 mm2、33.08 mm2；浓度为5%的时候，大叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的叶面积分别较CK处理降低了9.9 mm2、2.58 mm2、0.78 mm2；在10%的PEG-6000处理的情况下，大叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的叶面积分别为9.77 mm2、10.75 mm2、24.36 mm2，较CK处理分别降低了14.75 mm2、2.85 mm2、8.72 mm2；当PEG-6000浓度上升为20%时，紫罗勒的叶面积为4.33 mm2，大叶罗勒、极细叶罗勒均未展叶。

图3　干旱胁迫对三种罗勒幼苗叶面积的影响 Fig.3　Effect of drought stress on three species of basil seedling leaf area

三种罗勒幼苗茎的长度随着PEG-6000浓度的上升均表现出显著的差异性(图4)。在CK处理下，大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒幼苗的茎长分别为15.63 mm、9.61 mm、11.47 mm；5%的PEG-6000处理时，大叶罗勒的茎较CK处理缩短了7.98 mm，极细叶罗勒和紫罗勒幼苗的茎长分别较CK处理伸长了0.46 mm、0.26 mm；浓度为10%的时候，大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒幼苗的茎长分别分别较CK处理的缩短了9.15 mm、3.25 mm、4.27 mm；浓度上升为20%时，大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒幼苗的茎长明显缩短，分别为2.97 mm、4.11 mm、1.54 mm。

图4　干旱胁迫对三种罗勒幼苗茎长的影响 Fig.4　Effect of drought stress on three species of basil seedling shoot length

随着PEG-6000浓度的上升，三种罗勒幼苗根的长度总体呈现缩短的趋势(图5)。CK处理下大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒幼苗的茎长分别为29.91 mm、26.12 mm、14.58 mm；5%的PEG-6000处理下，大叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的根长分别较CK处理缩短了3.60 mm、9.91 mm、0.66 mm；浓度为10%的时候，大叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的根长为23.49 mm、10.94 mm、8.18 mm，较CK处理分别缩短了6.42 mm、15.18 mm、6.40 mm；浓度上升为20%的时候，大叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的根长明显缩短，分别为5.82 mm、5.29 mm、2.37 mm。

图5　干旱胁迫对三种罗勒幼苗根根长的影响 Fig.5　Effect of drought stress on three species of basil seedling root length

三种罗勒幼苗的根茎比随着PEG-6000浓度的变化表现出显著的差异性，大叶罗勒的根茎比在各个PEG-6000浓度处理下均大于CK处理(图6)。CK处理下大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒幼苗的根茎比分别为1.78、2.23、1.29；浓度为5%的时候，极细叶罗勒、紫罗勒的根茎比分别较CK处理降低0.61、0.10，大叶罗勒较CK处理升高了1.78；在10%的PEG-6000浓度时，大叶罗勒的根茎比为3.63，极细叶罗勒、紫罗勒的根茎比为1.71、1.14，分别较CK处理降低了0.52、0.15；浓度上升为20%时，大叶罗勒的根茎比较CK处理大0.22，极细叶罗勒、紫罗勒的根茎比分别较CK处理降低了0.91、0.75。

图6　干旱胁迫对三种罗勒幼苗根茎比的影响 Fig.6　Effect of drought stress on three species of basil seedling root/shoot

3讨论

3.1干旱胁迫对三种罗勒种子萌发的影响

本试验结果表明低浓度(5%，10%)的PEG-6000可以促进三种罗勒种子萌发，浓度上升为20%时发芽率均下降，大叶罗勒和紫罗勒种子的发芽率达到了CK的40%以上，极细叶罗勒的发芽率仅为CK处理的15.79%，呈现出显著的种间差异性。李志萍[10]和吕美婷[11]等采用PEG-6000模拟干旱对栓皮栎种子和红砂种子萌发特性的研究结论一致，一定程度的干旱胁迫可以提高种子的发芽率。

正如王景伟[12]、韩文娟[13]和苏有谊[14]对芸豆种子、5种蒿属沙生半灌木种子及紫薇种子的研究表明，随着PEG-6000浓度的上升，种子发芽指数呈下降趋势。本研究中紫罗勒在低浓度(5%、10%)的PEG-6000处理的情况下发芽指数均大于CK处理；20%处理浓度，发芽指数小于CK处理；30%浓度处理发芽指数为0。大叶罗勒和极细叶罗勒种子的发芽指数在PEG-6000浓度为5%的时候大于CK处理，之后随着PEG-6000浓度的上升发芽指数呈下降趋势。此外，紫罗勒在各个浓度(5%、10%、20%)处理下的发芽指数均大于同梯度处理下大叶罗勒和极细叶罗勒种子的发芽指数，表现出较强的活力。

3.2干旱胁迫对三种罗勒幼苗生长的影响

叶片与根茎的生长情况是衡量植物幼苗在胁迫下受伤害的重要指标[10，15，16]。焦树英和罗光宏等在干旱胁迫下对3种狼尾草和唐古特白刺幼苗生长特性的研究得出高浓度的PEG-6000处理会抑制幼苗根茎的伸长以及叶片的生长[17，18]。本试验三种罗勒幼苗的根、茎长度以及叶面积随着PEG-6000浓度的上升呈现下降趋势，甚至在PEG-6000浓度为20%的时候，只有紫罗勒的茎端伸出了叶片。同时，紫罗勒的根茎比值与CK处理间的差异性不显著，在干旱胁迫下根茎生长呈现出一定的稳定性，因此，紫罗勒幼苗对干旱胁迫的抗性优于其他两种罗勒。

4结论

采用不同浓度的PEG-6000模拟干旱胁迫对三种罗勒种子的处理表明，随胁迫程度的增强种子萌发情况及幼苗的生长均明显受到抑制，尤其是在PEG-6000浓度为30%的时候，三种罗勒种子均不能萌发。三种罗勒对干旱胁迫呈现出不同的响应机制，总体表现为紫罗勒的抗旱性优于大叶罗勒和极细叶罗勒。

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(编辑：梁文俊)