PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子萌发的影响

刘利峰

（康保县自然资源和规划局，河北 康保076650）

中国石竹（Dianthus chinensis）又称洛阳花，是石竹科（Caryophyllaceae）石竹属（Dianthus）多年生草本植物，是布置花坛、花境和装饰岩石园的良好材料，也可用作花篮、花束。中国石竹原产于东北、华北、长江流域及东南亚地区，除华南以外，全国各地均有栽培[1]。

盐化土壤中高浓度的盐分对植物有着明显影响，通常会降低种子发芽率、延缓幼苗生长、抑制光合作用、降低作物产量等[2-3]。目前，对于盐胁迫下种子的萌发以及植物材料对种子萌发的限制浓度研究较多，而对如何利用外源物质来缓解植物对胁迫的反应则相对较少。

试验以中国石竹种子为试验材料，研究了外源物质PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子萌发及幼苗生长的缓解作用，了解其萌发进程和部分生理指标的变化规律，筛选最佳的NaCl 胁迫缓解浓度，为相似园林植物的育苗提供理论基础和支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

中国石竹种子，购自赤峰绿美花卉种子有限公司。

1.2 试验地点

试验地点位于张家口市康保县林业局院内。

康保县位于河北省西北部，地处内蒙古高原东南缘，属阴山穹折带，俗称“坝上高原”，地理坐标E114°11′～114°56′，N41°25′～42°08′，平 均 海 拔1450m，属于东南亚大陆性季风气候中温带干旱区，气温低，昼夜温差大，大陆性气候特点明显。全县土壤类型包括栗钙土、草甸土、盐土，其中栗钙土是全县的代表性土类，占土壤总面积的99.3%，土壤盐碱化明显。

1.3 试验设计

选择大小一致、籽粒饱满健壮、无病虫害的中国石竹种子，用0.1%HgCl2溶液消毒10min，再用蒸馏水漂洗3～5 次，直到将种子清洗干净为止。依据国际种子检验规程，采用纸上培养法进行。将吸胀后的种子置于铺有两层滤纸的培养皿内，分别加入配制好的处理液（表1），每个处理100 粒种子，3 次重复。置于人工气候箱，设置温度为25℃，光照时间10h，光照强度为2500Lx。以种胚突破种皮为发芽开始标志，每日观察其萌发情况，统计其萌发进程，计算其发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数以及幼苗生长情况。

表1 NaCl 胁迫及PEG-6000 对中国石竹种子萌芽试验处理

1.4 指标测定及方法

发芽率（GP）＝（供试种子发芽数/供试种子数）×100%

发芽势（%）＝（规定时间内供试种子的发芽数/供试种子数）×100%

发芽指数（Gi）＝ΣGt/Dt，式中Gt 为t 天的发芽数，Dt 为发芽日数。

活力指数=S×Gi，式中S 为平均根长，利用数显游标卡尺测定。

相对盐害率（%）=（对照发芽率-处理发芽率）/对照发芽率×100%

1.5 数据统计与分析

数据分析采用的是Excel2010 软件，运用Duncan 新复极差法与LSD 法，进行差异显著性分析，并用SPSS21.0 软件绘制图表。

2 结果与分析

2.1 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子萌发进程的影响

由表2 可知：CK1 处理中国石竹种子，第2 天开始萌发，萌发持续时间为8d，CK2 处理，第7 天才开始萌发，萌发持续时间相对较长，达14d，这说明NaCl 胁迫明显抑制了种子萌发的开始和持续时间。在NaCl 溶液中添加不同浓度的PEG-6000 缓解种子的萌发抑制。结果表明：中国石竹种子的初始萌发时间和持续萌发时间较CK2 均有不同程度的变化，随着PEG-6000 浓度的增加，中国石竹种子初始萌发时间较CK2 均缩短，且呈现先缩短后增加的趋势，其发芽持续时间与发芽初始时间呈现相同趋势。T4（PEG-6000 浓度为20%）处理时，中国石竹种子初始萌发时间和持续萌发时间均为最短，其持续萌发时间甚至比CK1 处理还少1d，说明PEG-6000对NaCl 胁迫下中国石竹种子萌发具非常明显的缓解作用。

表2 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子萌发进程的影响

2.2 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子发芽率的影响

由图1 可知：CK1 与CK2 处理之间存在极显著差异，说明1.0%的NaCl 溶液极显著的抑制了中国石竹种子的萌发。将不同浓度PEG-6000 加入到NaCl 溶液中，随着PEG-6000 浓度的增加，中国石竹种子的萌发率呈现先增加后降低的趋势，T4 处理时其萌发率最高，为89.6%，极显著高于CK2、T1、T2显著高于T3、T5，但显著低于CK1，说明T4（20.0%的PEG-6000）处理可以一定程度上缓解NaCl 胁迫对中国石竹种子萌发的抑制作用。

图1 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子发芽率的影响

2.3 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子发芽势的影响

由图2 可知：CK2 处理极显著低于CK1，说明1.0%的NaCl 溶液极显著的抑制了中国石竹种子的萌发及萌发的整齐度。将不同浓度PEG-6000 加入到NaCl 溶液中，随着PEG-6000 浓度的增加，中国石竹种子的发芽势呈现先增加后降低的趋势，与其萌发率的变化趋势一致。T4 处理其发芽势达到了83.8%，极显著高于CK2、T1、T2、T3 和T5，显著低于CK1。T1、T2、T3、T4、T5 处理均显著高于CK2。说明添加外源物质PEG-6000，均可以在一定程度上缓解NaCl 对中国石竹种子萌发的影响，以T4 处理（20.0%的PEG-6000）缓解效果最佳。

图2 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子发芽势的影响

2.4 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子发芽指数的影响

由图3 可知: 就发芽指数而言，CK1 与CK2 之间存在极显著性差异。添加不同浓度的外源物质PEG-6000，随着浓度的增加，其发芽指数与发芽率、发芽势呈现相同的变化趋势，均为先增加后降低。T4 处理中国石竹种子的发芽指数为16.32，与CK1（18.06）差异不显著，说明T4 处理可以缓解NaCl 胁迫到无胁迫状态。T1、T2 与CK2 之间无显著性差异，说明就发芽指数而言，低浓度的外源物质PEG-6000 无明显缓解作用；T3 与T1、T2 和CK2 之间存在极显著性差异，与T5 之间无显著性差异存在。T4（20.0%的PEG-6000）处理极显著高于CK2、T1、T2、T3 和T5，说明其缓解效应最佳。

图3 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子发芽指数的影响

2.5 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子活力指数的影响

种子活力即种子的健壮度，是种子发芽和出苗率、幼苗生长的潜势、植株抗逆能力和生产潜力的总和，是种子品质的重要指标。由图4 可知：就活力指数而言，一定浓度的外源物质PEG-6000 对NaCl胁迫下中国石竹种子的萌发有明显的缓解作用。随着外源物质浓度的增加，其活力指数的数值呈现先增加后降低的趋势，与前述几个指标趋势相同。T1、T2 处理PEG-6000 浓度相对较低，其缓解效果从数值上看较CK2 虽有增加，但与CK2 之间无显著性差异，说明低浓度的PEG-6000 对种子萌发的活力指数影响较小；T3、T5 处理均极显著低于T4处理，但均与CK2、T1 和T2 存在极显著性差异，说明随着浓度的增加，外源物质的缓解效应越发显著，但当浓度增加到T4 时，缓解效应最为显著。综合来看，就中国石竹种子萌发的活力指数而言，T4（20.0%的PEG-6000）为最佳缓解浓度，缓解效果最佳。

图4 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子活力指数的影响

2.6 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子萌发相对盐害率的影响

添加外源物质PEG-6000 后，各个处理的相对盐害率呈现先降低后增加的趋势，与以上各个指标的变化趋势正好相反（图5）。T4 的相对盐害率最低，只有8.2%，与其它各个处理之间存在极显著差异。T1、T2 与CK2 处理之间存在显著性差异，而二者之间差异不显著。T3 处理与CK2、T1、T2 处理存在极显著性差异，说明其对NaCl 胁迫下中国石竹种子的盐害情况有了非常明显的缓解，T4 处理时缓解效果最佳，此时的相对盐害率最低；随着PEG-6000 浓度的增加，T5 处理时相对盐害率又开始增加，与T4 处理存在极显著差异，与T3 处理存在显著差异，与CK2、T1、T2 处理存在极显著差异。就相对盐害率来看，T4（20.0%的PEG-6000）处理的缓解效果最佳。

图5 PEG-6000 对NaCl 胁迫下中国石竹种子相对盐害率的影响

3 结论与讨论

种子作为植物最重要的繁殖器官，其萌发阶段的耐盐状况可以在一定程度上反映其耐盐能力。一般情况下，盐生植物的萌发在一定范围的盐浓度内是不受影响的，当外界盐浓度超过其耐受范围时其萌发及生长状况会受到显著的影响。对于本文研究的中国石竹来说，NaCl 浓度达到1.0%时，表现出强烈的抑制作用，这与杨志江[4]、王恩军[5]等人对黑果枸杞和紫苏的研究结果一致。外源物质PEG-6000加入到NaCl 溶液中，NaCl 胁迫下中国石竹种子的萌发起始时间、持续时间、萌发率、发芽势、发芽指数、活力指数等萌发指标均出现不同程度的增加，且呈现相同的变化趋势；而相对盐害率则正好相反，说明添加外源物质PEG-6000 可以有效缓解NaCl 胁迫对其种子萌发的影响，且以浓度为20.0%时缓解效果最佳。

PEG-6000 作为一种常见的渗透调节物质，在种子萌发过程中常用作引发剂，能提高发芽率、增加发芽势等种子萌发指标。本试验没有对中国石竹种子幼苗的生理指标进行相关测定，其具体的引发机理还有待进一步研究，但可以为在冀西北等盐碱地进行育苗，减少对种子及幼苗的伤害，保护相关种子资源以及对盐碱地、干旱地进行合理利用提供科学依据。