摘  要：為了解火麻種子在干旱環(huán)境中的萌發(fā)狀況，進一步明確火麻在干旱環(huán)境中的耐旱性，以火麻種子作為材料，探討了不同濃度的ＰＥＧ－６０００溶液模擬干旱脅迫對火麻種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、幼苗胚根和胚芽長、幼苗鮮重、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、抗旱指數(shù)的影響。結(jié)果表明：隨著ＰＥＧ－６０００溶液濃度的增加，火麻種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、幼苗胚根和胚芽長、幼苗鮮重、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、抗旱指數(shù)均呈下降的趨勢，且不同ＰＥＧ－６０００溶液濃度處理的發(fā)芽勢、幼苗胚根和胚芽長、幼苗鮮重、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)與對照間差異顯著（Ｐ＜０．０５）。在高濃度ＰＥＧ溶液處理下仍有少數(shù)種子能夠萌發(fā)，說明火麻種子在萌發(fā)期具有較強的抗旱能力，可以在中低干旱土壤地區(qū)播種種植。

關(guān)鍵詞：花生；劍麻；間作；經(jīng)濟效益

 

干旱是影響植物生長發(fā)育的重要因素之一。目前隨著全球氣候的不穩(wěn)定，造成各個地區(qū)氣溫和降水變化不定，使得水資源分布不均，一些地區(qū)干旱程度在加重，植物的生長發(fā)育和農(nóng)作物的產(chǎn)量遭到阻礙以及減產(chǎn)［１］。植物種子的萌發(fā)是生長發(fā)育過程中孕育生命的開始，對生長的環(huán)境要求很高。在種子萌發(fā)過程中發(fā)生干旱，將嚴(yán)重影響種子的萌發(fā)以及胚芽和胚根的生長［２］。土壤水分含量對植物生長發(fā)育過程中影響比較大，并通過植株的生長表現(xiàn)出來［３］。干旱對植物影響的主要特征及表現(xiàn)在對種子萌發(fā)、植物形態(tài)、植物生理指標(biāo)的影響。

火麻（Ｃａｎｎａｂｉｓ ｓａｔｉｖａ Ｌｉｎｎ）是雙子葉綱蕁麻目，桑科大麻屬，一年生草本植物［５］?；鹇橐卜Q為漢麻、線麻、胡麻、云麻、大麻等［６］。火麻是屬于工業(yè)大麻的一類，是指其葉中的大麻酚含量低于０．３％的品種［７～８］。在廣西，以巴馬當(dāng)?shù)氐幕鹇樽顬橹?，火麻可藥用也可食用，是一種綜合利用價值極高的經(jīng)濟作物?；鹇槭且环N適應(yīng)性較強的植物，對干旱脅迫具有一定程度的抗性，但當(dāng)干旱脅迫的程度提高時也會影響大麻種子的萌發(fā)和幼苗的生長［９］。目前對火麻抗逆性的研究主要側(cè)重于在外源物質(zhì)緩釋干旱［９］、溫度脅迫［１０］、低鉀脅迫［１１］、鹽脅迫處理［１２］對火麻種子發(fā)芽以及不同大麻品種抗性差異［１３］影響的研究。本實驗以巴馬當(dāng)?shù)卮舐槠贩N巴馬火麻種子為材料，探究ＰＥＧ溶液模擬干旱脅迫對巴馬火麻種子萌發(fā)特性的影響，了解火麻在干旱環(huán)境中的萌發(fā)狀況，進一步明確火麻種子在干旱環(huán)境中的萌發(fā)能力以及耐旱，為解決在種植過程中遇到干旱情況時提供了理論參考。

１ 材料與方法

１．１材料

材料：試驗所用材料巴馬火麻為廣西巴馬縣當(dāng)?shù)仄贩N，由廣西巴馬帝瑤健康食品有限公司提供。

試劑：試驗所用ＰＥＧ－６０００（化學(xué)純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司），也稱為ＰＥＧ（聚乙二醇），是模擬干旱脅迫的一種高分子滲透劑和水勢調(diào)節(jié)試劑［１４］。

１．２種子處理

試驗選取顆粒飽滿、無蟲害、無損傷、大小基本一致的巴馬火麻種子１０００粒。浸泡１０ｈ后除去硬殼，用７０％的酒精消毒４０ｓ，然后用蒸餾水反復(fù)沖洗３～４次，沖洗干凈后置于濾紙上晾干備用。

１．３試驗設(shè)計

設(shè)置４個濃度不同的ＰＥＧ－６０００溶液，分別為５％、１０％、１５％、２０％％，并以蒸餾水為對照（０）。試驗采用濾紙萌發(fā)法，將濾紙鋪于培養(yǎng)皿上，分別加入不同濃度的ＰＥＧ－６０００溶液１５ｍＬ，對照（ｃｋ）加入等量蒸餾水；等濾紙被充分浸潤后，隨機選取消毒好晾干備用的火麻種子，每個培養(yǎng)皿放４０粒種子，各個處理均為５次重復(fù)。于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，連續(xù)培養(yǎng)１２ｄ，在種子萌發(fā)期間，始終保持濾紙濕潤。培養(yǎng)條件為：先置于黑暗培養(yǎng)２ｄ后，再設(shè)置每天１２ｈ光照４０００ｌｘ，溫度為２５℃。定時進行觀察記錄，統(tǒng)計火麻種子的發(fā)芽情況，每間隔３ｄ更換一次濾紙，以防止霉菌的滋生。

１．４指標(biāo)測定及方法

視種子吸水漲破后，胚根長度為種子的一半以上即為發(fā)芽，于處理后第５天統(tǒng)計種子發(fā)芽勢，處理后第１２天結(jié)束實驗，統(tǒng)計種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、胚根長、胚芽長、幼苗鮮重、活力指數(shù)等指標(biāo)，測定的指標(biāo)按如下公式計算：發(fā)芽勢ＱＲ（％）＝發(fā)芽高峰期內(nèi)發(fā)芽個數(shù)／試驗種子總數(shù)×１００；發(fā)芽率ＱＥ（％）＝１２天的發(fā)芽總數(shù)／試驗種子總數(shù)×１００；發(fā)芽指數(shù)（ＱＩ）＝∑（Ｑｔ／Ｄｔ），式中，Ｑｔ為ｔ日的發(fā)芽數(shù)，Ｄｔ為對應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)；胚根長、胚芽長用直尺直接測量長度（ｃｍ），取平均值；幼苗鮮重用分析天平直接進行稱重（ｇ）；活力指數(shù)＝發(fā)芽指數(shù)（ＧＩ）×幼苗鮮重，式中幼苗鮮重取平均值；參照王贊［１５］、安永平［１６］、李培英［１７］方法計算萌發(fā)抗旱指數(shù)：萌發(fā)指數(shù)＝（１．００）ｎｄ２＋（０．７５）ｎｄ４＋（０．５０）ｎｄ６＋（０．２５）ｎｄ８

抗旱指數(shù)（ＧＤＲＩ）＝干旱處理下的萌發(fā)指數(shù)／對照萌發(fā)指數(shù)。

１．５數(shù)據(jù)處理

用Ｅｘｃｅｌ2016對原始數(shù)據(jù)進行整理，再用SPSS２２．０軟件對最終的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，并在９５％水平下進行顯著性檢驗。

２ 結(jié)果與分析

２．１干旱脅迫對火麻種子發(fā)芽勢的影響

發(fā)芽勢的高低反映了火麻種子萌發(fā)的速度和種子活力的強弱，發(fā)芽勢與發(fā)芽率的相關(guān)性較強。從圖１可以看出，當(dāng)ＰＥＧ溶液濃度在慢慢升高時，火麻種子發(fā)芽勢呈下降趨勢，ＰＥＧ脅迫處理下的種子發(fā)芽勢顯著低于對照組種子的發(fā)芽勢，說明ＰＥＧ脅迫處理對火麻種子萌發(fā)具較強的抑制作用。各處理火麻種子的發(fā)芽勢分別是３１．５％、２．５％、１６．０％、９．５％、５．０％，最高的為對照組的３１．５％，最小的為２０％ＰＥＧ濃度處理下的５．０％。方差分析表明，不同的ＰＥＧ濃度處理與對照的發(fā)芽勢有顯著差異（Ｐ＜０．０５）。

  

２．２干旱脅迫對火麻種子發(fā)芽率的影響

從圖２可以知，在不同濃度ＰＥＧ脅迫下，除５％ＰＥＧ濃度處理下的種子發(fā)芽率比對照組的種子發(fā)芽率略高外，其它ＰＥＧ濃度處理下的火麻種子發(fā)芽率均表現(xiàn)為低于對照。不同處理火麻種子的發(fā)芽率分別為６０％、６１％、３３％、１８．５％、１３％。方差分析結(jié)果顯示，對照和５％ＰＥＧ濃度處理下種子發(fā)芽率不存在顯著差異（Ｐ＞０．０５），但是在１０％～２０％ＰＥＧ濃度處理下的種子發(fā)芽率顯著低于對照種子的發(fā)芽率（Ｐ＜０．０５）。結(jié)果表明，低濃度ＰＥＧ脅迫可能有利于火麻種子萌發(fā)，但當(dāng)ＰＥＧ溶液濃度升高時，火麻種子萌發(fā)受到抑制，且ＰＥＧ溶液濃度越高，抑制效果越明顯。

  

２．３干旱脅迫對火麻幼苗胚根及胚芽的影響

從表１可以知，當(dāng)ＰＥＧ溶液濃度的逐漸增加，火麻種子的胚根長度均表現(xiàn)出變短的趨勢，最長的為對照的７．４９ｃｍ，最短的為２０％ＰＥＧ濃度處理后的０．５０ｃｍ，兩者之間相差６．９９ｃｍ。不同濃度ＰＥＧ處理下的胚根長與對照的胚根長差異顯著（Ｐ＜０．０５），在１５％和２０％ＰＥＧ濃度處理下種子胚根沒有顯著差異（Ｐ＞０．０５）。

由表１看出，胚芽長度和胚根長的變化趨勢有所不同。不同處理平均的胚芽長分別為０．６８ｃｍ、０．６８ｃｍ、０．４２ｃｍ、０．１４ｃｍ、０．０８ｃｍ，對照和５％ＰＥＧ濃度處理的胚芽長均為０．６８ｃｍ，在15％和２０％ＰＥＧ濃度處理下的胚芽長也沒有顯著差異（Ｐ＞０．０５），而１０％ＰＥＧ濃度處理下的胚芽長和０％～５％、１５％～２０％ＰＥＧ濃度處理下的胚芽長存在顯著差異（Ｐ＜０．０５）。

以上結(jié)果說明，在ＰＥＧ溶液的脅迫下火麻幼苗胚根和胚芽的伸長受到較明顯的抑制，且ＰＥＧ溶液濃度越來越高，抑制作用就越明顯，胚根和胚芽長均變短。

  

２．４干旱脅迫對火麻幼苗鮮重的影響

從圖３可以得知，當(dāng)ＰＥＧ溶液濃度逐漸升高時，火麻的幼苗鮮重呈顯現(xiàn)出下降的趨勢，各處理的平均鮮重分別為０．９８ｇ、０．８４ｇ、０．６１ｇ、０．４１ｇ、０．２２ｇ。與對照相比，不同ＰＥＧ濃度處理下火麻幼苗鮮重分別降低了０．１４ｇ、０．３７ｇ、０．５７ｇ、０．７６ｇ，說明在ＰＥＧ脅迫下火麻幼苗的生長受到顯著抑制。

  

２．５干旱脅迫對火麻發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是種子萌發(fā)的綜合評價指標(biāo)之一。由圖４可以得出，當(dāng)ＰＥＧ溶液濃度的逐漸提高后，種子的發(fā)芽指數(shù)呈下降的表現(xiàn)。火麻種子的發(fā)芽指數(shù)在對照和５％～２０％濃度的ＰＥＧ處理下存在顯著差異（Ｐ＜０．０５），說明ＰＥＧ脅迫對火麻種子的萌發(fā)具有抑制作用，且越高濃度的ＰＥＧ溶液處理下種子萌發(fā)受到抑制越明顯。

  

２．６干旱脅迫對火麻種子活力指數(shù)的影響

從表２可以看出，當(dāng)ＰＥＧ溶液濃度的逐漸升高后，不同濃度ＰＥＧ溶液的處理與對照的種子活力指數(shù)進行比較，呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，各個處理與對照的活力指數(shù)都存在顯著差異（Ｐ＜０．０５），說明ＰＥＧ溶液濃度越高火麻種子的活力指數(shù)就越弱，萌發(fā)速率也將變慢。

  

２．７干旱脅迫對火麻抗旱指數(shù)的影響

從表３可知，當(dāng)ＰＥＧ溶液的濃度逐漸提升后，在５％～２０％ＰＥＧ溶液處理下的種子抗旱指數(shù)中，抗旱指數(shù)最大的是５％ＰＥＧ濃度處理下的種子，最低的是２０％ＰＥＧ濃度處理下的種子，抗旱指數(shù)分別為０．８１和０．１５，說明在ＰＥＧ脅迫下，火麻種子的抗旱能力都受到一定的影響，但依然具有較強的抗旱能力，在高濃度的ＰＥＧ溶液脅迫下依然有種子能萌芽。方差分析結(jié)果表明，除１５％與２０％ＰＥＧ處理間抗旱指數(shù)沒有顯著差異外（Ｐ＞０．０５），其余各ＰＥＧ處理的抗旱指數(shù)兩兩間差異顯著（Ｐ＜０．０５）。綜合各個處理來看，火麻種子在萌發(fā)期抗旱能力是比較強的，能種植在中低干旱土壤地區(qū)。

  

３ 討論與結(jié)論

水分對植物種子的萌發(fā)和生長起著非常關(guān)鍵的作用，如果萌發(fā)條件不滿足時，種子不能正常萌發(fā)。在缺水的環(huán)境下植物受到的干旱程度如在加重，植物的生長發(fā)育和農(nóng)作物的產(chǎn)量將遭到阻礙以及減產(chǎn)。植物種子的萌發(fā)是生長發(fā)育過程中孕育生命的開始，因此，種子的萌發(fā)以及生長能力常常作為評估植物抗性強弱的標(biāo)準(zhǔn)。在萌發(fā)過程中種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚根長度、胚芽長度、幼苗鮮重、存活率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等都可以作為評價、分析作物種子萌發(fā)期抗旱能力的指標(biāo)［１８～１９］。本試驗在不同濃度ＰＥＧ－６０００溶液模擬干旱脅迫對火麻種子進行處理，對火麻種子的耐旱能力進行綜合分析與評價。試驗結(jié)果表明，隨著ＰＥＧ脅迫濃度的逐漸上升，各個指標(biāo)的值呈逐漸下降的趨勢。試驗結(jié)果與岳樺等［２０］、劉佳等［２１］研究結(jié)果基本一致。

試驗結(jié)果表明，隨著ＰＥＧ脅迫濃度的逐漸上升，發(fā)芽勢呈逐漸降低的趨勢，且前５ｄ對照組的發(fā)芽勢最高，即對照組的火麻種子萌發(fā)高峰期早于在５％～２０％ＰＥＧ濃度處理下的種子，ＰＥＧ脅迫處理下的種子萌發(fā)高峰期均被延后，此外，火麻種子的發(fā)芽勢在對照組和５％～２０％濃度的ＰＥＧ處理下相比存在顯著差異，試驗結(jié)果與陳葉［２２］研究得到的結(jié)果基本一致，即干旱脅迫可以影響種子萌發(fā)到萌發(fā)高峰的時間，且種子達到萌發(fā)高峰期期的時間也會延后。但從火麻種子發(fā)芽率來看，火麻種子在ＰＥＧ５％濃度處理下的發(fā)芽率略大于對照的發(fā)芽率，說明在低濃度ＰＥＧ溶液處理下，有利種子的萌發(fā)，當(dāng)ＰＥＧ溶液濃度升高時，火麻種子萌發(fā)受到抑制。實驗結(jié)果和韓娜［２３］的研究結(jié)論一致，適度干旱脅迫可以促進種子的萌發(fā)。

火麻種子萌發(fā)的生長包括幼苗的胚根、胚芽、鮮重等。隨著ＰＥＧ溶液濃度的增加，各處理幼苗的胚根、胚芽、鮮重總體呈下降的趨勢，在高濃度的ＰＥＧ溶液處理下，火麻種子胚芽的生長受到嚴(yán)重抑制，在２０％ＰＥＧ濃度處理下胚芽的長度接近于０。

種子的活力指數(shù)以及發(fā)芽指數(shù)是反映種子萌發(fā)速率與生長速率的綜合評價指標(biāo)，也是評價種子活力大小的一個重要指標(biāo)［２４］。發(fā)芽的種子個數(shù)越多種子活力越強，反之就越低。本實驗中火麻種子的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)在不同濃度處理之間都有顯著差異，ＰＥＧ溶液濃度越高時，火麻種子的活力會降低，同時發(fā)芽能力受到嚴(yán)重的抑制，但是在濃度為２０％ＰＥＧ脅迫下，發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均大于０，少數(shù)火麻種子仍然能萌發(fā)，說明火麻種子具有較強的耐旱能力。

抗旱指數(shù)是種子在萌發(fā)期用來評估種子的耐旱性指標(biāo)。楊旭東等［２５］研究表明，用在不同溶液中或在土壤中萌發(fā)種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率來分析和評估植物萌發(fā)過程的抗旱能力，以及種子在萌發(fā)過程中的抗旱指數(shù)的大小來評估種子的耐旱性是一個比較可靠的指標(biāo)。對于植物來說，抗旱指數(shù)越高，那么其抗旱性越強，在干旱環(huán)境中的生長能力和耐旱性越強。本試驗中，隨著ＰＥＧ溶液濃度的逐漸提升，在５％～２０％ＰＥＧ溶液處理下的種子抗旱指數(shù)呈逐漸下降的趨勢，在２０％ＰＥＧ溶液處理下的火麻種子抗旱指數(shù)僅為０．１５，但依然有種子能萌芽，表現(xiàn)出了火麻種子較強的耐旱性。

綜上所述，在ＰＥＧ－６０００脅迫處理下，火麻種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)、抗旱指數(shù)等都呈現(xiàn)出了下降的趨勢，但在高濃度ＰＥＧ溶液處理下仍有少數(shù)種子能夠萌發(fā)，說明火麻種子在萌發(fā)期抗旱能力是比較強的，可以在中低干旱土壤地區(qū)播種種植。

 

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文章摘自：蘇江，岑忠用，陳勇.PEG模擬干旱脅迫對巴馬火麻種子萌發(fā)的影響[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，69(06)：20-24+41.