干旱胁迫下钙离子对矮牵牛种子萌发及幼苗生长的影响

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1、干旱胁迫下钙离子对矮牵牛种子萌发及幼苗生长的影响 徐拾佳 郭玉洁 吴桐 刘冬云 姜珊 河北农业大学园林与旅游学院 摘 要： 为了了解干旱胁迫下矮牵牛 (Petunia hybrida Vilm.) 的生长适应能力, 试验通过聚乙二醇 (PEG-6000) 模拟不同程度的干旱条件, 研究了干旱胁迫及胁迫后施用 CaCl2对矮牵牛种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:在 25最适温度下, 随着干旱胁迫程度的加剧, 矮牵牛种子的发芽率、发芽势、发芽指数及幼苗的胚根长度、胚芽长度、鲜重、干重均呈逐渐下降的趋势。在 50%PEG-6000胁迫下, 矮牵牛种子及幼苗的以上 7 项指标最低, 其发芽率、发芽势

2、分别为14.67%、2.00%, 较对照分别下降了 84.50%、95.00%;在 50%PEG-6000 干旱胁迫下对矮牵牛种子施用 CaCl2, 矮牵牛种子的发芽率、发芽势、发芽指数, 以及幼苗的胚根长度、胚芽长度、鲜重、干重, 随着钙离子浓度的增加均呈先上升后下降的趋势, 其中 30mmol/L 的 CaCl2溶液对其缓解效果最好, 其发芽率、发芽势分别为 79.33%、31.33%, 分别是对照的 5.41 倍、15.67 倍。关键词： 干旱胁迫; 钙离子; 矮牵牛; 种子萌发; 幼苗生长; 作者简介：徐拾佳 (1995-) , 女, 河北保定人, 在读本科, 研究方向:园林植物资源与

3、应用。作者简介：刘冬云 (1971-) , 女, 河北赞皇人, 博士, 副教授, 硕士生导师, 研究方向:主要从事花卉植物种质资源遗传多样性研究。基金：河北省科学技术厅项目“景观林木、乡土树种种质资源筛选与创新” (17226320D) Effects of calcium ions on seed germination and seedling growth of Petunia hybrida under drought stressXU Shijia GUO Yujie WU Tong LIU Dongyun JIANG Shan College of Landscape and To

4、ursim, Hebei Agricultural University; Abstract： In order to know the growth ability of Petunia hybrida under drought stress, the experiment of using PEG-6000 to simulate the different drought conditions was carried out to study the effects of calcium ions on seed germination and seedling growth of p

5、etunia under drought stress.The results showed that at the optimum temperature of 25 , the petunia seeds germination rate, germination potential, germination index, radicle length, germ length, fresh weight and dry weight showed a trend of gradual decline with the degree of drought stress intensifie

6、d.Under 50% PEG-6000 drought stress, the above seven indicators of petunia seeds and seedlings are the lowest, and the germination rate and germination potential are 14.67% and 2.00% respectively, which are 84.50% and 95.00%lower than the control group.Using CaCl2 under 50% PEG-6000 drought stress,

7、with the increase of calcium ion concentration, the petunia seeds germination rate, germination potential, germination index, radicle length, germ length, fresh weight and dry weight first rise and then fall.The 30 mmol/L CaCl2 solution works best, and the germination rate and germination potential

8、are 79.33% and 31.33%respectively, which are 5.41 times and 15.67 times of the control group respectively.Keyword： drought stress; calcium ion; Petunia hybrida Vilm; seed germination; seedling growth; 随着人口数量的不断增长和经济的快速发展, 水资源耗用量极大, 日渐短缺, 干旱化趋势愈加明显1。而水分是影响植物种子萌发及茁壮生长的重要因素, 因此, 利用 PEG-6000 模拟不同程度的干旱胁迫

9、是室内研究植物抗旱性的重要方法之一。矮牵牛 (Petunia hybrida Vilm.) 开花繁茂, 花期长, 色彩丰富, 是优良的花坛花卉和盆栽花卉, 应用十分广泛2。为探究矮牵牛对干旱环境的适应性, 试验通过采用不同浓度的 PEG-6000 来模拟不同干旱条件, 研究其对矮牵牛种子萌发及幼苗生长的影响, 并对干旱胁迫下的矮牵牛种子施用 CaCl2, 探讨其对干旱胁迫下矮牵牛种子萌发及幼苗生长有无恢复作用, 从而为矮牵牛在干旱环境中的良好生长及广泛应用提供理论依据。1 材料与方法1.1 材料供试材料为矮牵牛种子, 种子由北京神州克劳沃种子有限公司提供。1.2 方法1.2.1 试验准备选取种

10、粒饱满、大小一致的矮牵牛种子, 并将其浸泡在 30%过氧化氢与蒸馏水配比为 12 的混合溶液中消毒 20 min, 再用蒸馏水冲洗 23 次。将培养皿清洗干净并于烘箱中 120高温消毒 20min, 准备好滤纸。1.2.2 干旱胁迫处理设置浓度分别为 3%、10%、20%、30%、40%、50%的 PEG-6000 溶液, 以蒸馏水作为对照 (CK) , 每个处理重复 3 次。1.2.3 钙离子恢复处理设置浓度分别为 10mmol/L、30mmol/L、70mmol/L、100mmol/L、150mmol/L 的CaCl2溶液, 选择上一试验中干旱胁迫效果最显著的一组, 将其作为对照 (CK)

11、 , 并在该浓度的 PEG-6000 胁迫下用不同浓度的 CaCl2溶液进行恢复处理, 每个处理重复 3 次。PEG-6000 干旱胁迫和钙离子恢复处理试验过程均在无菌条件下进行操作。在经过高温消毒的培养皿中放入 2 张大小合适的滤纸, 分别加入相同体积不同浓度的上述处理溶液使滤纸达到饱和状态, 将冲洗干净的消毒种子均匀排列在培养皿中的滤纸上, 每皿 50 粒。之后立即称量培养皿质量, 做好记录, 以便每天根据恒重法补充相应水分保持培养皿中试剂浓度的稳定。将其放进光照培养箱中培养, 设置温度为 25, 每天记录发芽情况并及时补充水分。1.3 测定指标1.3.1 种子萌发指标发芽率:G=a/A1

12、00%, 式中:a 为试验结束后正常发芽的种子粒数, A 为供试种子粒数。发芽势:Gr=n/N100%, 式中:n 为种子发芽高峰期发芽的种子粒数, N 为供试种子粒数。发芽指数:Gt=G t/Dt, 式中:G t为第 t 日的发芽种子粒数;D t为相应的发芽时间。1.3.2 幼苗生长指标当种子发芽个数连续 3d 不变, 则停止观察, 从每个培养皿中随机选择 20 株幼苗测量胚根长度、胚芽长度、鲜重及干重。1.4 数据分析应用微软 Excel 软件和 SPSS17.0 (One-Way ANOVA 和 LSD test) 软件进行数据处理及方差分析。2 结果与分析2.1 干旱胁迫对矮牵牛种子萌

13、发及幼苗生长的影响2.1.1 干旱胁迫对矮牵牛种子萌发的影响干旱胁迫对矮牵牛种子萌发的影响见表 1。表 1 PEG-6000 胁迫下矮牵牛种子的萌发情况 Table 1 The germination of Petunia hybrida seeds under PEG-6000stress 下载原表 由表 1 可知, 在干旱胁迫下, 矮牵牛种子的发芽率、发芽势及发芽指数均低于对照, 且随着 PEG-6000 浓度的增加, 矮牵牛种子的发芽率、发芽势及发芽指数均呈逐渐下降的趋势。与其他干旱处理相比, 3%PEG-6000 溶液处理种子的发芽率、发芽势及发芽指数最高, 分别为 80.67%、26

14、.00%、12.86, 较对照分别下降了 14.79%、35.00%、29.99%。50%PEG-6000 处理下的种子发芽率、发芽势及发芽指数最低, 分别为 14.67%、2.00%、3.04, 较对照分别下降了84.50%、95.00%、83.45%, 该处理对矮牵牛种子萌发的抑制作用最强。2.1.2 干旱胁迫对矮牵牛幼苗生长的影响干旱胁迫对矮牵牛幼苗生长的影响见表 2。表 2 PEG-6000 胁迫下矮牵牛幼苗的生长情况 Table 2 The seedling growth of Petunia hybrida under PEG-6000stress 下载原表 由表 2 可知, 在干

15、旱胁迫下, 矮牵牛幼苗的胚根长度、胚芽长度、鲜重及干重均低于对照, 且随着 PEG-6000 浓度的增加, 矮牵牛幼苗的胚根长度、胚芽长度、鲜重及干重均呈逐渐下降的趋势。3%50%PEG-6000 处理下, 矮牵牛幼苗的胚根长度与对照存在显著差异 (P0.05) , 40%和 50%PEG-6000 处理胚芽长度与对照差异显著, 分别较对照下降 75.79%、82.32%。3%50%PEG-6000 处理下, 矮牵牛幼苗的鲜重与对照均存在显著差异, 其中 50%PEG-6000 处理下鲜重减少最多, 较对照下降 87.91%。而在3%50%PEG-6000 处理下, 矮牵牛幼苗的干重与对照差异

16、不显著, 但其中50%PEG-6000 处理下, 矮牵牛幼苗的干重最低, 较对照下降了 62.07%。综上, PEG-6000 胁迫可以抑制矮牵牛幼苗的生长, 且随着浓度的升高, 抑制作用逐渐增强。2.2 钙离子对干旱胁迫下矮牵牛种子萌发及幼苗生长的影响2.2.1 钙离子对干旱胁迫下矮牵牛种子萌发的影响钙离子对干旱胁迫下矮牵牛种子萌发的影响见表 3。表 3 PEG-6000 胁迫下钙离子处理后矮牵牛种子的萌发情况 Table 3 Seed germination of Petunia hybrida after calcium ion treatment under PEG-6000stress 下载原表 由表 3 可知, 干旱胁迫下钙离子处理后的矮牵牛种子的发芽率、发芽势及发芽指数均高于对照, 且随着钙离子浓度的增加呈先上升后下降的趋势。其中, 30mmol/L 的 CaCl2溶液处理下, 矮牵牛种子的发芽率、发芽势及发芽指数最高, 分别为对照的 5.41 倍、15.67 倍、3