PEG引发对盐胁迫下萝卜种子萌发效应的影响

邢雨蒙，周国彦，彭笑洁，秘立福，谢 洋，2*

(1.河北科技师范学院园艺科技学院，河北秦皇岛 066004；
2.河北省特色园艺种质挖掘与创新利用重点实验室，河北秦皇岛 066004)

盐胁迫是影响种子萌发的重要因素之一。我国盐碱地总面积达9 913万hm2，约占全国土地面积的10%，且盐碱地呈面积大、分布广、耕地占比大等显著特点[1]。盐胁迫使种子萌发受阻，植株发育迟缓，早衰甚至死亡，同时会对植物造成生理性干旱，产生离子毒害，从而对植物生长过程中的光合作用、呼吸作用、膜结构、物质合成与代谢等各个环节产生不良的影响[2-4]。

1973年Heydecker等[5]提出种子引发概念，种子引发主要是通过对细胞膜渗透调节，达到有效提高植物种子的抗逆性和耐受性，从而提高种子的品质和抗性。研究表明，种子经引发剂处理后，其种子活力显著增强且抗逆性提高，如可以忍受低温、干旱、盐胁迫等不利的环境因素，保证出苗迅速有序[6-7]。因此，利用种子引发技术来提高植物对逆境的适应性或抗逆性是一种有效的途径[8]。聚乙二醇(PEG)是一类高分子复合物，具有渗透调节作用[9]。作为引发剂，适宜浓度PEG可提高棉花在盐胁迫下的出苗率和种子抗氧化物酶活性[10]，提高低温胁迫甜菜种子的萌发率且能降低幼苗中丙二醛的含量[11]，提高黄瓜种子萌发和幼苗抗冷性[12]。

萝卜(RaphanussativusL.)是十字花科萝卜属重要的一、二年生根菜类蔬菜作物，在世界各地广泛种植，具有很高的营养价值和药用价值[13-14]。生产上萝卜通常采用直播或穴播方式，而盐碱地种植萝卜会造成种子发芽率低和植株生长发育不良的现象[15]。PEG引发技术对提高萝卜耐盐性有重要作用。

笔者以“绿领扬花”萝卜种子为试材，通过不同浓度PEG对种子萌发效应分析，筛选出最适的引发剂浓度；
利用最佳PEG浓度进行种子引发，在不同浓度盐胁迫下催芽处理，探讨PEG引发对盐胁迫下萝卜种子萌发特性的影响，筛选盐胁迫下萝卜生长最有效的引发方式，为萝卜种子引发剂和丸粒化物料筛选提供理论依据。

1.1 材料与试剂试验于2021年在河北科技师范学院园艺中心实验室进行。供试品种为“绿领扬花”萝卜种子，由南京绿领种业有限公司生产。PEG-6000购于北京索莱宝科技有限公司，其他分析纯等药品由中心实验室提供。

1.2 最佳引发条件筛选

1.2.1引发方法。采用2因素裂区设计方法，利用不同质量浓度0%(A1)、5%(A2)、10%(A3)、15%(A4)、20%(A5)的引发剂PEG-6000于25 ℃条件下各引发0.5 h(B1)、2.0 h(B2)、4.0 h(B3)。每个引发处理按4分法随机分别取30粒种子，3次重复。引发完成后将种子取出，先用去离子水除去种子表面引发剂，再用滤纸吸干种子表面水分，在室温下自然晾干。以未引发的种子(A0B0)为对照。

1.2.2发芽处理。在25 ℃黑暗条件下对引发和未引发的种子进行发芽试验。将种子用干净纱布包裹，放置于铺有一层无菌滤纸的玻璃培养皿上，均匀喷洒同体积(约10 mL)的去离子水，每个处理重复3次，以未引发的种子作对照(A0B0)。定期称重补充去离子水。

1.2.3测定指标。每天调查发芽种子数、胚根及胚轴总长度。以芽长超过种子长度的1/2记为发芽，3 d内无种子发芽视为发芽试验结束，根据公式计算发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数。

发芽率=3 d内正常发芽种子数/供试种子总数×100%

发芽势=1 d内正常发芽种子数/供试种子总数×100%

发芽指数=∑(对应的每天发芽种子数/发芽日数)

活力指数=胚根及胚轴总长度×发芽指数

1.3 盐胁迫对引发和未引发种子萌发特性的影响

1.3.1胁迫处理。利用“1.2”中筛选出的最佳引发条件对种子进行引发处理，操作步骤同“1.2”。将引发和未引发的种子放入铺有2层滤纸的培养皿中(直径5 cm)，加入15 mL浓度分别为0、25、50、100 mmol/L NaCl溶液中，每次30粒种子，重复3次。定期称重补充相应的盐溶液以保持滤纸湿润，放置28 ℃恒温箱中催芽。

1.3.2测定指标。在第12、24、36、48 h记录发芽种子数、胚根长与胚芽长，计算种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数，具体测定方法同“1.2”。

1.4 数据统计方法利用DPS软件对种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数进行统计学分析，利用Excel作图。

2.1 种子引发条件筛选由表1可知，各处理组合中发芽势最低的处理为A5B3(13.33%)，最高的为A3B2(50.00%)，两者之间差异显著；
各处理组合中发芽率最低的为A4B3(83.33%)，最高的为A2B2和A3B1(96.67%)，差异显著；
各处理组合中发芽指数最低的为A1B3(30.50)，最高的处理组合为A3B2(45.72)，两者差异显著；
各处理组合中活力指数最低的为A1B2(16.58)，最高的为A3B2(68.33)，两者差异显著。

表1 PEG引发对萝卜种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数的影响

综上，随着PEG浓度的增加，发芽势呈先增加后减小的趋势，不同引发时间增加和减小的拐点有所差异；
10% PEG引发2.0 h时(A3B2)种子发芽势、发芽指数、活力指数均最高，且与其他处理差异显著。

2.2 不同浓度盐胁迫下PEG引发对萝卜种子发芽势的影响随着盐浓度的增加，未引发(A0B0)的萝卜种子发芽势均呈减小趋势。经10%PEG引发2.0 h(A3B2)后的萝卜种子发芽势在0、 25和50 mmol/L差异不显著，但100 mmol/L时其发芽势显著降低。同浓度盐胁迫下，10%PEG引发2.0 h(A3B2)较未引发(A0B0)的萝卜发芽势均显著增加，在0、25、50 mmol/L盐胁迫下，10%PEG引发2.0 h(A3B2)是未引发(A0B0)种子发芽势的2.10、4.50、17.01倍，尤其在100 mmol/L盐胁迫时未引发(A0B0)种子发芽势为0，10%PEG引发2.0 h(A3B2)为6.66%(图1)。

注：不同小写字母表示同一浓度不同处理间差异显著(P<0.05)；
不同大写字母表示相同处理不同浓度间差异显著(P<0.05)

2.3 不同浓度盐胁迫下PEG引发对萝卜种子发芽率的影响10%PEG引发2.0 h(A3B2)较未引发(A0B0)的萝卜种子发芽率均有所增加，且随着盐浓度的增加，引发效应越显著。当盐浓度为0和25 mmol/L时，10%PEG引发2.0 h(A3B2)与未引发(A0B0)种子发芽率无显著差异；
当盐浓度为50和100 mmol/L时，10%PEG引发2.0 h(A3B2)的发芽率显著高于未引发(A0B0)种子，其中50 mmol/L时高达1.39倍，100 mmol/L时10%PEG引发2.0 h(A3B2)的发芽率为23.33%，但未引发(A0B0)种子发芽率为0(图2)。

注：不同小写字母表示同一浓度不同处理间差异显著(P<0.05)；
不同大写字母表示相同处理不同浓度间差异显著(P<0.05)

2.4 不同浓度盐胁迫下PEG引发对萝卜种子发芽指数的影响未引发(A0B0)和10%PEG引发2.0 h(A3B2)种子的发芽指数随盐浓度增加变化趋势有所差异，盐浓度为0和25 mmol/L时未引发(A0B0)种子发芽指数无显著差异，盐浓度为50和100 mmol/L时发芽指数显著下降；
盐浓度为0、25和50 mmol/L时10%PEG引发2.0 h(A3B2)的种子发芽指数无显著差异，盐浓度为100 mmol/L时发芽指数显著下降。其中，盐浓度为50 mmol/L时10%PEG引发2.0 h(A3B2)的种子发芽指数为未引发种子的3.30倍(图3)。

注：不同小写字母表示同一浓度不同处理间差异显著(P<0.05)；
不同大写字母表示相同处理不同浓度间差异显著(P<0.05)

2.5 不同浓度盐胁迫下PEG引发对萝卜种子活力指数的影响盐浓度为0～100 mmol/L时，10%PEG引发2.0 h(A3B2)引发较未引发(A0B0)种子的活力指数均增加，但无显著差异。盐浓度为0、25、50 mol/L时，10%PEG引发2.0 h为未引发(A0B0)种子活力指数的1.80、4.41、15.84倍。盐浓度为100 mmol/L时10%PEG引发2.0 h(A3B2)种子活力指数为2.56，而未引发(A0B0)为0。其中，盐浓度为50 mmol/L时引发2.0 h(A3B2)的种子活力指数为116.60(图4)。

注：不同小写字母表示同一浓度不同处理间差异显著(P<0.05)；
不同大写字母表示相同处理不同浓度间差异显著(P<0.05)

综上，与对照相比在50 mmol/L盐胁迫下，10%PEG引发2.0 h(A3B2)对萝卜种子的萌发有促进作用。10%PEG引发2.0 h(A3B2)的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均高于对照。

盐胁迫是影响植物生长发育重要的非生物胁迫之一[16]。植物在低盐胁迫下持续一段时间后，其生长发育速率会受到影响，造成减产和品质下降；
高盐胁迫下，植株不能正常生长，导致代谢紊乱，甚至死亡[17-18]。此外，盐胁迫下的植物会通过食物链循环对人体造成一定伤害如高血压、高血脂、癌症等[4]。

种子引发是对种子萌发和胁迫响应机理研究常用的一种方法[16]。PEG是最常用的引发剂，在一定的浓度范围内，有利于种子的萌发和生长，能提高种子的出苗率、成苗率和对逆境胁迫的适应性[19-20]。研究表明，毛竹种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均随PEG浓度的升高呈先增大后减小的趋势，且均在5%浓度达到最大值[21]；
5% PEG-6000引发12 h为棉种最佳引发条件，且发现PEG引发可以通过增强种子内部抗氧化酶活性和缓解膜脂过氧化程度来提高棉种的耐盐能力[10]；
盐胁迫下15% PEG预处理可以有效提高多年生黑麦草的光合色素含量，降低MDA、游离脯氨酸含量，增加可溶性糖含量，提高抗氧化酶活性[22]。该研究采用不同浓度不同引发时间对萝卜种子进行PEG引发，筛选出10% PEG引发2.0 h(A3B2)萝卜种子的发芽势(1 d，50%)、发芽率(3 d，88.97%)、发芽指数(45.72)和活力指数(68.33)均最高，说明10% PEG引发2.0 h(A3B2)能够显著促进萝卜种子的萌发。该试验通过对不同浓度PEG引发的盐胁迫下种子发芽的研究，发现在50 mmol/L盐胁迫下，10% PEG引发2.0 h(A3B2)对萝卜种子的萌发有显著影响，其发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均高于对照，其差异倍数分别为17.01、1.39、3.30和15.84。对比前人研究发现不同物种最佳引发浓度有所不同，引发剂种类、引发时间、引发浓度等决定最终引发效果。

随着科技进步与高新引发剂的研发，探究不同类型引发剂、新型引发剂及混合引发剂对种子萌发效应及逆境响应的影响，筛选最佳引发条件以促进种子的萌发和对逆境适应性变得尤为重要[23-24]。该研究仅以PEG引发剂为例，筛选萝卜最佳PEG引发浓度与引发时长，探究不同盐胁迫下，PEG引发对萝卜种子萌发效应的影响。对于不同引发剂盐胁迫下对萝卜种子萌发效应的研究还需要进一步分析。此外，为适应现代集约化育苗方式，通过对引发剂、引发浓度和引发时长的研究，可为种子丸粒化物料选择提供理论依据[24]。