聚乙二醇對谷稗種子萌發(fā)及相關(guān)生理指標的影響

中國農學(xué)通報2010,26(12):122-125Chinese Agricultural Science Bulletin聚乙二醇對谷稗種子萌發(fā)及相關(guān)生理指標的影響王文帆,梁素鈺,劉濱凡,劉廣菊(黑龍江省森林工程與環(huán)境研究所,哈爾濱150040)摘要:研究聚乙二醇(PEG6000)滲透處理谷稗種子對其萌發(fā)及相關(guān)生理指標的影響,分析谷稗種子萌發(fā)和幼苗生長(cháng)與水分脅迫的關(guān)系,旨在研究引發(fā)對促進(jìn)供種萌發(fā)和活力的效應,為谷稗的生產(chǎn)管理提供科學(xué)依據。分別以15%、20%、25%、30%濃度的PEG6000對谷稗種子進(jìn)行2460、100h浸種滲透處理,研究谷稗發(fā)芽率、發(fā)芽速度、相對電導率、脯氨酸含量的變化。適宜的PEG6000濃度和浸種時(shí)間均能不同程度的促進(jìn)谷稗種子的萌發(fā),表現為谷稗種子發(fā)芽率增高、發(fā)芽速度加快、相對電導率下降。當25%PEG6000浸種24 h時(shí)，脯氨酸含量達633.31 μg/mg,是CK的3.56倍，存在極顯著(zhù)差異(P< 0.01)。PEG6000處理提高了谷稗種子的發(fā)芽率、發(fā)芽速度和細胞膜系統的完整性,25%PEG6000浸種24h是PEG引發(fā)谷稗種子較為適宜條件。關(guān)鍵詞:谷稗;聚乙二醇;萌發(fā);脯氨酸.中圖分類(lèi)號:S3.文獻標志碼:A論文編號:2010-0331Effect of Polyethyleneglycol (PEG) on Seedling Growth and Seed Germination of Echinochloa crusgalliWang W enfan, Liang Suyu, Liu Binfan, Liu Guangju(Heilongiang Forestry Engineering and Environment Institute, Harbin 150040)Abstract: Study on the effect of Polyethyleneglycol 6000(PEG6000) osmotic treatment on seed germinationand seedling growth of Echinochloa crusgalli. Analysis the interaction among the seed germination, seedlinggrowth and water stress. Accelerating the initiate effect of the germination and the viability of seeds, providingthe scientific proof to the Production Planning for Echinochloa crusgalli. Echinochloa crusgalli seeds werepretreated with various concentration of PEG6000(15% ,20% ,25% ,30% ) for different durations (24h、 60h、100h ) to investigate their effects on germination(G), rapidity of germination(RG), relative electric conductivity(REC) and praline content (Pro C). The adequate concentration of PEG6000 and the appropriate pretreatingtime could accelerate the germination of Echinochloa crusgalli seeds in varying degrees. The effects werecharacterized by the improvement of G, increased RG, and descended REC. while the Echinochloa crusgalliseeds were pretreated by 25% PEG6000 for 24 h, the Pro content could achieve 633.31 ug/mg, which is 3.56times of that of CK. This indicates significant difference between them (P< <0.01). PEG6000 osmotic treatmentcould improve G, RG and integrity of cell membrane system. The optimal conditions to initiate the germinationof Echinochloa crusgalli seeds were as follows: 25% PEG osmotic treatment and 24h duration. .Key words: Echinochloa crusgalli; Polyethyleneglycol(PEG ); germination; proline0引言物,長(cháng)的穗像谷子,實(shí)為稗子。谷稗抗旱、耐土壤貧瘠、谷稗( Echinochloa crusalli)是 一年生禾本科作耐鹽堿(pH<8.5),適應范圍廣,故有“堿稗”,“旱稗”之基金項目:哈市科技創(chuàng )新資金項目(RC2008QN008003)。第一作者簡(jiǎn)介:王文帆,男，1982年出生,黑龍江哈爾濱人,碩士研究生,研究方向生物質(zhì)及其能源，生態(tài)環(huán)境可持續。通信地址: 150081哈爾濱市南崗區哈平路134號，黑龍江省森林工程與環(huán)境研究所, E-mail: wangwenfan@163.com.通訊作者:梁素鈺，博士后，副研究員,研究方向為生物質(zhì)及其能源，生態(tài)環(huán)境可持續。通信地中國煤化工境研究所,哈爾濱市南崗區哈平路134號, E-mail: Isylsy80@hotmail.com.收稿日期:2010-02-01,修回日期:2010-02-28.MHCNMH G王文帆等:聚乙二醇對谷稗種子萌發(fā)及相關(guān)生理指標的影響123稱(chēng)。因谷稗高大抗倒伏,分蘗力極強,具有生長(cháng)健壯，干凈，然后取濾紙分別用15%, 20%, 25%, 30%(W:V)整齊-致，糧草兼收，草料兼用等特點(diǎn)，稗草可調制干的PEG600溶液浸種24 h, CK用蒸餾水浸種,同時(shí)用草和青刈利用青草，既可青精兼用，又可打草漿養魚(yú)，25% PEG6000溶液分別浸種24、60、100 h,以確定PEG作為飼料家畜適口性好，另外還可以與豆科牧草混合對谷稗種子的適宜浸種時(shí)間。樣品完全浸沒(méi)并經(jīng)常提青貯喂奶牛3。在種子發(fā)芽試驗中,常用聚乙二醇動(dòng)紗布袋，以利于增加氧氣。PEG浸種結束后用重蒸(PEG)溶液來(lái)調節水勢, PEG作為- -種常用的引發(fā)劑，水沖洗種子5次后濾紙吸干種子表面水分,并置于鋪最早由Heydecker等提出,因其分子量高不能自由通有雙層吸水紙的培養皿中整齊排列,每皿100粒,種子過(guò)濾紙和植物細胞壁,而調節PEG溶液的濃度可以控擺好后每皿加20mL處理液,再加蓋雙層吸水紙，蓋制種子萌發(fā)時(shí)的水勢,產(chǎn)生脅迫效果。研究表明,水分好，在恒溫28C進(jìn)行發(fā)芽試驗,每天定時(shí)在培養皿中脅迫會(huì )使根質(zhì)量下降，根系的生長(cháng)與分生能力減弱,根(沿皿壁加入)滴加處理液15mL,保持濾紙濕潤，每天條數減少,根長(cháng)縮短1+7,但適度的脅迫可以使同化物更更換1次濾紙，及時(shí)適量補水，逐日觀(guān)察發(fā)芽情況并記多向根系分配，促使根系的分枝和下扎,當脅迫解除錄,第5天結束試驗并進(jìn)行最終數據統計。后，根系會(huì )產(chǎn)生補償生長(cháng)80。PEG作為種子引發(fā)劑，.2.2 生理生化指標測定細胞膜透性采用DDS-1IC在洋蔥、煙草、牧草、蘇丹草、沙打旺、五芒雀麥、紫花苜電導率儀測定,以相對電導率(%)表示，相對電導率=蓿等植物種子應用中效果明顯，可以提高種子的發(fā)芽(浸泡電導率值/煮沸后電導率值)x100%"*;脯氨酸率,增強抗逆性,從而間接節約種子,降低成本,提高效(Pro)含量測定采用酸性茚三酮法"。益14。1.3數據分析但由于不同品種的種子，甚至同一批不同批次的試驗數據為不同處理方案的3次重復平均值,運種子對于引發(fā)的要求各不相同,而使PEG引發(fā)在不同用SPSS統計軟件進(jìn)行方差分析。種類(lèi)種子上的效應往往不同,而關(guān)于PEG對谷稗種子2結果與分析的引發(fā)效益方面未見(jiàn)相關(guān)報道。此實(shí)驗以谷稗種子為2.1PEG引發(fā)對谷稗種子發(fā)芽率和發(fā)芽速度的影響材料，通過(guò)室內培養,測定不同PEG濃度和不同PEG以恒溫28 C培養谷稗種子,PEG引發(fā)的多個(gè)濃度浸種時(shí)間處理對谷稗發(fā)芽率、發(fā)芽速度、相對電導率、下的種子,早期萌動(dòng)迅速,出現較高的發(fā)芽速度和發(fā)芽脯氨酸含量的影響，分析谷稗種子萌發(fā)和幼苗生長(cháng)與率(表1)。發(fā)芽開(kāi)始后3~4天就可達到90%的發(fā)芽率，水分脅迫的關(guān)系,旨在研究引發(fā)對促進(jìn)供種萌發(fā)和活PEG引發(fā)的種子發(fā)芽迅速整齊,種皮開(kāi)裂后幼芽生長(cháng)力的效應，為谷稗的生產(chǎn)管理提供科學(xué)依據。較快，以25%引發(fā)24小時(shí)的效果最好,分別于第2天和1材料與方法第3天達70%和90%發(fā)芽率，與CK差異顯著(zhù)(P<1.1 材料0.05)。表明經(jīng)25%PEG預處理100 h可明顯縮短谷稗該實(shí)驗是以谷稗種子和聚乙二醇溶液(PEG6000)種子的發(fā)芽時(shí)間，使種子發(fā)芽高峰提早出現,并可在較為實(shí)驗材料。谷稗種子來(lái)源于遼寧省朝陽(yáng)市畜牧所短的時(shí)間內迅速整齊發(fā)芽。(朝牧一號稗子), 聚乙二醇6000為天津市化學(xué)試劑批2.2PEG引發(fā)對谷稗種子生理生化特征的影響發(fā)部進(jìn)口分裝的日本純品。實(shí)驗于2009年在黑龍江細胞膜不僅是細胞與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換的主要通省林業(yè)科學(xué)院進(jìn)行。道，也是感受環(huán)境脅迫最敏感的原生質(zhì)體,PEG引發(fā)1.2試驗方法直接影響細胞的膜脂和膜蛋白,使脂膜透性和膜脂過(guò)1.2.1 種子及其處理選擇大小色澤一 致，飽滿(mǎn)，種皮完氧化速度發(fā)生改變,從而影響膜的正常生理功能7。好有種埠的谷稗種子，按100粒每份裝入紗布袋中，系不同濃度PGE處理下谷稗種子相對電導率如圖1所緊袋口,用0.1% HgCl溶液消毒20 min后,無(wú)菌水沖洗示，谷稗種子細胞膜透性經(jīng)PEG引發(fā)后呈下降趨勢,.表1PEG引發(fā)對種子發(fā)芽速度和發(fā)芽率的影響濃度15%20%25%30% .C引發(fā)時(shí)間h26(0010024060發(fā)芽率70%時(shí)間d3發(fā)芽率90%時(shí)間/d中國煤化工發(fā)芽率988°)0YHCNMH G8:124.中國農學(xué)通報htp://wwwcasb.org.cn在15%~25%PEG濃度范圍內,細胞膜透性逐漸降低，所含脯氨酸有明顯變化(P<0.01),在15%~30% PEG當25%PEG濃度浸泡24h時(shí)達82.23%，低于濃度引發(fā)下,脯氨酸含量迅速大幅度升高,與CK相比.CK2.88%,當濃度提高到30%PEG時(shí),細胞膜透性有差異極顯著(zhù)(P<0.01),當PEG濃度在15%~25%范圍所升高,仍低于CK,表明谷稗種子在此濃度處理范圍內脯氨酸含量平穩上升,當濃度達30%時(shí),脯氨酸含量?jì)?，細胞膜透性降低。出現反彈開(kāi)始~下降。表明經(jīng)PEG引發(fā)谷稗種子可促不同濃度PGE下谷稗種子脯氨酸的含量經(jīng)統計進(jìn)脯氨酸含量增長(cháng)，且作用明顯,尤其25%PEG濃度處分析如圖2所示，與CK相比,經(jīng)PEG處理的谷稗種子理60 h,是CK的3.67倍,達極顯著(zhù)差異(P<0.01)。8■24h-▲60r100h▲-60hD 100h65085 .品550咽450t中841瓷350e 83250821500(CK)15%20%25%30%PEG濃度圖1不同濃度PGE處理下谷稗種子相對電導率圖2不同濃度PGE下谷稗種子脯氨酸的含量3討論萌發(fā)及相關(guān)生理指標影響以24h為最佳效果,PEG浸PEG是一種高分子滲壓劑,用PEG對谷稗種子預種時(shí)間過(guò)長(cháng)(100 h)加劇谷稗種子膜脂過(guò)氧化作用。處理時(shí)起到滲透調節作用,緩解種子吸水速度和降低綜上可知,25%PEG浸種24h是PEG引發(fā)谷稗種子最細胞內水勢差,種子在吸收初始期吸收壓高于PEG溶適宜的條件。該實(shí)驗中發(fā)芽率較高是因為試驗前對種液的滲透壓，種子正常吸水，而當吸收壓與PEG溶液子進(jìn)行認真的選取和消毒清洗，且在實(shí)驗室中保證了的滲透壓平衡時(shí),吸水停止,抑制細胞伸長(cháng)，當處理后谷稗種子的水分和溫濕度,田間試驗還有待于下一步的谷稗種子在萌發(fā)時(shí)就可在前階段萌發(fā)的基礎上繼續進(jìn)行深入的研究。吸水,可較未處理的種子提前萌發(fā)且出土整齊,提高種子發(fā)芽率和萌發(fā)速度,這與PEG滲透處理油菜、煙草參考文獻等種子效果相一-致1821。[1] 張永根,王志博,宋平.黑龍江省主要栽培的禾本科牧草對奶牛的在種子引發(fā)過(guò)程中,適宜濃度PEG可減少細胞膜營(yíng)養價(jià)值評價(jià)[].草業(yè)科學(xué)2006(9):64-69.牟曉燕優(yōu)質(zhì)牧草一谷稗的栽培與利用[].養殖技術(shù)顧問(wèn),2009(8):的機械損傷，利于膜損傷部位生理生化修復,促進(jìn)了膜l2.結構和生理功能的完善,減少營(yíng)養物質(zhì)滲漏,提高種子B3]韓貴清,韓微波,張 月學(xué),等"Co-y射線(xiàn)誘發(fā)谷稗和御:谷的輻射生物抗逆性。游離脯氨酸具有保護酶的空間結構，穩定膜學(xué)效應研究[]草業(yè)科學(xué)20098):97-100.系統,參與葉綠素的合成，消除NH,的毒害等作用”,4] 高志紅,陳曉遠聚乙二醇造成的水分脅迫對水稻根系生長(cháng)的影響可以作為植物抗逆性篩選的指標吲。此次試驗中,測[].華北農學(xué)報2009,24(2): 128-133.得不同濃度PEG模擬脅迫處理谷稗種子游離脯氨酸5]單長(cháng)卷,梁宗鎖.土壤干早對冬小麥幼苗根系生長(cháng)及生理特性的影響[D.中國生態(tài)農業(yè)學(xué)報2007.15(5):38-41.的含量時(shí)，脯氨酸大量積累，原因可能是脯氨酸能緩解6] 吳安慧,張歲岐,鄧西平,等水分虧缺條件下玉米根系PIP2 -5基因脅迫對植物細胞的傷害,起到維持細胞滲透平衡的作的表達[D]植物生理學(xué)通訊.2006.42(3):457-460.用。用15%~25%PEG濃度處理谷稗種子，發(fā)芽速度7] Gazal R M,Kubiske M E. Infuence of initial root length on加快,發(fā)芽率增高，相對電導率下降,脯氨酸含量隨濃physiological responses of cherrybark oke and Shumard oke度增高而增高，達30%PEG濃度時(shí)電導率上升,脯氨seedlings to field drought conditions [D]_ Forest Ecology酸含量下降，說(shuō)明PEG濃度過(guò)高會(huì )對谷稗種子膜系統Manageme中國煤化工產(chǎn)生損失,不利于其萌發(fā),各濃度浸種時(shí)間對谷稗種子8] NeuhausMYHCNMHGt al. Drying half theroot-zone_.a.a. Mill.v.Hass trees王文帆等:聚乙二醇對谷稗種子萌發(fā)及相關(guān)生理指標的影響125[16]白 寶璋,史安國,趙景陽(yáng),等植物生理學(xué)[M].北京:中國農業(yè)科技出root-zone drying[J]Journal ofHorticultural Science an版社,2001:60-61,120-121.Biotechnology,2007,82(5):679-689.[17]呂慶,鄭榮梁.干早及活性氧引起的膜脂過(guò)氧化與脫脂化[D].中國[9]王秋菊,李明賢,趙宏亮等.控水灌溉對水稻根系生長(cháng)影響的試驗科學(xué)(C輯)1996,26(1);26-30.研究[].中國農學(xué)通報2008,24(8):206-208.18] 張海旺，蘆翠喬，吳丁，等聚乙二醇(PEG)滲透處理對老化油菜種子[10]齊健,宋鳳斌,韓希英,等.干旱脅迫下玉米苗期根系和光合生理特過(guò)氧化及細胞膜透性的影響[]華北農業(yè)學(xué)報,1989,4(2):56-62.性的研究[].吉林農業(yè)大學(xué)學(xué)報2007,29(3);241-246.[19]丁永樂(lè ),鄭憲濱. PEG對烤煙種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響[D].11] Heydecker W,Higgins J,ulliver R LAcelerated germination by河南農業(yè)科學(xué)20):8-1010osmotic seed treatment[J.Nature, 1973,246:42-44.[20]吳曉珍,傅 家瑞.襯質(zhì)滲調對菜心種子的引發(fā)效果[I]中山大學(xué)學(xué)12] 孫建華,王彥榮,余玲,等.聚乙二醇引發(fā)幾種牧草種子發(fā)芽率和活報:自然科學(xué)版,1997,36( ):69-73.力的影響[J]草業(yè)學(xué)報199,8(2):34-42.[21]張燕方力,吳也池，等.PEG浸種處理提高煙草種子活力的效應[13]舒英杰周 玉麗,時(shí)俠清,等.聚乙二醇對苦瓜種子萌發(fā)及相關(guān)生理[]種子203,22(6):26-28.指標的影響[]熱帶作物學(xué)報2009,30(1):42-46.2]王波,宋鳳斌燕麥對鹽堿脅迫的反應和適應性[J].生態(tài)環(huán)境,2006,[14]孫渭, 李斌,楊建雄聚乙二醇浸種對煙草種子萌發(fā)的影響[J].種子,15(3):625-629.2003):10-13.23]湯章城,王育啟,吳亞華，等.不同抗早品種高梁苗中脯氨酸積累的[15]趙世杰植物生理學(xué)實(shí)驗指導[M].北京:中國農業(yè)科技出版社,差異[].植物生理學(xué)報,2002,12(2):154-162.2004:26-34.中國煤化工MHCNMH G