免费文献传递   相关文献

干旱胁迫对三种罗勒种子萌发的影响



全 文 :J.SHANXI AGRIC,UNIV.(Natural Science Edition)
学报(自然科学版)2015,35(6):614 003321
收稿日期:2015-06-17   修回日期:2015-09-01
作者简介:任瑞芬(1990-),女(汉),山西右玉人,硕士研究生,研究方向:园林植物育种
*通讯作者:杨秀云,教授,博士。Tel:13935415071;Email:xyyang2002@yeah.net
基金项目:山西省农业科技攻关项目(20140311013-4);山西省高等学校教学改革项目(J2014030);山西省高等学校大学生创新创业训练项
目(2014094)
干旱胁迫对三种罗勒种子萌发的影响
任瑞芬,任才,武曦,杨秀云*,张策,张瑶
(山西农业大学 林学院,山西 太谷030801)
摘 要:采用不同浓度的PEG-6000模拟干旱胁迫,研究干旱对大叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒种子萌发及幼苗生长的
影响。结果表明:干旱胁迫对这三种罗勒种子萌发及幼苗生长均有显著影响,且种间差异性明显。在5%的PEG-
6000干旱胁迫处理下,三种罗勒种子发芽率及幼苗根茎的生长均高于对照组。10%干旱胁迫处理下,紫罗勒种子萌
发及幼苗生长优于对照组,大叶罗勒和极细叶罗勒随胁迫浓度的增加种子萌发和幼苗生长均受到一定程度的抑制。
浓度为20%的时候,三种罗勒种子萌发及幼苗生长明显受到抑制,大叶罗勒、极细叶罗勒均未展叶。当30% 的PEG-
6000胁迫处理下种子无法萌发。
关键词:干旱胁迫;PEG-6000;罗勒种子;萌发;生长
中图分类号:S789.7  文献标识码:A  文章编号:1671-8151(2015)06-0614-05
Effect of Drought on Three Species of Basil Seeds Germination
Ren Ruifen,Ren Cai,Wu Xi,Yang Xiuyun*,Zhang Ce,Zhang Yao
(College of Forestry,Shanxi Agriculture University,Taigu Shanxi 030801,China)
Abstract:The materials of Ocimum basilicum L、Ocimum basilicum 、Ocimum basilicum ˋPurple Ruffleswere used
to study the drought on germination and three species basil seeding growth by different concentration PEG-6000simu-
late drought method.The results showed that the drought have significant impact on the germination and seeding
growth of three species basil seeds.,In addition,the difference of species was obvious.Under the 5% PEG-6000
drought stress treatment,three species of basil seeds germination rate,germination index and the seedling root growth
were higher than the control group.Under the 10%PEG-6000drought stress treatment,purple basil seed germination
and seedling growth performance is better than those of control group.With the increasing of stress concentration,the
seed germination and seeding growth of the Ocimum basilicum Land Ocimum basilicumwere inhibited to some extend.
Under the 20%concentration,three Basil seed germination and seedling growth were significantly inhibited,the leaf of
Ocimum basilicum Land Ocimum basilicum were not expansion.The seed was difficult to germinate under the 30%
PEG-6000drought stress treatment.
Key words:Drought stress;PEG-6000;Basil seeds;Germinate;Growth
  罗勒是唇形科罗勒属一年生草本植物,作为常
见的芳香植物,其品种繁多,集化工、食用、医用于
一体,并且具有较高的观赏价值[1~3]。芳香植物是
指含有芳香物质成分的植物类群[4]。其中,芳香地
被植物不仅具有园林植物所具有的绿化美化及观
赏游憩等功能,还具有香化及保健治疗等特殊功
能,对于城市园林建设具有重要的意义[5]。山西省
共有芳香植物88科262属436种,其中,草本植物
占总数的60%以上,关于芳香地被植物的研究起
步晚,发展慢,种质资源没有得到合理的利用[6]对
于大多数植物来说,种子萌发期和幼苗生长阶段对
环境胁迫最为敏感,是种子植物生活史的关键阶
段,所以常用种子萌发及幼苗的生长状况来评价植
物的抗逆性[7,8]。
本研究采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟土壤的
自然水势,对大叶罗勒(Ocimum basilicum L)、极
DOI:10.13842/j.cnki.issn1671-8151.2015.06.010
细叶罗勒(Ocimum basilicum)、紫罗勒(Ocimum
basilicum ˋPurple Rufflesˊ)种子发芽进行干
旱胁迫处理,通过研究其发芽率、发芽指数及幼苗
生长对胁迫的差异性,为其种子播种繁殖及苗期生
产提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料
供试品种大叶罗勒(Ocimum basilicum L)、极
细叶罗勒(Ocimum basilicum )、紫罗勒(Ocimum
basilicum‘Purple Ruffles’),来自北京南无科贸
有限责任公司(2014年11月生产)。
1.2 方法
1.2.1 实验方法
采用不同浓度的PEG-6000模拟干旱胁迫,分
别设置0(CK)、5%、10%、20%、30%五个处理梯
度,每个处理设3次重复。每个重复处理选取
50粒饱满的罗勒种子,均匀置于铺有用不同浓度
的 PEG-6000 溶 液 浸 泡 过 的 滤 纸 的 培 养 皿
(90mm)中,然后放入光照培养箱中,光照和黑暗
各12小时。每天按时向滤纸加PEG-6000溶液数
滴,以保持滤纸湿润为宜,每2d更换1次滤纸,以
减少水势变动,防止细菌滋生。试验在恒温条件下
进行,温度为22~24℃。
从种子置床之日起观察,以胚根长度大于等于
种子直径的2倍作为发芽标准,逐日记录发芽个
数,将3个重复中最早有1粒种子发芽之日作为该
处理发芽的开始期,以各个处理的种子发芽率没有
明显变化之日作为发芽结束期。
1.2.2 测定指标
发芽率=(发芽的种子数/种子总数)×100%
发芽指数=∑Gt/Dt(Gt是t时间种子发芽个
数,Dt是相应的发芽时间)[9]
观察记录到种子发芽完成,将培养皿中所有正
常生长的幼苗进行生长指标的测量。用CAD软
件的光栅图像参照功能测量幼苗的根长(mm)、茎
长(mm)以及叶面积(mm2),取平均值进行对比。
1.2.3 数据分析
对不同处理下发芽与生长指标进行单因素方
差分析,并做多重比较(LSD),显著水平为0.05,
统计和分析制图采用 Excel和SPSS 17.0统计
软件。
2 结果与分析
2.1 干旱胁迫对三种罗勒种子发芽率的影响
发芽率是反应种子发芽能力的主要指标,随着
干旱程度的加深发生变化。本研究结果表明,随着
干旱胁迫程度的增加,三种罗勒种子发芽率整体呈
现先升(PEG-6000浓度0~5%)后降(PEG-6000
浓度10%~30%)的趋势(图1)。在CK处理下,
大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒的萌发率分别为
74.00%、80.00%、70.00%;PEG-6000浓度为5%
的时候,三种罗勒种子的发芽率较CK处理下的发
芽率提高了10.00%、12.67%、23.33%;浓度为
10%的时候,大叶罗勒和极细叶罗勒种子的发芽率
分别为CK处理的76.92%、94.74%,紫罗勒的发
芽率较CK处理下的发芽率提高了11.33%;当浓
度上升为20%时,大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒
的萌发率分别为 CK 处理的43.59%、15.79%、
40.00%;30%的PEG-6000浓度时,三种罗勒种子
均无法萌发。5%浓度的PEG-6000可以促进罗勒
种子萌发,促使启动种子体内一系列保护机制,减
少种子吸胀过程中膜系统的损伤。随着干旱胁迫
程度的增加,种子发芽率降低,PEG-6000浓度增
加到30%时种子完全不能萌发。
图1 干旱胁迫对三种罗勒种子发芽率的影响
Fig.1 Effect of drought stress on three species of
basil seed germination
2.2 干旱胁迫对三种罗勒种子发芽指数的影响
发芽指数是种子的活力的重要指标,其值越
大,种子活力越高,三种罗勒种子的发芽指数随干
旱胁迫变化规律同发芽率的变化趋势相同(图2)。
在CK处理下,大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒的
发芽指数分别为46.29、51.27、44.50;在5%的
PEG-6000处理的情况下,三种罗勒种子的发芽指
51635(6) 任瑞芬等:干旱胁迫对三种罗勒种子萌发的影响
数较CK 处理下的发芽指数提高了2.41、5.46、
14.03,种子均表现出较强的活力;浓度为10%的
时候,大叶罗勒和极细叶罗勒种子的发芽指数分别
为CK处理的62.57%、75.47%,紫罗勒的发芽指
数比CK处理下的大8.22;20%的PEG-6000浓度
时,大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒的发芽指数分
别为 CK 处理的 20.11%、7.22%、24.99%;当
PEG-6000浓度上升为30%时,三种罗勒种子的发
芽指数均为0。可见,低浓度的PEG-6000在一定
程度上可以提高这三种罗勒种子的活力,高浓度的
PEG-6000严重抑制了种子的活力。
图2 干旱胁迫对三种罗勒种子发芽指数的影响
Fig.2 Effect of drought stress on three species of
basil seed germination index
2.3 干旱胁迫对三种罗勒幼苗生长的影响
幼苗生长情况作为抗旱性评价的重要指标之
一,通过对幼苗的叶面积、根、茎长度以及根茎比的
综合对比,反应幼苗在干旱胁迫下的生长情况。三
种罗勒幼苗的叶面积、茎长、根长以及根茎比随着
PEG-6000浓度的上升均呈现出下降趋势。
三种罗勒幼苗的叶面积均随着PEG-6000浓
度的上升均呈现出下降趋势(图3)。CK处理下大
叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的叶面积分别为
24.52mm2、13.60mm2、33.08mm2;浓度为5%的
时候,大叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的叶面积分别
较 CK 处 理 降 低 了 9.9 mm2、2.58 mm2、
0.78mm2;在10%的PEG-6000处理的情况下,大
叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的叶面积分别为
9.77mm2、10.75mm2、24.36mm2,较CK处理分
别降低了14.75mm2、2.85mm2、8.72mm2;当
PEG-6000浓度上升为20%时,紫罗勒的叶面积为
4.33mm2,大叶罗勒、极细叶罗勒均未展叶。
图3 干旱胁迫对三种罗勒幼苗叶面积的影响
Fig.3 Effect of drought stress on three species of
basil seedling leaf area
三种罗勒幼苗茎的长度随着PEG-6000浓度
的上升均表现出显著的差异性(图4)。在CK处
理下,大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒幼苗的茎长
分别为15.63mm、9.61mm、11.47mm;5%的
PEG-6000处理时,大叶罗勒的茎较CK处理缩短
了7.98mm,极细叶罗勒和紫罗勒幼苗的茎长分
别较CK处理伸长了0.46mm、0.26mm;浓度为
10%的时候,大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒幼苗
的茎长分别分别较CK处理的缩短了9.15mm、
3.25mm、4.27mm;浓度上升为20%时,大叶罗
勒、极细叶罗勒和紫罗勒幼苗的茎长明显缩短,分
别为2.97mm、4.11mm、1.54mm。
图4 干旱胁迫对三种罗勒幼苗茎长的影响
Fig.4 Effect of drought stress on three species of
basil seedling shoot length
随着PEG-6000浓度的上升,三种罗勒幼苗根
的长度总体呈现缩短的趋势(图5)。CK处理下大
616 山 西 农 业 大 学 学 报(自然科学版) 2015
叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒幼苗的茎长分别为
29.91mm、26.12 mm、14.58 mm;5% 的 PEG-
6000处理下,大叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的根
长分别较 CK 处理缩短了3.60mm、9.91mm、
0.66mm;浓度为10%的时候,大叶罗勒、极细叶
罗勒、紫罗勒的根长为23.49mm、10.94 mm、
8.18mm,较 CK 处理分别 缩 短 了 6.42 mm、
15.18mm、6.40mm;浓度上升为20%的时候,大
叶罗勒、极细叶罗勒、紫罗勒的根长明显缩短,分别
为5.82mm、5.29mm、2.37mm。
图5 干旱胁迫对三种罗勒幼苗根根长的影响
Fig.5 Effect of drought stress on three species of basil
seedling root length
三种罗勒幼苗的根茎比随着PEG-6000浓度
的变化表现出显著的差异性,大叶罗勒的根茎比在
各个PEG-6000浓度处理下均大于 CK 处理(图
6)。CK处理下大叶罗勒、极细叶罗勒和紫罗勒幼
苗的根茎比分别为1.78、2.23、1.29;浓度为5%的
时候,极细叶罗勒、紫罗勒的根茎比分别较CK处
理降低0.61、0.10,大叶罗勒较 CK 处理升高了
1.78;在10%的PEG-6000浓度时,大叶罗勒的根
茎比为3.63,极细叶罗勒、紫罗勒的根茎比为
1.71、1.14,分别较CK处理降低了0.52、0.15;浓
度上升为20%时,大叶罗勒的根茎比较CK处理
大0.22,极细叶罗勒、紫罗勒的根茎比分别较CK
处理降低了0.91、0.75。
3 讨论
3.1 干旱胁迫对三种罗勒种子萌发的影响
本试验结果表明低浓度(5%,10%)的PEG-
6000可以促进三种罗勒种子萌发,浓度上升为
20%时发芽率均下降,大叶罗勒和紫罗勒种子的发
图6 干旱胁迫对三种罗勒幼苗根茎比的影响
Fig.6 Effect of drought stress on three species of basil
seedling root/shoot
芽率达到了CK的40%以上,极细叶罗勒的发芽
率仅为CK处理的15.79%,呈现出显著的种间差
异性。李志萍[10]和吕美婷[11]等采用PEG-6000模
拟干旱对栓皮栎种子和红砂种子萌发特性的研究
结论一致,一定程度的干旱胁迫可以提高种子的发
芽率。
正如王景伟[12]、韩文娟[13]和苏有谊[14]对芸豆
种子、5种蒿属沙生半灌木种子及紫薇种子的研究
表明,随着PEG-6000浓度的上升,种子发芽指数
呈下降趋势。本研究中紫罗勒在低浓度(5%、
10%)的PEG-6000处理的情况下发芽指数均大于
CK处理;20%处理浓度,发芽指数小于CK处理;
30%浓度处理发芽指数为0。大叶罗勒和极细叶
罗勒种子的发芽指数在PEG-6000浓度为5%的时
候大于CK处理,之后随着PEG-6000浓度的上升
发芽指数呈下降趋势。此外,紫罗勒在各个浓度
(5%、10%、20%)处理下的发芽指数均大于同梯度
处理下大叶罗勒和极细叶罗勒种子的发芽指数,表
现出较强的活力。
3.2 干旱胁迫对三种罗勒幼苗生长的影响
叶片与根茎的生长情况是衡量植物幼苗在胁
迫下受伤害的重要指标[10,15,16]。焦树英和罗光宏
等在干旱胁迫下对3种狼尾草和唐古特白刺幼苗
生长特性的研究得出高浓度的PEG-6000处理会
抑制幼苗根茎的伸长以及叶片的生长[17,18]。本试
验三种罗勒幼苗的根、茎长度以及叶面积随着
PEG-6000浓度的上升呈现下降趋势,甚至在
PEG-6000浓度为20%的时候,只有紫罗勒的茎端
伸出了叶片。同时,紫罗勒的根茎比值与CK处理
间的差异性不显著,在干旱胁迫下根茎生长呈现出
一定的稳定性,因此,紫罗勒幼苗对干旱胁迫的抗
71635(6) 任瑞芬等:干旱胁迫对三种罗勒种子萌发的影响
性优于其他两种罗勒。
4 结论
采用不同浓度的PEG-6000模拟干旱胁迫对
三种罗勒种子的处理表明,随胁迫程度的增强种子
萌发情况及幼苗的生长均明显受到抑制,尤其是在
PEG-6000浓度为30%的时候,三种罗勒种子均不
能萌发。三种罗勒对干旱胁迫呈现出不同的响应
机制,总体表现为紫罗勒的抗旱性优于大叶罗勒和
极细叶罗勒。
参 考 文 献
[1]王文翠,但忠,木万福,等.罗勒的适应性研究及开发价值[J].香料香精化妆品,2012,2(1):21-24.
[2]田野,郑桂英,张会慧,等.光强和温度对罗勒幼苗叶片叶绿素荧光的影响[J].草业科学,2013,30(10):1561-1568.
[3]程璐璐,陈敏,冷平生,等.不同温度对紫罗勒萜烯类挥发物释放的影响[J].北京农学院学报,2015,30(2):2-6.
[4]郝培尧.北京芳香植物资源开发利用初探[J].山东林业科技,2007,4:64-67.
[5]贵红霞,李繁.芳香植物的功能及园林应用形式[J].绿色科技,2011,11:53-55.
[6]王国正,闫晨曦,张海,等.山西城市园林绿化树种与应用[M].北京:中国城市出版社,2011:5-22.
[7]伏兵哲,兰剑,李小伟,等.PEG-6000旱胁迫对16个苜蓿品种种子萌发的影响[J].种子,2012,31(4):10-14.
[8]陈文,马瑞君,王桔红,等.盐和PEG模拟干旱胁迫对沙米种子萌发及幼苗生长的影响[J].干旱地区农业研究,2012,30(4):113-119.
[9]李威,张曦,谭勇,等.干旱胁迫对3个品种红花种子萌发的影响[J].中国农学通报,2013,29(34):207-211.
[10]李志萍,张文辉,崔豫川,等.PEG模拟干旱胁迫对栓皮栎种子萌发及生长生理的影响[J].西北植物学报,2013,33(10):2043-2049.
[11]吕美婷,杨九燕,杨明,等.不同强度干旱胁迫对红砂种子萌发的影响[J].中国草地学报,2010,32(6):58-63.
[12]王景伟,金喜军,杜文言,等.干旱胁迫对芸豆种子萌发及生理特性的影响[J].干旱区研究,2014,31(4):734-738.
[13]韩文娟,王铁娟,玉昉永,等.5种蒿属沙生半灌木种子萌发耐旱性研究[J].种子,2015(02):42-45.
[14]苏有谊,潘健,周肖琴,等.紫薇种子萌发对PEG模拟干旱胁迫的响应[J].安徽农业科学,2014,42(32):111372-111373.
[15]蔺吉祥,李晓宇,张兆军,等.温度与盐碱胁迫交互作用对羊草种子萌发与幼苗生长的影响[J].草地学报,2011,19(6):1005-1009.
[16]李正理.旱生植物的形态和结构[J].生物学通报,1981(4):9-12.
[17]焦树英,李永强,沙依拉·沙尔合提,等.干旱胁迫对3种狼尾草种子萌发和幼苗生长的影响[J].西北植物学报,2009,29(2):308-313.
[18]罗光宏,王进,颜霞,等.干旱胁迫对唐古特白刺(Nitraria tangutorum)种子吸胀萌发和幼苗生长的影响[J].中国沙漠,2014,34(6):
1537-1543.
(编辑:梁文俊)
(上接第613页)
[15]Rohacek K.Chlorophyl fluorescence parameters:the definitions,photosynthetic meaning and mutual relationships[J].Photosyntheti-
ca,2002,40(1):13-29.
[16]Qiu B S,Zhang A H,Liu Z L,et al.Studies on the photosynthesis of the terrestrial cyano bacterium Nostoc flageliforme P subjected
to desiccation and subsequent rehydration[J].Phycologia,2004,43(5):521-528.
[17]Su Peixi,Yan Qiaodi.Photosynthetic characteristics of C4desert species Haloxylon ammodendron and Caligonum mongolicum under
different moisture conditions[J].Acta Ecologica Sinica,2006,26(1):75-82.
[18]杨勇,蒋德安,孙骏威,等.不同供镁水平对水稻叶片叶绿素荧光特性和能量耗散的影响[J].植物营养和肥料学报,2005,1(1):79-86.
[19]汪炳良,徐敏,史庆华,等.高温胁迫对早熟花椰菜叶片抗氧化系统和叶绿素及其荧光参数的影响[J].中国农业科学,2004,7(8):
1245-1250.
[20]张定一,杨武德,党建友,等.除草剂对强筋小麦产量及生理特性的影响[J].应用与环境生物学报,2007,13(3):294-300.
[21]党建友,张定一,裴雪霞,等.除草剂对小麦光合特性籽粒产量及品质的调控效应[J].小麦研究,2008,29(1):12-22.
(编辑:张贵森)
816 山 西 农 业 大 学 学 报(自然科学版) 2015