聚乙二醇对谷稗种子萌发及相关生理指标的影响

中国农学通报2010,26(12):122-125Chinese Agricultural Science Bulletin聚乙二醇对谷稗种子萌发及相关生理指标的影响王文帆,梁素钰,刘滨凡,刘广菊(黑龙江省森林工程与环境研究所,哈尔滨150040)摘要:研究聚乙二醇(PEG6000)渗透处理谷稗种子对其萌发及相关生理指标的影响,分析谷稗种子萌发和幼苗生长与水分胁迫的关系,旨在研究引发对促进供种萌发和活力的效应,为谷稗的生产管理提供科学依据。分别以15%、20%、25%、30%浓度的PEG6000对谷稗种子进行2460、100h浸种渗透处理,研究谷稗发芽率、发芽速度、相对电导率、脯氨酸含量的变化。适宜的PEG6000浓度和浸种时间均能不同程度的促进谷稗种子的萌发,表现为谷稗种子发芽率增高、发芽速度加快、相对电导率下降。当25%PEG6000浸种24 h时，脯氨酸含量达633.31 μg/mg,是CK的3.56倍，存在极显著差异(P< 0.01)。PEG6000处理提高了谷稗种子的发芽率、发芽速度和细胞膜系统的完整性,25%PEG6000浸种24h是PEG引发谷稗种子较为适宜条件。关键词:谷稗;聚乙二醇;萌发;脯氨酸.中图分类号:S3.文献标志码:A论文编号: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,长的穗像谷子,实为稗子。谷稗抗旱、耐土壤贫瘠、谷稗( Echinochloa crusalli)是 一年生禾本科作耐盐碱(pH<8.5),适应范围广,故有“碱稗”,“旱稗”之基金项目:哈市科技创新资金项目(RC2008QN008003)。第一作者简介:王文帆,男，1982年出生,黑龙江哈尔滨人,硕士研究生,研究方向生物质及其能源，生态环境可持续。通信地址: 150081哈尔滨市南岗区哈平路134号，黑龙江省森林工程与环境研究所, E-mail: wangwenfan@163.com.通讯作者:梁素钰，博士后，副研究员,研究方向为生物质及其能源，生态环境可持续。通信地中国煤化工境研究所,哈尔滨市南岗区哈平路134号, 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:聚乙二醇对谷稗种子萌发及相关生理指标的影响123称。因谷稗高大抗倒伏,分蘖力极强,具有生长健壮，干净，然后取滤纸分别用15%, 20%, 25%, 30%(W:V)整齐-致，粮草兼收，草料兼用等特点，稗草可调制干的PEG600溶液浸种24 h, CK用蒸馏水浸种,同时用草和青刈利用青草，既可青精兼用，又可打草浆养鱼，25% PEG6000溶液分别浸种24、60、100 h,以确定PEG作为饲料家畜适口性好，另外还可以与豆科牧草混合对谷稗种子的适宜浸种时间。样品完全浸没并经常提青贮喂奶牛3。在种子发芽试验中,常用聚乙二醇动纱布袋，以利于增加氧气。PEG浸种结束后用重蒸(PEG)溶液来调节水势, PEG作为- -种常用的引发剂，水冲洗种子5次后滤纸吸干种子表面水分,并置于铺最早由Heydecker等提出,因其分子量高不能自由通有双层吸水纸的培养皿中整齐排列,每皿100粒,种子过滤纸和植物细胞壁,而调节PEG溶液的浓度可以控摆好后每皿加20mL处理液,再加盖双层吸水纸，盖制种子萌发时的水势,产生胁迫效果。研究表明,水分好，在恒温28C进行发芽试验,每天定时在培养皿中胁迫会使根质量下降，根系的生长与分生能力减弱,根(沿皿壁加入)滴加处理液15mL,保持滤纸湿润，每天条数减少,根长缩短1+7,但适度的胁迫可以使同化物更更换1次滤纸，及时适量补水，逐日观察发芽情况并记多向根系分配，促使根系的分枝和下扎,当胁迫解除录,第5天结束试验并进行最终数据统计。后，根系会产生补偿生长80。PEG作为种子引发剂，.2.2 生理生化指标测定细胞膜透性采用DDS-1IC在洋葱、烟草、牧草、苏丹草、沙打旺、五芒雀麦、紫花苜电导率仪测定,以相对电导率(%)表示，相对电导率=蓿等植物种子应用中效果明显，可以提高种子的发芽(浸泡电导率值/煮沸后电导率值)x100%"*;脯氨酸率,增强抗逆性,从而间接节约种子,降低成本,提高效(Pro)含量测定采用酸性茚三酮法"。益14。1.3数据分析但由于不同品种的种子，甚至同一批不同批次的试验数据为不同处理方案的3次重复平均值,运种子对于引发的要求各不相同,而使PEG引发在不同用SPSS统计软件进行方差分析。种类种子上的效应往往不同,而关于PEG对谷稗种子2结果与分析的引发效益方面未见相关报道。此实验以谷稗种子为2.1PEG引发对谷稗种子发芽率和发芽速度的影响材料，通过室内培养,测定不同PEG浓度和不同PEG以恒温28 C培养谷稗种子,PEG引发的多个浓度浸种时间处理对谷稗发芽率、发芽速度、相对电导率、下的种子,早期萌动迅速,出现较高的发芽速度和发芽脯氨酸含量的影响，分析谷稗种子萌发和幼苗生长与率(表1)。发芽开始后3~4天就可达到90%的发芽率，水分胁迫的关系,旨在研究引发对促进供种萌发和活PEG引发的种子发芽迅速整齐,种皮开裂后幼芽生长力的效应，为谷稗的生产管理提供科学依据。较快，以25%引发24小时的效果最好,分别于第2天和1材料与方法第3天达70%和90%发芽率，与CK差异显著(P<1.1 材料0.05)。表明经25%PEG预处理100 h可明显缩短谷稗该实验是以谷稗种子和聚乙二醇溶液(PEG6000)种子的发芽时间，使种子发芽高峰提早出现,并可在较为实验材料。谷稗种子来源于辽宁省朝阳市畜牧所短的时间内迅速整齐发芽。(朝牧一号稗子), 聚乙二醇6000为天津市化学试剂批2.2PEG引发对谷稗种子生理生化特征的影响发部进口分装的日本纯品。实验于2009年在黑龙江细胞膜不仅是细胞与环境发生物质交换的主要通省林业科学院进行。道，也是感受环境胁迫最敏感的原生质体,PEG引发1.2试验方法直接影响细胞的膜脂和膜蛋白,使脂膜透性和膜脂过1.2.1 种子及其处理选择大小色泽一 致，饱满，种皮完氧化速度发生改变,从而影响膜的正常生理功能7。好有种埠的谷稗种子，按100粒每份装入纱布袋中，系不同浓度PGE处理下谷稗种子相对电导率如图1所紧袋口,用0.1% HgCl溶液消毒20 min后,无菌水冲洗示，谷稗种子细胞膜透性经PEG引发后呈下降趋势,.表1PEG引发对种子发芽速度和发芽率的影响浓度15%20%25%30% .C引发时间h26(0010024060发芽率70%时间d3发芽率90%时间/d中国煤化工发芽率988°)0YHCNMH G8:124.中国农学通报htp://wwwcasb.org.cn在15%~25%PEG浓度范围内,细胞膜透性逐渐降低，所含脯氨酸有明显变化(P<0.01),在15%~30% PEG当25%PEG浓度浸泡24h时达82.23%，低于浓度引发下,脯氨酸含量迅速大幅度升高,与CK相比.CK2.88%,当浓度提高到30%PEG时,细胞膜透性有差异极显著(P<0.01),当PEG浓度在15%~25%范围所升高,仍低于CK,表明谷稗种子在此浓度处理范围内脯氨酸含量平稳上升,当浓度达30%时,脯氨酸含量内，细胞膜透性降低。出现反弹开始~下降。表明经PEG引发谷稗种子可促不同浓度PGE下谷稗种子脯氨酸的含量经统计进脯氨酸含量增长，且作用明显,尤其25%PEG浓度处分析如图2所示，与CK相比,经PEG处理的谷稗种子理60 h,是CK的3.67倍,达极显著差异(P<0.01)。8■24h-▲60r100h▲-60hD 100h65085 .品550咽450t中841瓷350e 83250821500(CK)15%20%25%30%PEG浓度图1不同浓度PGE处理下谷稗种子相对电导率图2不同浓度PGE下谷稗种子脯氨酸的含量3讨论萌发及相关生理指标影响以24h为最佳效果,PEG浸PEG是一种高分子渗压剂,用PEG对谷稗种子预种时间过长(100 h)加剧谷稗种子膜脂过氧化作用。处理时起到渗透调节作用,缓解种子吸水速度和降低综上可知,25%PEG浸种24h是PEG引发谷稗种子最细胞内水势差,种子在吸收初始期吸收压高于PEG溶适宜的条件。该实验中发芽率较高是因为试验前对种液的渗透压，种子正常吸水，而当吸收压与PEG溶液子进行认真的选取和消毒清洗，且在实验室中保证了的渗透压平衡时,吸水停止,抑制细胞伸长，当处理后谷稗种子的水分和温湿度,田间试验还有待于下一步的谷稗种子在萌发时就可在前阶段萌发的基础上继续进行深入的研究。吸水,可较未处理的种子提前萌发且出土整齐,提高种子发芽率和萌发速度,这与PEG渗透处理油菜、烟草参考文献等种子效果相一-致1821。[1] 张永根,王志博,宋平.黑龙江省主要栽培的禾本科牧草对奶牛的在种子引发过程中,适宜浓度PEG可减少细胞膜营养价值评价[].草业科学2006(9):64-69.牟晓燕优质牧草一谷稗的栽培与利用[].养殖技术顾问,2009(8):的机械损伤，利于膜损伤部位生理生化修复,促进了膜l2.结构和生理功能的完善,减少营养物质渗漏,提高种子B3]韩贵清,韩微波,张 月学,等"Co-y射线诱发谷稗和御:谷的辐射生物抗逆性。游离脯氨酸具有保护酶的空间结构，稳定膜学效应研究[]草业科学20098):97-100.系统,参与叶绿素的合成，消除NH,的毒害等作用”,4] 高志红,陈晓远聚乙二醇造成的水分胁迫对水稻根系生长的影响可以作为植物抗逆性筛选的指标吲。此次试验中,测[].华北农学报2009,24(2): 128-133.得不同浓度PEG模拟胁迫处理谷稗种子游离脯氨酸5]单长卷,梁宗锁.土壤干早对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响[D.中国生态农业学报2007.15(5):38-41.的含量时，脯氨酸大量积累，原因可能是脯氨酸能缓解6] 吴安慧,张岁岐,邓西平,等水分亏缺条件下玉米根系PIP2 -5基因胁迫对植物细胞的伤害,起到维持细胞渗透平衡的作的表达[D]植物生理学通讯.2006.42(3):457-460.用。用15%~25%PEG浓度处理谷稗种子，发芽速度7] Gazal R M,Kubiske M E. Infuence of initial root length on加快,发芽率增高，相对电导率下降,脯氨酸含量随浓physiological responses of cherrybark oke and Shumard oke度增高而增高，达30%PEG浓度时电导率上升,脯氨seedlings to field drought conditions [D]_ Forest Ecology酸含量下降，说明PEG浓度过高会对谷稗种子膜系统Manageme中国煤化工产生损失,不利于其萌发,各浓度浸种时间对谷稗种子8] NeuhausMYHCNMHGt al. Drying half theroot-zone_.a.a. Mill.v.Hass trees王文帆等:聚乙二醇对谷稗种子萌发及相关生理指标的影响125[16]白 宝璋,史安国,赵景阳,等植物生理学[M].北京:中国农业科技出root-zone drying[J]Journal ofHorticultural Science an版社,2001:60-61,120-121.Biotechnology,2007,82(5):679-689.[17]吕庆,郑荣梁.干早及活性氧引起的膜脂过氧化与脱脂化[D].中国[9]王秋菊,李明贤,赵宏亮等.控水灌溉对水稻根系生长影响的试验科学(C辑)1996,26(1);26-30.研究[].中国农学通报2008,24(8):206-208.18] 张海旺，芦翠乔，吴丁，等聚乙二醇(PEG)渗透处理对老化油菜种子[10]齐健,宋凤斌,韩希英,等.干旱胁迫下玉米苗期根系和光合生理特过氧化及细胞膜透性的影响[]华北农业学报,1989,4(2):56-62.性的研究[].吉林农业大学学报2007,29(3);241-246.[19]丁永乐,郑宪滨. PEG对烤烟种子萌发和幼苗生理特性的影响[D].11] Heydecker W,Higgins J,ulliver R LAcelerated germination by河南农业科学20):8-1010osmotic seed treatment[J.Nature, 1973,246:42-44.[20]吴晓珍,傅 家瑞.衬质渗调对菜心种子的引发效果[I]中山大学学12] 孙建华,王彦荣,余玲,等.聚乙二醇引发几种牧草种子发芽率和活报:自然科学版,1997,36( ):69-73.力的影响[J]草业学报199,8(2):34-42.[21]张燕方力,吴也池，等.PEG浸种处理提高烟草种子活力的效应[13]舒英杰周 玉丽,时侠清,等.聚乙二醇对苦瓜种子萌发及相关生理[]种子203,22(6):26-28.指标的影响[]热带作物学报2009,30(1):42-46.2]王波,宋凤斌燕麦对盐碱胁迫的反应和适应性[J].生态环境,2006,[14]孙渭, 李斌,杨建雄聚乙二醇浸种对烟草种子萌发的影响[J].种子,15(3):625-629.2003):10-13.23]汤章城,王育启,吴亚华，等.不同抗早品种高梁苗中脯氨酸积累的[15]赵世杰植物生理学实验指导[M].北京:中国农业科技出版社,差异[].植物生理学报,2002,12(2):154-162.2004:26-34.中国煤化工MHCNMH G