外源SA对干旱胁迫下金莲花种子萌发及幼苗生长的影响

杨晓洲

(河北小五台山国家级自然保护区管理局，河北 张家口 075700)

1 引言

金莲花(TrolliuschinensisBunge)，毛茛科(Ranunculaceae)金莲花属(TrolliusLinn)多年生草本植物[1]，其花朵富含黄酮、多糖、生物碱、蛋白质和其它各种化学物质[2]，在临床上主要用来抗炎、抗病毒、抗氧化等方面的治疗，最新研究结果表明其对人乳腺癌、食道癌等具抑制机制[3,4]。同时，其花色金黄，植株秀丽，也是优良的花坛、花境和盆花材料。近年来，随着人们对金莲花药用和观赏价值的提高，野生金莲花资源遭到了极大的破坏，既不能获得足够的种子，也不能保证市场金莲花药材的供应。

近年来，对于金莲花的研究主要集中在化学成分测定、药理作用、生态特征以及人工栽培技术等方面，但对于其种子的抗逆生理及外源物质缓解等的研究则鲜有报道。干旱半干旱环境中降水量少，蒸发量大，水分成了限制植物种子萌发和幼苗生长的主要因子。聚乙二醇(PEG-6000)具有本身不易自由通过细胞壁、不易渗入活细胞内，不会给种子内增加营养物质且无毒，同时还能缓解萌发初期水分进入种子的速率等优点，常被作为模拟干旱胁迫的渗透助迫剂[5]。

本研究以金莲花种子为试验材料，研究外源SA对干旱胁迫下金莲花种子萌发和幼苗生长的影响，并探索减轻干旱胁迫危害的最适SA浓度，以期为提高金莲花种子萌发期的抗旱性，促进其规范化栽培和扩大其在干旱半干旱地区的种植范围提供依据。

2 材料与方法

2.1 试验材料

本试验所用的金莲花种子采自河北小五台山国家级自然保护区，经鉴定为金莲花的种子，采后自然风干，置于牛皮纸袋里，放在4℃冰箱内保存。

2.2 试验设计

2.2.1 外源SA处理对PEG-6000胁迫下种子萌发的影响

选取健壮、饱满、大小一致的金莲花种子，清水浸种4 h，以0.1%HgCl2消毒8 min，用蒸馏水反复冲洗3～5次，再用800 g/L的赤霉素浸种4 d[6]。依据PEG-6000模拟干旱胁迫预试验，金莲花种子对PEG-6000的最大耐受浓度浓度为15%。设置外源SA浓度分别为0.5、1.0、1.5和2.0 mmol/L，分别记为S1、S2、S3和S4；以清水和15%PEG-6000为对照，记为CK1和CK2。

试验采用纸上培养法。选择处理过的金莲花种子各100粒，3次重复，置于培养皿，培养皿内置2层滤纸，分别加入定量的处理溶液至滤纸饱和，加盖置于人工气候箱恒温培养(光照强度2500lx，光照时间14h/d，湿度70%)。及时更换滤纸，补充溶液，减少水势变动。

培养后第2 d开始记录种子发芽情况，10 d左右结束发芽试验。每日观察种子的发芽情况，以胚根露出种皮计数。

2.2.2 外源SA处理对PEG-6000胁迫下金莲花幼苗部分生理指标的影响

种子萌发后依次植入花盆，花盆置于温室内，栽培基质为草炭土和蛭石等体积混合，后期依金莲花幼苗生长情况施浇1/2Hoagland溶液，保持基质的营养和湿度。2个月后，随机选取不同处理的金莲花叶片，对其生理指标进行测定。

2.3 测定指标及方法

2.3.1 金莲花种子萌发指标

发芽率(GR)=Gt/T×100%

发芽势(GE) =指定某天的发芽数/T×100%

发芽指数(GI)=∑Gt/Dt

公式中，Gt表示在时间t日的发芽数；Dt是相应的发芽日数；T是种子总数。

2.3.2 金莲花幼苗生理指标的测定

金莲花幼苗地上、地下部分的干重、叶片相对含水量采用烘干法测定；叶绿素含量测定采用分光光度法；叶片的相对电导率采用电导率仪测定。

2.4 数据统计及分析

应用SPSS19.0和Microsoft Excel 2013软件进行数据的分析处理，用Duncan新复极差法进行差异显著性分析。

3 结果与分析

3.1 SA对PEG-6000胁迫下金莲花种子萌发影响

由表1可知，一定浓度的外源SA处理可以有效缓解金莲花种子在PEG-6000模拟干旱胁迫下的萌发。但SA浓度过大，不仅不会缓解金莲花种子的萌发，还会加深PEG-6000对其的抑制作用，影响金莲花种子的正常萌发，当SA浓度达到2.0 mmol/L时，金莲花种子的发芽率、发芽势和发芽指数分别只有20.0%、16.0%和2.6，与CK1、CK2和另外3个SA处理之间均存在极显著性差异。随着SA处理浓度的增加，金莲花种子的发芽率、发芽势和发芽指数均呈现先增加后减少的趋势。就发芽率、发芽势而言，S2、S3与S1之间存在显著性差异，与CK1之间无显著性差异，与CK2之间存在极显著性差异，说明S2、S3处理对于PEG-6000具极显著的缓解效应，且可以缓解到无胁迫状态。就发芽指数而言，S2、S3与与S1之间存在极显著性差异，与CK1之间无显著性差异存在，与CK2之间也存在极显著性差异。综合发芽率、发芽势和发芽指数，S2与S3处理的缓解效果最佳，此时的外源SA浓度为1.0～1.5 mmol/L。

3.2 外源SA对PEG-6000胁迫下金莲花幼苗生物量及其部分生理指标的影响

3.2.1 外源SA对PEG-6000胁迫下金莲花幼苗根冠比和叶片相对含水量的影响

称量各个处理金莲花幼苗、叶片的鲜重，恒重法烘干到恒重，测得其干重，分别计算其叶片相对含水量和根冠比，结果见表2。CK2处理后，金莲花幼苗的根冠比达到了1.70，显著的高于CK1，说明PEG-6000模拟干旱胁迫显著抑制金莲花幼苗干物质的积累，且对地上部分的影响明显大于根系。随着外源SA处理浓度的提高，根冠比均有不同程度的下降，S1与S2、S3和S4之间均存在显著性差异，但与CK2之间无显著性差异存在，说明S1对干旱胁迫缓解效果不显著；S2与S3、S4之间均存在显著性差异，同时与CK1、CK2之间也存在显著性差异；说明S2缓解干旱胁迫的效应显著；S3、S4之间无显著性差异存在，与CK2之间存在显著性差异，而与CK1之间无显著性差异存在，说明S3、S4的缓解效果非常明显，可以缓解到无胁迫状态。综上所述，适宜浓度的SA 可在一定程度上缓解干旱胁迫对金莲花幼苗造成的伤害，且对地下部分旱害的缓解效应由于根系，最佳的外源SA浓度应该是1.0～2.0 mmol/L。

注：小写字母代表各处理间存在显著性差异(a<0.05)，大写字母代表各处理间存在极显著性差异(a<0.05)，以下同

恒重法测定各个处理的金莲花幼苗叶片的干重和鲜重。外源SA在一定程度上可以有效提高幼苗叶片的含水量(S4除外)，随着SA处理浓度的增加，金莲花幼苗的叶片含水量呈现先升高后降低的趋势，以S2处理时最大，达到了84.9%，与CK2处理存在显著性差异，与CK1之间无显著性差异存在；S1和S3处理与CK1和CK2之间均存在显著性差异。当SA处理浓度达到2.0 mmol/L(S4处理)时，其幼苗叶片含水量只有68.7%，显著的低于其它3个处理，也显著的低于CK1和CK2，这说明高浓度的SA处理不仅没有缓解干旱胁迫，反而加剧了幼苗叶片水分的丧失。以幼苗叶片含水量为测度指标，可知缓解PEG-6000模拟干旱胁迫的最佳外源SA浓度为1.0 mmol/L。

表2 外源SA对PEG-6000胁迫下金莲花幼苗根冠比和叶片相对含水量的影响

3.2.2 外源SA对PEG-6000胁迫下金莲花幼苗叶片叶绿素含量的影响

测定各个处理和对照的叶片叶绿素含量，外源SA处理经PEG-6000模拟干旱胁迫的金莲花幼苗，其叶片叶绿素含量均显著的高于CK2，S2处理叶绿素含量达到了3.13 mg/g，与其它SA浓度处理之间也存在显著性差异，而与CK1之间无显著性差异存在，说明就叶绿素而言，S2浓度(1.0 mmol/L的SA)处理对金莲花干旱胁迫下幼苗的生长缓解作用最为显著。

3.2.3 外源SA对PEG-6000胁迫下金莲花幼苗叶片相对电导率的影响

测定各个处理和对照的叶片电导率，结果见表3。外源SA对于金莲花幼苗的干旱有着非常明显的缓解作用，随着SA处理浓度的增加，其叶片电导率呈现先下降后上升的趋势，其中S1和S4处理之间无显著性差异，S2和S3处理之间也无显著性差异，但都与CK1和CK2之间存在显著性差异。这是因为干旱胁迫会使细胞膜透性发生改变，从而引起部分离子外流，导致电导率升高。S2处理时其相对电导率只有0.53%，S3处理时为57.14，显著低于CK2。就相对电导率而言，环境干旱胁迫的最佳浓度应该是1.0～1.5 mmol/L。

表3 外源SA处理对PEG-6000胁迫下金莲花幼苗叶片叶绿素和相对电导率的影响

4 结论与讨论

外源SA对PEG-6000模拟干旱胁迫下金莲花种子的萌发和幼苗的生长均有一定程度的缓解作用，具体缓解效果呈现随着SA处理浓度的增加，其发芽率、发芽势、发芽指数、根冠比、叶片相对含水量和叶片叶绿素含量均呈现先增加后下降的趋势，而相对电导率则呈现先下降后升高趋势，结合其数值和变化规律可知，15% PEG-6000模拟干旱胁迫，最佳的外源SA缓解浓度为1.0 mmol/L。

本试验中，15% PEG-6000模拟干旱胁迫，金莲花幼苗的根冠比、相对含水量、叶绿素含量等均显著降低，施以外源SA其各个指标均呈现不同程度的增加(相对电导率除外)，说明外源SA能够有效缓解干旱条件对金莲花幼苗生长的生物量积累的伤害，且地上部分的反映更加敏感，这与倪祥银[7]、易小林等[8]的研究结果一致。电导率反映了细胞内电解质的外渗水平，其值大小反映了细胞膜的受损程度，添加外源SA，各处理的相对电导率都出现不同程度的下降，缓解了干旱胁迫对细胞膜的损伤，这与刘庆等[9]在对NaCl胁迫下的缓解效应类似。对于干旱胁迫的缓解效应研究还处于探索阶段，还有更多生理指标的变化还有待于进一步的验证。