外源对干旱胁迫下桔梗种子萌发和胚苗生长的影响

由于全球降水分布时空存在的巨大差异，季节性干旱对我国农业生态产生巨大的影响。种子萌发和成苗期遭遇的表土层微区域干旱，引起桔梗成苗困难是桔梗人工栽培和野生群体抚育存在的主要问题。NO是生物体一种重要信号调剂分子，参与调节植物气孔运动、缓解衰老、增强有机体对逆境的抵御能力等;并可增强植物体对干旱等逆境等抵御能力、促进种子萌发。许多研究结果表明，外源NO可有效缓解干旱等逆境对植物生长发育引起的不利影响。对玉米种子萌发及幼苗生长的研究表明，外源NO可有效缓解低温对种子萌发的抑制作用。外源NO对植物抗逆境的作用与其施用浓度密切相关，一般在低浓度下有增强植物抗逆境作用，而高浓度NO却可加重逆境对细胞的伤害。因此，研究NO对干旱胁迫下桔梗种子萌发和胚苗生长的影响，探索提高桔梗种子成苗的有效方法，对桔梗生产和野生资源抚育都具有重要意义。

1　材料与方法

1.1　材料

桔梗种子于2010年10月采集，种子采后干燥箱烘干，4℃冰箱中保存。

1.2　方法

选取桔梗优质种子用0.4%的KMnO4溶液表面消毒，蒸馏水冲干净;试验设5种处理:蒸馏水(CK)、15%PEG-6000、15%PEG-6000+50μmol/L SNP、15%PEG-6000+100μmol/L SNP、15%PEG-6000+200μmol/L SNP;培养皿垫双层作为发芽床，在培养皿中加入适量上述5种处理溶液，每皿100粒种子摆放均匀盖上盖子后，温度为20℃培养箱光培养，以后每日观察统计种子萌发情况，每处理重复3次。胚根与种子等长为种子发芽标准，记录发芽起始时间、发芽势、发芽率等;相关指标计算公式如下:

种子活力指标:种子发芽率(%)=n/N×100%;发芽指数(GJ)=∑Gt/Dt;活力指数(VI)=发芽指数(GJ)×S。

利用SPSS软件对实验数据进行统计分析。

2　结果与分析

2.1　 NO对干旱胁迫下桔梗种子发芽时间的影响

干旱胁迫下，桔梗种子萌发起始时间延迟、萌发时间延长，添加50μmol/L SNP处理的种子萌发时间提早。蒸馏水处理的种子第3日开始萌发，7d萌发结束;15%PEG处理后起始萌发时间延迟1d、萌发时间延长4d;15%PEG-6000+50μmol/L SNP处理后种子起始萌发时间提早1d，50μmol/L SNP对干旱胁迫下桔梗种子萌发有明显促进作用;随着SNP添加浓度的增加，萌发时间延长、起始时间延后(图6-1-1)。

图6-1-1　NO对干旱胁迫下桔梗种子萌发起止时间的影响

2.2　 NO对干旱胁迫下桔梗种子萌发的影响

干旱胁迫后桔梗种子萌发能力明显降低，与蒸馏水处理相比，15%PEG处理的桔梗种子发芽率、发芽势分别降低41.6、60.3个百分点;添加50μmol/L SNP后种子萌发能力显著恢复，比15%PEG处理的发芽率、发芽势分别提高35.0、37.3个百分点;发芽率恢复至干旱胁迫前水平。添加高浓度(≤100μmol)SNP后种子发芽率明显降低，而发芽势降至零(图6-1-2)。

2.3　 NO对干旱胁迫下桔梗种子发芽指数的影响

干旱胁迫显著降低桔梗种子发芽指数，与蒸馏水处理相比，15%PEG处理的发芽指数下降68.9%。而干旱胁迫同时施用50μmol/L SNP可显著提高种子发芽指数，并随处理浓度增加，发芽指数呈下降趋势(图6-1-3)。

2.4　 NO对干旱胁迫下桔梗种子萌发进程的影响

在处理的3～5d时间区段，蒸馏水处理的桔梗种子发芽率迅速提高到87.3%，之后出现一个拐点，发芽率增加随即变缓;与蒸馏水处理相比，15%PEG处理的桔梗种子萌发进程曲线明显向左下方偏移，呈缓和的“S”线型，表明干旱胁迫明显抑制了种子萌发、减缓了种子萌发速度。干旱胁迫处理的同时添加外源50μmol/L SNP，种子萌发速度明显提高，并随SNP添加浓度的增加，种子萌发进程曲线明显向左下方偏移(图6-1-4)。

图6-1-2　NO对干旱胁迫下桔梗种子萌发的影响

图6-1-3　NO对干旱胁迫下桔梗种子发芽指数间的影响

图6-1-4　NO对干旱胁迫下桔梗种子萌发进程的影响

3　讨论

NO作为重要的信号调节分子，参与调节植物体多种代谢通路，植物体通过多种途径产生内源NO，归纳起来植物体内源NO主要是通过还原铵态氮或硝态氮产生，对植物体生长发育、光合作用、气孔运动、能量代谢、逆境适应、衰老死亡等产生重要影响。

干旱胁迫等逆境因子诱导增强NO相关合成酶或激活NO化学合成途径，应激产生内源NO信号分子，通过激活下游相关代谢或网络，使植物体迅速对逆境做出应答反应，有利于降低胁迫对植物组织的伤害程度，

许多研究表明NO还参与促进种子萌发等过程，外源NO对处于渗透胁迫下的小麦种子具有萌发促进作用，可有效加快种子胚芽、胚根伸长和发芽率提高;同时还发现低浓度外源NO具有促进作用，可显著提高盐胁迫下的植株的物质积累;而高浓度对植物易产生毒害作用，加重胁迫对机体的伤害。陈静等研究认为外源NO能缓解氮素胁迫对棉花幼苗造成的伤害，加入50～100μmol/L SNP的棉花幼苗长势较好，200～1000μmol/L SNP处理的棉花幼苗生长受到抑制。本研究结果也表明，低浓度外源NO对干旱胁迫下的桔梗种子萌发具有显著促进作用;与干旱胁迫处理相比，50μmol/L SNP处理的桔梗种子萌发起始时间明显提前、萌发进程加快、种子发芽率、发芽势、发芽指数等显著提高;但高浓度(≥100μmol/L)SNP对种子萌发具有显著抑制作用。