1. 引言
近些年，生态环境的逐步恶化，水资源的匮乏与污染，以及全球气候变化与局部干旱化导致越来越多的地区都受到严重的干旱胁迫的影响 [1] 。在我国，干旱和半干旱地区约占土地总面积的50%。干旱不仅引起作物减产，而且导致生态环境日益恶化，引起一系列生态问题 [2] 。在北方地区，尤其是在干旱、半干旱地区，尽管有大片肥沃的土地，但是水分往往成了农业生产的主要限制因子 [3] 。
白菜原产自于我国华北，味道可口，品种繁多，营养丰富，是一种历史悠久的南北各地普遍栽培的主要蔬菜作物 [4] 。自古以来，为人民所喜爱，普遍栽培。对于中国白菜的分类，近年来国内外研究学者做了许多白菜在属、种上的分类工作 [5] [6] ，而本试验所选用的研究对象是大白菜(Brassica pekinensis) [7] 。
聚乙二醇6000 (PEG-6000)分子较大，不能进入细胞，不产生毒害。作为一种渗透调节剂，可以模拟干旱胁迫，逐渐被应用于研究种子的萌发以及幼苗的生长 [8] [9] 。近年来，许多科学研究工作者对辣椒、黄瓜、油菜、番茄等耐旱性做出了大量研究 [10] [11] [12] [13] ，也有对大白菜进行盐胁迫和重金属胁迫的研究 [14] [15] [16] [17] ，但对于大白菜的耐旱性的研究相对比较少。本实验以聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫，以三种不同品种的大白菜的种子为研究材料，初步判断大白菜种子品种间的差异性，了解白菜在不同干旱程度下的种子萌发和幼苗生长情况，为以后研究在干旱环境下种植大白菜以及培育出耐旱性好、优良的大白菜品种提供理论的依据。
2. 材料与方法
2.1. 实验材料
选用东北市场较受欢迎的三个品种：新牡丹江二号(MDJ-II)、元帅(YS)和抗病酸菜王(DRP-KING)，种子购买于牡丹江市种子公司。
2.2. 实验方法
2.2.1. 实验处理
挑选无病虫害、颗粒饱满、大小一致的种子，将其用0.1%氯化汞溶液消毒5 min，然后用蒸馏水反复冲洗，最后用滤纸吸干多余水分，留着备用。
实验按照国际种子检验规程进行，采用纸上发芽法。将聚乙二醇6000 (PEG-6000)配成浓度分别为5%、10%、15%、20%、25%的水溶液，以蒸馏水作为对照，共6个梯度水平。根据Michael和Kaufmann [18] 关系式计算，在25℃时上述PEG浓度对应的渗透势依次约为0、−0.05、−0.15、−0.30、−0.50、−0.73 MPa。选用直径为90 mm的培养皿为培养容器，放入两张直径约为85 mm的滤纸。然后随机选出20粒相应品种的种子均匀放在培养皿中，种子与种子间的间距约为10~15 mm。加入6 ml相应浓度的聚乙二醇6000 (PEG-6000)溶液或蒸馏水，盖好培养皿，贴上标签，放入恒温培养箱中培养，培养箱温度为23℃ ± 2℃，每天平均12个小时观察一次并统计种子萌发的情况，根据试验的实际情况，第三天向培养皿中加入2 ml聚乙二醇6000溶液或蒸馏水，以保证培养皿中滤纸湿润。每个处理均重复3次，恒温培养7天。第4天统计种子的发芽势，胚根至少有0.2 cm (有明显的子叶)作为正常发芽的标志。第7天统计种子的发芽率。随机取出10株幼苗，测量幼苗的株高、主根长以及幼苗鲜重。
2.2.2. 指标测定
根据实验结果，计算发芽率(Germination Percentage, GP) [16] 、发芽势(Germination Energy, GE) [16] 和发芽指数(Germination Index, GI) [19] 、种子活力指数(Vigor Index, VI) [19] ：
发芽势(GP) = (第4天正常发芽的种子数/供试的种子数) × 100%。
发芽率(GE) = (第7天正常发芽的种子数/供试的种子数) × 100%。
发芽指数GI = ∑(Gt/Dt)。
式中：Gt/Dt为不同时间(第t天)内种子的发芽数，Dt为相对应的种子的发芽天数。
种子活力指数(VI) = S × GI。
式中：S为幼苗的平均鲜重。
株高：用游标卡尺进行测量，以基部生长点为始。
主根长：用游标卡尺对主根进行测量。
鲜重：第7天取出不同浓度处理下萌发的幼苗，用蒸馏水洗净，滤纸吸干多余水分，称其鲜重。
2.3. 数据分析
所有测量数据和性状均取3次重复试验的平均值，作为样品处于某浓度干旱胁迫的测定值。采用Excel 2007软件对数据进行统计分析。
3. 结果与分析
3.1. 干旱胁迫对3个品种白菜种子发芽势和发芽率的影响
在不同浓度PEG 6000的模拟干旱胁迫下，3个品种的大白菜种子发芽势均呈现下降趋势。干旱胁迫影响种子萌发，但在0%~15%之间总体趋于稳定，15%~20%略有下降，20%~25%下降比较明显，尤其是新牡丹江二号(如图1)。其中，在PEG浓度处于10%时，3个品种的大白菜种子发芽势略有上升，这一现象在抗病酸菜王上较明显。
如图2所示，处于不同浓度的干旱胁迫下，3个品种的白菜种子发芽率均呈现下降趋势。其中，当PEG浓度处于10%时，3个品种的白菜种子发芽率略有上升。在浓度为0%~15%之间，发芽率总体趋于
Figure 1. The effect of drought stress on germination energy of 3 Chinese cabbage cultivars
图1. 不同浓度的干旱胁迫对3种白菜种子发芽势的影响
Figure 2. The effect of drought stress on germination rate of 3 Chinese cabbage cultivars
图2. 不同浓度的干旱胁迫对3种白菜种子发芽率的影响
稳定，15%~20%之间略有下降，20%~25%之间显著。
3.2. 干旱胁迫对3个品种白菜株高和根长的影响
在不同浓度PEG 6000的模拟干旱胁迫下，3个品种的白菜幼苗株高均表现出下降形势，其中，病酸菜王的下降程度高于两个品种。在PEG浓度为20%~25%之间，幼苗株高下降非常明显。在PEG浓度为10%时，3个品种的白菜种子株高均有部分上升，元帅的株高上升较为明显(图3)。下降程度依次为：抗病酸菜王 > 新牡丹江二号 > 元帅。
如图4，在不同浓度PEG的干旱胁迫下，3个品种的白菜幼苗根长均显现出下降趋势，其中，抗病酸菜王幼苗根长下降的最为明显。在PEG浓度处于0%~5%和20%~25%之间下降最为显著，5%~15%之间较为平缓，15%~20%之间下降较为缓慢。下降程度依次为：抗病酸菜王 > 元帅 > 新牡丹江二号。
3.3. 干旱胁迫对3个品种白菜鲜重的影响
不同浓度PEG的干旱胁迫下，3个品种的白菜种子萌发期鲜重总体均呈现出下降，其中元帅的下降程度最为显著，同时，元帅的鲜重最大，幼苗长势最好，其余次之。PEG浓度处于5%时，3个品种的大白菜幼苗鲜重均略有上升。而PEG浓度处于20%~25%时，则明显下降(图5)。说明干旱胁迫对幼苗鲜重有重要影响。
3.4. 干旱胁迫对3个品种白菜种子发芽指数和种子活力的影响
如表1，随着PEG浓度的增加，每个品种种子的发芽指数都在下降，其中，在浓度为0%~15%之间
Figure 3. The effect of drought stress on plant height of 3 Chinese cabbage cultivars
图3. 不同浓度的干旱胁迫对3种白菜株高的影响
Figure 4. The effect of drought stress on main root length of 3 Chinese cabbage cultivars
图4. 不同浓度的干旱胁迫对3种白菜根长的影响
Figure 5. The effect of drought stress on fresh weight per plant of 3 Chinese cabbage cultivars
图5. 不同浓度的干旱胁迫对3种大白菜鲜重的影响
发芽指数缓慢下降，15%~25%之间下降较为明显，尤其是20%~25%之间。发芽指数从高到低依次为：元帅 > 抗病酸菜王 > 新牡丹江二号。同时，每个品种种子的活力指数也都呈现下降现象，其中，元帅种子的活力指数最高，抗病酸菜王和新牡丹江二号次之。
4. 讨论
对于大多数的植物而言，种子萌发和幼苗生长阶段对环境胁迫最为敏感，所以常用种子萌发及幼苗
Table 1. The effect of drought stress on germination index and vigor index of 3 Chinese cabbage cultivars
表1. 干旱胁迫对3种的大白菜种子发芽指数和活力指数的影响
的生长状况来评价植物的抗逆性 [20] 。同时也是判断种子抗旱能力、种子质量的重要指标。因此，深入探究植物种子的抗旱能力，筛选出品种优良的种子，培育和推广抗旱、抗病、优产的品种，是减少干旱对作物生产造成严重损失的有效方法，对农业产业也具有战略意义 [21] 。研究表明，用不同浓度的聚乙二醇6000 (PEG-6000)模拟干旱胁迫，在轻度干旱胁迫下，种子发芽进程没有显著影响，随PEG浓度加重，种子萌发进程受到抑制程度加重 [22] [23] 。可以看出，在干旱胁迫下，种子萌发及幼苗生长过程中各项指标均受到影响。
发芽势和发芽率可以作为验证种子活力的指标 [24] ，根据试验数据结果，随着PEG浓度的增加，3种白菜种子的发芽势和发芽率均出现下降现象，但在浓度0%~15%之间，种子的发芽势和发芽率没有显著变化，说明轻度干旱胁迫对种子的萌发进程没有显著影响。实验研究表明，随着PEG浓度的加重，3种大白菜种子萌发期的发芽势、发芽率、株高、根长均存在抑制作用，其中当浓度为20%~25%之间时，抑制作用非常明显。根据试验观察和研究结果，初步推断3种白菜的耐旱性强弱依次为：元帅 > 抗病酸菜王 > 新牡丹江二号。
本文研究了3个品种的大白菜种子在不同浓度PEG模拟干旱胁迫下的发芽势、发芽率、株高、根长、鲜重、干重等，初步推测3种大白菜种子耐旱性的强弱，但由于白菜在不同程度的干旱胁迫和不同生育期时的生理生化和形态存在很大差异，因此，如若准确测定这3种大白菜种子的耐旱性强弱，还需进一步深入研究。
基金项目
国家自然科学基金面上项目(No. 31370630)资助。