丁雪梅，何漢瓊，張 英，李玉梅，趙 云，成 軍，饒家輝，王宏娟，沈景林*

（1.吉林大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，長春 130062；2.東北師范大學(xué)草地研究所植被生態(tài)科學(xué)教育部重點(diǎn)實驗室，長春 130024）

野大麥（Hordeum brevisubulatum（Trin）Link.）又名萊麥草、野黑麥、短芒大麥，主要分布在俄羅斯、蒙古和中國東北、華北、新疆、西藏和內(nèi)蒙古等省區(qū)[1]。野大麥營養(yǎng)價值高、適口性好，生產(chǎn)性能良好，具有較高的經(jīng)濟(jì)利用價值。野大麥?zhǔn)躯}化和堿化草甸草原的建群種，耐鹽堿能力強(qiáng)，是小麥族植物中耐鹽性最強(qiáng)的物種之一，在長期適應(yīng)進(jìn)化中已形成了一套特殊的適應(yīng)機(jī)制，是適合于鹽堿地上種植的優(yōu)良多年生牧草[2-3]。近年來，隨著草地鹽堿化面積的不斷增大，鹽堿化問題不斷加劇，耐鹽堿植物的建植成為亟待解決的問題。

以往有關(guān)野大麥萌發(fā)的研究主要集中在溫度、中性鹽或堿性鹽等單因素對其影響[3-8]。促進(jìn)種子萌發(fā)的方法有很多，如采用生物保護(hù)劑、木醋液等[9-10]，關(guān)于菌液浸種接種對種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、芽長、出生苗的根生長等的影響也有過報道[11-14]。但對于多種因素對野大麥種子萌發(fā)的影響尚未見報道。因此，本文采用正交試驗方法研究了溫度、Na2CO3濃度及CS1菌濃度3因素5水平對野大麥種子發(fā)芽的影響。為大面積種植野大麥提供技術(shù)資料，以期早日實現(xiàn)合理治理鹽堿化草地。

1 材料與方法

1.1 材料

野大麥種子于2007年采自松嫩平原天然鹽堿化草甸大面積單優(yōu)勢野大麥種群，主要伴生種有羊草（Leymus chinensis）、蘆葦（Phragmites communis）、蒙古蒿（Artemisia mongolica）、女菀（Turczaninowia fastigiata）等。將收集的種子晾曬后室溫黑暗貯藏備用。

采用ACC脫氨酶細(xì)菌的分離和純化方法在蘆葦根部提取菌株CS1[15]。將原菌液100 μL接種于20 mL的TSB液體培養(yǎng)基中，在28℃，150 r·min-1的條件下，培養(yǎng)18 h后，3 000 r·min-1離心5 min；用無菌蒸餾水稀釋菌體，使用分光光度計在600 nm波長下將菌懸液的OD值調(diào)為0.5，放置備用。然后稀釋成OD值分別為0.05，0.005，0.0005的3瓶1 000 mL的菌液備用。

1.2 方法

1.2.1 正交試驗設(shè)計

采用L25（53）正交試驗設(shè)計。選定3因素5水平結(jié)果見表1。

表1 野大麥種子的因素與水平Table 1 Factors and levels of Hordeum brevisubulatum seeds

1.2.2 種子處理

選取顆粒飽滿的種子，每100粒為1組，作為1個處理，每個處理3次重復(fù)，共計75份，用硫酸紙包好，鉛筆標(biāo)明序號，放入0.1%KMnO4溶液消毒3 min，用清水反復(fù)沖洗干凈后放入自來水中浸泡12 h，再放入溫度為-20℃的冰柜中冰凍24 h。用量筒量取60 mL相應(yīng)濃度的CS1菌液和同體積的滅菌蒸餾水（對照組）浸泡5 h，然后取出晾干備用。采用培養(yǎng)皿紙上置床法。在普通培養(yǎng)皿上鋪上3層定性濾紙，作為發(fā)芽床。分別用不同濃度的Na2CO3溶液3 mL充分潤濕濾紙后，每個培養(yǎng)皿均勻散入100粒種子。將各試驗組分別放入對應(yīng)的植物培養(yǎng)箱，設(shè)置變溫處理，高溫8 h，低溫16 h[6]。種子表面的光強(qiáng)約為6.2 Klx。試驗期間，濾紙始終保持濕潤而無明水，鹽分濃度保持恒定。每日晚20：00向?qū)?yīng)的培養(yǎng)皿中注入3 mL Na2CO3溶液，潤洗后，吸出多余的溶液，再向每個培養(yǎng)皿中補(bǔ)加1 mL溶液。以胚根露出種皮為萌發(fā)標(biāo)志，從第1天起開始計數(shù)每天發(fā)芽的數(shù)量，直至連續(xù)3 d沒有發(fā)芽為止。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

發(fā)芽率（%）=發(fā)芽種子數(shù)（前 12 d）/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽勢（%）=發(fā)芽達(dá)到高峰期時發(fā)芽種子數(shù)（前5 d）/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)（GI）＝∑（Gt/Dt）；Gt指在時間 t日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

采用SPSS10.0軟件對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及其影響因素進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發(fā)芽率的影響

結(jié)果見表2、圖1。

表2 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發(fā)芽率的影響Table 2 Effect of temperature,CS1 bacteria concentration and Na2CO3concentration on seed germination rate of H.brevisubulatum

圖1 溫度和Na2CO3濃度對野大麥種子發(fā)芽率的影響Fig.1 Effect of temperature and Na2CO3concentration on seed germination rate of of H.brevisubulatum

由表2方差分析結(jié)果可以得出，溫度和Na2CO3濃度對發(fā)芽率有顯著影響（P＜0.05），而CS1菌濃度對發(fā)芽率沒有影響（P＞0.05），影響次序為溫度＞Na2CO3濃度＞CS1菌濃度。由圖1可知，溫度4（20/25℃）的發(fā)芽率皆顯著低于其他4個溫度的發(fā)芽率（P＜0.05），而這4個溫度的發(fā)芽率之間沒有顯著性差異（P＞0.05）。Na2CO3濃度 1（0 mmol·L-1）發(fā)芽率最高，且與鹽濃度 4，5（40，50 mmol·L-1）皆有顯著差異（P＜0.05），而與鹽濃度 2，3（20，30 mmol·L-1）沒有顯著差異（P＞0.05）。發(fā)芽率隨Na2CO3濃度升高而呈下降趨勢（P＜0.05）。

2.2 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發(fā)芽勢的影響

結(jié)果見表3。

表3 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發(fā)芽勢的影響Table 3 Effect of temperature,CS1 bacteria concentration and Na2CO3concentration on seed germination energy of H.brevisubulatum

圖2 溫度和Na2CO3濃度對野大麥種子發(fā)芽勢的影響Fig.2 Effect of temperature and Na2CO3concentration on seed germination energy of H.brevisubulatum

由表3可知，溫度和Na2CO3濃度對發(fā)芽勢有顯著性影響（P＜0.05），而CS1菌濃度對發(fā)芽勢則沒有影響（P＞0.05），影響次序為溫度＞Na2CO3濃度＞CS1菌濃度。由圖2可知，溫度4（20/25℃）的發(fā)芽勢皆低于其他4個溫度1、2、3、5（15/25℃，20/30℃，15/30℃，15/20℃）的發(fā)芽勢（P＜0.05），而這4個溫度的發(fā)芽勢之間沒有顯著性差異（P＞0.05）。Na2CO3濃度 1（0 mmol·L-1）發(fā)芽勢最高，且與鹽濃度 4，5（40，50 mmol·L-1）皆有顯著差異（P＜0.05），而與鹽濃度 2，3（20，30 mmol·L-1）沒有顯著差異（P＞0.05）。發(fā)芽勢隨Na2CO3濃度升高而呈下降的趨勢（P＜0.05）。

2.3 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發(fā)芽指數(shù)的影響

結(jié)果見表4、圖3。

如表4所示，溫度和Na2CO3濃度對發(fā)芽指數(shù)有顯著性影響（P＜0.05），而CS1菌濃度對發(fā)芽指數(shù)沒有顯著性影響（P＞0.05），影響次序為Na2CO3濃度＞溫度＞CS1菌濃度。由圖3可知，溫度4（20/25℃）的發(fā)芽指數(shù)低于其他3個溫度的發(fā)芽指數(shù)（P＜0.05），而與溫度5（15/20℃）間的發(fā)芽指數(shù)沒有顯著性差異（P＞0.05）。Na2CO3濃度 1（0 mmol·L-1）發(fā)芽指數(shù)最高，且與鹽濃度 4，5（40，50 mmol·L-1）皆有顯著差異（P＜0.05），而與鹽濃度 2，3（20，30 mmol·L-1）沒有顯著差異（P＞0.05）。發(fā)芽勢隨 Na2CO3濃度升高而呈下降趨勢（P＜0.05）。

表4 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發(fā)芽指數(shù)的影響Table 4 Effect of temperature,CS1 bacteria concentration and Na2CO3concentration on seed germination index of H.brevisubulatum

圖3 溫度和Na2CO3濃度對野大麥種子發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.3 Effect of temperature and Na2CO3concentration on seed germination index of H.brevisubulatum

3 討論與結(jié)論

3.1 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子萌發(fā)的影響

種子活力是指種子在發(fā)芽和幼苗期間其內(nèi)在活性及表現(xiàn)性能的潛在水平的所有特性總和[16]。種子活力的指標(biāo)有發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)等。本文選定溫度、Na2CO3濃度、CS1菌濃度3個因素，采用正交試驗方法研究野生野大麥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)對種子萌發(fā)的響應(yīng)。對發(fā)芽率、發(fā)芽勢影響次序皆為溫度＞Na2CO3濃度＞CS1菌濃度，對發(fā)芽指數(shù)影響次序為Na2CO3濃度＞溫度＞CS1菌濃度，溫度和Na2CO3濃度對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)皆有顯著性影響（P＜0.05），而CS1菌濃度對其皆無顯著性影響（P＞0.05）。正交試驗結(jié)果表明，野大麥種子發(fā)芽的最佳組合為：溫度為 15/25，20/30和 15/30℃，Na2CO3濃度為 0 mmol·L-1。發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)共同特點(diǎn)是皆在溫度15/25，20/30和15/30℃和Na2CO3鹽濃度為 0 mmol·L-1時最高。

3.2 野大麥種子萌發(fā)對溫度和Na2CO3鹽濃度的響應(yīng)

野大麥種子萌發(fā)的最適條件為溫度15/25，20/30和15/30℃，這與余玲和丁雪梅等的研究結(jié)果相同[3,6]。野大麥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)皆隨Na2CO3濃度升高而呈下降的趨勢，從相對發(fā)芽率來看，鹽分濃度為50 mmol·L-1時，相對發(fā)芽率仍高于50%。李海燕等報道的野大麥種子在溫度10/25℃、無光的發(fā)芽條件下，Na2CO3濃度為50 mmol·L-1時相對發(fā)芽率小于10%[5]，而筆者試驗中，野大麥種子在50 mmol·L-1Na2CO3濃度下尚未達(dá)到野大麥種子萌發(fā)的臨界濃度。不同溫度、鹽濃度、光照等條件下野大麥種子臨界發(fā)芽濃度有待于進(jìn)一步研究。

3.3 野大麥種子萌發(fā)對CS1菌濃度的響應(yīng)

在蘆葦根部提取的CS1菌株，5種CS1菌濃度皆對野大麥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)無影響（P＞0.05）。這可能是由于CS1菌株濃度不夠高，或?qū)σ按篼湻N子萌發(fā)沒有影響。因此有必要用高濃度的CS1菌株或者采用其他菌株菌液對野大麥種子萌發(fā)的影響做進(jìn)一步研究。

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