趙震錫，蘇斯思

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆教育廳干旱區(qū)林業(yè)生態(tài)與產(chǎn)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052）

不同水分脅迫下胡楊種子活力測(cè)定分析

趙震錫1，2，蘇斯思1，2

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆教育廳干旱區(qū)林業(yè)生態(tài)與產(chǎn)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052）

以塔里木河下游采集的成熟胡楊種子為材料，采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)法分別對(duì)不同貯藏條件下胡楊種子活力和不同水分脅迫下的胡楊種子發(fā)芽率進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，胡楊種子不耐貯藏，4℃密封貯藏能夠有效延長(zhǎng)種子壽命；不同濃度的PEG脅迫處理對(duì)種子的萌發(fā)均有一定的抑制作用,種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)隨脅迫強(qiáng)度的增加呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)；26%的PEG脅迫處理時(shí)，胡楊種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)相對(duì)保持在較高水平，可以將其作為評(píng)價(jià)種子活力狀況的關(guān)鍵濃度。

水分脅迫；胡楊種子；貯藏條件；活力測(cè)定

胡楊 （Populus euphratica Oliv.）為楊柳科（Salicaceae）楊屬（Populus）的高大落葉喬木[1]，是楊屬中最古老、最原始的荒漠河岸林樹(shù)種，為我國(guó)首批確定的388種珍稀瀕危植物中的漸危種[2]。自然分布于北非、中東及我國(guó)西北干旱區(qū)的河岸和低濕的鹽漬地，是中國(guó)西北荒漠和半荒漠地區(qū)的重要喬木樹(shù)種，形態(tài)和生理上有其獨(dú)特的抗干旱脅迫機(jī)制。

目前，僅在我國(guó)的荒漠區(qū)保存有大面積林地，集中分布于塔里木盆地[3]。據(jù)20世紀(jì)90年代的調(diào)查結(jié)果，塔里木河干流胡楊林面積為29.8萬(wàn)hm2[4]。20世紀(jì)70年代以來(lái)，由于塔里木河流域高強(qiáng)度的水土資源開(kāi)發(fā)利用，致使干流水量逐年減少，下游斷流，沿岸地下水位不斷下降[5]，土壤干旱加劇，導(dǎo)致塔里木河沿岸以地下水維持生存的天然胡楊林大面積衰敗。胡楊是構(gòu)成塔里木河流域荒漠河岸生態(tài)系統(tǒng)的主體，在改善生態(tài)環(huán)境、遏制沙漠化、保護(hù)生物多樣性等方面具有重要作用。

種子萌發(fā)和早期生長(zhǎng)是植物生活史的重要階段[6]，這一時(shí)期植物體較為弱小，抵抗脅迫的能力低，死亡率也較高，因此成為影響植物種群定居和分布最為關(guān)鍵的時(shí)期[7～9]。種群的定居與擴(kuò)大往往取決于種子萌發(fā)和幼苗階段植物與主要環(huán)境因子的關(guān)系，進(jìn)而影響植物天然更新?tīng)顩r和植被恢復(fù)的效果。雖然胡楊具有克隆繁殖的能力，但通過(guò)種子進(jìn)行有性繁殖依然是其擴(kuò)大種群和恢復(fù)的重要方式。因此，了解種子壽命及萌發(fā)階段對(duì)環(huán)境的適應(yīng)特性具有重要意義。已有的研究表明，胡楊新成熟的種子在15～40℃的萌發(fā)率均在96%以上[10]，但是在惡劣的自然條件下胡楊種子成熟后6～40 d喪失活力[11]。

胡楊的有性繁殖對(duì)夏季洪水過(guò)后形成的河漫灘具有極強(qiáng)的依賴性[12]。由于洪水的發(fā)生時(shí)間和流量的大小具有不確定性，水分脅迫自然成為胡楊幼苗早期成活的決定性限制因子。由此，本文開(kāi)展了不同貯藏方式和不同水分脅迫下胡楊種子的萌發(fā)特征研究，以期為胡楊林的更新恢復(fù)提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

2012年8月下旬，在塔里木河下游英蘇采集成熟的胡楊種子，此時(shí)胡楊蒴果果皮由綠變黃，蒴果開(kāi)裂、吐絮，且種子呈現(xiàn)出明顯的肉紅色。胡楊種子采收后，及時(shí)進(jìn)行通風(fēng)、去蒴果果皮、脫粒和貯藏。

1.2 研究方法

1.2.1 胡楊種子在不同貯藏條件下的活力測(cè)定

采用兩種貯藏方式：①4℃密封。種子置于封口廣口瓶中，貯藏于冰箱冷藏室內(nèi)，溫度為4℃左右。②室溫未密封。種子置于布袋中，在20～25℃的室內(nèi)貯藏。

分別取不同貯藏方式下凈種子50粒，在培養(yǎng)皿內(nèi)鋪上濾紙，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，溫度控制在20～22℃，光照約12 h/d（試驗(yàn)室內(nèi)、散射自然光）。每天定時(shí)記錄發(fā)芽種子數(shù)，當(dāng)連續(xù)4 d不再有種子發(fā)芽時(shí)作為發(fā)芽結(jié)束期。種子發(fā)芽計(jì)數(shù)以兩片子葉形成，子葉變色，胚根＞2 mm為標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算正常種子的發(fā)芽百分率。間隔10 d開(kāi)展一輪實(shí)驗(yàn)。

調(diào)查該次研究對(duì)象的具體接種肺炎疫苗情況，對(duì)已接種肺炎疫苗糖尿病患者的臨床資料進(jìn)行分析，以分析其影響因素。

1.2.2 胡楊種子在不同水分脅迫下的活力測(cè)定

用聚乙二醇6000（Polyethylene Glycol6000，PEG-6000）溶液模擬干旱脅迫處理。將PEG-6000配制成濃度分別為0%、10%、20%、22%、24%、26%、28%和30%的溶液模擬干旱處理，將4℃密封貯藏的胡楊種子放入鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿隨機(jī)選取50粒種子，每個(gè)脅迫處理3個(gè)重復(fù)，間隔10 d開(kāi)展一輪實(shí)驗(yàn)，共完成3輪實(shí)驗(yàn)。將不同濃度的PEG-6000溶液加入培養(yǎng)皿中，溫度控制在20～22℃，光照約12 h/d（試驗(yàn)室內(nèi)、散射自然光）。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，計(jì)算最終的發(fā)芽率。種子萌發(fā)以兩片子葉形成，子葉變色，胚根＞2 mm為標(biāo)準(zhǔn)。每天定時(shí)記錄發(fā)芽種子數(shù)，當(dāng)連續(xù)4 d不再有種子發(fā)芽時(shí)作為發(fā)芽結(jié)束期。

參照 GB/T3547.4-1995農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，計(jì)算種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率[13]。計(jì)算公式如下：

2 結(jié)果分析

2.1 不同貯藏條件對(duì)胡楊種子活力的影響

根據(jù)不同貯藏方式下胡楊種子的發(fā)芽率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到圖1。由圖1可知，室溫和冷藏條件下胡楊種子發(fā)芽率隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，總體上均表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢(shì)，室溫貯藏條件下的種子發(fā)芽率始終低于冷藏條件，而且冷藏條件下胡楊種子發(fā)芽率隨時(shí)間延長(zhǎng)的下降速度遠(yuǎn)小于室溫貯藏種子。室溫貯藏條件下胡楊種子發(fā)芽率隨時(shí)間延長(zhǎng)表現(xiàn)為 “緩慢下降—迅速下降—緩慢下降”的過(guò)程。其中70～90 d時(shí)表現(xiàn)為快速下降，種子發(fā)芽率由76%迅速下降為16%，到120 d時(shí)，種子幾乎完全喪失活力。而冷藏條件下，胡楊種子發(fā)芽率隨時(shí)間延長(zhǎng)也表現(xiàn)為“緩慢下降—迅速下降—緩慢下降”的過(guò)程。在0～80 d期間，胡楊種子發(fā)芽率始終保持在90%以上，在80～90 d時(shí)段，發(fā)芽率快速下降至56%，直到160 d時(shí)，種子活力完全喪失。由此可見(jiàn)，室溫條件下胡楊種子活力最大維持時(shí)間為120 d，而冷藏條件下可達(dá)160 d；120 d時(shí)，室溫貯藏胡楊種子活力完全喪失，但冷藏條件下胡楊種子發(fā)芽率高達(dá)50%。這充分說(shuō)明冷藏貯藏有利于保持和延長(zhǎng)胡楊種子的活力。

圖1 不同貯藏條件下胡楊種子發(fā)芽率變化

2.2 PEG模擬水分脅迫對(duì)胡楊種子發(fā)芽率的影響

不同干旱脅迫下胡楊種子發(fā)芽率變化如圖2所示。從總體上看，隨水分脅迫的加劇，胡楊種子發(fā)芽率呈明顯的逐漸下降趨勢(shì)，表明胡楊種子的萌發(fā)對(duì)水分因子具有很強(qiáng)的依賴性，水分虧缺將直接影響種子發(fā)芽率的高低。當(dāng)PEG濃度為0%時(shí)，胡楊種子發(fā)芽率為91%，而當(dāng)PEG濃度為10%時(shí)，胡楊種子的發(fā)芽率反而上升為99%，比對(duì)照提高了9%，由此說(shuō)明低濃度的干旱脅迫可能對(duì)胡楊種子的萌發(fā)具有一定的促進(jìn)作用；當(dāng)PEG濃度為20%時(shí)，其發(fā)芽率下降了21%，也就是說(shuō)在這個(gè)濃度下，胡楊種子萌發(fā)開(kāi)始受到明顯的抑制，發(fā)芽率迅速下降；PEG濃度在22%和24%時(shí)，胡楊種子發(fā)芽率的下降幅度減小，發(fā)芽率均較對(duì)照下降了26%；而當(dāng)PEG濃度為26%和28%時(shí)，其發(fā)芽率分別下降了36%和49%；當(dāng)PEG濃度為30%時(shí)，發(fā)芽率僅為0.3%，即種子發(fā)芽完全被抑制。由此，可以將胡楊種子水分脅迫的臨界濃度確定為28%，見(jiàn)表1。

圖2 PEG模擬水分脅迫對(duì)胡楊種子發(fā)芽率的影響

表1 不同濃度PEG-6000對(duì)胡楊種子活力的影響結(jié)果

一般的情況下，發(fā)芽勢(shì)高的種子播種后發(fā)芽比較整齊，因此發(fā)芽勢(shì)常常被作為反應(yīng)種子品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。

本研究中發(fā)芽試驗(yàn)以規(guī)定期限的最初1/3期間內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)占供試種子數(shù)的百分比來(lái)計(jì)算胡楊種子的發(fā)芽勢(shì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得圖3。從圖3可以看出，隨著水分脅迫程度的增強(qiáng)，與發(fā)芽率類似，胡楊種子發(fā)芽勢(shì)總體也表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。豐水條件下，胡楊種子發(fā)芽勢(shì)為92%，當(dāng)PEG為10%時(shí)，胡楊種子發(fā)芽勢(shì)略有回升，達(dá)到97%，此后隨PEG濃度的提高，胡楊種子發(fā)芽勢(shì)一直保持了下降的態(tài)勢(shì)。但當(dāng)PEG濃度達(dá)到26%，胡楊種子的發(fā)芽勢(shì)為36%，而相同脅迫梯度下發(fā)芽率為55%；PEG濃度繼續(xù)下降為28%時(shí)，胡楊種子發(fā)芽勢(shì)僅為16%，發(fā)芽率為42%。

基于此，如果綜合考慮不同水分脅迫下胡楊種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)指標(biāo)，可以取PEG濃度為26%作為評(píng)價(jià)胡楊種子萌發(fā)耐旱性能的關(guān)鍵濃度，此時(shí)，發(fā)芽率（55%）和發(fā)芽勢(shì)（36%）相對(duì)保持在較高水平。

圖3 PEG模擬水分脅迫對(duì)胡楊種子發(fā)芽勢(shì)的影響

3 結(jié)論與討論

（1）胡楊種子活力保持時(shí)間的長(zhǎng)短隨種子貯存方式的不同而表現(xiàn)出明顯的差異性。室溫和冷藏條件下，胡楊種子發(fā)芽率均表現(xiàn)為隨時(shí)間延長(zhǎng)而呈遞減趨勢(shì)，且室溫貯藏條件下的種子發(fā)芽率始終低于冷藏條件，而且冷藏條件下胡楊種子發(fā)芽率隨時(shí)間延長(zhǎng)的下降速度遠(yuǎn)小于室溫貯藏種子。室溫貯藏下胡楊種子活力能夠保持120 d，明顯小于冷藏貯藏的160 d。

而且，胡楊種子活力隨時(shí)間延長(zhǎng)表現(xiàn)為下降的過(guò)程中，出現(xiàn)活力急劇衰退的時(shí)間也表現(xiàn)出顯著差異：室溫下在70 d出現(xiàn)發(fā)芽率變化速率加快，而冷藏條件下具有明顯的延長(zhǎng)作用，發(fā)芽率急速下降時(shí)間出現(xiàn)在90 d。張琴等對(duì)采自阿拉爾市的胡楊種子開(kāi)展了室溫未密封、室溫密封、4℃密封3種方式貯藏下種子活力變化的研究，表明4℃冷藏密封條件下種子活力與其他兩種方式貯藏存在顯著差異[14]。本研究結(jié)果與其完全一致。

從植物生理角度來(lái)看，這主要是因?yàn)樵诶洳貤l件下，低溫密封將種子的呼吸代謝控制在生命活動(dòng)的較低水平，種子活力得到了較好的保持，從而延長(zhǎng)了種子壽命。

（2）胡楊種子的萌發(fā)對(duì)水分因子具有很強(qiáng)的依賴性，水分虧缺將直接影響種子的發(fā)芽率的高低。不同濃度的PEG脅迫處理對(duì)胡楊種子的萌發(fā)均有一定的延緩作用，種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)對(duì)水分脅迫的反應(yīng)具有一致性，均是隨脅迫梯度的增強(qiáng)呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。此外，本研究結(jié)果還表明，在綜合考慮發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)種子萌發(fā)過(guò)程中的抗旱性能時(shí)，由于PEG濃度為26%時(shí)，胡楊種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)相對(duì)保持在較高水平，因此可以將PEG濃度為26%作為關(guān)鍵濃度。

此外，本研究中低濃度PEG脅迫下對(duì)胡楊種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)有一定的促進(jìn)作用，產(chǎn)生這一效果的原因尚需進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)研究加以證實(shí)和探究原因。

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圖3 整杯光譜pca圖芽率

3 結(jié)論

采用近紅外光譜儀可用于對(duì)玉米純度及芽率的分析，但有必要擴(kuò)大樣本集的范圍。

（收稿日期：2016-04-18）

1005-2690（2016）06-0119-03

：S792.11

：A

2016-04-23）