原暢 王雙蕾 陳嘉言 張鑫倪 宋彥濤

摘要 [目的]研究干旱脅迫對多根蔥種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。[方法]干旱是限制草原植物種子萌發(fā)的主要條件之一。以克氏針茅典型草原的多根蔥種子為研究對象，采用紙上發(fā)芽法，用不同濃度的PEG6000模擬干旱脅迫培育種子，研究了不同梯度干旱脅迫對多根蔥種子發(fā)芽率、活力指數(shù)、胚根、胚芽等指標的影響。[結果]PEG對多根蔥種子萌發(fā)和幼苗生長具有顯著影響，隨著PEG濃度的增加，發(fā)芽速度、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根與胚芽的長度、胚根的干重逐漸降低，而胚芽干重變化不明顯。多根蔥能在0-5%PEG干旱條件下較好的萌發(fā)和生長，PEG濃度大于10%，多根蔥萌發(fā)和幼苗生長受到明顯抑制。[結論]該研究可為干旱脅迫下多根蔥種子的萌發(fā)提供指導。

關鍵詞 多根蔥；干旱脅迫；發(fā)芽率；發(fā)芽特性

Effect of Drought Stress on Seed Germination and Seedling Growth of Allium polyrhizum

YUAN Chang， WANG Shuang-lei，CHEN Jia-yan， SONG Yan-tao* et al （College of Environment and Bioresources， Dalian Minzu University， Dalian，Liaoning 116600）

Abstract [Objective]To study effect of drought stress on seed germination and seedling growth of Allium polyrhizum .[Method]Drought is one of the main factors for limiting the seed germination of grassland plants. Taking the Allium polyrhizum seeds from the Stipa Krylovii steppe as research object， the germination percentage，vigor index，radicle，embryo of A. polyrhizum seeds were tested on filter paper under different concentrations of PEG6000 to simulate the drought stress.[Result]PEG had significant effects on the seed germination and seedling growth， the indexes reduced gradually with the increase of PEG concentration， such as germination speed，germination rate， germination index， vigor index， the length of radicle and embryo， dry weight of radicle， but the dry weight of embryo was not significant. A. polyrhizum germinated and grew normally under the drought condition of 0-5%PEG， the germination and seedling growth of A. polyrhizum was significantly inhibited when the PEG concentrations was greater than 10%.[Conclusion]The research can offer guidance for A. polyrhizum seedling germination under drought stress.

Key words Allium polyrhizum；Drought stress；Germination rate；Germination characteristics

種子的自身結構及環(huán)境因素對其萌發(fā)有著重要作用，并最終影響到草原植被的形成及演替[1]。關于植物萌發(fā)的生態(tài)學研究，已有資料涉及溫度、光照、鹽分等環(huán)境因子對堿蓬、梭梭、沙地樟子松等多種植物萌發(fā)的影響[2-4]。研究表明，種子萌發(fā)是各種生態(tài)因子互作的產(chǎn)物，但萌發(fā)對生態(tài)因子的響應程度因物種和物種生態(tài)型的不同而異[5]。在內(nèi)蒙古呼倫貝爾新巴爾虎右旗克氏針茅草原，干旱是該區(qū)域草原植被生長的重要限制因子之一[6]。研究發(fā)現(xiàn)克氏針茅占優(yōu)勢的典型草原逐漸退化為多根蔥（Allium polyrhizum）占優(yōu)勢，但具體原因有待進一步探明[7]。種子發(fā)芽是植物生活史的起始階段，也是最重要的階段[8]。該試驗采用紙上發(fā)芽法研究不同梯度干旱脅迫對多根蔥種子發(fā)芽和幼苗生長的影響，探究多根蔥的抗逆特征，對于了解草原干旱過程中物種生長動態(tài)和拓殖機理具有重要的參考意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料 多根蔥種子采自內(nèi)蒙古呼倫貝爾新巴爾虎右旗克氏針茅草原，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗方法

選取顆粒飽滿、大小均一的多根蔥種子，5%H2O2消毒10 min，蒸餾水充分沖洗，濾紙吸干種子外附著的水分，將種子置于直徑為8cm內(nèi)鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中放入50粒種子，4次重復。試驗使用PEG6000模擬干旱，PEG6000濃度梯度分別為0%、5%、10%、15%、20%、25%，取以上各濃度溶液4 mL，浸濕濾紙，并用封口膜將培養(yǎng)皿密封，放入光照培養(yǎng)箱中，設置16 h光照（20 ℃）8 h黑暗（10 ℃），每隔24 h觀察一次，記錄發(fā)芽情況，共記錄14 d。發(fā)芽結束時，從每一組萌發(fā)完成的多根蔥中，隨機選取10株多根蔥幼苗，依次測量胚根長和胚芽長，65 ℃烘干24 h，稱量干重。計算公式如下：

發(fā)芽率GR（%）=（正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%[9]；

發(fā)芽指數(shù)Gi=（Gt/Dt）。式中，Gt指t時間內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt指相應的發(fā)芽日數(shù)[10]?；盍χ笖?shù)Vi=Gi×Sx，式中，Gi指發(fā)芽指數(shù)，Sx指種苗芽的平均長度[11]。發(fā)芽速度=G/t，式中，G為每天的發(fā)芽率，t為總天數(shù)。

1.3 統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)用Excel統(tǒng)計并制圖，應用SPSS19.0統(tǒng)計分析軟件對不同處理下的發(fā)芽速度、發(fā)芽率等各項指標進行差異顯著性分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對多根蔥種子發(fā)芽特性的影響

隨PEG濃度的增加，種子發(fā)芽速度、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均受到極顯著的影響（P<0.01）。從圖1可看出，隨PEG濃度升高，多根蔥種子萌發(fā)期發(fā)芽速度、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均呈顯著下降趨勢。

由圖1A可以看出，由于不同濃度的PEG脅迫處理對多根蔥種子發(fā)芽起到了一定的抑制作用，導致其發(fā)芽速度隨干旱濃度增加逐漸降低。0%、5%、10%PEG濃度脅迫下的種子，試驗開始第7天后均出現(xiàn)發(fā)芽現(xiàn)象，15%濃度下的種子第8天出現(xiàn)發(fā)芽現(xiàn)象，20%、25%濃度下種子第8～10天后少數(shù)出現(xiàn)發(fā)芽，且一半以上的培養(yǎng)皿中極少數(shù)種子發(fā)芽，甚至完全不發(fā)芽。說明多根蔥種子能夠適應較低強度的干旱脅迫，高濃度的干旱脅迫抑制了多根蔥萌發(fā)。

由圖1B可看出，多根蔥種子發(fā)芽率隨PEG濃度的增加逐漸降低，與對照組相比，5%濃度時，發(fā)芽率僅下降了2.5%，在5%PEG濃度條件下，相比對照組發(fā)芽率雖有下降趨勢，但總體較高，發(fā)芽率平均在94%左右；相對發(fā)芽率達到峰值。發(fā)芽指數(shù)在6～7，說明多根蔥較適應在該濃度下生長。10%濃度起，發(fā)芽率出現(xiàn)大幅下降趨勢，相比對照組下降了12.5%。15%、20%、25%PEG處理時發(fā)芽率分別下降了46%、73.5%和82%。

2.2 PEG脅迫對多根蔥胚根、胚芽長度及其干重的影響

PEG對多根蔥種子萌發(fā)的胚根長、胚芽長度均有影響，且PEG濃度越高，影響越大。由圖2可看出，隨PEG濃度增加，多根蔥胚根長、胚芽長、胚根干重、胚芽干重呈波動降低趨勢。種子發(fā)芽后胚根胚芽是否伸長以及其伸長速度受到水分脅迫吸水能力的制約[4]。由圖2A、2B可看出，隨水勢的降低，多根蔥種子胚根胚芽長度呈明顯下降趨勢。5%PEG脅迫下，胚根長度、胚芽長度相比對照組有下降趨勢，平均胚芽長2.66 cm，相比對照組明顯降低；10%PEG及以上濃度脅迫下，胚根長度、胚芽長度及平均芽長較前2組明顯降低，其中10%、15%、20%、25%PEG脅迫下平均芽長分別為2.04、1.85、1.50、1.11cm。

3 結語

多根蔥屬于百合科蔥屬植物，根系發(fā)達，屬鱗莖密生型，且適應鹽和干旱能力強。利用紙上發(fā)芽法進行種子萌發(fā)試驗，揭示了多根蔥在不同干旱水平下的發(fā)芽變化，表明多根蔥種子在輕度干旱脅迫下顯示出一定的耐旱性。通過分析多根蔥在不同PEG濃度培養(yǎng)下的胚根長、胚芽長、干重等指標，能夠進一步闡釋多根蔥適應低濃度干旱環(huán)境的原因。

參考文獻

[1] 張勇，薛林貴，高天鵬，等.荒漠植物種子萌發(fā)研究進展[J].中國沙漠，2005，25（1）：106-112.

[2] WANG X Y，WEI Y，YANG C H，et al. Germination response of two species of Haloxylon to temperature and salinity[J]. Arid zzone research，2004，21（S1）：58-63.

[3] 段德玉，劉小京，馮鳳蓮，等.不同鹽分脅迫對鹽地堿蓬種子萌發(fā)的效應[J].中國農(nóng)學通報，2003，19（6）：168-172.

[4] 朱教君，李智輝，康宏樟，等.聚乙二醇模擬水分脅迫對沙地樟子松種子萌發(fā)影響研究[J].應用生態(tài)學報，2005，16（5）：801-804.

[5] 楊景寧，王彥榮.PEG模擬干旱脅迫對四種荒漠種子萌發(fā)的影響[J].草業(yè)學報，2012，21（6）：23-29.

[6] WU Y N，LUO W T，PEI H，et al. Climate change and the effect on the biomass growth in steppe communities in Kherlon River Basin， Northern China[J]. Acta ecological sinica， 2012， 32（4）：215-220.

[7] 林璐，烏云娜，霍光偉，等.草原退化過程中植物功能群數(shù)量特征的變化[J].大連民族學院學報，2013，15（1）：23-28.

[8] 秦峰梅，張紅香，武祎，等.鹽脅迫對黃花苜蓿發(fā)芽及幼苗生長的影響[J].草業(yè)學報，2010，19（4）：71-78.

[9] 孫艷茹，石屹，陳國軍，等. PEG模擬干旱脅迫下8種綠肥作物萌發(fā)特性與抗旱性評價[J].草業(yè)學報，2015，24（3）：89-98.

[10] 苗昊翠，李利民，宋彬，等.NaCl脅迫對兩種錦雞兒種子萌發(fā)的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學，2011，48（3）：498-503.

[11] 汪建軍，麻安衛(wèi)，汪治剛，等.不同溫度和PEG處理對中華羊茅種子萌發(fā)的影響[J].草業(yè)學報，2016，25（4）：73-80.