何 權，蔣瑞娟，朱 軍，石書兵，李曉瑾

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，烏魯木齊 830052；2.新疆維吾爾自治區(qū)中藥民族藥研究所，烏魯木齊 830002)

0 引 言

【研究意義】荒漠肉蓯蓉(CistanchedeserticolaY.C.Ma)為列當科(Orobanchaceae)肉蓯蓉屬(Cistanche)多年生專性根寄生植物，具有補腎、保肝、通便、抗老年癡呆、腫瘤輔助治療、抗輻射等10多種藥用功能[1-2]。其寄主為藜科(Chenopodiaceae)植物梭梭(Haloxylonammodendron(C.A.Mey.) Bunge)，是我國西北地區(qū)特有的植物資源，新疆是荒漠肉蓯蓉主產(chǎn)區(qū)之一。梭梭是藜科梭梭屬(Haloxylon)植物，灌木或小喬木。高1～9 m，樹干地徑可達50 cm。樹皮灰白色，木材堅而脆;老枝灰褐色或淡黃褐色，通常具環(huán)狀裂隙。是一種典型的沙生植物，具有很強的抗逆性，是西北防治沙漠化的優(yōu)良樹種，對防風固沙、保護生態(tài)系統(tǒng)具有重要的意義[3-4]。同時，梭梭作為西北地區(qū)的燃料之一，燃燒值高、又是上等的薪碳植物；其嫩枝作為駱駝和羊喜食的飼料，具有很大的飼食價值。研究高溫處理對種子萌發(fā)的影響，對于研究梭梭的人工栽培具有重要的意義?！厩叭搜芯窟M展】種子是生命延續(xù)的媒介，較高的萌發(fā)為其自身的延續(xù)奠定了基礎，通常種子萌發(fā)的溫度為10℃以上[5-6]，但有部分種子能夠忍受高溫且能促進其萌發(fā)，坡柳種子萌發(fā)前在80℃處理會提高種子的萌發(fā)率[7]，雞冠花能忍受最高溫度為60℃[8]，這使得不同的種子有其不同的生活策略來應對高溫。但關于種子高溫萌發(fā)的機理尚無定論。在古爾班通古特沙漠，夏季普遍干旱少雨、蒸發(fā)量大，這一地區(qū)植物的生長和生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力始終被制約著[4]。自然條件下，荒漠或戈壁地表溫度能達到40～60℃[9]，梭梭作為這一區(qū)域優(yōu)勢物種之一，廣泛分布在固定、半固定沙地上。近年來，國內(nèi)學者在分子生物學、分子遺傳學等方面對梭梭研究比較深入[10-11]。但對梭梭種子萌發(fā)前以高溫處理的研究較少。【本研究切入點】梭梭種子在人工栽培中用量非常大，在此過程中，經(jīng)常受到高溫和干旱的影響。研究高溫處理對種子萌發(fā)的影響?！緮M解決的關鍵問題】研究在萌發(fā)前以不同溫度和時間熱處理梭梭種子，探索萌發(fā)前高溫處理對梭梭種子萌發(fā)率的影響，討論高溫對梭梭種子萌發(fā)的作用，為梭梭的人工栽培提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗材料于2016年10月采自新疆東北部奇臺縣，凈選，置于陰涼處進行陰干，用紙袋盛裝，低溫儲藏, 第二年4月,選取顆粒飽滿、色澤一致、大小均勻的種子進行試驗。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

將梭梭種子在 46、49、 52、55和58℃的溫度下，分別處理 6、9、12、15、18和21 min，一共產(chǎn)生30個處理。每個處理3個重復，每個重復50粒種子，達到處理時間后迅速取出，晾干使種子含水量降至原狀態(tài)后再進行萌發(fā)實驗。以未處理種子為對照(CK)。

1.2.2 萌發(fā)試驗

采用紙上發(fā)芽法，每處理3次重復，每重復50粒種子，將培養(yǎng)皿置于25℃(光照8 h，黑暗16 h)培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽，適時補充水分，保持培養(yǎng)皿底部濕潤且種子周圍不出現(xiàn)水膜。每天記錄種子的萌發(fā)數(shù)量，種子發(fā)芽的判定以胚根伸出種皮0.1 cm以上為標準，記錄至連續(xù)7 d無種子萌發(fā)為止：

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

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)；

活力指數(shù)(VI)=GI×g；

發(fā)芽勢(GE)=發(fā)芽達到高峰時正常苗總數(shù)/供試種子總粒數(shù)×100%；

式中，Gt為第td的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽天數(shù)，g為幼苗鮮重[12]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel軟件處理，用SPSS21.0軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)、多重比較(LSD)以及多元非線性回歸分析，用Sigmaplot13 軟件繪制圖形。

2 結果與分析

2.1 梭梭種子發(fā)芽率對不同溫度和時間處理的響應

種子的萌發(fā)除了受基因調(diào)控外，還受到復雜的環(huán)境影響，研究表明，萌發(fā)前經(jīng)高溫處理后，梭梭種子發(fā)芽率有不同程度的下降，在5個不同高溫處理下隨著處理時間的延長，梭梭種子的發(fā)芽率先增加后降低(圖1a)。在52℃，處理時間為9 min時，種子發(fā)芽率顯著高于其他5個時間處理(P<0.05)；在55℃，處理時間為18 min時，種子發(fā)芽率為0，說明在高溫影響下，隨著處理時間的延長種子發(fā)芽率受到明顯的抑制。在6個不同處理時間下(圖1b)，處理時間為18、21 min時，處理溫度越高，發(fā)芽率越低，處理時間為18 min,46和49℃差異不顯著,但其他差異均，并在處理18 min后發(fā)芽率為0。無論是處理溫度還是處理時間在52℃，9 min均與其他處理組差異顯著。圖1

圖1 種子發(fā)芽率對不同溫度和時間處理的響應
Fig.1 Seed germination rate response to different temperature and time treatments

2.2 梭梭種子發(fā)芽勢對不同溫度和時間處理的響應

梭梭種子發(fā)芽勢與梭梭種子發(fā)芽率有相似的結果，在5個不同高溫處理下隨著處理時間的延長，梭梭種子的發(fā)芽勢先增加后降低(圖2a)；52℃時，處理時間為9 min時，種子發(fā)芽勢顯著高于其他5個時間處理(P<0.05)，并在55℃，18 min時發(fā)芽勢為0。在6個不同處理時間下(圖2b)，隨著處理溫度的上升梭梭種子的發(fā)芽勢呈現(xiàn)先增加后降低的雙峰現(xiàn)象。這表明可能與種子的自我保護有關，能在適宜的條件下萌發(fā)；無論是處理溫度還是處理時間在52℃，9 min均差異顯著其他處理且不同處理間差異顯著(P<0.05)。圖2

2.3 梭梭種子發(fā)芽指數(shù)對不同溫度和時間處理的響應

梭梭種子發(fā)芽指數(shù)與梭梭種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢都有相似的結果，在5個不同高溫處理下，隨著處理時間的延長，梭梭種子的發(fā)芽指數(shù)先增加后降低(圖3a)；在52℃，處理時間為9 min時，種子發(fā)芽指數(shù)顯著高于其他5個時間處理(P<0.05)，并在55℃，18 min時發(fā)芽指數(shù)為0。在6個不同處理時間下(圖3b)，隨著處理溫度的上升梭梭種子的發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的雙峰現(xiàn)象；在處理時間為12 min時,55和58℃溫度處理下差異不顯著，但其他各組均差異顯著(P<0.05)。圖3

圖2 種子發(fā)芽勢對不同溫度和時間處理的響應
Fig.2 Germination potential response to different temperature and time treatments

圖3 種子發(fā)芽指數(shù)對不同溫度和時間處理的響應
Fig.3 Seed germination index response to different temperature and time treatments

2.4 梭梭種子活力指數(shù)對不同溫度和時間處理的響應

隨著處理溫度的升高梭梭種子活力指數(shù)隨著處理時間的延長呈先上升在下降的趨勢，高于52℃時均呈極速下降趨勢。在55℃，15 min時，梭梭種子活力指數(shù)與對照相比下降顯著(P<0.05)，種子發(fā)芽率受到抑制，無法維持正常發(fā)芽失去活力，說明高溫對梭梭種子萌發(fā)有一定抑制作用。在6個不同處理時間下(圖4b)，隨著處理溫度的上升梭梭種子的發(fā)芽指數(shù)先增加后降低的現(xiàn)象；在處理時間為9 min時,55和58℃溫度處理下和處理18 min, 46和49℃差異不顯著，但其他各組均差異顯著(P<0.05)。圖4

2.5 溫度和時間處理的主效應和交互作用

梭梭種子在各處理條件下發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的二因素方差分析結果表明，無論處理溫度、處理時間對梭梭種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)還是處理溫度與處理時間的交互作用效應均有顯著(P<0.05)的影響，二者在梭梭種子處理中起著重要作用。表1

2.6 高溫處理與梭梭種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的關系

不同條件處理后種子活力下降的最直觀的表現(xiàn)是種子的發(fā)芽率等活力指標降低，不同處理溫度(X)和時間(Y)對各個活力指標(Z)的相關分析結果表明，不同處理溫度和時間與梭梭種子的各個活力指標表現(xiàn)出正相關關系，相關性極顯著，表明高溫對梭梭種子萌發(fā)具有一定的抑制作用，這可能與梭梭種子在復雜的環(huán)境條件有關。表2

圖4 種子活力指數(shù)對不同溫度和時間處理的響應
Fig.4 Seed vigor index response to different temperature and time treatments

表1 溫度和時間的主效應和交互作用分析
Table 1 Analysis of main effects and interactions between aging temperature and time

源Sourcedf發(fā)芽率 Germination rate發(fā)芽勢 Germination potentialMSFSig.MSFSig.溫度Temperature40.1395 007.269**00.0853 585.732**0時間Time50.0983 538.319**00.1415 916.322**0溫度×時間Temperature × time200.00393.761**00.00298.894**0誤差Error6000源Sourcedf發(fā)芽指數(shù) Germination index活力指數(shù) Vitality indexMSFSig.MSFSig.溫度Temperature4120.21526 370.016**01.292119.597**0時間Time540.648 914.619**00.91184.315**0溫度×時間Temperature × time200.807177.124**00.0585.411**0誤差Error600.0050.011

注：**表示極顯著相關(P<0.01)

Note:**indicates a very significant correlation (P<0.01)

表2 高溫處理與種子各個活力指標關系
Table 2 Temperature treatment and the relationship between seed vigor indicators

指標Index樣本數(shù)Sample size回歸方程Regression equation調(diào)整R2發(fā)芽率(Z1)Germination rate (Z1)90Z1=-0.013 X-0.012 Y +1.0090.561**發(fā)芽勢(Z2)Germination potential (Z2)90Z2=-0.010 X-0.016 Y +0.9060.653**發(fā)芽指數(shù)(Z3)Germination index (Z3)90Z3=-0.394 X-0.264 Y +28.9280.586**活力指數(shù)(Z4)Vitality Index (Z4)90Z4=-0.043 X-0.034 Y +3.0490.610**

注：**表示極顯著相關(P<0.01)。X為溫度；Y為時間

Note:**indicates a very significant correlation (P<0.01).Xis temperature;Yis time

3 討 論

3.1 高溫處理對梭梭種子萌發(fā)率的影響

研究表明，梭梭種子萌發(fā)前經(jīng)高溫處理后，最終在58℃時種子失去活力，發(fā)芽率為0，但在52℃，9 min 處理后，其萌發(fā)率達到最大，為(55.00±0.30)%。提高處理溫度后，梭梭種子的萌發(fā)率會降低，但在外界環(huán)境條件刺激下整體呈現(xiàn)先增加后降低的雙峰現(xiàn)象，這與張樹新等[13]研究出現(xiàn)類似的現(xiàn)象。說明梭梭種子萌發(fā)對環(huán)境的適應性較強，能在適宜種子萌發(fā)的條件下促進種子的再次萌發(fā)，提高種子萌發(fā)率，加強梭梭種群的更新。在西北地區(qū)，梭梭廣泛分布于干旱的荒漠，荒漠大部分區(qū)域的特點是不規(guī)則的降水量和很大的潛在蒸發(fā)量。很強的蒸發(fā)速率造成了土壤表面的高溫。這種嚴酷的條件使得沙漠植物產(chǎn)生不同的生活史策略來增大其適應性。實驗將梭梭種子萌發(fā)前遭遇高于40℃的高溫后，并未表現(xiàn)出種子萌發(fā)率升高的現(xiàn)象，這可能是種子在惡劣環(huán)境下的自我保護。同時，也表明梭梭種子不存在熱沖擊[14-16]效應。

3.2 高溫處理對防止梭梭種群退化的意義

種子萌發(fā)是植物構建的重要基礎，種子萌發(fā)率的大小直接影響群落結構和功能。種子既有可能通過將種子散入土壤種子庫抵御多變的環(huán)境條件從而分攤各種風險，也有可能通過大量萌發(fā)去競爭有利的資源。有研究認為，荒漠生態(tài)系統(tǒng)中，相同的環(huán)境壓力會導致不同的植物產(chǎn)生趨同性適應能力[17]。例如，多年生草本、小灌木以及具有小種子的植物萌發(fā)時間較早[18]；喬木種子萌發(fā)時間比草本和灌木種子延遲[19]；總體水分條件較好時，在梭梭幼苗的生長初期，它在與短命植物的水分競爭中處于劣勢，反之，水分有限的條件下則處于優(yōu)勢[20]。說明該類種子萌發(fā)能夠適應較惡劣條件。梭梭被大量的肉蓯蓉所寄生，有效的提高梭梭種群面積能使肉蓯蓉這種資源得到更大的保護，發(fā)揮出更大的價值。試驗發(fā)現(xiàn)，在高溫處理梭梭種子后，仍有較高的萌發(fā)率，這與自然界中梭梭的種群退化形成對比，也就是說梭梭種群的退化與梭梭種子的萌發(fā)沒有直接聯(lián)系，梭梭的種群退化與種子繁殖力[21]、種群更新不良[22]等其他因素有關。

4 結 論

對種子萌發(fā)前經(jīng)高溫處理，表明高溫對梭梭種子萌發(fā)具有一定的抑制作用。溫度為52℃，時間為9 min時，梭梭種子發(fā)芽率最高，達(55.00±0.30)%，溫度為58℃，時間為9 min時發(fā)芽率為0.00%；將梭梭種子置于4℃儲存6個月后，種子沒有明顯的熱沖擊效應；梭梭種子萌發(fā)前經(jīng)高溫處理后仍有較高的萌發(fā)率，這與自然種群梭梭種群的退化沒有直接聯(lián)系。