不同來源野生狼尾草種子生活力和抗鹽性鑒定

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(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128)

2012-10-16

*通信作者，Email:zzf0917@yahoo.com.cn。

農(nóng)業(yè)部科技項目。

不同來源野生狼尾草種子生活力和抗鹽性鑒定

陳甜，蔣錦鵬，張志飛*

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128)

在實驗室條件下，對10種不同來源的野生狼尾草種子進行NaCl溶液的鹽脅迫萌發(fā)試驗，結(jié)果表明：狼尾草具有較高的生活力和較強的耐鹽性，10種不同來源的狼尾草中YJ2的生活力最高；隨NaCl濃度的增加，狼尾草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)均有不同程度的下降，并且NaCl濃度越高下降趨勢越大；種子的平均發(fā)芽時間隨NaCl濃度的增加而變長；苗高和根長隨NaCl濃度的增加受抑制的程度增加；隨NaCl濃度的增加，解脅迫后10種不同來源的狼尾草種子的發(fā)芽率呈下降趨勢。供試的10種狼尾草耐鹽性由強到弱依次為: YJ2>ZJ>ST>FX>LM2>DS>YJ1>LM1>DT>JZ；狼尾草種子萌發(fā)時的耐鹽半致死濃度在0.6%～1.0%之間，致死濃度在1.0%～1.2%之間。

狼尾草；種子；生活力；抗逆性；鹽脅迫

狼尾草[Pennisetumalopecuroides(L.) Spreng]是禾本科狼尾草屬多年生草本植物，稈叢生，直立，花序以下密生柔毛，葉片長10～80 cm，寬2～6 cm，圓錐花序。分布于熱帶和亞熱帶，全世界約有80種，多數(shù)原產(chǎn)于非洲。在我國的東北、華北、華東、中南及西南各省均有分布，主要分布于田野、荒地、山坡，而其在我國的栽培只在上海、北京等地有進行[1～3]。

近年來很多地區(qū)都開始重視對狼尾草屬草種的研究，但基本集中于狼尾草的引種、生物學(xué)特性、園林綠地建設(shè)和牧草栽培中的應(yīng)用形式以及實用性評價[4]，野生狼尾草種子生活力和種子抗鹽性及其生理響應(yīng)研究未見報道。因此，對野生的狼尾草種子生活力和抗鹽性做初步的研究，加速其引種馴化和新品種選育，對促進狼尾屬植物的廣泛應(yīng)用具有十分重要的意義。

本試驗以從湖南省采集的不同來源的野生狼尾草種質(zhì)資源為試驗材料，以不同濃度的NaCl溶液模擬鹽脅迫，比較不同來源狼尾草種子的生活力，分析狼尾草種子在鹽脅迫條件下的萌發(fā)情況，篩選出種子生活力強和抗鹽性強的生態(tài)型，為后期抗鹽性育種研究提供實驗材料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本實驗根據(jù)狼尾草的生理生長狀況，在狼尾草種子完熟的時節(jié)分別從不同生境(路旁、田邊、溪邊等)下進行采集、處理、篩選。最終所選的10種試驗材料詳細信息如表1所示。

表1 供試材料信息表

1.2 試驗方法

1.2.1 NaCl溶液鹽脅迫處理試驗

供試草種消毒：待試種子在50%的多菌靈可濕性粉劑(江蘇省鎮(zhèn)江農(nóng)藥廠)500倍液浸泡10 min，取出備用。

依照GB/T 2930.4-2001牧草種子檢驗規(guī)程中的發(fā)芽試驗規(guī)程，發(fā)芽床采用濾紙法。將消毒后的種子采用10×6二因子設(shè)計不同來源種子和不同濃度的NaCl溶液(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%)進行NaCl脅迫發(fā)芽試驗。對照為蒸餾水處理種子。每處理重復(fù)4次，每處理種子30粒。于人工氣候箱中(23℃，16 h，光照/26℃，8 h，黑暗)進行變溫培養(yǎng)。逐日觀察記載發(fā)芽種子數(shù)并補充所蒸發(fā)的水分。 自試驗種子第一顆發(fā)芽起每24 h統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)。待發(fā)芽完全時分別隨機取出各供試?yán)俏膊萦酌?，測量其根長和苗高。

待種子完全發(fā)芽后將濃度分別在0.8%、1.0%、1.2% NaCl溶液下未發(fā)芽的狼尾草種子解脅迫并隨機各取出50粒在蒸餾水下放入人工氣候箱中繼續(xù)培養(yǎng)，每24 h統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)，待發(fā)芽完全計算其發(fā)芽率。

1.2.2 指標(biāo)測定方法

計算每個處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)以及相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)和相對活力指數(shù)。

發(fā)芽率=[發(fā)芽種子數(shù)/總種子數(shù)]×100%(發(fā)芽開始前9 d內(nèi))

發(fā)芽勢=[發(fā)芽種子數(shù)/總種子數(shù)]×100%(發(fā)芽開始前5 d內(nèi))

發(fā)芽指數(shù)=ΣGt/Dt

式中:Gt為不同時間(t，d)的發(fā)芽量，Dt為相應(yīng)試驗的發(fā)芽試驗天數(shù)。

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×苗高(即芽長)

相對發(fā)芽率=[某一含鹽量處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率]×100%(發(fā)芽開始前9 d內(nèi))

相對發(fā)芽勢=[某一含鹽量處理發(fā)芽勢/對照發(fā)芽勢]×100%(發(fā)芽開始前5 d內(nèi))

相對發(fā)芽指數(shù)=[某一含鹽量處理發(fā)芽指數(shù)/對照發(fā)芽指數(shù)]×100

相對活力指數(shù)=[某一含鹽量處理活力指數(shù)/對照活力指數(shù)]×100

耐鹽半致死濃度：處理發(fā)芽率達到對照發(fā)芽率50%以下相應(yīng)的鹽濃度

耐鹽致死濃度：處理發(fā)芽率達到對照發(fā)芽率10%以下相應(yīng)的鹽濃度

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

運用DPS v7.05版軟件進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同來源的狼尾草種子生活力

方差分析表明,各來源的狼尾草種子發(fā)芽率間的差異極顯著，YJ2的發(fā)芽率和發(fā)芽勢最高，最高的是LM2，高達160多；發(fā)芽指數(shù)最高的是YJ2(表2)。

表2 不同來源的狼尾草種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(p<0. 05)，大寫字母表示差異極顯著(p<0. 01)。下同。

苗高和根長均是反映出種子生活力大小的指標(biāo)，因此根據(jù)苗高和根長的情況可以粗略判斷種子生活力的大小。10種不同來源的狼尾草根長和苗高均存在差異，但差異不大。其中LM2的苗高最大，可達5 cm以上，其余均在3～5 cm之間。根長除YJ2低于1.5 cm外，其余均在1.5～2.5 cm之間。

用模糊數(shù)學(xué)函數(shù)隸屬法對10種不同來源的狼尾草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)(每個測試指標(biāo)所占權(quán)重是1/4)進行綜合評價分析(表3)。結(jié)果表明：狼尾草種子具有較強的生活力；10種不同來源的野生狼尾草種子生活力之間存在顯著的差異。根據(jù)對10種材料的全面綜合分析，得到其活力指數(shù)由強到弱的綜合排名：ST>YJ2>ZJ>LM2>FX>LM1>JZ>DS>YJ1。

表3 不同來源的野生狼尾草種子生活力綜合評價

2.2 不同來源的狼尾草種子耐鹽性

2.2.1 鹽脅迫對種子萌發(fā)的影響

狼尾草種子在不同NaCl濃度下發(fā)芽率達到總發(fā)芽率的80%為發(fā)芽的高峰期，比較不同NaCl濃度下狼尾草種子從發(fā)芽開始到發(fā)芽率達到高峰期所需要的時間可知：隨著NaCl濃度的增加，10種不同生境下的狼尾草種子發(fā)芽率達到高峰期的時間均有不同程度的推遲，由此得出，NaCl有推遲狼尾草種子萌發(fā)的作用。

在實驗中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過鹽脅迫處理后的狼尾草種子隨著NaCl濃度的升高第一顆狼尾草種子萌發(fā)的時間推遲，并且濃度越高推遲的時間越長。

2.2.2 不同NaCl濃度下狼尾草種子萌發(fā)情況

通過對不同NaCl濃度下狼尾草種子的相對發(fā)芽率進行雙因素有重復(fù)的方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同來源的種子相對發(fā)芽率差異極顯著。由表4可知，所供試的10種不同來源的狼尾草種子相對發(fā)芽率均隨鹽濃度的升高而降低，在濃度小于0.6%時不同生境下的狼尾草種子相對發(fā)芽率差異顯著，濃度大于0.6%時不同生境下狼尾草種子相對發(fā)芽率差異不顯著。其中，YJ2在所有的鹽濃度脅迫下其相對發(fā)芽率均是最高的，并且在1.2%NaCl濃度時，YJ2的發(fā)芽率仍可保持24.73%，遠高于其他草種，說明其耐鹽性大于其他草種。

表4 不同NaCl濃度下狼尾草的相對發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢

通過對不同NaCl濃度下不同來源的狼尾草種子的相對發(fā)芽勢進行雙因素有重復(fù)的方差分析，結(jié)果得出不同來源的種子相對發(fā)芽勢差異極顯著。由表4可知，不同處理水平下10種不同來源的狼尾草種子隨著NaCl脅迫的加強，相對發(fā)芽勢均呈現(xiàn)下降趨勢，并且在鹽濃度小于0.6%時，各狼尾草種子相對發(fā)芽勢差異顯著，而當(dāng)鹽濃度高于0.6%后，各狼尾草種的相對發(fā)芽勢差異不顯著。據(jù)此推斷，0.6%的NaCl濃度可能是狼尾草耐鹽性的轉(zhuǎn)折點。在鹽濃度達到1.0%時，除YJ2和FX保持在30%以上外，其余狼尾草種子的相對發(fā)芽勢均小于10%，其中YJ1和JZ的相對發(fā)芽勢為0。這說明YJ2和FX有較強的抗鹽性，而 YJ1和JZ抗鹽性差。

2.2.3 不同NaCl濃度下狼尾草種子的相對活力指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)

活力指數(shù)能夠反映種子萌發(fā)的速度、幼苗生長的潛勢、植株抗逆力和生產(chǎn)潛力，這些均與觀賞植物的應(yīng)用價值和觀賞程度有很大關(guān)系。10個狼尾草種子的相對活力指數(shù)隨鹽濃度升高而降低，且在NaCl濃度小于0.6%時，不同來源的狼尾草種子之間的相對活力指數(shù)的差異較大；而在大于0.6%時，差異較小。在0.6%時，YJ2和ST較其他具有較高的相對活力指數(shù)，表現(xiàn)出較強的抗鹽性。在1.0%時，YJ1和JZ的相對活力指數(shù)均為0，說明其抗鹽能力差。據(jù)此判斷0.6%的NaCl濃度可能是影響狼尾草種子萌發(fā)的一個閾值。

10個狼尾草種子的相對發(fā)芽指數(shù)隨鹽濃度增加基本呈遞減趨勢，但在不同鹽濃度脅迫下各品種發(fā)芽指數(shù)減小的幅度和快慢不同。鹽濃度在0.2%～0.8%時，10個不同來源的狼尾草種子的相對發(fā)芽指數(shù)下降明顯，且差異較大，說明在此濃度范圍內(nèi)，不同來源的狼尾草種子對于NaCl脅迫的響應(yīng)不同，表現(xiàn)出了不同的抗鹽性。當(dāng)濃度升至1.0%～1.2%時，不同來源的狼尾草種子的相對發(fā)芽指數(shù)差異不顯著，這表明在鹽濃度大于1.0%時，10個不同來源的狼尾草種子表現(xiàn)出比較一致的抗鹽能力：其中YJ1、JZ和ST減少的幅度大，說明其種子的抗鹽性較其他幾種狼尾草種子的差；在1.2%時，YJ2和FX的相對發(fā)芽指數(shù)大于2，而其他品種的相對發(fā)芽指數(shù)均接近或等于0，說明這兩個品種具有較強的抗鹽性；同時也說明較高的NaCl濃度對狼尾草種子的萌發(fā)有較強的抑制作用。

2.2.4 不同NaCl濃度下狼尾草的苗高和根長

狼尾草的苗高和根長均與NaCl濃度呈負相關(guān)，但從負相關(guān)的程度來看反映的敏感度卻不盡相同：隨NaCl濃度的升高，10中不同生境下的狼尾草的苗高和根長均呈下降趨勢。且在NaCl濃度小于0.6%時，不同品種的差異較大；大于0.6%時，差異較小。據(jù)此推斷，0.6%的NaCl濃度是影響狼尾草苗高和根長的關(guān)鍵值。當(dāng)NaCl濃度在1.2%時，除YJ2外所有狼尾草種子的苗高均小于1.0 cm，根長均小于0.5 cm，并且JZ、DS、DT的苗高和根長均為0，說明YJ2的抗鹽性較強，JZ、DS、DT的抗鹽能力差。

2.2.5 鹽脅迫下狼尾草種子的耐鹽半致死濃度和耐鹽致死濃度

由表5可以看出，10種狼尾草種子耐鹽半致死濃度之間存在較大差異，而達到致死濃度時，各品種之間的差異不顯著。50%左右草種的耐鹽半致死濃度在0.6%～1.0%之間，50%左右草種的致死濃度在1.0%～1.2%之間,說明狼尾草具有較高的耐鹽性。而且可以推測，在所試驗的10種狼尾草中，YJ2、FX抗鹽性較強，而JZ、YJ1和DS的抗鹽性較弱。

表5 鹽脅迫下狼尾草種子的耐鹽半致死濃度和耐鹽致死濃度(%)

2.2.6 10種不同來源的狼尾草耐鹽性的綜合評價

用模糊數(shù)學(xué)函數(shù)隸屬法對10種狼尾草種子的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)和相對活力指數(shù)(每個測試指標(biāo)所占權(quán)重是1/4)進行分析總結(jié)，從而綜合評價其耐鹽性(表6)。結(jié)果表明，狼尾草種子具有較好的耐鹽性，10種材料之間的差異顯著。根據(jù)10種材料之間的綜合評價分析，得到其耐鹽性由強到弱的綜合排名為：YJ2>ZJ>ST>FX>LM2>DS>YJ1>LM1>DT>JZ。從而可知10種材料中耐鹽性較好的為YJ2、ZJ和ST，耐鹽性差的為JZ。

表6 狼尾草耐鹽性的綜合評價

2.3 解脅迫后種子發(fā)芽率比較

對在NaCl濃度為0.8%、1.0%、1.2%的鹽脅迫下未發(fā)芽的種子進行解脅迫處理后在水溶液中繼續(xù)培養(yǎng)、觀察記錄發(fā)芽情況。通過雙因素?zé)o重復(fù)方差分析，表明不同來源的野生狼尾草種子解脅迫后的發(fā)芽率間差異極顯著。解脅迫后FX的發(fā)芽率最高達到52.67%，極顯著的高于YJ1和ST；YJ2、LM2、LM1、DS、DT、JZ、ZJ和YJ1解脅迫后之間的發(fā)芽率差異不顯著，但卻顯著高于ST；ST的發(fā)芽率最低僅有26.00%。不同NaCl濃度解脅迫后，狼尾草種子的發(fā)芽率間存在極顯著差異；隨著NaCl濃度的升高其發(fā)芽率呈現(xiàn)明顯的下降趨勢；0.8%NaCl鹽溶液解脅迫后的發(fā)芽率極顯著的高于1.2%NaCl鹽溶液解脅迫后的發(fā)芽率(表7)。再次證明了高濃度的NaCl會嚴(yán)重抑制種子的萌發(fā)。

表7 解脅迫后不同來源的狼尾草種子發(fā)芽率比較

3 小結(jié)與討論

3.1 狼尾草種子生活力測定

通過對10種不同生境下的狼尾草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)以及苗高和根長的測定，比較分析得出YJ2的種子活力最高，ST、ZJ、LM2、FX、JZ以及LM1的種子生活力良好。YJ1的最差，其原因可能與采集時間有關(guān)，因為YJ1的采集時間早于其余9種，這樣可能造成由于種子成熟度低而最后導(dǎo)致種子的生活力下降。

3.2 狼尾草種子抗鹽性測定

在NaCl脅迫下，通過對狼尾草種子萌發(fā)時間的比較發(fā)現(xiàn)，NaCl溶液有推遲種子萌發(fā)的作用，并且隨著NaCl濃度的增加推遲作用加強。

通過對狼尾草種子在不同濃度NaCl溶液處理比較發(fā)現(xiàn)，隨NaCl濃度的升高，狼尾草種子的各測試指標(biāo)均呈下降趨勢。

在NaCl濃度小于0.6%時，不同來源的野生狼尾草種子對NaCl脅迫響應(yīng)不同，抗鹽性差異顯著；NaCl濃度大于0.6%時，各個來源間的差異不顯著。因此可以認為0.6%的NaCl濃度是影響狼尾草種子萌發(fā)的關(guān)鍵值。

10種不同來源的狼尾草在NaCl脅迫下根長和苗高均與NaCl濃度呈負相關(guān)，并且隨NaCl濃度的升高，狼尾草根長和苗高受到抑制作用增強。

在NaCl脅迫下，通過對10個不同來源的野生狼尾草種子萌發(fā)期的耐鹽半致死濃度、耐鹽致死濃度以及耐鹽性的綜合比較，發(fā)現(xiàn)狼尾草具有較強的抗鹽性，其中YJ2的抗鹽性最好，而JZ的抗鹽性較差。為了進一步探討狼尾草種子萌發(fā)期的抗鹽性，有必要對其相關(guān)生理生化指標(biāo)進行測定和研究。

3.3 解脅迫后種子發(fā)芽情況

通過解脅迫處理發(fā)現(xiàn)，不同濃度的NaCl溶液對種子的萌發(fā)有很大影響：隨著NaCl溶液濃度的增加，解脅迫后種子的發(fā)芽率明顯降低。說明高濃度的NaCl對種子萌發(fā)有嚴(yán)重的抑制作用。

種子萌發(fā)是受多種內(nèi)外因素影響的復(fù)雜過程。目前人們普遍認為植物的耐鹽性是多種抗鹽生理性狀在植物中疊加起來的綜合體現(xiàn)[5～7]。因此在評價植物品種的耐鹽性差異時，既要考慮抗鹽生理指標(biāo)的相對大小，又要考慮這些指標(biāo)的增減幅度，這樣或許更能體現(xiàn)鹽脅迫后的種間差異性，才更有利于得出正確的結(jié)論。本研究結(jié)果表明，在光照、溫度等適宜的條件下，隨著NaCl濃度的升高，狼尾草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)都呈下降趨勢，并且對植物根系和苗高的生長也表現(xiàn)出抑制作用。因此說明高濃度的鹽溶液對種子萌發(fā)有明顯的抑制作用，這可能是由于高濃度的NaCl對狼尾草種子有毒害作用，使細胞的滲透調(diào)節(jié)作用、膜脂和脂肪酸的組成及生理代謝酶活性等方面產(chǎn)生不良影響所致[8]。為進一步探討狼尾草種子萌發(fā)期的抗鹽性，有必要對其相關(guān)生理生化指標(biāo)做進一步研究。

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1001-5280(2012)07-0025-05

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.07