PEG和NaCl脅迫對草木樨種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

汪永平，駱凱，胡小文，馬福成，田小飛，張寶林，塔拉騰，劉曉燕，張吉宇

(1.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020;2.內(nèi)蒙古阿拉善盟草原工作站，內(nèi)蒙古 阿拉善 750306)

?

PEG和NaCl脅迫對草木樨種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

汪永平1，駱凱1，胡小文1，馬福成1，田小飛1，張寶林2，塔拉騰2，劉曉燕2，張吉宇1

(1.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020;2.內(nèi)蒙古阿拉善盟草原工作站，內(nèi)蒙古 阿拉善 750306)

摘要：以篩選出的5份優(yōu)異草木樨(Melilotus)種質(zhì)PI595335、MO-LX04、PI595388、Ames19257和PI593234為材料，分別用不同滲透勢的PEG(0、-0.3、-0.6、-0.9、-1.2、-1.5 MPa)及不同濃度的NaCl溶液(0、50、100、150、200、300 mmol·L-1)模擬干旱和鹽堿脅迫條件，采用紙上發(fā)芽法進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)，測定發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚根幼苗長、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等指標(biāo)，并綜合比較不同種質(zhì)的抗旱及耐鹽能力。結(jié)果表明，1)高滲透勢(≥-0.3 MPa)的條件能不同程度地促進(jìn)5份種質(zhì)的萌發(fā)，對PI595335、MO-LX04、PI595388胚根和幼苗的生長有一定抑制作用，對Ames19257、PI593234胚根和幼苗的生長有顯著的(P<0.05)促進(jìn)作用；而較低滲透勢(≤-0.9 MPa)則顯著抑制(P<0.05)所有種子的萌發(fā)與幼苗生長。2)不同濃度的NaCl溶液對5份種質(zhì)草木樨幼苗的生長均有顯著的(P<0.05)抑制作用，而低濃度的NaCl(≤100 mmol·L-1)溶液能促進(jìn)草木樨種子的萌發(fā)。3)用模糊數(shù)學(xué)隸屬法綜合評價結(jié)果顯示，5份草木樨種質(zhì)在種子萌發(fā)期抗旱性強(qiáng)弱為Ames19257>PI593234>MO-LX04>PI595335>PI595388，耐鹽性強(qiáng)弱為PI593234>Ames19257>PI595388>MO-LX04>PI595335。其中Ames19257和PI593234在抗旱性和耐鹽模擬試驗(yàn)中的表現(xiàn)均明顯優(yōu)于其它3份草木樨種質(zhì)，更適于為今后雜交創(chuàng)制新種質(zhì)提供遺傳材料或在西北干旱、鹽堿地區(qū)種植。

關(guān)鍵詞：草木樨；鹽脅迫；水分脅迫；萌發(fā)；綜合評價

中國西北干旱區(qū)系指35° N以北、106° E以西的內(nèi)陸干旱區(qū)，包括新疆全境、甘肅河西走廊及內(nèi)蒙古賀蘭山以西的地區(qū)，土地面積約占中國總土地面積的24.5%，由于深居歐亞大陸腹地，平均降水量在160 mm以下，基本上不產(chǎn)生地表徑流，是世界上最嚴(yán)酷的干旱區(qū)之一[1]。由于土地資源使用不當(dāng)，每年都有大面積的耕地因人為活動而導(dǎo)致土壤次生鹽漬化的發(fā)生，使中國可耕地面積進(jìn)一步縮小，對中國農(nóng)業(yè)增產(chǎn)保收造成嚴(yán)重障礙[2]。近年來，西北干旱區(qū)植被退化、物種瀕危問題日趨嚴(yán)重，荒漠化治理、植被恢復(fù)以及植物保護(hù)已成為當(dāng)?shù)啬酥羾疑鷳B(tài)建設(shè)的重要工作。種子萌發(fā)階段和幼苗生長期是植物生長過程中最重要的兩個階段，決定著作物的生長以及產(chǎn)量[3]。在西北地區(qū)，種子的萌發(fā)常常受到降水、氣候、土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)[4]等環(huán)境因子的影響，導(dǎo)致牧草種子萌發(fā)困難、出苗不齊和幼苗抗性弱等一系列問題，使栽培草地難以成功建植。因此，研究植物種子萌發(fā)對環(huán)境因子特別是水分和鹽堿等在西北地區(qū)常見限制因子的響應(yīng)，對該地區(qū)的植被恢復(fù)、草業(yè)生產(chǎn)和引種馴化具有重要意義。

草木樨屬(Melilotus)為豆科一年生或二年生草本植物[5]，主要分布于歐洲、北非和中亞，在我國主要分布在西北、華北、東北，其中白花草木樨(M.alba)和黃花草木樨(M.officinalis)為該屬最常見的栽培利用種。草木樨生命力強(qiáng)，具有抗旱、抗寒、耐貧瘠、耐鹽堿、生長快等特點(diǎn)，其用途廣泛，可當(dāng)作防風(fēng)固沙、保持水土、改善土壤肥力的生態(tài)草種植[6-7]，也可用作綠肥和蜜源植物[8-9]，草木樨的藥用價值也越來越得到重視[10]。營養(yǎng)價值方面，草木樨干草含粗蛋白質(zhì)12%～24%，無氮浸出物33%～42%，是一種優(yōu)良的牧草[11]。

本研究從國內(nèi)外引進(jìn)草木樨種質(zhì)資源101份評價的基礎(chǔ)上，獲得了5份適應(yīng)性強(qiáng)、田間表現(xiàn)優(yōu)良的草木樨種質(zhì)為材料，以PEG和NaCl溶液模擬干旱、鹽脅迫條件對草木樨種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，比較不同種質(zhì)的抗旱耐鹽性，以期篩選更具有抗旱耐鹽特性的草木樨種質(zhì)，為后續(xù)進(jìn)行雜交創(chuàng)制新種質(zhì)提供遺傳材料和理論依據(jù)，促進(jìn)我國干旱半干旱地區(qū)和鹽堿地飼草料的發(fā)展。

1材料與方法

1.1供試材料

試驗(yàn)材料為在甘肅榆中進(jìn)行了引種適應(yīng)性評價后篩選的5份農(nóng)藝學(xué)性狀表現(xiàn)優(yōu)異的種質(zhì)，分別為黃花草木樨種質(zhì)PI595335、MO-LX04、PI595388，白花草木樨種質(zhì)Ames19257、PI593234。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1種子的預(yù)處理選擇成熟、飽滿且大小適中、均勻一致、無病蟲害健康的種子為試驗(yàn)材料。先用砂紙打磨種子以破除硬實(shí)，用0.1%的HgCl2溶液浸種10 min進(jìn)行消毒，再用蒸餾水反復(fù)沖洗5～6次，濾紙吸干后保存于4 ℃冰箱備用。

1.2.2PEG處理采用紙上培養(yǎng)法[12]，在培養(yǎng)皿種放入雙層濾紙，每個培養(yǎng)皿里擺放50粒種子，3次重復(fù)。分別用水勢為0(CK)、-0.3、-0.6、-0.9、-1.2、-1.5 MPa的PEG-6000溶液對草木樨種子進(jìn)行處理，每個培養(yǎng)皿加6 mL相應(yīng)水勢的PEG-6000溶液，其中對照組用蒸餾水處理，并用封口膜封口。將培養(yǎng)皿置于20 ℃的培養(yǎng)箱中，設(shè)置光照16 h，黑暗8 h，每2 d按同樣加液方法更換一次濾紙并添加新的處理液。

1.2.3NaCl處理分別用0(CK)、50、100、150、200、300 mmol·L-1的NaCl溶液對草木樨種子進(jìn)行處理，每個培養(yǎng)皿加6 mL相應(yīng)濃度的NaCl溶液，其中對照組用蒸餾水處理，并用封口膜封口。培養(yǎng)箱條件同PEG處理，每2 d按同樣加液方法更換一次濾紙并添加新的處理液。

種子發(fā)芽期間，每日記錄種子發(fā)芽數(shù)，根據(jù)國際種子檢驗(yàn)規(guī)程[13]，有明顯的胚根“露白”即認(rèn)定為發(fā)芽。持續(xù)記錄14 d結(jié)束，并在試驗(yàn)結(jié)束時統(tǒng)計正常幼苗數(shù)、新鮮未發(fā)芽種子數(shù)、硬實(shí)種子數(shù)、死種子數(shù)。發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束時，每個培養(yǎng)皿隨機(jī)選取10株幼苗植株，用直尺測定幼苗的根長和苗長。

1.3數(shù)據(jù)處理

相對發(fā)芽率=處理組發(fā)芽率/對照組發(fā)芽率×100%。

發(fā)芽勢=n/N×100%，式中：n規(guī)定為4 d內(nèi)的發(fā)芽種子總數(shù)，N為種子總數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)(GI)=G1/N1+G2/N2+…+Gn/Nn，式中：G1、G2、…、Gn為第1、2、…、n天正常的幼苗數(shù)，N1、N2、…、Nn為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

活力指數(shù)(VI)=S×GI，式中：S為幼苗第14天的苗長。

試驗(yàn)結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)表示。使用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件，在95%水平上通過單因子方差(One-Way ANOVA)分析，對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。Duncan Post-hoc Test用于檢驗(yàn)處理間多重比較的差異顯著性(P<0.05)。

2結(jié)果與分析

2.1 PEG脅迫對草木樨種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

2.1.1PEG脅迫對草木樨種子發(fā)芽能力的影響高滲透勢(-0.3 MPa)對于Ames19257和PI593234這兩份材料具有提高發(fā)芽勢的效果，而對PI595335、MO-LX04和PI595388則產(chǎn)生了顯著的抑制作用(P<0.05)(表1)。之后，隨著脅迫的增加，5份材料種子的發(fā)芽勢所受抑制作用均顯著增大(P<0.05)。

5份種質(zhì)在滲透勢為-0.3 MPa時，發(fā)芽率相對對照均未表現(xiàn)出受抑制現(xiàn)象(表1)。在滲透勢為-0.6 MPa的脅迫條件下，除Ames19257和PI593234外，種子萌發(fā)相比對照均受到抑制，發(fā)芽率顯著(P<0.05)降低。之后隨著脅迫的增加，發(fā)芽率急劇降低，當(dāng)滲透勢為-1.5 MPa時，所有材料皆未出現(xiàn)萌發(fā)現(xiàn)象。

對不同滲透勢下種子發(fā)芽指數(shù)的分析可知，在不同滲透勢的脅迫條件下，5份材料的種子發(fā)芽指數(shù)均受到了不同程度的抑制，且相對對照，抑制作用均顯著(P<0.05)(表1)。隨著脅迫的增加，抑制作用顯著增強(qiáng)(P<0.05)。當(dāng)滲透勢為-1.5 MPa時，5份材料的種子發(fā)芽指數(shù)幾乎都降低到0。

在滲透勢為-0.3 MPa時，Ames19257和PI593234兩份材料的種子活力指數(shù)相對對照顯著增大(P<0.05)，PI595335、MO-LX04和PI595388種子活力指數(shù)均相對對照顯著降低(P<0.05)(表1)。當(dāng)PEG溶液滲透勢≤-0.6 MPa時，隨著脅迫的增加，5份材料的種子活力指數(shù)均顯著降低(P<0.05)。

2.1.2PEG脅迫對草木樨胚根與幼苗生長的影響相比對照，不同滲透勢脅迫對PI595335、MO-LX04、PI595388種子胚根的生長起顯著的抑制作用(P<0.05)，且隨著脅迫的增加抑制作用顯著增大(P<0.05)(圖1)。而Ames19257和PI593234在較高水平PEG脅迫下(滲透勢-0.3、-0.6 MPa)，胚根的生長相比對照反而被顯著促進(jìn)(P<0.05)，之后隨著脅迫的增大，胚根生長均受到顯著抑制(P<0.05)。不同滲透勢脅迫對PI595335、MO-LX04、PI595388的幼苗生長均有不同程度的抑制，在較高滲透勢下(-0.3 MPa)PI595388幼苗生長受抑制作用最強(qiáng)，相比對照達(dá)到了顯著水平(P<0.05)，隨著脅迫的增加，3份材料幼苗生長所受抑制均顯著增強(qiáng)(P<0.05)，當(dāng)滲透勢<-0.9 MPa，幾乎無幼苗生長。而Ames19257和PI593234在較高水平脅迫下(滲透勢≥-0.6 MPa)，幼苗的生長相比對照被顯著促進(jìn)(P<0.05)，之后隨著脅迫的增加幼苗長顯著降低(P<0.05)。

表1　不同滲透勢下5種草木樨種質(zhì)的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)

注：數(shù)據(jù)按平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，同行不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，同列不同大寫字母表示種質(zhì)間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Data are present as mean±SE, different lower case letters within the same row show significant difference among stress treatments at 0.05 level, and different capital letters within the same column show significant difference among different accessions at 0.05 level. The same below.

圖1　不同滲透勢下不同草木樨種質(zhì)胚根及幼苗長的比較

注：同一指標(biāo)不同小寫字母表示不同種質(zhì)在不同處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different lower case letters for the same parameter mean significant difference among different species in different treatments at 0.05 level. The same below.

2.1.3不同草木樨種質(zhì)耐水分脅迫綜合評價用模糊函數(shù)隸屬法對5個不同草木樨種質(zhì)的發(fā)芽率、根長、苗長、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)進(jìn)行了綜合評價，得到5個不同種質(zhì)草木樨的隸屬值函數(shù)平均值，可知，耐水分脅迫能力大小為Ames19257>PI593234>MO-LX04>PI595335>PI595388(表2)。

2.2NaCl脅迫對草木樨種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

2.2.1NaCl脅迫對草木樨種子發(fā)芽能力的影響對不同濃度NaCl脅迫下種子發(fā)芽勢的分析可知(表3)，在NaCl濃度≥200 mmol·L-1時，5份材料的發(fā)芽勢均較對照顯著降低(P<0.05)，表現(xiàn)出明顯的脅迫效應(yīng)。在NaCl濃度50～150mmol·L-1時，Ames19257和PI593234發(fā)芽勢所受影響不大，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗鹽能力。而PI595335和MO-LX04在低濃度NaCl(50 mmol·L-1)時其發(fā)芽勢就較對照顯著降低(P<0.05)，受鹽脅迫影響最大。

表2　不同草木樨種質(zhì)耐水分脅迫指標(biāo)隸屬值及其綜合評價

表3　不同濃度NaCl下5種草木樨種質(zhì)的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)

對不同濃度NaCl脅迫對種子發(fā)芽率影響的分析可知(表3)，較低濃度NaCl溶液(50和100 mmol·L-1)對5份材料種子的發(fā)芽率無顯著影響(P>0.05)。當(dāng)NaCl溶液濃度為150 mmol·L-1時，PI595335和MO-LX04種子發(fā)芽率較對照顯著降低(P<0.05)。當(dāng)NaCl濃度≥200 mmol·L-1時，隨著脅迫的增加，5份材料種子發(fā)芽率均顯著低于對照(P<0.05)。

對不同濃度NaCl脅迫下種子發(fā)芽指數(shù)的分析可知(表3)，在NaCl溶液濃度為50 mmol·L-1時，MO-LX04和PI595388種子發(fā)芽指數(shù)較對照顯著降低(P<0.05)。隨著鹽脅迫的增加，5份種質(zhì)種子發(fā)芽指數(shù)進(jìn)一步降低。

對不同濃度NaCl脅迫下種子活力指數(shù)的分析可知(表3)，在不同濃度NaCl脅迫下，5份材料的種子活力指數(shù)均受到顯著的抑制作用(P<0.05)，隨著NaCl脅迫的增加抑制作用增強(qiáng)。當(dāng)NaCl濃度增大到300 mmol·L-1后，5份材料種子的活力指數(shù)均趨于0。

2.2.2NaCl脅迫對草木樨胚根與幼苗生長的影響對不同濃度NaCl脅迫對草木樨胚根生長影響的分析可知(圖2)，不同濃度NaCl脅迫對5份材料種子的胚根的生長均起到了不同程度的抑制作用，且相對對照均影響顯著(P<0.05)。隨著NaCl脅迫的增加，抑制作用增強(qiáng)。5份種質(zhì)中，NaCl脅迫對PI595388、Ames19257和PI593234種質(zhì)影響最大。

分析不同濃度NaCl脅迫對草木樨幼苗生長的影響可知(圖2)，不同濃度NaCl脅迫對5份材料幼苗生長的影響與對胚根生長的影響相同，相比對照其幼苗生長所受抑制影響均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。并且隨著NaCl脅迫的增加，幼苗生長所受抑制作用逐漸增強(qiáng)。其中PI595388、Ames19257和PI593234的幼苗生長隨脅迫程度逐漸增加表現(xiàn)最為敏感，相比較低濃度受到顯著抑制作用(P<0.05)。

2.2.3不同種質(zhì)草木樨耐鹽脅迫綜合評價用模糊函數(shù)隸屬法對5個不同種質(zhì)草木樨的發(fā)芽率、根長、苗長、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)進(jìn)行了綜合評價，得到5個不同種質(zhì)草木樨的隸屬值函數(shù)平均值(表4)，可知，耐鹽脅迫能力大小為PI593234>Ames19257>PI595388>MO-LX04>PI595335。

3討論

已有研究表明，將植物種子在一定滲透勢的PEG-6000溶液中浸泡一段時間后其種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢可提高[17]，這與本研究中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果基本相一致，在高滲透勢條件下(-0.3 MPa左右)，相對發(fā)芽率除PI595335無明顯變化外，其它4份種質(zhì)相對發(fā)芽率均明顯提高。水分脅迫繼續(xù)增大時，對草木樨種子的萌發(fā)具有明顯的抑制作用，表現(xiàn)在降低種子的萌發(fā)率和發(fā)芽勢等，這與已報道的許多研究結(jié)果一致，可能是因?yàn)椴煌瑵B透勢的PEG-6000在種子萌發(fā)過程中已經(jīng)通過種子組織控制了吸水率[14]，使植物組織和細(xì)胞處于類似干旱的水分脅迫中[18-20]，因此，影響了種子的發(fā)芽過程，最終影響了種子的發(fā)芽率。史鋒厚等[21]在PEG引發(fā)白羊草(Bothriochloaischaemum)種子發(fā)芽的研究中認(rèn)為，PEG處理的根本效果在影響種子萌發(fā)方面，對幼苗生長的影響是在影響種子萌發(fā)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。

圖2　不同NaCl濃度下不同種質(zhì)胚根及幼苗長的比較

種質(zhì)Accession指標(biāo)Index發(fā)芽率Germinationpercentage根長Radicallength苗長Seedlinglength發(fā)芽指數(shù)Germinationindex活力指數(shù)Vigorindex平均值Mean名次OrderPI5953350.6140.4540.2830.4110.3170.4165MO-LX040.5920.3740.2780.5010.4290.4354PI5953880.6670.4150.3080.4680.4330.4583Ames192570.6900.5000.3550.5630.4360.5092PI5932340.7530.5340.3610.5320.4280.5211

鹽脅迫與干旱脅迫既相似又存在差異，鹽脅迫主要影響細(xì)胞內(nèi)的離子平衡[22]和水分平衡。一般情況下，鹽生植物其發(fā)芽率和發(fā)芽勢在無鹽和較低鹽分條件下較高，高鹽分條件下種子的萌發(fā)會受到抑制[23-25]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著NaCl濃度的增加，5份材料的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長及幼苗長均不同程度地受到抑制，這與在鈉鹽脅迫對白花草木樨[26]種子發(fā)芽的研究結(jié)果相一致。高鹽抑制種子萌發(fā)是由于滲透效應(yīng)和毒性效應(yīng)[27]，同時高濃度的NaCl破壞了材料種子細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能也可能是影響種子萌發(fā)的原因之一。

種子萌發(fā)受種子自身因素影響很大，單一指標(biāo)不能充分說明種子耐鹽性的綜合情況，本研究采用發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長、幼苗長等多個指標(biāo)進(jìn)行分析并通過各抗旱及耐鹽指標(biāo)的隸屬值進(jìn)行綜合評價，目的就是排除種子自身因素的干擾，準(zhǔn)確評價出種子抗旱及耐鹽能力大小[18,28-29]。抗旱及耐鹽性是受多種因素影響的復(fù)雜數(shù)量性狀，在萌發(fā)期鑒定出的具有較強(qiáng)抗性的種質(zhì)是否在苗期乃至整個生育期也具有較強(qiáng)的抗性，其相關(guān)程度還有待進(jìn)行苗期和全生育期的進(jìn)一步研究[30-31]。

對供試草木樨種質(zhì)用PEG和NaCl處理的綜合結(jié)果顯示，草木樨屬植物確實(shí)具有一定的抗旱和耐鹽能力。5份種質(zhì)草木樨在種子萌發(fā)期抗旱性強(qiáng)弱為Ames19257>PI593234>MO-LX04>PI595335>PI595388，耐鹽性強(qiáng)弱為PI593234>Ames19257>PI595388>MO-LX04>PI595335，其中Ames19257和PI593234在抗旱性和耐鹽模擬研究中的表現(xiàn)均明顯優(yōu)于其它3份草木樨種質(zhì)，更適于為今后雜交創(chuàng)制新種質(zhì)提供遺傳材料或在西北干旱、鹽堿地區(qū)種植。

參考文獻(xiàn)References：

[1]王根緒,程國棟,徐中民.中國西北干旱區(qū)水資源利用及其生態(tài)環(huán)境問題.自然資源學(xué)報,1999,14(2):109-116.

Wang G X,Cheng G D,Xu Z M.The utilization of water resource and its influence on eco-environment in the northwest arid area of China.Journal of Natural Resources,1999,14(2):109-116.(in Chinese)

[2]顧文婷,金文全,楊陶麗薇,劉瑞媛,李文建,董喜存.中國西北干旱地區(qū)鹽漬化土壤鹽分和養(yǎng)分的分布特征.中國農(nóng)學(xué)通報,2015,31(9):212-215.

Gu W T,Jin W Q,Yang-Tao L W,Liu R Y,Li W J,Dong X C.Distribution characteristics of soil nutrients and salt content of northwest arid region in China.Chinese Agricultural Science Bulletin,2015,31(9):212-215.(in Chinese)

[3]Xu X Y,Fan R,Zheng R,Li C M,Yu D Y.Proteomic analysis of seed germination under salt stress in soybeans.Journal of Zhejiang University-Science B:Biomedicine & Biotechnology,2011,12(7):507-517.

[4]黃文達(dá),王彥榮,胡小文.三種荒漠植物種子萌發(fā)的水熱響應(yīng).草業(yè)學(xué)報,2009,18(3):171-177.

Huang W D,Wang Y R,Hu X W.Germination response of three desert plants to temperature and water potential.Acta Prataculturae Sinica,2009,18(3):171-177.(in Chinese)

[5]劉家宜.天津植物志.天津:天津科技出版社,2004:53.

[6]張保烈,文榮威.草木樨.北京:農(nóng)業(yè)出版社,1989:1-7.

[7]狄紅艷,駱凱,張吉宇,段珍,霍雅馨,王彥榮.基于ITS和trnL-trnF序列的草木樨種群遺傳多樣性研究.西北植物學(xué)報,2014,34(2):01-06.

Di H Y,Luo K,Zhang J Y,Duan Z,Huo Y X,Wang Y R.Genetic diversity analysis ofMelilotuspopulations based on ITS and trnL-trnF sequences.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,2014,34(2):01-06.(in Chinese)

[8]Di H Y,Duan Z,Luo K,Zhang D Y,Wu F,Zhang J Y,Liu W X,Wang Y R.Interspecific phylogenic relationships within genusMelilotusbased on nuclear and chloroplast DNA.Plos One,2015,DOL:10.1371/journal.pone.0132596.

[9]叢建民,陳鳳清,孫春玲.草木樨綜合開發(fā)研究.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(5):2962-2963.

Cong J M,Chen F Q,Sun C L.Study on comprehensive development ofMelilotussuaverolensL.Journal of Anhui Agricultural Sciences,2012,40(5):2962-2963.(in Chinese)

[10]Martino E,Ramaiola I,Urbano M,Bracco F,Collina S.Microwave-assisted extraction of coumarin and related compounds fromMelilotusofficinalis(L.) Pallas as an alternative to Soxhlet and ultrasound-assisted extraction.Journal of Chromatography A,2006,1125:147-151.

[11]馬麗.淺談草木樨的綜合利用.新疆畜牧業(yè),2005(4):56-57.

[12]王彥榮.GB/T 2930.1-2001 牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.

Wang Y R.GB/T 2930.1-2001 Rules for Forage Seed Testing.Beijing:China Agriculture Press,2001.(in Chinese)

[13]國際種子檢驗(yàn)協(xié)會.國際種子檢驗(yàn)規(guī)程.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1996.

International Seed Testing Association.Rules for International Seed Testing.Beijing:China Agriculture Press,1996.(in Chinese)

[14]何學(xué)青,呼天明,許岳飛,馮雪,方燕利，龍明秀.PEG-6000模擬水分脅迫對柳枝稷種子萌發(fā)及幼苗生長的影響.草地學(xué)報,2014,22(3):556-563.

He X Q,Hu T M,Xu Y F,Feng X,Fang Y L,Long M X.Effect of water stress induced by polyethlenegly-6000 the seed germination and seedling growth of switchgrass.Acta Agrestia Sinica,2014,22(3):556-563.(in Chinese)

[15]孫景寬,張文輝,張潔明,劉寶玉,劉新成.種子萌發(fā)期4種植物對干旱脅迫的響應(yīng)及其抗旱性評價研究.西北植物學(xué)報,2006,26(9):1811-1818.

Sun J K,Zhang W H,Zhang J M,Liu B Y,Liu X C.Response to droughty stresses and drought-resistances evaluation of four species during seed germination.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,2006,26(9):1811-1818.(in Chinese)

[16]穆懷彬,伏兵哲,德英.PEG-6000脅迫下10個苜蓿品種幼苗期抗旱性比較.草業(yè)科學(xué),2011,28(10):1809-1814.

Mu H B,Fu B Z,De Y.Drought tolerance of alfalfa seedling of 10 varieties under PEG-6000 stress.Pratacultural Science,2011,28(10):1809-1814.(in Chinese)

[17]史威威,董寬虎,侯志斌.PEG-6000引發(fā)對白羊草種子發(fā)芽的影響.草原與草坪,2007(6):26-28.

Shi W W,Dong K H,Hou Z B.Effect of PEG-6000 solution priming on germination ofBothriochloaischaemumseeds.Grassland and Turf,2007(6):26-28.(in Chinese)

[18]李自超,劉文欣,趙篤樂.PEG脅迫下水、陸稻幼苗生長勢比較研究.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2001,6(3):16-20.

Li Z C,Liu W X,Zhao D L.Comparison of growing tendency during young seedling between paddy rice and upland rice under PEG water-stress.Journal of China Agricultural University,2001,6(3):16-20.(in Chinese)

[19]于軍,焦培培.聚乙二醇(PEG-6000)模擬干旱脅迫抑制矮沙冬青種子的萌發(fā).基因組學(xué)與生物應(yīng)用學(xué),2010,29(2):355-360.

Yu J,Jiao P P.Inhibition of seed germination ofAmmmopiptanthusnanus(M.Pop) Cheng f. under simulated drought stress with polyethylene glycol (PEG-6000).Genomics and Applied Biology,2010,29(2):355-360.(in Chinese)

[20]張立軍,樊金娟,阮燕曄,關(guān)義新.聚乙二醇在植物滲透脅迫生理研究中的應(yīng)用.植物生理學(xué)通訊,2004,40(3):361-364.

Zhang L J,Fan J J,Ruan Y Y,Guan Y X.Application of polyethylene glycol in the study of plant osmotic stress physiology.Plant Physiology Communications,2004,40(3):361-364.(in Chinese)

[21]史鋒厚,朱燦燦,沈永寶,施季森.PEG-6000滲透處理對油松種子發(fā)芽的影響.浙江林學(xué)院學(xué)報,2008,25(3):289-292.

Shi F H,Zhu C C,Shen Y B,Shi J S.Germination ofPinustabulaeformisseeds with PEG-6000 osmotic treatments.Journal of Zhejiang A & F University,2008,25(3):289-292.(in Chinese)

[22]Munns R,Tester M.Mechanisms of salinity tolerance.Annual Review of Plant Biology,2008,59:651-681.

[23]王志才,牙庫甫江·阿西木,王艷,張富春.水鹽脅迫對花花柴種子萌發(fā)的影響.中國沙漠,2012,32(3):750-755.

Wang Z C,Yakupujiang·Aximu,Wang Y,Zhang F C.Effects of salt and water stress on seed germination ofKariliniacaspica.Journal of Desert Research,2012,32(3):750-755.(in Chinese)

[24]魚小軍,王彥榮,曾彥軍,蘇德.溫度和水分對無芒隱子草和條葉車前種子萌發(fā)的影響.生態(tài)學(xué)報,2004,24(5):883-887.

Yu X J,Wang Y R,Zeng Y J,Su D.Effects of temperature and osmotic potential on seed germination ofCleistogenessongoricaandPlantagolessingii.Acta Ecologica Sinica,2004,24(5):883-887.(in Chinese)

[25]Keiffer C W,Ungar I A.Germination responses of halophyte seeds exposed to prolonged hypersaline conditions.In:Khan M A,Ungar I A.(eds).Biology of Salt Tolerant Plants.Karachi,Pakistan:Department of Botany,University of Karachi,1995:43-50.

[26]張穎超,賈玉山,任永霞.鈉鹽脅迫對白花草木樨種子發(fā)芽的影響.草業(yè)科學(xué),2013,30(12):2006-2010.

Zhang Y C,Jia Y S,Ren Y X.Effects of different sodium salt stress on seed germination of sweet clover.Pratacultural Science,2013,30(12):2006-2010.(in Chinese)

[27]盧艷敏.不同鹽脅迫對高羊茅種子萌發(fā)的影響.草業(yè)科學(xué),2012,29(7):1088-1093.

Lu Y M.Effect of different saline stress on seed germination of tall fescue.Pratacultural Science,2012,29(7):1088-1093.(in Chinese)

[28]劉貴河,郭郁頻,任永霞,曹春梅.PEG脅迫下5種牧草飼料作物種子萌發(fā)期的抗旱性研究.種子,2013,32(11):15-19.

Liu G H,Guo Y P,Ren Y X,Cao C M.Study on drought resistance of five kinds forage and crops during seed germination period under PEG stress.Seed,2013,32(11):15-19.(in Chinese)

[29]張一弓,王玉,劉夢,楊淑君,張薈薈.堿脅迫下硅促進(jìn)冰草種子萌發(fā).草業(yè)科學(xué),2015,32(7):1093-1098.

Zhang Y G,Wang Y,Liu M,Yang S J,Zhang H H.Effect of silicon onAgropyroncristatumseed germination under alkaline stress.Pratacultural Science,2015,32(7):1093-1098.(in Chinese)

[30]馬彥軍,曹致中,李毅.八種胡枝子屬植物種子萌發(fā)期抗旱性的比較.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,44(5):124-128.

Ma Y J,Cao Z Z,Li Y.Comparative study on the drought resistance 8 species ofLespedezain seed germination period.Journal of Gansu Agricultural University,2009,44(5):124-128.(in Chinese)

[31]周璐璐,伏兵哲,許冬梅,陳莉萍,吳小娟,高雪芹.鹽脅迫對沙蘆草萌發(fā)特性影響及耐鹽性評價.草業(yè)科學(xué),2015,32(8):1252-1259.

Zhou L L,Fu B Z,Xu D M,Chen L P,Wu X J,Gao X Q.Effects of salt stress on germination characteristics ofAgropyronmongolicumand salt-tolerance evaluation.Pratacultural Science,2015,32(8):1252-1259.(in Chinese)

(責(zé)任編輯武艷培)

Effects of PEG and NaCl stress on seed germination,seedling growth ofMelilotusaccession

Wang Yong-ping1, Luo Kai1, Hu Xiao-wen1, Ma Fu-cheng1, Tian Xiao-fei1,Zhang Bao-lin2, Talateng2, Liu Xiao-yan2, Zhang Ji-yu1

(College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University; State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, Lanzhou 730020, China; 2.The Grassland Research Station of Alashan, Alashan 750306, China)

Abstract:In this study, five high performing Melilotus accessions were evaluated seed germination and seedling growth under different PEG and NaCl treatment, by determination germination percentage, germination energy, the radicle and seedling length, germination index, vigor index. The analysis of Fuzzy Mathematics Based Comprehensive Evaluation method is used to investigate drought and salt tolerance differences among accessions. The results shows that: 1) High osmotic potential (≥-0.3 MPa) significantly(P<0.05)increased seed germination in all accessions compared to the control. In addition, the radicle and seedling growth of PI595335, MO-LX04, PI595388 was significantly reduced but significantly(P<0.05) increased for Ames19257 and PI593234 at high osmotic potential (≥- 0.3 MPa). At low osmotic potential(≤-0.9 MPa), all seeds germination and seedling growth were significantly(P<0.05)reduced. 2) Seedling growth was significantly influenced under different levels of NaCl treatment on all accessions. Seed germination was significantly(P<0.05)increased at low concertation of NaCl(≤100 mmol·L-1). 3) The analysis using Fuzzy Mathematics Based Comprehensive Evaluation showed that: the drought tolerance of five Melilotus accessions in seed germination period as follows: Ames19257>PI593234>MO-LX04>PI595335>PI595388, salt resistance is PI593234>Ames19257>PI595388>MO-LX04>PI595335. The performance of Ames19257 and PI593234 were significantly better than the other three Melilotus accessions in the drought and salt tolerance test, and therefore they are good genetic materials for the future breedingprograms in the northwest of China.

Key words:Melilotus; salt tolerance; drought tolerance; germination; comprehensive evaluation

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0534

*收稿日期：2015-09-28 接受日期：2016-03-11

基金項(xiàng)目：科技部“973”課題(2014CB138704)；公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(20120304205)；國家自然科學(xué)基金(31572453)

通信作者：張吉宇(1977-)，男，甘肅民樂人，副教授，博士，主要從事牧草育種與分子生物學(xué)研究。E-mail:zhangjy@lzu.edu.cn

中圖分類號：S541+.903.4;Q945.78

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-0629(2016)6-1174-09*

Corresponding author::Zhang Ji-yu E-mail:zhangjy@lzu.edu.cn

汪永平，駱凱，胡小文，馬福成，田小飛，張寶林，塔拉騰，劉曉燕，張吉宇.PEG和NaCl脅迫對草木樨種子萌發(fā)和幼苗生長的影響.草業(yè)科學(xué),2016,33(6)：1174-1182.

Wang Y P,Luo K,Hu X W,Ma F C,Tian X F,Zhang B L,Talateng,Liu X Y,Zhang J Y.Effects of PEG and NaCl stress on seed germination,seedling growth ofMelilotusaccession.Pratacultural Science，2016,33(6)：1174-1182.

第一作者：汪永平(1994-)，男，甘肅通渭人，在讀本科生。E-mail:ypwang12@lzu.edu.cn