干旱脅迫對(duì)多根蔥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

原暢 王雙蕾 陳嘉言 張?chǎng)文? 宋彥濤

摘要 [目的]研究干旱脅迫對(duì)多根蔥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)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(duì)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(duì)多根蔥種子發(fā)芽率、活力指數(shù)、胚根、胚芽等指標(biāo)的影響。[結(jié)果]PEG對(duì)多根蔥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)，PEG濃度大于10%，多根蔥萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)受到明顯抑制。[結(jié)論]該研究可為干旱脅迫下多根蔥種子的萌發(fā)提供指導(dǎo)。

關(guān)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(jié)構(gòu)及環(huán)境因素對(duì)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(guān)于植物萌發(fā)的生態(tài)學(xué)研究，已有資料涉及溫度、光照、鹽分等環(huán)境因子對(duì)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(duì)生態(tài)因子的響應(yīng)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(zhǎng)的重要限制因子之一[6]。研究發(fā)現(xiàn)克氏針茅占優(yōu)勢(shì)的典型草原逐漸退化為多根蔥（Allium polyrhizum）占優(yōu)勢(shì)，但具體原因有待進(jìn)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(yàn)采用紙上發(fā)芽法研究不同梯度干旱脅迫對(duì)多根蔥種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響，探究多根蔥的抗逆特征，對(duì)于了解草原干旱過(guò)程中物種生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和拓殖機(jī)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(yàn)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(gè)培養(yǎng)皿中放入50粒種子，4次重復(fù)。試驗(yàn)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(shè)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(jié)束時(shí)，從每一組萌發(fā)完成的多根蔥中，隨機(jī)選取10株多根蔥幼苗，依次測(cè)量胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)，65 ℃烘干24 h，稱量干重。計(jì)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(shí)間內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt指相應(yīng)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(zhǎng)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(jì)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel統(tǒng)計(jì)并制圖，應(yīng)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)不同處理下的發(fā)芽速度、發(fā)芽率等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)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(shì)。

由圖1A可以看出，由于不同濃度的PEG脅迫處理對(duì)多根蔥種子發(fā)芽起到了一定的抑制作用，導(dǎo)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(yàn)開(kāi)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(shuō)明多根蔥種子能夠適應(yīng)較低強(qiáng)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(duì)照組相比，5%濃度時(shí)，發(fā)芽率僅下降了2.5%，在5%PEG濃度條件下，相比對(duì)照組發(fā)芽率雖有下降趨勢(shì)，但總體較高，發(fā)芽率平均在94%左右；相對(duì)發(fā)芽率達(dá)到峰值。發(fā)芽指數(shù)在6～7，說(shuō)明多根蔥較適應(yīng)在該濃度下生長(zhǎng)。10%濃度起，發(fā)芽率出現(xiàn)大幅下降趨勢(shì)，相比對(duì)照組下降了12.5%。15%、20%、25%PEG處理時(shí)發(fā)芽率分別下降了46%、73.5%和82%。

2.2 PEG脅迫對(duì)多根蔥胚根、胚芽長(zhǎng)度及其干重的影響

PEG對(duì)多根蔥種子萌發(fā)的胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)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(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)、胚根干重、胚芽干重呈波動(dòng)降低趨勢(shì)。種子發(fā)芽后胚根胚芽是否伸長(zhǎng)以及其伸長(zhǎng)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(shì)的降低，多根蔥種子胚根胚芽長(zhǎng)度呈明顯下降趨勢(shì)。5%PEG脅迫下，胚根長(zhǎng)度、胚芽長(zhǎng)度相比對(duì)照組有下降趨勢(shì)，平均胚芽長(zhǎng)2.66 cm，相比對(duì)照組明顯降低；10%PEG及以上濃度脅迫下，胚根長(zhǎng)度、胚芽長(zhǎng)度及平均芽長(zhǎng)較前2組明顯降低，其中10%、15%、20%、25%PEG脅迫下平均芽長(zhǎng)分別為2.04、1.85、1.50、1.11cm。

3 結(jié)語(yǔ)

多根蔥屬于百合科蔥屬植物，根系發(fā)達(dá)，屬鱗莖密生型，且適應(yīng)鹽和干旱能力強(qiáng)。利用紙上發(fā)芽法進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)，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(guò)分析多根蔥在不同PEG濃度培養(yǎng)下的胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)、干重等指標(biāo)，能夠進(jìn)一步闡釋多根蔥適應(yīng)低濃度干旱環(huán)境的原因。

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