打破野生藏沙蒿種子休眠方法的篩選與評(píng)價(jià)

羅建民， 劉 歡*, 王敬龍, 劉云飛, 王綺玉, 黃 穎

(1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 甘肅 蘭州 730070； 2. 西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院草業(yè)科學(xué)研究所， 西藏 拉薩 850000)

藏沙蒿(Artemisiawellbyi)，隸屬于菊科(Compositae)蒿屬(Artemisia)植物，是一種多年生半灌木草本植物[1-2]，主要分布在西藏氣候寒冷、紫外線輻射強(qiáng)度大、空氣稀薄和降水量少的高山草原、草甸以及荒漠地區(qū)[3]。因自然選擇和物種的適應(yīng)性，藏沙蒿種質(zhì)在防風(fēng)固沙、草原退化修復(fù)和草原生態(tài)功能維持等方面具有重要作用[4]。藏沙蒿植株粗脂肪、粗蛋白含量高，分別為4.50%，13.19%，常被用作牧區(qū)飼用牧草[5]。因此，其作為西藏特有物種，在當(dāng)?shù)刂脖唤M成中占有非常重要的地位[6]。然而，青藏高原獨(dú)特的地理環(huán)境、氣候條件和脆弱的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)藏沙蒿種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)繁殖起到一定的限制作用[7]。種子萌發(fā)是植物生長(zhǎng)的重要過(guò)程之一，但其休眠機(jī)制在很大程度上阻礙了種子的萌發(fā)。菊科植物種子大多屬于非深度生理休眠[8]，且多數(shù)荒漠蒿屬植物種子表面附有一層粘液，可能含有抑制種子萌發(fā)的物質(zhì)，造成種子發(fā)芽率不高、出苗不規(guī)律等情況[9-11]。野生藏沙蒿種子也存在同樣問(wèn)題，進(jìn)而影響其成為生態(tài)草在科研及人工草地建植中的應(yīng)用。研究表明，使用GA3，IAA等外源激素KNO3，H2O2，KMnO4、濃H2SO4等化學(xué)試劑、微量元素和溫水等方法浸種能夠軟化種子種皮，激發(fā)種子內(nèi)部代謝活動(dòng)和生理效應(yīng)，促進(jìn)種子對(duì)水分的吸收能力，抑制或破壞阻礙植物種子萌發(fā)的相關(guān)物質(zhì)，打破種子的休眠，從而達(dá)到促進(jìn)種子萌發(fā)的作用[12-17]。此外，PEG-6000是一種高分子滲透調(diào)節(jié)劑，其本身作為高分子化合物不能進(jìn)入種子細(xì)胞中，但能夠參與種子細(xì)胞中的生理代謝過(guò)程，有報(bào)道縮短藜麥(Chenopodiumquinoa)[18]、紫花苜蓿(Medicagosativa)[19]種子的發(fā)芽時(shí)間，提高種子的活力的作用。

目前，對(duì)于藏沙蒿種質(zhì)的研究多集中在分布區(qū)域調(diào)查、營(yíng)養(yǎng)成分以及藥用價(jià)值等方面[20]，在藏沙蒿種子休眠機(jī)制和打破休眠方法的研究上未見(jiàn)報(bào)道。鑒于此，本試驗(yàn)以西藏野生藏沙蒿種子為試驗(yàn)材料，研究不同濃度激素、化學(xué)試劑、不同溫度溫水浸種以及不同濃度PEG-6000，H2O2溶液浸泡濾紙等7種方法處理對(duì)藏沙蒿種子萌發(fā)的影響，通過(guò)對(duì)萌發(fā)指標(biāo)的測(cè)定，運(yùn)用隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)篩選出打破休眠的最佳處理方法，明晰不同處理對(duì)藏沙蒿種子萌發(fā)的影響，為提高藏沙蒿種子的萌發(fā)率以及培育優(yōu)異種質(zhì)提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

藏沙蒿種子與2020年10月采自西藏拉孜縣彭措林鄉(xiāng)(29°12′N(xiāo)，88°18′E)海拔3 577 m地區(qū)，采集后室內(nèi)自然風(fēng)干，去除雜質(zhì)，保存于紙質(zhì)種子袋中，常溫(20℃～25℃)避光儲(chǔ)藏。藏沙蒿種子呈長(zhǎng)橢圓、倒卵形，種子顏色為灰褐色至黑色，長(zhǎng)約0.868 mm，寬約0.700 mm，長(zhǎng)寬比約1.243，千粒重在0.201 g左右，其表層具有黏液。

1.2 試驗(yàn)方法

選取籽粒飽滿、大小均一的藏沙蒿種子，10%的NaClO溶液浸泡3 min，蒸餾水沖洗3～4次，晾干。將消毒后的種子放置于裝有KNO3，GA3，IAA、微量元素水溶肥料(P2O5≥266 g·L-1，Mn=25 g·L-1，Zn=50 g·L-1，Cd≤10 mg·kg-1，Pb≤50 mg·kg-1，Hg≤5 mg·kg-1，Cr≤50 mg·kg-1，S≤30 g·L-1，Cl≤30 g·L-1等)各濃度溶液和不同溫度溫水的試管中浸泡12 h(溫水浸種采用水浴鍋恒溫加熱法)，再次風(fēng)干，浸種時(shí)以溶液浸沒(méi)種子為標(biāo)準(zhǔn)。H2O2，PEG-6000處理使用浸泡濾紙法，以溶液浸透濾紙為標(biāo)準(zhǔn)。以蒸餾水為對(duì)照。每個(gè)方法各設(shè)置3個(gè)處理，每一處理4次重復(fù)，共22個(gè)處理(見(jiàn)表1)。

表1 試驗(yàn)處理和編號(hào)Table 1 Test treatment and number

浸種結(jié)束后，每一重復(fù)對(duì)應(yīng)選取處理的50粒藏沙蒿種子放置于直徑10 cm、鋪有2層濾紙的發(fā)芽盒中，后加入7 mL蒸餾水，并稱(chēng)重，記為原始質(zhì)量M。將發(fā)芽盒放置于25℃恒溫光照培養(yǎng)箱(光暗周期為12 h/12 h)培養(yǎng)。培養(yǎng)期間每天稱(chēng)取發(fā)芽盒質(zhì)量以補(bǔ)充失去的水分。H2O2，PEG-6000溶液處理定期更換發(fā)芽盒中浸泡的濾紙。從培養(yǎng)第2 d開(kāi)始，每隔1 d統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù)，并觀察種子的萌發(fā)情況，若種子連續(xù)3 d不再發(fā)芽視為萌發(fā)結(jié)束，并測(cè)定各項(xiàng)萌發(fā)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

參照《青蒿種子檢驗(yàn)規(guī)程研究》[21]進(jìn)行以下種子萌發(fā)指標(biāo)的計(jì)算：

發(fā)芽率=發(fā)芽結(jié)束時(shí)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)(50)×100%；

相對(duì)發(fā)芽率=各方法處理下種子的發(fā)芽率/對(duì)照組發(fā)芽率×100%；

發(fā)芽勢(shì)=發(fā)芽高峰期發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

相對(duì)發(fā)芽勢(shì)=各方法處理下種子的發(fā)芽勢(shì)/對(duì)照組發(fā)芽勢(shì)×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)；

活力指數(shù)(VI)=GI×S；

式中，Gt為第t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)；S為平均幼苗長(zhǎng)度；

根長(zhǎng)：每個(gè)發(fā)芽盒中選出10株幼苗利用直尺測(cè)定從根基部到根尖測(cè)定的長(zhǎng)度；

相對(duì)根長(zhǎng)=各方法處理下幼苗根長(zhǎng)/對(duì)照組幼苗根長(zhǎng)×100%；

芽長(zhǎng)：每個(gè)發(fā)芽盒中選出10株幼苗利用直尺測(cè)定幼苗從根基部到幼苗最高部位的長(zhǎng)度；

相對(duì)芽長(zhǎng)=各方法處理下幼苗芽長(zhǎng)/對(duì)照組幼苗芽長(zhǎng)×100%；

1.4 綜合評(píng)價(jià)方法

運(yùn)用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)篩選，隸屬函數(shù)計(jì)算公式為：

X(a)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

X(b)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

其中，X為試驗(yàn)不同處理下藏沙蒿種子某一指標(biāo)的測(cè)定值，Xmax，Xmin分別為測(cè)定指標(biāo)的最大值和最小值。如果某一指標(biāo)與促進(jìn)萌發(fā)指標(biāo)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，則可以通過(guò)反隸屬函數(shù)計(jì)算隸屬函數(shù)值。

將各方法處理下藏沙蒿測(cè)定萌發(fā)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值累加求其平均值，根據(jù)平均隸屬函數(shù)值的大小來(lái)確定促進(jìn)種子萌發(fā)的強(qiáng)弱，平均隸屬函數(shù)值越大，說(shuō)明促進(jìn)種子萌發(fā)作用越強(qiáng)，反之越弱[22]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析檢驗(yàn)不同處理對(duì)藏沙蒿萌發(fā)指標(biāo)的影響，用Duncan法對(duì)不同處理的平均值進(jìn)行多重比較，顯著性水平α為0.05；采用Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同方法對(duì)藏沙蒿種子相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)根長(zhǎng)、相對(duì)芽長(zhǎng)的影響

由表2可知，不同浸種處理方法對(duì)打破藏沙蒿種子休眠有一定差異。A1～A3，隨KNO3浸種濃度的升高，對(duì)藏沙蒿種子的相對(duì)發(fā)芽率呈先抑制后促進(jìn)的變化趨勢(shì)。A1，A2濃度浸種下抑制藏沙蒿種子萌發(fā)，僅A3濃度的KNO3浸種對(duì)藏沙蒿種子萌發(fā)起到促進(jìn)作用，相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)根長(zhǎng)分別提高7.14%，40.98%，此濃度下相對(duì)發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照差異不顯著，且對(duì)相對(duì)芽長(zhǎng)起到抑制效果，說(shuō)明高濃度的KNO3浸種對(duì)藏沙蒿萌發(fā)中根的伸長(zhǎng)有重要作用。

表2 不同處理下藏沙蒿種子的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)根長(zhǎng)、相對(duì)芽長(zhǎng)變化Table 2 Changes of relative germination rate,relative germination potential,relative root length and relative bud length of Artemisia wellbyi seeds under different treatments

一般來(lái)說(shuō)，溫水浸種處理能夠軟化種子種皮，但不同溫度的溫水浸種下對(duì)種子萌發(fā)影響不同。本研究結(jié)果表明，溫度過(guò)高或過(guò)低對(duì)藏沙蒿種子的萌發(fā)具有一定程度的抑制，B1浸種能夠促進(jìn)藏沙蒿幼苗根的生長(zhǎng)，但卻抑制芽的生長(zhǎng)；僅B2浸種對(duì)藏沙蒿種子相對(duì)發(fā)芽率提高6.12%，是促進(jìn)藏沙蒿種子萌發(fā)的最佳浸種溫度，但此溫度下其相對(duì)發(fā)芽勢(shì)較低，說(shuō)明溫水軟化種皮需要一定時(shí)間。

GA3和IAA是兩種常見(jiàn)的促進(jìn)種子萌發(fā)的激素，比較而言，GA3對(duì)于藏沙蒿種子的萌發(fā)促進(jìn)作用較顯著。C1～C3，GA3濃度在30～90 mg·L-1范圍內(nèi)，藏沙蒿種子相對(duì)發(fā)芽率整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，其中C2，C3濃度的GA3浸種處理對(duì)其相對(duì)發(fā)芽率促進(jìn)效果較對(duì)照更加顯著(P<0.05)，其相對(duì)發(fā)芽率為113.26%，110.20%，分別較對(duì)照提高了13.26%，10.20%。尤其是C2濃度GA3浸種處理下藏沙蒿的出苗率整齊、根芽較長(zhǎng)，幼苗生長(zhǎng)強(qiáng)壯。C3濃度處理下藏沙蒿幼苗相對(duì)芽長(zhǎng)的變化規(guī)律較對(duì)照不明顯，其他指標(biāo)與C2濃度的變化規(guī)律相一致；D1～D3，IAA浸種對(duì)藏沙蒿相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的促進(jìn)作用較對(duì)照不明顯，且高濃度(≥D2)下有抑制效果。但D2濃度IAA浸種能夠顯著促進(jìn)藏沙蒿幼苗相對(duì)根芽的伸長(zhǎng)(P<0.05)。

不同濃度微量元素E1～E3浸種對(duì)藏沙蒿種子相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的影響差異不顯著。E1微量元素濃度浸種處理，對(duì)藏沙蒿幼苗的相對(duì)根長(zhǎng)促進(jìn)效果較為顯著(P<0.05)，相比對(duì)照提高43.72%。隨微量元素浸種濃度的升高，對(duì)其促進(jìn)作用呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

藏沙蒿種子的相對(duì)發(fā)芽率在低濃度(≤F2)的H2O2(F1～F3)處理下降低，高濃度(≥F3)下升高，但不同濃度H2O2處理對(duì)藏沙蒿種子發(fā)芽勢(shì)的促進(jìn)作用均有明顯提高。F3處理對(duì)藏沙蒿種子相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)分別提高12.24%，31.58%(P<0.05)，說(shuō)明高濃度H2O2能夠促進(jìn)藏沙蒿種子出苗的整齊度，但對(duì)藏沙蒿植株相對(duì)根長(zhǎng)和相對(duì)芽長(zhǎng)的伸長(zhǎng)較對(duì)照具有顯著的抑制作用，隨H2O2濃度升高，抑制效果越明顯(P<0.05)。

隨PEG-6000 濃度G1～G3的升高，對(duì)藏沙蒿種子相對(duì)發(fā)芽率的影響呈現(xiàn)低濃度(≤G1)促進(jìn)，高濃度(≥G2)抑制的變化趨勢(shì)。相比對(duì)照，G1濃度浸泡濾紙下藏沙蒿種子的發(fā)芽率提高了8.16%，根長(zhǎng)提高了2倍，而發(fā)芽勢(shì)降低了65.78%。這表明G1濃度PEG-6000溶液處理能夠提高藏沙蒿種子的發(fā)芽率的同時(shí)卻抑制發(fā)芽勢(shì)，導(dǎo)致藏沙蒿出苗整齊度不高。

圖1 各方法處理下藏沙蒿種子萌發(fā)狀態(tài)Fig.1 Germination of Artemisia wellbyi seeds treated by each method

圖2 GA3，KNO3，H2O2處理下藏沙蒿種子萌發(fā)幼根、幼芽狀態(tài)Fig.2 Germination of young roots and buds of Artemisia wellbyi seeds treated with GA3,KNO3 and H2O2

2.2 不同處理在不同濃度下對(duì)藏沙蒿種子各萌發(fā)指標(biāo)的影響

從表3雙因素方差分析結(jié)果可以看出，不同處理方法對(duì)藏沙蒿的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、平均發(fā)芽時(shí)間、根長(zhǎng)以及芽長(zhǎng)等指標(biāo)的影響均達(dá)到極顯著(P<0.01)；不同處理方法的不同濃度對(duì)藏沙蒿種子發(fā)芽勢(shì)的影響不顯著，對(duì)其他指標(biāo)的影響顯著；且不同處理方法和不同濃度的交互作用對(duì)藏沙蒿種子各萌發(fā)指標(biāo)的影響均表現(xiàn)為顯著(P<0.05)。從F值大小可以看出，不同處理方法對(duì)藏沙蒿種子各

表3 不同處理方法和不同濃度對(duì)藏沙蒿種子各指標(biāo)影響的雙因素方差分析Table 3 Two factor analysis of variance on the effects of different treatment types and concentrations on the germination indexes of Artemisia wellbyi seeds

萌發(fā)指標(biāo)的影響比濃度最為重要。

2.3 不同方法對(duì)藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3可知，A1～A3，隨著KNO3濃度的升高，藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)呈先降低后升高的變化趨勢(shì)。B1～B3，隨浸種水溫的升高，對(duì)藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)整體表現(xiàn)為抑制作用，B3溫度下的發(fā)芽指數(shù)較對(duì)照降低了63.04%，抑制效果顯著(P<0.05)。C1～C3，D1～D3，隨GA3和IAA浸種濃度的升高，對(duì)藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)的影響整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。E1～E3，不同濃度的微量元素浸種對(duì)藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)影響不規(guī)律，E1微量元素浸種對(duì)藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)起到促進(jìn)效果，較對(duì)照提高18.78%。F1～F3，H2O2浸泡濾紙對(duì)藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)較其他處理相比促進(jìn)作用最為顯著(P<0.05)，較高濃度H2O2處理對(duì)藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)較對(duì)照有所升高，F(xiàn)2，F(xiàn)3濃度的H2O2浸泡濾紙對(duì)藏沙蒿種子的發(fā)芽指數(shù)較對(duì)照相比分別增加了43.97%，41.44%，且差異顯著(P<0.05)。G1～G3，G1對(duì)藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)較對(duì)照有一定促進(jìn)作用，提高了34.36%，而隨PEG-6000溶液濃度的升高，藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)明顯受到抑制。

圖3 不同方法處理下的藏沙蒿種子發(fā)芽指數(shù)Fig.3 Germination index of Artemisia wellbyi seeds treated with different methods注：不同小寫(xiě)字母表示不同處理間差異性顯著(P<0.05)Note:Different small letters indicate significant differences among different treatments at the 0.05 level

2.4 不同方法對(duì)藏沙蒿種子活力指數(shù)的影響

由圖4可知，對(duì)藏沙蒿種子活力指數(shù)起到明顯促進(jìn)作用的為C1～C3的GA3各濃度，且激素浸種處理對(duì)藏沙蒿種子活力指數(shù)的影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。C1，C2，C3濃度的GA3和D2濃度的IAA浸種顯著提高藏沙蒿種子的活力指數(shù)(P<0.05)，較對(duì)照分別提高了125.77%，113.46%，90.21%，112.96%，且隨GA3濃度的升高，對(duì)藏沙蒿種子活力指數(shù)的促進(jìn)效果逐漸降低。A1，A2濃度的KNO3浸種對(duì)藏沙蒿種子活力指數(shù)較對(duì)照相比起到明顯的抑制作用，但A3濃度KNO3浸種對(duì)藏沙蒿種子活力指數(shù)相比于對(duì)照提高了62.48%，起到明顯促進(jìn)作用(P<0.05)。溫水浸種對(duì)藏沙蒿種子活力指數(shù)促進(jìn)效果不顯著，且B3溫度的溫水浸種對(duì)藏沙蒿種子活力指數(shù)起到顯著抑制作用(P<0.05)。隨E1～E3，F(xiàn)1～F3，G1～G3處理濃度的升高，藏沙蒿種子的活力指數(shù)呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)，其中，E1微量元素浸種對(duì)藏沙蒿種子活力指數(shù)起到顯著促進(jìn)作用，較對(duì)照增加73.73%。

圖4 不同方法處理下藏沙蒿種子活力指數(shù)Fig.4 Seed vigor index of Artemisia wellbyi treated with different methods

2.5 不同方法對(duì)藏沙蒿種子平均發(fā)芽時(shí)間的影響

由圖5可知，與對(duì)照相比，A1，A2，A3，B3，C3，D1，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，G1處理下能夠顯著降低藏沙蒿種子的平均發(fā)芽時(shí)間(P<0.05)，F(xiàn)處理對(duì)藏沙蒿種子平均發(fā)芽時(shí)間的降低最為顯著(P<0.05)。G2，G3處理下平均發(fā)芽時(shí)間高于對(duì)照，說(shuō)明對(duì)藏沙蒿種子的發(fā)芽能力有降低趨勢(shì)。其余處理下藏沙蒿種子的平均發(fā)芽時(shí)間較對(duì)照相比差異不顯著。

圖5 不同方法處理下藏沙蒿種子平均發(fā)芽時(shí)間Fig.5 The average germination days of Artemisia wellbyi seeds treated with different methods

2.6 不同方法下藏沙蒿種子萌發(fā)的綜合評(píng)價(jià)

利用多個(gè)指標(biāo)來(lái)綜合性評(píng)價(jià)打破藏沙蒿種子休眠方法的篩選可以降低單一指標(biāo)的片面性[23]。本研究以各方法處理下測(cè)定的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)、平均發(fā)芽時(shí)間、芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)等作為打破藏沙蒿種子休眠方法綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)，通過(guò)計(jì)算不同方法處理下各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值并計(jì)算平均值進(jìn)行排序。由表4得出，(C2) 60 mg·L-1GA3，(C3)90 mg·L-1GA3處理下的綜合隸屬函數(shù)值高達(dá)0.822，0.763，是打破藏沙蒿種子休眠的較為適宜的方法。

表4 各處理對(duì)藏沙蒿種子萌發(fā)指標(biāo)隸屬函數(shù)值和綜合評(píng)價(jià)Table 4 Subjection function values and comprehensive evaluation of each germination index of Artemisia wellbyi seeds under each treatment

3 討論

3.1 激素浸種處理對(duì)藏沙蒿種子萌發(fā)的影響

GA3和IAA是兩種常用的促進(jìn)種子萌發(fā)的外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，利用GA3和IAA浸種能夠有效打破種子休眠[24]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GA3浸種12 h能夠有效提高藏沙蒿種子發(fā)芽力，提高其活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)速度，促進(jìn)根芽的生長(zhǎng)。隨GA3濃度的增大，對(duì)藏沙蒿種子相對(duì)發(fā)芽率的促進(jìn)作用呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)?？傮w來(lái)看，60 mg·L-1GA3浸種(C2)打破休眠的效果最佳。杜芳等[25]研究發(fā)現(xiàn)80 mg·L-1GA3對(duì)黑心菊種子萌發(fā)效果較好。分析原因可知，GA3浸種能夠提高種子內(nèi)a-淀粉酶等多種相關(guān)水解酶的活性，這些水解酶將種子胚乳中的貯藏物質(zhì)分解為非結(jié)構(gòu)性碳水化合物，為種子萌發(fā)提供能量和其他養(yǎng)分[26]；而高濃度GA3浸種反而會(huì)使淀粉酶活性降低，減慢分解淀粉的速度，也會(huì)損傷種子的滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而降低種子萌發(fā)[27]。激素IAA浸種對(duì)打破藏沙蒿種子的休眠有一定的促進(jìn)效果，但相比GA3促進(jìn)效果較弱。向亮等[28]研究發(fā)現(xiàn)，1.5 mg·L-1IAA溶液浸種處理翅堿蓬(Suaedasalsa)種子12 h，其發(fā)芽率和萌發(fā)速率分別提高了17.65%和136.84%，這與本研究中10 mg·L-1IAA浸種12 h(D2)提高藏沙蒿種子的效果類(lèi)似，但不同植物對(duì)于激素的適應(yīng)濃度有差異。IAA浸種可以誘導(dǎo)和促進(jìn)植物細(xì)胞的分化，參與植物同化物的運(yùn)輸，打破休眠，促進(jìn)種子萌發(fā)[29]。然而，激素對(duì)種子的萌發(fā)和細(xì)胞的生長(zhǎng)具有兩重性，低濃度促進(jìn)植物細(xì)胞生長(zhǎng)，高濃度會(huì)抑制植物細(xì)胞生長(zhǎng)[30]。

3.2 幾種試劑處理對(duì)藏沙蒿種子萌發(fā)的影響

試驗(yàn)采用不同濃度KNO3、微量元素、PEG-6000，H2O2處理藏沙蒿種子對(duì)其萌發(fā)指標(biāo)表現(xiàn)出不同程度的差異。低濃度(≤4 mg·L-1)KNO3浸種對(duì)藏沙蒿種子的萌發(fā)起到抑制作用，可能是KNO3濃度過(guò)低對(duì)種子的代謝過(guò)程和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響較小，不足以打破休眠。8 mg·L-1KNO3浸種(A3)對(duì)藏沙蒿種子相對(duì)發(fā)芽率、活力指數(shù)以及相對(duì)根的伸長(zhǎng)較對(duì)照具有不同程度的促進(jìn)效果，主要在于KNO3作為強(qiáng)氧化劑，能夠提供氧氣加速細(xì)胞代謝，同時(shí)KNO3也作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被種子吸收，為種子萌發(fā)提供充足養(yǎng)分[31]，KNO3中K+是植物體內(nèi)多種酶的激活劑，可以提高種子內(nèi)部脫氫酶的活性，促進(jìn)植株體內(nèi)有機(jī)化合物的合成及運(yùn)輸[32-33]，從而打破植物種子休眠，促進(jìn)萌發(fā)。3種不同濃度微量元素浸種對(duì)藏沙蒿種子萌發(fā)率的影響較對(duì)照差異不顯著，但卻能提高種子的活力指數(shù)，促進(jìn)根的生長(zhǎng)，說(shuō)明低濃度微量元素能夠增加種子的新陳代謝，磷、硫、錳、鋅、銅、鉬等多種功能元素能夠迅速進(jìn)入種子內(nèi)部，為種子萌發(fā)提供充足的營(yíng)養(yǎng)元素，提高種子活力[34]，促進(jìn)胚芽、胚根的生長(zhǎng)。本研究中10%PEG-6000溶液浸泡濾紙能夠顯著提高藏沙蒿種子的發(fā)芽率，但隨PEG-6000濃度的升高，對(duì)藏沙蒿種子的萌發(fā)指標(biāo)以及萌發(fā)速度均表現(xiàn)出不同程度的抑制作用，這可能由于低濃度PEG-6000溶液能夠開(kāi)啟種子的自我保護(hù)機(jī)制，減少種子吸脹過(guò)程中膜系統(tǒng)的損傷，提高種子發(fā)芽率[35]。而當(dāng)PEG-6000濃度超過(guò)一定值時(shí)，對(duì)種子的萌發(fā)能力起到一定程度的限制作用，細(xì)胞內(nèi)自由基過(guò)度積累，對(duì)膜系統(tǒng)完整性造成損傷，使?jié)B透調(diào)節(jié)功能紊亂，抑制了種子的萌發(fā)能力[36-37]；馮瀟[38]研究發(fā)現(xiàn)10 mmol·L-1的H2O2浸泡會(huì)抑制白沙蒿種子的萌發(fā)，50 mmol·L-1的H2O2可以促進(jìn)其萌發(fā)。本研究中30 mmol·L-1H2O2處理能夠顯著提高藏沙蒿種子的相對(duì)發(fā)芽率和相對(duì)發(fā)芽勢(shì)，但嚴(yán)重抑制根的伸長(zhǎng)。說(shuō)明H2O2作為一種信號(hào)分子來(lái)參與植物的多種生理過(guò)程，對(duì)于維持植物細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡具有重要作用[39]。此外，H2O2溶液偏酸性，一定濃度下可以軟化種子種皮，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入種子內(nèi)部[40]；其次，H2O2能夠?qū)ΨN子表面起到殺菌消毒的作用，抑制表面細(xì)菌的生長(zhǎng)，從而打破種子休眠[41]。

3.3 溫水浸種處理對(duì)藏沙蒿種子萌發(fā)的影響

溫水浸種是最為簡(jiǎn)便和節(jié)約成本的促進(jìn)種子萌發(fā)的方法。本研究中，30℃溫水浸種12 h對(duì)藏沙蒿種子相對(duì)發(fā)芽率較對(duì)照有一定促進(jìn)作用，隨浸種溫度的升高，對(duì)藏沙蒿種子的萌發(fā)起到明顯抑制效果。說(shuō)明30℃溫水是藏沙蒿種質(zhì)較為適宜的浸種溫度，能夠打破種子休眠，提高發(fā)芽質(zhì)量[42]。浸種溫度越高，對(duì)種子種皮軟化程度和透性增強(qiáng)，使得高溫度的水分進(jìn)入種子內(nèi)部，對(duì)種胚造成傷害，降低種子的萌發(fā)率[43]。且溫度過(guò)低或過(guò)高會(huì)影響種子酶的活性，從而抑制種子萌發(fā)[44]。有研究表明，金光菊(Rudbeckialaciniata)[45]、沙生針茅(Stipaglareosa)[46]種子分別在50℃，60℃溫水浸種下發(fā)芽率最好，說(shuō)明不同材料的種子對(duì)溫水浸種的溫度適應(yīng)具有差異性。

3.4 打破藏沙蒿種子休眠的生態(tài)學(xué)意義

本研究得出60 mg·L-1GA3濃度浸種藏沙蒿種子其發(fā)芽率較對(duì)照提高13.26%，這在西藏以藏沙蒿為先鋒植物的生態(tài)環(huán)境治理和恢復(fù)中具有很高的實(shí)用價(jià)值，對(duì)于改善沙化引起的青藏高寒草地持續(xù)退化和生產(chǎn)力不斷下降的問(wèn)題，以及青藏高原高寒草甸地區(qū)群落豐富度構(gòu)建、西藏荒漠地區(qū)生態(tài)恢復(fù)具有生態(tài)意義。

4 結(jié)論

本研究采用不同溫度的溫水，不同濃度硝酸鉀、赤霉素、吲哚乙酸、微量元素浸種以及不同濃度過(guò)氧化氫、聚乙二醇溶液浸泡濾紙等7種方法處理藏沙蒿種子，初步明晰了不同方法處理對(duì)藏沙蒿種子萌發(fā)及打破休眠的影響規(guī)律，并通過(guò)模糊隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)得出30 mg·L-1,60 mg·L-1,90 mg·L-1赤霉素，10 mg·L-1吲哚乙酸浸種處理藏沙蒿種子12 h能夠明顯提高藏沙蒿種子各萌發(fā)指標(biāo)，打破藏沙蒿種子休眠，有效促進(jìn)藏沙蒿種子萌發(fā)，為后期培育優(yōu)質(zhì)藏沙蒿幼苗提供理論基礎(chǔ)和研究依據(jù)。