6個(gè)寬葉雀稗材料種子萌發(fā)期抗旱性研究

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(1.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院， 杭州 311231； 2.貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院草業(yè)科學(xué)系， 貴陽(yáng) 550025；3.貴州省草業(yè)研究所， 貴陽(yáng) 550006)

6個(gè)寬葉雀稗材料種子萌發(fā)期抗旱性研究

屈興紅1，趙麗麗2，王普昶3，陳超2，唐華江2，曾洪學(xué)1

(1.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院， 杭州 311231； 2.貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院草業(yè)科學(xué)系， 貴陽(yáng) 550025；3.貴州省草業(yè)研究所， 貴陽(yáng) 550006)

以6個(gè)寬葉雀稗材料為研究對(duì)象，配置6個(gè)濃度的PEG-6000溶液模擬不同的干旱脅迫強(qiáng)度，研究供試材料的種子相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)隨干旱脅迫強(qiáng)度增加的變化情況，并采用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)供試材料種子萌發(fā)期的抗旱性。結(jié)果表明： 1) 隨PEG脅迫強(qiáng)度增加，寬葉雀稗種子的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)總體呈下降趨勢(shì)。 2) 通過(guò)線性回歸方程確定寬葉雀稗材料PW 01、PW 06、PW 08、PW 15、PW 17和PW 22的半致死PEG脅迫強(qiáng)度分別為：-1.31，-1.48，-1.18，-1.09，-0.81 MPa和-0.86 MPa。 3) 6個(gè)寬葉雀稗材料種子萌發(fā)期的抗旱性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篜W 06>PW 01>PW 08>PW 15>PW 17>PW 22。

寬葉雀稗； PEG脅迫； 種子萌發(fā)； 抗旱性

干旱是抑制植物生長(zhǎng)與分布的重要環(huán)境因子之一[1]。近年來(lái)，由于環(huán)境惡化、氣溫升高、水資源缺乏導(dǎo)致各地旱情頻發(fā)，干旱已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的問(wèn)題，嚴(yán)重影響著糧食和牧草產(chǎn)量、品質(zhì)和效益[2]。準(zhǔn)確鑒定植物的抗旱性，培育抗旱性強(qiáng)的品種是保證糧食和牧草高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的必要措施[3]。禾本科(Graminea)黍亞科(Panicoideae)雀稗屬(Paspalum)多年生牧草寬葉雀稗(PaspalumwettsteiniiHackel)適宜生長(zhǎng)在高溫多雨的氣候和土壤肥沃排水良好的地方，但在干旱貧瘠的紅、黃壤坡地亦能生長(zhǎng)。寬葉雀稗適口性好、營(yíng)養(yǎng)豐富、再生和分蘗能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)，具有優(yōu)良的飼用價(jià)值和固土保水能力[4-5]，現(xiàn)已發(fā)展為南方牧草的當(dāng)家品種之一[6]。為進(jìn)一步加快該優(yōu)良牧草的利用，本試驗(yàn)以項(xiàng)目組收集的6個(gè)貴州省內(nèi)的寬葉雀稗種質(zhì)為材料，利用不同濃度的聚乙二醇(PEG-6000)溶液模擬干旱，研究各材料種子在干旱脅迫條件下的萌發(fā)特性，并用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)材料間種子萌發(fā)期的抗旱性，為下一步培育寬葉雀稗抗旱新品種提供理論依據(jù)和材料基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

6個(gè)寬葉雀稗材料為項(xiàng)目組收集的貴州省內(nèi)種質(zhì)材料，詳細(xì)來(lái)源見(jiàn)表1。

表1 供試材料來(lái)源

材料編號(hào)來(lái)源地海拔(m)生境PW01貴陽(yáng)花溪1053田埂PW06羅甸693山坡PW08銅仁思南480路邊PW15畢節(jié)大方1700田埂PW17獨(dú)山上司1100山坡PW22冊(cè)亨丫他1385田埂

1.2 方 法

1.2.1 干旱脅迫

依據(jù)Michel等[7]提出的PEG-6000溶液濃度與滲透勢(shì)的關(guān)系[7]，配制不同濃度的聚乙二醇溶液模擬不同強(qiáng)度的干旱脅迫，脅迫強(qiáng)度設(shè)置ck(蒸餾水)、-0.2，-0.4，-0.6，-0.8 MPa和-1.2 MPa。

1.2.2 萌發(fā)試驗(yàn)

選擇飽滿、大小均勻一致的種子，用7% NaClO溶液消毒10 min，蒸餾水沖洗干凈、濾紙吸干表面水分后備用。直徑9 cm的培養(yǎng)皿(鋪有2層濾紙)中分別加入不同滲透勢(shì)的PEG溶液或蒸餾水8 mL，將種子均勻置于濾紙上，每個(gè)培養(yǎng)皿100粒種子。3次重復(fù)。將培養(yǎng)皿置于室內(nèi)進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，萌發(fā)溫度為(25±2)℃。試驗(yàn)期間為保證培養(yǎng)皿內(nèi)脅迫強(qiáng)度保持恒定，每日需要采用稱重法及時(shí)補(bǔ)充散失的水分。

1.2.3 指標(biāo)測(cè)定

依據(jù)國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程，以根長(zhǎng)與種長(zhǎng)相等，胚芽達(dá)種長(zhǎng)1/2作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，連續(xù)觀察記錄28 d[8]。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)每處理隨機(jī)抽取10株測(cè)量幼苗長(zhǎng)度。計(jì)算各指標(biāo)：

發(fā)芽勢(shì)(%)=試驗(yàn)第7天發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽率(%)=試驗(yàn)第28天發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt (Gt為第t日的種子發(fā)芽數(shù)，Dt為對(duì)應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù))；

活力指數(shù)(VI)=GI×S(S為幼苗長(zhǎng)度)。

相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)為干旱脅迫時(shí)的指標(biāo)值/對(duì)照指標(biāo)值。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

種子萌發(fā)期抗旱性評(píng)價(jià)采用隸屬函數(shù)分析法[9]。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel作圖，用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因子方差分析，差異顯著時(shí)用LSD(least significant difference)法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG脅迫對(duì)寬葉雀稗相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的影響

供試寬葉雀稗種子的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)均隨PEG脅迫強(qiáng)度增加而降低，6個(gè)材料的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)均在-0.2 MPa時(shí)顯著低于對(duì)照(見(jiàn)圖1)。材料PW 22的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)在-0.4 MPa時(shí)(值為0.76)顯著低于-0.2 MPa時(shí)的值(值為0.97)，其他材料均在-0.6 MPa時(shí)顯著低于-0.2 MPa時(shí)的值，說(shuō)明PEG脅迫對(duì)材料PW 22的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)抑制作用最強(qiáng)。

注：同一材料不同字母間表示差異達(dá)顯著水平(p<0.05)。下同。圖1 PEG脅迫對(duì)各材料相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的影響

2.2 PEG脅迫對(duì)寬葉雀稗相對(duì)發(fā)芽率的影響

PEG脅迫對(duì)6個(gè)寬葉雀稗材料種子的相對(duì)發(fā)芽率抑制作用明顯，見(jiàn)圖2。由圖2可知，材料PW 01、PW 06和PW 08的相對(duì)發(fā)芽率除在-0.2 MPa時(shí)略有增加外，均隨脅迫強(qiáng)度增加而降低，其中材料PW 01和PW 06的相對(duì)發(fā)芽率均在-0.6 MPa時(shí)顯著低于對(duì)照。材料PW 15、PW 17和PW 22的相對(duì)發(fā)芽率亦隨脅迫強(qiáng)度增加而降低，均在-0.4 MPa時(shí)顯著低于對(duì)照。由此可見(jiàn)，PEG脅迫對(duì)材料PW 01和PW 06的相對(duì)發(fā)芽率抑制作用相對(duì)較小，對(duì)材料PW 17和PW 22的相對(duì)發(fā)芽率抑制作用較大。

表2為PEG脅迫下，供試材料種子的相對(duì)發(fā)芽率與脅迫強(qiáng)度間線性回歸分析結(jié)果。6個(gè)寬葉雀稗材料的相對(duì)發(fā)芽率與PEG脅迫強(qiáng)度間的線性回歸擬合度較高，確定系數(shù)等于或高于0.918。通過(guò)回歸方差分析，6個(gè)線性回歸方程擬合度R2均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01)。

圖2 PEG脅迫對(duì)各材料相對(duì)發(fā)芽率的影響

表2 各材料相對(duì)發(fā)芽率與PEG脅迫的線性回歸關(guān)系

材料線性回歸方程擬合度R2半致死脅迫強(qiáng)度(MPa)PW01y=-2.434+2.245x0.941**-1.31PW06y=-2.794+2.634x0.939**-1.48PW08y=-2.246+2.141x0.918**-1.18PW15y=-2.071+1.955x0.954**-1.09PW17y=-1.566+1.507x0.985**-0.81PW22y=-1.654+1.597x0.981**-0.86

注：**表示差異達(dá)極顯著水平(p<0.01)。

半致死脅迫強(qiáng)度是相對(duì)發(fā)芽率降低為0.50時(shí)的PEG脅迫強(qiáng)度。根據(jù)擬合的6個(gè)線性回歸方程計(jì)算出材料PW 01、PW 06、PW 08、PW 15、PW 17和PW 22的半致死PEG脅迫強(qiáng)度分別為-1.31，-1.48，-1.18，-1.09，-0.81 MPa 和-0.86 MPa。

2.3 PEG脅迫對(duì)寬葉雀稗相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的影響

各材料的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)隨處理梯度的變化情況見(jiàn)圖3。由圖3可知，6個(gè)寬葉雀稗材料的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)均在-0.2 MPa時(shí)顯著下降。材料PW 15和PW 22的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)隨PEG脅迫強(qiáng)度的進(jìn)一步增加而迅速降低，均在-0.4 MPa時(shí)顯著降低。而材料PW 01、PW 06和PW 08的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)均在-0.8 MPa時(shí)顯著降低。

2.4 PEG脅迫對(duì)寬葉雀稗相對(duì)活力指數(shù)的影響

供試材料種子相對(duì)活力指數(shù)均隨PEG脅迫強(qiáng)度的增加而下降，詳見(jiàn)圖4。由圖4可知， 6個(gè)寬葉雀稗材料的種子相對(duì)活力指數(shù)在-0.2 MPa時(shí)顯著降低。隨著PEG脅迫強(qiáng)度進(jìn)一步增加，PW 01的相對(duì)活力指數(shù)降低幅度較小，在-0.4，-0.6 MPa和-0.8 MPa時(shí)均高于其它材料，材料PW 15和PW 22的相對(duì)活力指數(shù)降低幅度最大。

圖3 PEG脅迫對(duì)各材料相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 PEG脅迫對(duì)各材料相對(duì)活力指數(shù)的影響

2.5 寬葉雀稗種子萌發(fā)期抗旱性綜合評(píng)價(jià)

PEG脅迫對(duì)寬葉雀稗種子萌發(fā)期各指標(biāo)的影響不同，表現(xiàn)為6個(gè)材料的4個(gè)萌發(fā)指標(biāo)受PEG脅迫影響的大小順序不同。因此，各材料的抗旱性強(qiáng)弱不能僅僅根據(jù)單一指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)法是綜合評(píng)價(jià)植物抗旱性常用的方法。本研究利用隸屬函數(shù)法綜合4個(gè)指標(biāo)對(duì)供試材料的抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，6個(gè)寬葉雀稗材料種子萌發(fā)期的抗旱性順序?yàn)椋篜W 06>PW 01>PW 08>PW 15>PW 17>PW 22。

表3 各供試材料的隸屬函數(shù)值及抗旱性綜合評(píng)價(jià)

指標(biāo)隸屬值PW01PW06PW08PW15PW17PW22相對(duì)發(fā)芽率0.9331.0000.6630.5870.0000.096相對(duì)發(fā)芽勢(shì)0.7901.0000.7700.360.1500.000相對(duì)發(fā)芽指數(shù)0.7961.0000.7770.3790.0970.000相對(duì)活力指數(shù)1.0000.7160.5470.0420.1790.000均值0.8800.9290.6890.3420.1070.024排序213456

3 討論與結(jié)論

PEG-6000作為一個(gè)常用而且比較理想的模擬系統(tǒng)，在多種牧草種子萌發(fā)期的抗旱性鑒定中得到應(yīng)用。任永霞等利用聚乙二醇(PEG-6000)模擬干旱研究了3種野豌豆屬牧草種子萌發(fā)情況，結(jié)果指出，隨PEG脅迫強(qiáng)度增加，3種牧草種子相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)總體呈下降趨勢(shì)[10]。郭晉梅等研究了PEG脅迫對(duì)白羊草種子萌發(fā)的影響，指出PEG脅迫下，白羊草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均隨PEG濃度的增加先升高后降低，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)呈下降趨勢(shì)[11]。王瑩等利用PEG脅迫研究了5種禾本科牧草種子萌發(fā)期的抗旱性，結(jié)果表明，低濃度的脅迫有助于蒙古冰草和蒙農(nóng)雜種冰草萌發(fā)[12]。本研究結(jié)果表明，隨著PEG脅迫濃度的增加，6個(gè)寬葉雀稗材料種子的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)逐漸降低，是由于PEG溶液濃度過(guò)高，造成溶液滲透勢(shì)過(guò)低，超過(guò)了種子的承受能力，抑制了牧草種子的萌發(fā)。這與任永霞和郭晉梅的研究結(jié)果基本一致，不同于王瑩的試驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明低濃度PEG對(duì)供試寬葉雀稗材料無(wú)引發(fā)作用。

利用各材料的相對(duì)發(fā)芽率與PEG脅迫強(qiáng)度間建立線性回歸方程，6個(gè)線性回歸方程的擬合度較高，擬合度R2均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01)。以相對(duì)發(fā)芽率降低為0.50時(shí)的PEG脅迫強(qiáng)度定為半致死脅迫強(qiáng)度。根據(jù)線性回歸方程計(jì)算出材料PW 01、PW 06、PW 08、PW 15、PW 17和PW 22的半致死PEG脅迫強(qiáng)度分別為-1.31，-1.48，-1.18，-1.09，-0.81 MPa 和-0.86 MPa。

不同種、甚至同一個(gè)種的不同品種的植物，其抵御干旱脅迫的方式存在差異，因此，僅依據(jù)單個(gè)指標(biāo)或簡(jiǎn)單的將多個(gè)指標(biāo)羅列很難全面地反映植物的抗旱性[13]。隸屬函數(shù)分析法可以利用多指標(biāo)對(duì)牧草抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，有效避免單個(gè)指標(biāo)的片面性[13]。本研究為進(jìn)一步排除不同植物種子自身因素對(duì)抗旱性評(píng)價(jià)的干擾，選擇了廣泛應(yīng)用的種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等多項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)值進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，最終評(píng)價(jià)出供試材料的抗旱能力的大小順序?yàn)椋篜W 06>PW 01>PW 08>PW 15>PW 17>PW 22。

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Drought Resistance of SixPaspalumwettsteiniiMaterials During Germination Period

QUXinghong1,ZHAOLili2,WANGPuchang3,CHENChao2,TANGHuajiang2,ZENGHongxue1

(1.Zhejiang Tongji Vocational College of Science and Technology,Hangzhou 311231，China；2.Department of Grassland Science,College of Animal Science,Guizhou University,Guiyang 550025，China；3.Guizhou Prataculture Institute,Guiyang 550006，China)

Seeds of sixPaspalumwettsteiniiwere taken as the materials.The germination test was determined with different concentrations of polyethylene glycol (PEG-6000) to simulate drought stress.The relative germination potential,relative germination rate,relative germination index and relative vigor index were studied.The results showed that: 1) With the increasing concentration of PEG-6000,the relative germination potential,relative germination rate,relative germination index and relative vigor index tended to decline. 2) The half-lethal osmotic potential of the sixP.wettsteiniimaterials PW 01,PW 06,PW 08,PW 15,PW 17 and PW 22 were -1.31,-1.48,-1.18,-1.09,-0.81 MPa and -0.86 MPa，respectively. 3) For drought resistance of sixP.wettsteiniimaterials,the order was PW 06>PW 01>PW 08>PW 15>PW 17>PW 22.

Paspalumwettsteinii; PEG stress; seed germination; drought resistance

2016-11-10

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2014 BAD 23 B 03)；貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合NY字[2014]3048號(hào)；黔科合NY字[2010]3049號(hào))；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31560664)。

屈興紅(1979—)，女，河南省淅川縣人；碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)研究；E-mail：xhqu2004@163.com。

趙麗麗(1981—)，女，副教授；E-mail：zhaolili_0508@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.04.024

S 543

A

1001-4705(2017)04-0024-04