不同溫度處理對扁蓿豆種子萌發(fā)的影響

楊艷婷， 杜寶紅， 石鳳翎

(1.內蒙古農(nóng)業(yè)大學草原與資源環(huán)境學院， 呼和浩特 010010；2.內蒙古錫林郭勒職業(yè)學院， 內蒙古 錫林浩特 026000)

扁蓿豆(MedicagoruthenicaL.)是多年生異花授粉的豆科牧草[1]，抗寒、抗旱性強，耐貧瘠、耐鹽堿，具有廣泛的生態(tài)適應性，其分布面積約占全國面積的一半[2]，是典型草原、草甸草原、高山草原中的常見伴生植物。我國北方草原面積大，冬季氣溫較低，扁蓿豆極強的抗寒性使其在紫花苜蓿不能越冬生長的寒冷地區(qū)，都能夠較良好生長[3]，同時扁蓿豆營養(yǎng)價值高[4]，是較好的牧草飼料來源。

種子萌發(fā)期是植物生活史中從種子到幼苗的關鍵過渡階段，直接影響植株的出苗及生長發(fā)育情況，也決定著植物萌發(fā)后所面臨的生存環(huán)境和自然選擇壓力[5-7]。溫度是影響種子萌發(fā)的一個重要因素[8,9]，沈忱[10]利用低溫脅迫不同苜蓿品種發(fā)芽，通過比較其種子萌發(fā)期的耐寒性篩選出耐寒性強的苜蓿品種，對北方苜蓿生產(chǎn)實踐具有重要意義。李小安等[11]通過比較5份扁蓿豆材料幼苗葉片在不同低溫(15 ℃、0 ℃、-10 ℃、-15 ℃)脅迫處理下的抗氧化酶活性以及游離脯氨酸的變化規(guī)律，初步探討其抗寒性強弱；李小安[12]進一步利用不同時間梯度(24 h、48 h、72 h)的4 ℃低溫脅迫扁蓿豆種子，研究其游離脯氨酸和可溶性糖含量的變化規(guī)律，探討扁蓿豆種子以及幼苗應對低溫的生理特性。但關于扁蓿豆種子萌發(fā)期在低溫脅迫下的響應規(guī)律相關的研究有待加強。

直立型扁蓿豆(MedicagoruthenicaL. Sojak ‘zhilixing’)是扁蓿豆中的一個栽培品種，具有抗逆性強的特點[13]，其葉量大、莖直立、產(chǎn)草量高，被引進到高寒地區(qū)種植[3,14]。本試驗選取直立型扁蓿豆、野生扁蓿豆和早熟扁蓿豆以及抗寒性相對較強的2個苜蓿品種敖漢苜蓿(MedicagosativaL. ‘Aohan’)和龍牧801苜蓿(MedicagoruthenicusL. Sojak ×M.sativaL. ‘Longmu No.801’)作為試驗材料，以不同溫度處理進行種子萌發(fā)培養(yǎng)，探討溫度對其萌發(fā)的影響，找到不同材料種子萌發(fā)的最佳溫度，并利用隸屬函數(shù)初步比較不同材料的抗寒性，以期對我國高寒牧區(qū)畜牧業(yè)的生產(chǎn)、發(fā)展、生態(tài)恢復建設，緩解草畜矛盾以及草地化補播改良提供參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料分別為直立型扁蓿豆(M.ruthenicaL. Sojak ‘zhilixing’)、野生扁蓿豆(M.ruthenicaL.)、早熟扁蓿豆(M.ruthenicaL.)、龍牧801苜蓿(M.ruthenicusL. Sojak×M.sativaL. ‘Longmu No.801’)、敖漢苜蓿(M.sativaL. ‘Aohan’)，均貯存在內蒙古農(nóng)業(yè)大學草地資源教育部重點實驗室，4～10 ℃保存。

1.2 試驗方法與數(shù)據(jù)分析

5份牧草種子進行清洗和打磨降低硬實率后，其生活力和活力測定均按照李凱[15]的方法進行處理，處理10天后統(tǒng)計發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)[15]，以25 ℃下處理下的種子發(fā)芽情況作為對照，計算相對值。

隸屬函數(shù)值應用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)值方法：

式中，X表示測定值，Xman和Xmin分別表示指標的最大值和最小值[16]。

利用Microsoft Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)錄入，并用SPSS 16軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同溫度處理對5份材料種子發(fā)芽率的影響

3份扁蓿豆材料在15 ℃、25 ℃和30 ℃處理時的平均發(fā)芽率均高于0 ℃和5 ℃處理的(p<0.05)(圖1)。龍牧801苜蓿和敖漢苜蓿發(fā)芽率均在15 ℃時達到最高。從種子發(fā)芽率來看，15～30 ℃是5份材料種子較適宜的發(fā)芽溫度。5份材料中直立扁蓿豆與敖漢苜蓿種子在15 ℃、25 ℃和30 ℃時平均發(fā)芽率低于其他3份材料(p<0.05)。隨著溫度的降低，5份材料種子的發(fā)芽能力明顯降低，0 ℃、5 ℃和15 ℃處理兩兩之間差異顯著(p<0.05)。在5 ℃時龍牧801苜蓿發(fā)芽率最高，達90.25%，顯著高于其他材料(p<0.05)。早熟扁蓿豆與敖漢苜蓿種子在溫度降低至0 ℃時還能發(fā)芽?？梢?，相對高的溫度促進扁蓿豆和苜蓿種子萌發(fā)。

注：不同大寫字母表示同一材料在不同溫度下差異極顯著(p<0.01)；不同小寫字母表示在相同溫度下不同材料之間差異顯著(p<0.05)。下圖表同。

2.2 不同溫度處理對5份材料種子發(fā)芽指數(shù)的影響

敖漢苜蓿種子在15 ℃和25 ℃時發(fā)芽指數(shù)均較高，但另4份材料種子在25 ℃時發(fā)芽指數(shù)最高，且與其它溫度處理的結果達到了顯著差異(p<0.05)(圖2)。同發(fā)芽率一樣，5份材料在15 ℃時的發(fā)芽指數(shù)已達到較佳水平，25 ℃為種子發(fā)芽的最適宜溫度，15 ℃和30 ℃次之。5份材料的發(fā)芽指數(shù)均隨著溫度的降低而降低，15 ℃、5 ℃和0 ℃處理時5份材料的發(fā)芽指數(shù)兩兩之間均為顯著差異(p<0.05)。5份材料中龍牧801苜蓿種子的發(fā)芽指數(shù)較高，顯著高于其他材料的(p<0.05)；3份扁蓿豆材料中25 ℃時直立型扁蓿豆的發(fā)芽指數(shù)最高(43.175)。故而利用種子發(fā)芽指數(shù)區(qū)分不同材料的種子在不同溫度下的發(fā)芽情況，可以較準確地衡量種子的發(fā)芽能力。

圖2 供試材料種子在不同溫度下的發(fā)芽指數(shù)

2.3 不同溫度處理對5份材料種子活力指數(shù)的影響

5份材料種子活力指數(shù)均在25℃時表現(xiàn)良好，不同溫度處理下龍牧801的活力指數(shù)最高，且與其它材料有顯著差異(p<0.05)(表1)。早熟扁蓿豆在15 ℃時的活力指數(shù)顯著高于其他溫度處理，敖漢苜蓿在15 ℃、25 ℃與30 ℃處理的種子活力指數(shù)兩兩之間無顯著差異，其它3份材料種子在15 ℃和30 ℃下的活力指數(shù)均低于25 ℃時的(p<0.05)。在較低溫度5 ℃和15 ℃時，龍牧801和敖漢苜蓿的活力指數(shù)均高于其他材料(p<0.05)，3份扁蓿豆材料中早熟扁蓿豆的活力指數(shù)相對較高。隨著溫度下降至5 ℃時，5份材料的種子活力指數(shù)顯著降到最低(p<0.05)。

表1 供試材料種子在不同溫度下的活力指數(shù)

2.4 5份材料抗寒性的綜合評價

為比較5份材料芽期的抗寒性，利用隸屬函數(shù)綜合5份材料芽期的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)對其抗寒性進行評價，平均隸屬函數(shù)值越大，則抗寒性越強(表2)。結果表明，在2種苜蓿中，龍牧801苜蓿芽期的抗寒性大于敖漢苜蓿；在3份扁蓿豆材料中，野生扁蓿豆芽期抗寒性最強，早熟扁蓿豆次之。

表2 5份材料芽期抗寒性綜合評價

3 討 論

在種子發(fā)芽體系評價中，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)可以較好地反映種子發(fā)芽速度和發(fā)芽整齊度，活力指數(shù)則更能反映幼苗健壯的潛勢[17]。5份材料在15 ℃、25 ℃和30 ℃時平均發(fā)芽率均較高，顯著高于0 ℃和5 ℃的，即試驗材料的發(fā)芽率隨著溫度的降低而降低，低溫抑制種子發(fā)芽。不同溫度處理下2份苜蓿材料中敖漢苜蓿的發(fā)芽率均相對較低，與沈忱[10]的研究結果一致。相對于發(fā)芽率，除早熟扁蓿豆在15 ℃時的活力指數(shù)較高外，其他材料的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均在25 ℃處理時達到最高，且顯著高于其他溫度處理。溫度升高可能導致調控種子內部一系列生理活動過程的相關酶活性的提高，從而加強其生理代謝活動[18]，但升高至一定溫度也會對種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用[19,20]。張鶴山等[21]利用高溫處理不同品種紫花苜蓿種子，得到種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)隨溫度的升高而降低；本研究結果與之一致，溫度達到30 ℃時，5份材料發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均有所下降。綜合發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)3項指標，得到25 ℃是扁蓿豆和苜蓿最適的發(fā)芽溫度。

不同材料其抗寒機制可能不同，在檢測種子質量時，應測量生活力和活力各項指標進行綜合評估[22]，隸屬函數(shù)分析是在測定多指標的基礎上對植株進行綜合評價，可以大大提高抗寒篩選的可靠性。本試驗通過隸屬函數(shù)綜合評價3份扁蓿豆材料中野生扁蓿豆的平均隸屬函數(shù)值(0.566)略高于直立型扁蓿豆(0.552)和早熟扁蓿豆(0.555)，野生扁蓿豆廣泛分布于我國北方高緯度高海拔地區(qū)，抗逆性強，生態(tài)適應性廣，可以作為較好的育種親本材料。另外，龍牧801苜蓿芽期的抗寒性略強于敖漢苜蓿，可能由于龍牧801苜蓿是由二倍體野生扁蓿豆與四倍體紫花苜蓿雜交而來的，抗逆性較強[23]；柴鳳久等[24]也得到龍牧801苜蓿的越冬率略高于敖漢苜蓿的結論。

4 結 論

1) 5份材料的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨著溫度的降低出現(xiàn)不同程度的降低，25 ℃為其最適萌發(fā)溫度。

2) 利用隸屬函數(shù)值進行綜合評價得到3份扁蓿豆材料芽期抗寒性的強弱為：野生扁蓿豆>早熟扁蓿豆>直立型扁蓿豆。