野大麦种子萌发条件的研究

丁雪梅，何汉琼，张 英，李玉梅，赵 云，成 军，饶家辉，王宏娟，沈景林*

（1.吉林大学畜牧兽医学院，长春 130062；2.东北师范大学草地研究所植被生态科学教育部重点实验室，长春 130024）

野大麦（Hordeum brevisubulatum（Trin）Link.）又名莱麦草、野黑麦、短芒大麦，主要分布在俄罗斯、蒙古和中国东北、华北、新疆、西藏和内蒙古等省区[1]。野大麦营养价值高、适口性好，生产性能良好，具有较高的经济利用价值。野大麦是盐化和碱化草甸草原的建群种，耐盐碱能力强，是小麦族植物中耐盐性最强的物种之一，在长期适应进化中已形成了一套特殊的适应机制，是适合于盐碱地上种植的优良多年生牧草[2-3]。近年来，随着草地盐碱化面积的不断增大，盐碱化问题不断加剧，耐盐碱植物的建植成为亟待解决的问题。

以往有关野大麦萌发的研究主要集中在温度、中性盐或碱性盐等单因素对其影响[3-8]。促进种子萌发的方法有很多，如采用生物保护剂、木醋液等[9-10]，关于菌液浸种接种对种子的发芽率、发芽势、芽长、出生苗的根生长等的影响也有过报道[11-14]。但对于多种因素对野大麦种子萌发的影响尚未见报道。因此，本文采用正交试验方法研究了温度、Na2CO3浓度及CS1菌浓度3因素5水平对野大麦种子发芽的影响。为大面积种植野大麦提供技术资料，以期早日实现合理治理盐碱化草地。

1 材料与方法

1.1 材料

野大麦种子于2007年采自松嫩平原天然盐碱化草甸大面积单优势野大麦种群，主要伴生种有羊草（Leymus chinensis）、芦苇（Phragmites communis）、蒙古蒿（Artemisia mongolica）、女菀（Turczaninowia fastigiata）等。将收集的种子晾晒后室温黑暗贮藏备用。

采用ACC脱氨酶细菌的分离和纯化方法在芦苇根部提取菌株CS1[15]。将原菌液100 μL接种于20 mL的TSB液体培养基中，在28℃，150 r·min-1的条件下，培养18 h后，3 000 r·min-1离心5 min；用无菌蒸馏水稀释菌体，使用分光光度计在600 nm波长下将菌悬液的OD值调为0.5，放置备用。然后稀释成OD值分别为0.05，0.005，0.0005的3瓶1 000 mL的菌液备用。

1.2 方法

1.2.1 正交试验设计

采用L25（53）正交试验设计。选定3因素5水平结果见表1。

表1 野大麦种子的因素与水平Table 1 Factors and levels of Hordeum brevisubulatum seeds

1.2.2 种子处理

选取颗粒饱满的种子，每100粒为1组，作为1个处理，每个处理3次重复，共计75份，用硫酸纸包好，铅笔标明序号，放入0.1%KMnO4溶液消毒3 min，用清水反复冲洗干净后放入自来水中浸泡12 h，再放入温度为-20℃的冰柜中冰冻24 h。用量筒量取60 mL相应浓度的CS1菌液和同体积的灭菌蒸馏水（对照组）浸泡5 h，然后取出晾干备用。采用培养皿纸上置床法。在普通培养皿上铺上3层定性滤纸，作为发芽床。分别用不同浓度的Na2CO3溶液3 mL充分润湿滤纸后，每个培养皿均匀散入100粒种子。将各试验组分别放入对应的植物培养箱，设置变温处理，高温8 h，低温16 h[6]。种子表面的光强约为6.2 Klx。试验期间，滤纸始终保持湿润而无明水，盐分浓度保持恒定。每日晚20：00向对应的培养皿中注入3 mL Na2CO3溶液，润洗后，吸出多余的溶液，再向每个培养皿中补加1 mL溶液。以胚根露出种皮为萌发标志，从第1天起开始计数每天发芽的数量，直至连续3 d没有发芽为止。

1.2.3 数据分析

发芽率（%）=发芽种子数（前 12 d）/供试种子数×100%；

发芽势（%）=发芽达到高峰期时发芽种子数（前5 d）/供试种子数×100%；

发芽指数（GI）＝∑（Gt/Dt）；Gt指在时间 t日内的发芽数，Dt为相应的发芽天数。

采用SPSS10.0软件对发芽率、发芽势、发芽指数及其影响因素进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 温度、CS1菌浓度和Na2CO3浓度对野大麦种子发芽率的影响

结果见表2、图1。

表2 温度、CS1菌浓度和Na2CO3浓度对野大麦种子发芽率的影响Table 2 Effect of temperature,CS1 bacteria concentration and Na2CO3concentration on seed germination rate of H.brevisubulatum

图1 温度和Na2CO3浓度对野大麦种子发芽率的影响Fig.1 Effect of temperature and Na2CO3concentration on seed germination rate of of H.brevisubulatum

由表2方差分析结果可以得出，温度和Na2CO3浓度对发芽率有显著影响（P＜0.05），而CS1菌浓度对发芽率没有影响（P＞0.05），影响次序为温度＞Na2CO3浓度＞CS1菌浓度。由图1可知，温度4（20/25℃）的发芽率皆显著低于其他4个温度的发芽率（P＜0.05），而这4个温度的发芽率之间没有显著性差异（P＞0.05）。Na2CO3浓度 1（0 mmol·L-1）发芽率最高，且与盐浓度 4，5（40，50 mmol·L-1）皆有显著差异（P＜0.05），而与盐浓度 2，3（20，30 mmol·L-1）没有显著差异（P＞0.05）。发芽率随Na2CO3浓度升高而呈下降趋势（P＜0.05）。

2.2 温度、CS1菌浓度和Na2CO3浓度对野大麦种子发芽势的影响

结果见表3。

表3 温度、CS1菌浓度和Na2CO3浓度对野大麦种子发芽势的影响Table 3 Effect of temperature,CS1 bacteria concentration and Na2CO3concentration on seed germination energy of H.brevisubulatum

图2 温度和Na2CO3浓度对野大麦种子发芽势的影响Fig.2 Effect of temperature and Na2CO3concentration on seed germination energy of H.brevisubulatum

由表3可知，温度和Na2CO3浓度对发芽势有显著性影响（P＜0.05），而CS1菌浓度对发芽势则没有影响（P＞0.05），影响次序为温度＞Na2CO3浓度＞CS1菌浓度。由图2可知，温度4（20/25℃）的发芽势皆低于其他4个温度1、2、3、5（15/25℃，20/30℃，15/30℃，15/20℃）的发芽势（P＜0.05），而这4个温度的发芽势之间没有显著性差异（P＞0.05）。Na2CO3浓度 1（0 mmol·L-1）发芽势最高，且与盐浓度 4，5（40，50 mmol·L-1）皆有显著差异（P＜0.05），而与盐浓度 2，3（20，30 mmol·L-1）没有显著差异（P＞0.05）。发芽势随Na2CO3浓度升高而呈下降的趋势（P＜0.05）。

2.3 温度、CS1菌浓度和Na2CO3浓度对野大麦种子发芽指数的影响

结果见表4、图3。

如表4所示，温度和Na2CO3浓度对发芽指数有显著性影响（P＜0.05），而CS1菌浓度对发芽指数没有显著性影响（P＞0.05），影响次序为Na2CO3浓度＞温度＞CS1菌浓度。由图3可知，温度4（20/25℃）的发芽指数低于其他3个温度的发芽指数（P＜0.05），而与温度5（15/20℃）间的发芽指数没有显著性差异（P＞0.05）。Na2CO3浓度 1（0 mmol·L-1）发芽指数最高，且与盐浓度 4，5（40，50 mmol·L-1）皆有显著差异（P＜0.05），而与盐浓度 2，3（20，30 mmol·L-1）没有显著差异（P＞0.05）。发芽势随 Na2CO3浓度升高而呈下降趋势（P＜0.05）。

表4 温度、CS1菌浓度和Na2CO3浓度对野大麦种子发芽指数的影响Table 4 Effect of temperature,CS1 bacteria concentration and Na2CO3concentration on seed germination index of H.brevisubulatum

图3 温度和Na2CO3浓度对野大麦种子发芽指数的影响Fig.3 Effect of temperature and Na2CO3concentration on seed germination index of H.brevisubulatum

3 讨论与结论

3.1 温度、CS1菌浓度和Na2CO3浓度对野大麦种子萌发的影响

种子活力是指种子在发芽和幼苗期间其内在活性及表现性能的潜在水平的所有特性总和[16]。种子活力的指标有发芽率、发芽势和发芽指数等。本文选定温度、Na2CO3浓度、CS1菌浓度3个因素，采用正交试验方法研究野生野大麦种子发芽率、发芽势、发芽指数对种子萌发的响应。对发芽率、发芽势影响次序皆为温度＞Na2CO3浓度＞CS1菌浓度，对发芽指数影响次序为Na2CO3浓度＞温度＞CS1菌浓度，温度和Na2CO3浓度对发芽率、发芽势、发芽指数皆有显著性影响（P＜0.05），而CS1菌浓度对其皆无显著性影响（P＞0.05）。正交试验结果表明，野大麦种子发芽的最佳组合为：温度为 15/25，20/30和 15/30℃，Na2CO3浓度为 0 mmol·L-1。发芽率、发芽势、发芽指数共同特点是皆在温度15/25，20/30和15/30℃和Na2CO3盐浓度为 0 mmol·L-1时最高。

3.2 野大麦种子萌发对温度和Na2CO3盐浓度的响应

野大麦种子萌发的最适条件为温度15/25，20/30和15/30℃，这与余玲和丁雪梅等的研究结果相同[3,6]。野大麦种子发芽率、发芽势、发芽指数皆随Na2CO3浓度升高而呈下降的趋势，从相对发芽率来看，盐分浓度为50 mmol·L-1时，相对发芽率仍高于50%。李海燕等报道的野大麦种子在温度10/25℃、无光的发芽条件下，Na2CO3浓度为50 mmol·L-1时相对发芽率小于10%[5]，而笔者试验中，野大麦种子在50 mmol·L-1Na2CO3浓度下尚未达到野大麦种子萌发的临界浓度。不同温度、盐浓度、光照等条件下野大麦种子临界发芽浓度有待于进一步研究。

3.3 野大麦种子萌发对CS1菌浓度的响应

在芦苇根部提取的CS1菌株，5种CS1菌浓度皆对野大麦种子发芽率、发芽势、发芽指数无影响（P＞0.05）。这可能是由于CS1菌株浓度不够高，或对野大麦种子萌发没有影响。因此有必要用高浓度的CS1菌株或者采用其他菌株菌液对野大麦种子萌发的影响做进一步研究。

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