黑麦和燕麦种子萌发期耐盐性、抗旱性比较

蔺军

（甘肃省陇西县畜牧兽医中心，陇西 748100）

草地与牧草

黑麦和燕麦种子萌发期耐盐性、抗旱性比较

蔺军

（甘肃省陇西县畜牧兽医中心，陇西 748100）

利用不同渗透势的NaCl和聚乙二醇（PEG-6000）溶液模拟盐胁迫和干旱，研究了不同干旱和盐胁迫对黑麦和燕麦种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：随着盐胁迫与水分胁迫的加剧，黑麦和燕麦种子的发芽率下降，发芽时间推迟，胚根与胚芽的生长减缓。渗透势为0 MPa时，燕麦的发芽率和发芽指数均高于黑麦；在-0.3～-1.8 MPa的NaCl和PEG渗透胁迫下，黑麦的发芽率和发芽指数均高于燕麦。当NaCl渗透势下降至-1.2MPa时，燕麦的萌发受到抑制，下降至-1.5 MPa时，黑麦的萌发受到抑制。当PEG渗透势下降至-1.2 MPa时，黑麦和燕麦的萌发均已受到严重抑制。通过种子萌发期的相对发芽率、相对发芽指数、相对根重和芽重，应用隶属函数法对黑麦和燕麦种子萌发期耐盐性和抗旱性进行综合评价，得出黑麦的耐盐性、抗旱性均强于燕麦。

黑麦；燕麦；萌发期；耐盐性；抗旱性；隶属函数

黑麦（Secale cereale）为禾本科黑麦属一年生草本植物，植株高大、产量高、叶片营养丰富，其籽实可作家畜精饲料，植株也能晒制干草或做青贮料，是具有较高饲用价值的优质牧草，多分布在我国北部地区［1］。燕麦（Avena sativa）为禾本科燕麦属一年生草本植物，是重要的粮饲兼用植物，喜凉爽湿润，忌高温干燥，生育期间需要积温较低，但不适于寒冷气候。种子在1～2℃开始发芽，幼苗能耐短时间的低温，绝对最高温度25℃以上时光合作用受阻。在禾谷类作物中燕麦的蒸腾系数仅次于水稻，故干旱高温对燕麦的影响极为显著，这是限制其地理分布的重要原因。燕麦对水分的要求比大麦、小麦高［2］。种子发芽时消耗水分也比较多，生长期间如水分不足，常使子粒不充实而产量降低［2-3］。

中国西北地区地域辽阔，降水稀少，干旱与盐碱地分布面积很广。植物种子耐盐性是耐盐碱植物筛选与早期鉴定的主要依据之一，种子能否在盐胁迫下萌发成苗，幼苗能否顺利度过成熟期，是植物在盐碱条件下生长发育的前提［4］。水分胁迫是牧草生长最普遍的限制因子［5］，是影响种子萌发和草地建植成败的重要因素。同时，种子发芽状况也是判定种子质量、确定播种量的一项重要指标［4］。研究牧草在水分与盐分胁迫条件下的生长、生理反应，探索抗旱、耐盐机理，进而培育抗旱、耐盐新品种，是提高植物生产潜力、摆脱水分和盐分胁迫的最基本途径。因此，研究黑麦和燕麦种子萌发期耐盐性、抗旱性的强弱，了解其萌发特性和幼苗生长状况，以期为牧草种质资源的评价、开发利用和抗旱、耐盐新品种的选育提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验选用的黑麦为天祝黑麦，燕麦为青海甜燕麦，均由甘肃农业大学草业学院提供。

1.2 试验设计

挑选饱满、大小、色泽一致的种子以供萌发试验。按照Michel等［6］的方法，利用PEG-6000（聚乙二醇）配制成渗透势为 -0.3、-0.6、-0.9、-1.2、-1.5、-1.8 MPa的溶液，利用NaCl配制成渗透势为-0.3、-0.6、-0.9、-1.2、-1.5、-1.8MPa的NaCl溶液。在培养皿（直径12 cm）中铺双层滤纸，滤纸下垫一层脱脂棉，分别加入上述浓度溶液10mL，对照组用蒸馏水，每个培养皿中均匀置入50粒种子，每个处理4次重复。于20°C恒温、自然光条件下进行种子发芽试验。每天定时记录种子发芽数（以胚芽达到种子的1/2以上或胚根与种子等长为发芽标准），并用电子天平称量补充因蒸发散失的水分。胁迫5 d后，取生长均匀一致的10株幼苗，用万分之一天平测定根重和芽重。

1.3 测定指标

发芽率（%）=发芽种子数/供试种子数×100%；

相对发芽率（%）=处理浓度发芽数/对照发芽数× 100%；

发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt）（Gt为第t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数）；

相对发芽指数=处理浓度发芽指数/对照发芽指数。

1.4 耐盐性、抗旱性综合评价

应用隶属函数法对黑麦和燕麦种子萌发期耐盐性和抗旱性进行综合评价。利用公式Uij=（Xij-Xmin）/（Xmax-Xmin），式中Uij表示i种j指标的耐盐隶属函数值，Xmax和Xmin分别表示各项指标的最大值和最小值，先求出各个耐盐指标在不同盐浓度下的隶属值，再将每一指标在不同盐浓度下的隶属值累加求平均值，最后再分别将黑麦和燕麦在不同耐盐指标的隶属值累加求其平均值,平均值越大则表明其耐盐性越强［7］。同理，利用黑麦和燕麦种子萌发期的各抗旱性指标隶属值的大小评价其抗旱性强弱。

1.5 数据统计

用SPSS 18.0统计软件包中的Compare Means法对试验数据进行单因素方差分析，差异显著性用LSD法进行多重比较。用Excel2007制图。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫与水分胁迫对黑麦和燕麦发芽率的影响

由图1和图2可知，随着NaCl和PEG渗透势的降低，黑麦与燕麦种子的发芽率均呈下降趋势，且PEG胁迫下黑麦和燕麦的发芽率下降速度比NaCl胁迫下的更快。渗透势为零时，燕麦的发芽率高于黑麦，-0.3～-1.8MPa胁迫处理下，黑麦的发芽率均高于燕麦。

图1 不同渗透势的NaCl对黑麦和燕麦发芽率的影响

图2 不同渗透势的PEG对黑麦和燕麦发芽率的影响

2.2 盐胁迫与水分胁迫对黑麦和燕麦发芽指数的影响

由图3和图4可以看出，随着NaCl和PEG渗透胁迫的加剧，黑麦与燕麦种子的发芽指数均呈下降趋势，但燕麦下降更迅速。除渗透势为零时，燕麦的发芽指数高于黑麦外，其他渗透胁迫处理下黑麦的发芽指数均高于燕麦。-0.3MPa PEG胁迫下黑麦的发芽指数与对照无显著性差异（P＞0.05），其他渗透胁迫处理下黑麦和燕麦发芽指数均显著低于对照组（P＜0.05）。

图3 不同渗透势的NaCl对黑麦和燕麦发芽指数的影响

图4 不同渗透势的PEG对黑麦和燕麦发芽指数的影响

2.3 盐胁迫与水分胁迫对黑麦和燕麦幼苗生长的影响

由表1可知，随着NaCl渗透胁迫的加剧,黑麦、燕麦幼苗的根重和芽重均呈下降趋势。0～-0.6MPa NaCl胁迫下黑麦的根重间均无显著性差异（P＜0.05），当NaCl渗透势下降到-1.5MPa时，黑麦的萌发已严重受到抑制。渗透势为零时，燕麦的根重和芽重均显著高于其他渗透胁迫处理（P＜0.05），-0.3和-0.6MPa NaCl胁迫下燕麦的根重和芽重均无显著性差异（P＞0.05），当NaCl渗透势下降到-1.2MPa时，燕麦种子的萌发已受到抑制。

表1 NaCl胁迫对黑麦与燕麦幼苗生长的影响

由表2可以看出，随着PEG渗透势的降低，黑麦、燕麦的根重和芽重均呈下降趋势。渗透势为零时，黑麦、燕麦的根重和芽重均显著高于其他渗透处理（P＜0.05），在-0.3～-0.9MPa PEG胁迫下黑麦的根重、芽重均无显著性差异（P＞0.05），当PEG渗透势下降至-1.2MPa时，黑麦、燕麦的萌发均已严重受到抑制。

表2 PEG胁迫对黑麦与燕麦幼苗生长的影响

2.4 黑麦和燕麦种子萌发期耐盐性、抗旱性综合评价

采用模糊数学隶属函数法，对供试黑麦和燕麦种子的相对发芽率、相对发芽指数、相对根重、相对芽重进行隶属函数值计算，得出黑麦和燕麦种子萌发期耐盐性、抗旱性隶属函数总平均值，对黑麦和燕麦萌发期耐盐性、抗旱性进行综合评价。由表3可得，黑麦的综合耐盐性、抗旱性强于燕麦。

表3 黑麦和燕麦种子萌发期耐盐性、抗旱性各指标隶属函数值及综合评价值

3 讨论

植物作为生态系统的一部分，无时无刻都在与环境进行着物质、信息和能量的交换。环境与植物相关的因子多种多样，且处于动态变化之中，植物对每一个因子都有一定的耐受限度，一旦环境因子的变化超越了这一耐受限度，就形成了逆境［9］。植物在长期的进化过程中，形成了相应的保护机制，从感受环境的变化到调节体内代谢，直至发生有遗传性状的改变，将抗性传递给后代。因此，植物的抗逆性是由植物本身的基因决定，不同植物的抗逆性也因生育期而异［10-11］。有研究［12-16］表明，低浓度的NaCl和PEG胁迫可促进种子的萌发和幼根的生长，高浓度的NaCl和PEG胁迫严重抑制了种子的萌发和幼苗的生长。本试验采用7个不同渗透势的NaCl和PEG-6000溶液对黑麦和燕麦种子萌发期的耐盐性、抗旱性进行了比较，结果表明，-0.3～-1.8MPa NaCl和PEG胁迫处理下黑麦和燕麦的发芽率和发芽指数均明显低于对照，并没有发现低浓度的NaCl和PEG对种子萌发有促进作用。这可能是由于黑麦和燕麦对低浓度的NaCl和PEG胁迫促进作用不敏感或是低浓度的NaCl和PEG胁迫对种子萌发的促进作用与植物种类有关。胁迫5 d时，当NaCl渗透势下降至-1.2MPa时燕麦的萌发严重受到抑制，下降至-1.5MPa时黑麦的萌发严重受到抑制，当PEG渗透势下降至-1.2MPa时，黑麦、燕麦的萌发均已严重受到抑制。

关于黑麦、燕麦种子萌发期耐盐性、抗旱性均有相应的报道。李继光等［17］的研究结果表明，随盐浓度的增加，黑麦的活力指数逐渐下降，胚芽和胚根长度随盐浓度的增加受抑制程度增加，黑麦的根数随盐浓度的增加呈递减现象，表明黑麦不能种植在盐碱地上。曹凤娇等［18］的研究结果表明，当PEG浓度为5%时，黑麦种子的发芽势和发芽率与对照相比差异不显著（P＞0.05），干旱胁迫对发芽指数、活力指数、根长、苗长、根鲜重、苗鲜重的影响均达显著水平（P＜0.05）；当PEG浓度为10%时，各项指标受干旱胁迫的影响均达显著水平（P＜0.05）；当PEG浓度为20%时，黑麦种子不发芽。关于燕麦种子萌发期耐盐性和抗旱性的报道基本以不同燕麦品种间的比较为主，且不同品种间燕麦种子的耐盐性和抗旱性差异很大［19-21］。本试验采用隶属函数法，利用相对发芽率、相对发芽指数、相对根重、相对芽重4个单项指标对黑麦和燕麦种子萌发期耐盐性、抗旱性进行了综合评价，初步得出黑麦萌发期的耐盐性、抗旱性均强于燕麦。要综合评价黑麦和燕麦耐盐性和抗旱性的强弱，还需进一步结合其他生育期进行综合评价。

4 结论

NaCl和PEG胁迫降低了黑麦和燕麦的发芽率和发芽指数，抑制了幼苗胚芽和胚根的生长。利用模糊数学隶属函数法对种子萌发期的相对发芽率、相对发芽指数、相对根重和芽重共4个单项指标的综合分析初步得出，黑麦种子萌发期的耐盐性、抗旱性均强于燕麦。

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Salt Tolerance and Drought Resistance of Secale cereal and Avena sativa during the Seed Germination Stage

Lin Jun
（Longxi Bureau of Animal Husbandry and Veterinary，Longxi748100，Gansu，China）

In this study，the effects of salt stress and drought stress with different osmotic potential simulated with salt（NaCl）and polyethylene glycol（PEG-6000）on the seed germination and seedling growth of Secale cereal and Avena sativa were explored. The results showed that the increasing salt stress and drought stress declined the seed germination rate，delayed and extended germination time，and slowed the growth of radical and plumule of Secale cereal and Avena sativa；the germination rate and germination index of Avena sativa were higher than those of Secale cereal when the osmotic potential was 0 MPa，and the germination rate and germination index of Secale cereal were higher than those of Avena sativa when the NaCl and PEG stress were under-0.3～-1.8 MPa；the seed germination of Avena sativa was inhibited when the osmotic potential of NaCl decreased to -1.2 MPa，and the seed germination of Secale cereal was inhibited when it decreased to-1.5 MPa；the seed germination of Secale cereal and Avena sativa were seriously inhibited when the osmotic potential of PEG decreased to-1.2 MPa.So it was concluded that the salt tolerance and drought resistance of Secale cereal were stronger than those of Avena sativa.

Secale cereal；Avena sativa；seed germination；salt tolerance；drought resistance；membership function

S54

A

2095-3887（2016）04-0031-04

10.3969/j.issn.2095-3887.2016.04.009

2016-04-13

蔺军（1979-），男，兽医师，学士，主要从事畜牧兽医技术推广工作。