温度、NaCl及PEG胁迫对沙生木地肤种子萌发和幼苗生长的影响

， ， ， ， ， ， ， ， (.内蒙古自治区农牧业科学院， 呼和浩特 0003；.中国科学院内蒙古草业研究中心， 呼和浩特 0003)

温度、NaCl及PEG胁迫对沙生木地肤种子萌发和幼苗生长的影响

伊风艳1，2，王晓娟2，邱晓1，2，张园园1，2，赛希雅拉1，2，杨鼎1，2，王海明1，孙海莲1，2，阿拉塔1
(1.内蒙古自治区农牧业科学院， 呼和浩特 010031；2.中国科学院内蒙古草业研究中心， 呼和浩特 010031)

以沙生木地肤种子为材料，置于不同变温，不同NaCl和PEG-6000浓度下进行萌发试验，探讨温度、盐胁迫和干旱胁迫对其发芽率和幼苗生长的影响。结果表明:沙生木地肤种子萌发的适宜温度为25 ℃/15 ℃，发芽率为(92±3.27)%，但与20 ℃/10 ℃和15 ℃/5 ℃下发芽率无显著差异，过高温或过低温周期对种子的萌发和幼苗生长具有抑制作用。低浓度的NaCl溶液(≤0.2 mol/L) 对种子的初始发芽率和最终发芽率没有显著影响，随着 NaCl 浓度的增加，种子的发芽率和幼苗生长高度整体呈下降趋势，种子的初始发芽时间逐渐推后，NaCl浓度gt;1.0 mol/L，种子仍能萌发，但幼苗生长基本停止；PEG胁迫下，沙生木地肤种子表现出较好的抗旱性，渗透势≥-1.0 MPa下，PEG胁迫对种子的萌发抑制作用不明显，渗透势降低到-1.6 MPa时，发芽率仍高于40%，萌发幼苗仍能缓慢生长。

沙生木地肤； 盐胁迫； 干旱胁迫； 萌发

木地肤(Kochiaprostrata(L.)Schrad.)是藜科(Chenopodiaceae)旱生牧草，其抗寒、抗旱、耐盐碱、耐瘠薄，适应性广，是干旱草原、荒漠草原改良天然草地的重要草种，具有较高的生态价值，也是干旱地区的重要饲用植物之一，被乌兹别克斯坦誉为“沙漠苜蓿”[1-3]。目前对木地肤的研究，主要集中于栽培和引种驯化[4]、生态型[5]、防火带[6]、饲用价值[7]及种子发芽率[8]等方面，而对于环境因子对木地肤种子萌发与幼苗生长特性的影响，前人也曾研究过，但由于材料取地不同，研究结果略有差异[9-10]。

种子萌发是植物生活史中的主要阶段，是衡量植物抵抗逆境能力强弱的关键时期[11-12]，也是物种在时间和空间上成功定植的最为关键的阶段[13]。种子能否顺利萌发成苗不仅受到基因的调控，也受外界环境条件，如水分、温度、盐分及土壤化学物质等的综合影响[14-16]。温度是种子萌发的重要生态因子，它影响种子萌发时的膜透性、膜结合蛋白的活力以及水解酶的性质等[17]。干旱胁迫和盐胁迫最严重的时期是种子萌发及幼苗期，种子在干旱和盐碱环境下能否萌发是植株在干旱和盐碱胁迫下能够生长发育的前提[18]。基于此，探讨种子萌发及幼苗的生长对种子的有效应用具有重要意义。因此，本研究以科尔沁沙地发现的木地肤新变种-沙生木地肤(Kochiaprostrata(L.) Schrad.var.horxina D.S.Wen)为材料，通过研究其在不同温度、盐胁迫(NaCl)、渗透胁迫(PEG-6000)下种子萌发及幼苗生长状况，探讨旱生植物种子在萌发期对温度、盐及干旱的承受能力，为下一步模拟生态环境的胁迫处理提供一定的试验基础，同时为沙生木地肤在干旱区的推广应用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

沙生木地肤种子于 2014 年 11 月采集于内蒙古自治区农牧业科学院综合试验示范中心-四子王基地原种圃，经过脱粒清选后，选取颗粒饱满，完全成熟的种子贮藏于4 ℃条件下，于2015年5月进行种子萌发试验研究。NaCl 和PEG-6000 均为分析纯。

1.2 方 法

1.2.1 沙生木地肤种子基本性状

随机选取籽粒饱满的沙生木地肤种子20粒，利用游标卡尺测定种子的长度和宽度。利用烘干减重法在(103±2)℃下测定种子含水量。利用万分之一天平测定种子千粒重。

1.2.2 沙生木地肤种子萌发特性

取种子在自来水下冲洗干净，再用蒸馏水冲洗数遍，滤纸吸干表面水分。将种子均匀置于铺有2层滤纸的培养皿中，每组25 粒(4个重复)进行，置于GZX-系列光照培养箱中进行萌发试验。萌发标志为胚根突破种皮，种子萌发过程中，每隔24 h 观测1 次并记录种子的萌发情况。

在光周期(昼/夜)=12 h/12 h 条件下，设置5个变温梯度，依次为：10 ℃/0 ℃，15 ℃/5 ℃，20 ℃/10 ℃，25 ℃/15 ℃，30 ℃/20 ℃，于蒸馏水中进行萌发试验；NaCl溶液设置8个浓度梯度：0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1，1.5，2 mol/L，PEG-6000(聚乙二醇)溶液设置10个浓度梯度：-0.05，-0.1，-0.2，-0.4，-0.6，-0.8，-1.0，-1.2，-1.6，-2.0 MPa，均以蒸馏水作为对照(ck)，为防止溶液蒸发，均用 Parafilm 封口膜封口，在温度周期25 ℃/15 ℃条件下进行不同处理萌发试验，直到不再有种子萌发时即视为萌发结束。从每个培养皿中随机选取 10 株幼苗(萌发第8天)用直尺测量幼苗总长度。

发芽率(%)=发芽种子数/试验种子总数×100%。

1.3 数据统计与分析

试验中所有数据利用Excel进行基本处理，用SAS(One-way ANOVA)分析软件进行单因素显著性分析，Sigmaplot软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 种子基本特征

沙生木地肤种子的平均长度为(1.687 5±0.010 4)mm，平均宽度为(1.212 5±0.012 4)mm；种子含水量为(3.82±0.05)%；种子千粒重为(0.864 1±0.003 3)g。

2.2 变温对沙生木地肤种子萌发及幼苗生长的影响

从图1可以看出，不同的变温条件下，不同时间内沙生木地肤种子发芽率存在差异。种子的初始发芽率随着温度的升高整体呈现上升趋势，经过24 h后，种子的发芽率迅速升高(gt;70%)。种子萌发的适宜温度周期为25 ℃/15 ℃，发芽率为(92±3.27)%，但与20 ℃/10 ℃和15 ℃/5 ℃下发芽率无显著差异(表1，pgt;0.05)，10 ℃/0 ℃和30 ℃/20 ℃下木地肤种子的萌发被显著抑制(plt;0.05)。温度对幼苗的生长也产生了一定的胁迫作用(图2)，10 ℃/0 ℃下，幼苗生长状态较差，随着温度的升高，幼苗生长高度显著增加，但当温度达到30 ℃/20 ℃时，幼苗生长高度显著下降，推测可能沙生木地肤萌发幼苗耐高温和低温能力相对较弱。

表1 沙生木地肤种子在不同温度、NaCl溶液和PEG溶液中的最终发芽率

温度 NaCl PEG 温周期(℃)初始萌发时间(d)发芽率(%)浓度(mol/L)初始萌发时间(d)发芽率(%)浓度(MPa)初始萌发时间(d)发芽率(%)10/0185±3．83bc0(ck)192±3．27a0(ck)192±3．27a15/5188±3．27ab0．1190±2．31a-0．05190±2．31ab20/10188±3．27ab0．2190±5．16a-0．1189±2．00ab25/15192±3．27a0．4185±2．00b-0．2187±5．16ab30/20182±5．16c0．6182±2．31b-0．4187±8．25ab0．8169±3．83c-0．6186±6．00ab1138±2．31d-0．8186±5．16ab1．5216±3．26e-1．0186±5．03ab285±2．00f-1．2183±2．00b-1．6142±6．93c-2．026±2．31d

注:不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。下同。图1 不同温度下沙生木地肤种子的萌发曲线

图2 不同温度下沙生木地肤幼苗的生长状况

2.3 盐胁迫对沙生木地肤种子萌发及幼苗生长的影响

从图3可以看出，NaCl溶液浓度≤0.2 mol/L，初始发芽率仍较高(gt;70%)，随着 NaCl 浓度的增加，种子的初始发芽率整体呈下降趋势，当NaCl 溶液浓度≥0.4 mol/L，初始发芽率显著降低，但随着萌发时间的延长，累积发芽率呈现上升趋势，但相对比较缓慢，NaCl 溶液浓度gt;1 mol/L，种子的初始萌发时间被延后，可见高盐浓度延迟了种子的萌发时间。NaCl 溶液浓度≤0.2 mol/L时，与ck相比，种子最终发芽率无显著差异(表1，pgt;0.05)，随着NaCl 溶液浓度的增加，木地肤种子的累积发芽率显著下降，NaCl 溶液浓度达到2.0 mol/L时，种子仍能够萌发(5±2.00)%，但种子的初始萌发时间显著延长(表1)。同时，与ck相比，NaCl浓度除0.1 mol/L外，其他浓度下幼苗的生长均被显著抑制(图4，plt;0.05)，当NaCl浓度gt;1.0 mol/L，部分未萌发种子吸水膨胀成黑色的水球，即使种子萌发，萌发幼苗也逐渐变成褐色或黑褐色，进而死亡。

图3 不同浓度NaCl溶液下沙生木地肤种子的萌发曲线

2.4 PEG对木地肤种子萌发及幼苗生长的影响

PEG 模拟干旱胁迫对沙生木地肤种子萌发及幼苗生长均具有显著影响。随着渗透势的降低，沙生木地肤种子初始发芽率也呈现下降趋势(图5)。渗透势≥-1.0 MPa，其最终发芽率与对照(92±3.27)%相比无显著差异(pgt;0.05，表1) ，渗透势降低到-1.2 MPa 以下时，种子萌发显著被抑制，种子初始发芽率才显著降低，可见沙生木地肤种子在较低渗透势下仍然能够萌发。PEG胁迫对沙生木地肤幼苗的生长也产生很大的影响，当渗透势为-0.05 MPa时，幼苗生长状态与对照无显著差异(pgt;0.05，表1)，随着渗透势的降低，幼苗生长也被显著抑制(plt;0.05)，当渗透势降低到-2.0 MPa 时，仅有个别种子萌发，且萌发幼苗生长缓慢，因此，较低渗透势下沙生木地肤幼苗基本不能正常生长。

图4 不同浓度NaCl溶液下沙生木地肤幼苗的生长状况

图5 不同浓度PEG溶液下沙生木地肤种子的萌发曲线

图6 不同浓度PEG溶液下沙生木地肤幼苗的生长状况

3 讨 论

对于种子萌发来说，温度是影响其萌发的关键因素，适宜的温度能够提高种子萌发率及幼苗生长[19-21]。不同物种的萌发对温度的需求不同。如驼绒藜属牧草种子[22]，白沙蒿[23]种子的适宜萌发温度为25 ℃，梭梭[24]、木碱蓬[25]等植物种子却是在低温下有高的萌发率，而海韭菜[26]等在高温下种子的萌发率较高。本试验中，沙生木地肤种子在10 ℃/0 ℃～30 ℃/20 ℃温差范围内均可萌发，且萌发率均达到70%以上，说明沙生木地肤种子萌发具有较好的环境适应性，可以在适当的温度条件下萌发。沙生木地肤种子最适宜萌发温度为15～25 ℃之间，这与郭红超等[9]的研究结果一致，但温度过低和过高对种子萌发率仍具有一定的影响，并且幼苗生长受到显著的抑制。

种子在盐碱胁迫下是否能够萌发被认为是植物能否在盐生环境下生存的关键。种子能够在盐胁迫条件下萌发，说明种子具有潜在的耐盐性[27]。有研究表明，土壤表层含盐量超过 0.6%时会抑制大多数植物的生长，种子萌发和幼苗阶段是植物对盐胁迫最敏感的时期，主要表现在抑制种子萌发和幼苗生长[11,28-29]。本试验中，低浓度的NaCl盐溶液(≤0.2 mol/L)对沙生木地肤种子的萌发抑制作用影响不大，发芽率能够达到90%，表明它具有较强的耐盐性，超过0.2 mol/L的浓度后初始发芽率和累计发芽率均显著下降(plt;0.05)，这与郭红超等[9]的研究结果类似，但本研究中低浓度的NaCl并未促进种子的萌发。随着浓度的增加，NaCl浓度达到1 mol/L时，种子的发芽率仍能够达到38%，说明其耐盐性较强，适宜的范围较宽。但与新疆的木地肤相比，耐盐性表现较差，新疆木地肤种子在2.0 mol/L NaCl溶液下发芽率仍为34%，而本研究中，当NaCl浓度达到2.0 mol/L时，种子基本不能萌发，且一些种子逐渐水渍化而腐烂，有研究认为可能是因为分布于不同地域的同一物种的不同生态型的种子在萌发期间适应不同生态环境条件的策略[9,30]。

在荒漠化环境地区，干旱是限制植物生长和分布的主要因素。沙生木地肤作为旱生牧草，研究其在干旱胁迫下种子的萌发具有重要意义。有研究表明，在干旱地区种子能否萌发出苗是植物存活的关键[31]。本研究中，沙生木地肤种子在不同PEG浓度处理下的萌发动态大致相同，但胁迫处理对种子萌发具有一定的延缓作用，这与白藜[32]，灰绿藜[33]等的研究结果类似。沙生木地肤种子在渗透势为-1.0 MPa下的最终萌发率与ck无显著差异，渗透势达到-1.6 MPa时，萌发率仍高于40%，萌发幼苗仍能缓慢生长，这表明沙生木地肤种子具有较强的抗旱性。

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(本栏目责任编辑：周介雄)

Effect of Temperature,NaCl and PEG Stress on Germination and Seedling Growth ofKochiaprostrata(L.) Schrad.var.horxina D.S.Wen

YIFengyan1，2,WANGXiaojuan1，2,QIUXiao1，2,ZHANGYuanyuan1，2,SAIxiyala1，2,YANGDing1，2,WANGHaiming1,SUNHailian1，2,ALata1
(1.Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences,Hohhot 010031，China;2.Inner Mongolia Prataculture Research Center,Chinese Academy of Sciences,Hohhot 010031,China)

In this research，Kochiaprostrata(L.) Schrad. var.horxina D.S.Wen was selected to study the effect on germination rate and seedling growth of different temperature，NaCl and PEG. The main results were as follows: The suitable temperature for germination ofKochiaprostrata(L.) Schrad. var.horxina D.S.Wen seed was 25 ℃/15 ℃，the germination percentage was (92±3.27)%，and no significantly differences for germination with the 20 ℃/10 ℃ and 15 ℃/5 ℃，low temperature and high temperature inhibited seed germination and seedling growth.Low concentration of NaCl (≤0.2 mol/L) had no effect for the germination and seedling growth,seed germination rate and seedling growth exhibits a downtrend and delayed initial germination time with the NaCl concentration increased,and the seedling did not grow in the concentration of NaCl was greater than 1.0 mol/L.Kochiaprostrata(L.) Schrad.var.horxina D.S.Wen exhibits a more drought resistance under PEG stress,the seed germination and seedling growth had no significantly inhibited when the osmotic stress greater than or equal -1.0 MPa,the germination rate was still higher than 40% in the osmotic potential reduced to -1.6 MPa,in the same times, seedling still could grow.

Kochiaprostrata(L.) Schrad.var.horxina D.S.Wen; salt stress； drought stress；germination

2016-04-10

青年基金“不同保存条件下华北驼绒藜种子老化机制及分子机理研究”(编号：2015 QNJJM 06)。

伊风艳(1984—)，女，博士，助理研究员，研究方向：牧草遗传育种与饲草料加工；E-mail：yifengyanonly88@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.11.046

S 548

A

1001-4705(2016)11-0046-05