变温与采后贮藏时间协同作用对紫花苜蓿种子萌发的影响

张丽辉+蒋远玲+张学凡+申雄

摘要：以贮藏7、19、26个月的紫花苜蓿种子为材料，采用人工气候箱法模拟研究温度变化（15 ℃/10 ℃、25 ℃/20 ℃、35 ℃/30 ℃）、贮藏时间及其协同作用对紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明，当年收获的种子具有休眠现象。贮藏19个月的种子在25 ℃/20 ℃下发芽率、发芽势、发芽指数最高，且随着贮藏时间的延长，其发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数逐渐降低；长时间贮藏抑制了下胚轴的生长，从而降低了芽长。由此可见，不适宜的温度和长时间贮藏都会抑制种子的萌发和生长。

关键词：紫花苜蓿；种子萌发；温度；贮藏时间；协同作用

中图分类号： S542.01文献标志码：

文章编号：1002-1302（2016）08-0313-03

近年来全球气候变暖是一个不争的事实，由此引发了一系列生态安全问题[1]。政府部门的评估报告预测，截至2100年，全球平均气温将升高1.8～4.0 ℃[2]，我国内蒙古地区气温有所升高[3]。紫花苜蓿（Medicago sativa）具有价值高、品质优良、再生性强、耐旱性等优点，被誉为“牧草之王”，也是我国种植面积最大的人工牧草[4]。紫花苜蓿的主要繁殖方式是种子繁殖，种子质量的优劣关系到牧草的产量。种子发芽除与植物自身的生物学特性有关，还与其所处的外界环境密切相关。在众多影响因子中，温度和贮藏时间是影响种子萌发的主要因子[5-7]。温度是控制生理生化反应的关键环境要素[8]，适宜的温度可以提高种子吸水膨胀的速度、加快种子萌发过程中的新陈代谢[9-10]。同时，贮藏方式和贮藏时间会影响种子寿命，不妥当的贮藏环境和贮藏措施会降低种子的发芽率和活力，影响播种质量[11]。但迄今为止，我国对于紫花苜蓿种子的研究还主要集中在单因子变化（温度、降水、盐分、光照等）上，关于贮藏时间和温度交互作用条件下紫花苜蓿种子萌发的研究鲜有报道。因此，研究贮藏时间和温度对紫花苜蓿种子萌发的影响，有助于增进苜蓿对全球气候变化下的响应与适应的理解，提高苜蓿的产量与品质，为农作物对气候的响应提供基础数据。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1试验材料供试材料为威纳尔紫花苜蓿种子，购于吉林省长春参茸种子商店，放置于4 ℃冰箱中低温储藏7、19、26个月。

1.1.2主要仪器光照培养箱（上海精宏GZP-750S）。

1.2方法

试验于2015年4月在长春师范大学生态与应用工程实验室进行。将不同贮藏时间的紫花苜蓿种子取出，分别选取大小一致、形状、色泽一致且饱满的种子，先用75%乙醇消毒5 min，再用蒸馏水冲洗3次，用滤纸吸干种子表面的水分后备用。按常规的纸上发芽法进行发芽试验，培养皿直径为 9 cm，内置3层滤纸，滤纸用无菌水湿润，每个培养皿播种50粒种子。把培养皿置于GZP-250型光照培养箱内培养，培养箱共设3个温度处理，为35 ℃（14 h）/30 ℃（10 h）、25 ℃（14 h）/20 ℃（10 h）、15 ℃（14 h）/10 ℃（10 h），每个处理3次重复。每天观察记录发芽情况，以胚根长度等于种子长度时作为发芽标准，共调查7 d。试验结束后每个重复随机抽取10株幼苗，测定其根长、芽长。

1.3指标测定

发芽率=第7天种子的发芽数/供试种子总数×100%；发芽势=第3天种子的发芽数/供试种子总数×100%；发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt），其中Gt为t时间内的发芽数，Dt为相应发芽日数；活力指数（VI）=GI×S，其中S为平均芽长；变异系数=标准差/平均数×100%。

1.4数据处理

数据分析采用SPSS 16.0进行2因素方差分析（Two-way ANOVA）和差异显著性分析（Duncan多重比较法），显著性水平为0.05。用Excel软件绘图。

2结果与分析

2.1温度和贮藏时间协同作用对紫花苜蓿种子萌发的影响

由图5可知，紫花苜蓿芽长随贮藏时间的增加呈先上升而后下降的趋势。相同温度下，贮藏19个月的紫花苜蓿幼苗芽长达到最大值，其次是贮藏7个月的种子。在低温（15 ℃/10 ℃）培养下，贮藏19个月紫花苜蓿芽长达到最大值，为367 cm，比贮藏26个月和贮藏7个月的种子显著高30420%和 134.96%（P<0.05）。在适温（25 ℃/20 ℃）培养下，贮藏19个月的紫花苜蓿幼苗芽长较贮藏26个月和贮藏7个月的紫花苜蓿幼苗分别增加294.03%和131.84%。在高温（35 ℃/30 ℃）培养下，贮藏19个月的紫花苜蓿幼苗芽长较贮藏26个月和贮藏7个月的紫花苜蓿幼苗分别增加196.18%和 97.52%。说明适当的温度与贮藏时间能显著增加紫花苜蓿幼苗的生长。

2.2.2对幼苗根长的影响2因素方差分析结果（表1）显示，温度和贮藏时间协同作用对紫花苜蓿根长有极显著的交互作用（P<0.01）。

由图6可知，紫花苜蓿芽长随贮藏时间的增加而增加。在相同温度下，贮藏26个月的紫花苜蓿幼苗根长达到最大值。在低温（15 ℃/10 ℃）培养下，贮藏7个月紫花苜蓿根长达到最大值，为2.47 cm，比贮藏19个月和贮藏7个月种子高12427%和184.54%，但贮藏19个月和贮藏7个月的种子處理间无显著差异（P>0.05）。在适温（25 ℃/20 ℃）培养下，贮藏26个月的紫花苜蓿根长较贮藏19个月和贮藏7个月的紫花苜蓿根长分别增加157.23%和258.41%。在高温（35 ℃/30 ℃）培养下，贮藏26个月的紫花苜蓿幼苗根长较贮藏19个月和贮藏7个月的紫花苜蓿幼苗分别增加 39.92% 和10005%。说明贮藏时间能显著提高紫花苜蓿根的生长。

2.3温度和贮藏时间协同作用对紫花苜蓿幼苗生长的敏感性分析

由表2可知，不同培养温度条件下，根长和芽长随贮藏时间变化的变异程度不同。从根长和芽长的变异系数来看，各

处理根长的变异系数最大，为27.49%，即根长对温度和贮藏时间协同作用最敏感。在各温度处理下，贮藏26个月的紫花苜蓿根长的变异系数大于芽长，表明长时间贮藏后，其根长最敏感；贮藏7个月的紫花苜蓿的芽长的变异系数大于根长，表明短时间贮藏后的幼苗芽长最敏感；贮藏19个月后，紫花苜蓿的根长和芽长的变异系数基本不变，保持在1.59%～909%，说明适宜的种子贮藏时间，根长和芽长均较为稳定。

3结论

种子萌发期是植物生活史周期中最重要和最脆弱的阶段[12]，在各胁迫因子中，贮藏时间和温度是影响种子萌发的主要因子。在贮藏过程中，种子不断进行呼吸作用，温度是影响种子新陈代谢作用的主要因素，它通过控制种子的吸水能力、酶活性等生理代谢进程，从而影响种子的发芽率[13]。温度对打破或者加深种子休眠起着重要作用[14]。本试验结果表明，新采收的紫花苜蓿种子存在休眠现象，这与张东晖等的研究结果[15-16]一致。贮藏19个月的种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数最高，长时间贮藏降低了种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数，抑制了下胚轴的生长，从而降低了芽长，这与肖杰易等的研究结果[17-19]一致。

参考文献：

[1]吕晓敏，王玉辉，周广胜，等. 温度与降水协同作用对短花针茅生物量及其分配的影响[J]. 生态学报，2015，35（3）：752-760.

[2]The physical science basis[M]. Cambridge：Cambridge University Press，2007.

[3]时忠杰，高吉喜，徐丽宏，等. 内蒙古地区近25 年植被对气温和降水变化的影响[J]. 生态环境学报，2010，20（11）：1594-1601.