干旱胁迫对多根葱种子萌发和幼苗生长的影响

原畅 王双蕾 陈嘉言 张鑫倪 宋彦涛

摘要 [目的]研究干旱胁迫对多根葱种子萌发和幼苗生长的影响。[方法]干旱是限制草原植物种子萌发的主要条件之一。以克氏针茅典型草原的多根葱种子为研究对象，采用纸上发芽法，用不同浓度的PEG6000模拟干旱胁迫培育种子，研究了不同梯度干旱胁迫对多根葱种子发芽率、活力指数、胚根、胚芽等指标的影响。[结果]PEG对多根葱种子萌发和幼苗生长具有显著影响，随着PEG浓度的增加，发芽速度、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根与胚芽的长度、胚根的干重逐渐降低，而胚芽干重变化不明显。多根葱能在0-5%PEG干旱条件下较好的萌发和生长，PEG浓度大于10%，多根葱萌发和幼苗生长受到明显抑制。[结论]该研究可为干旱胁迫下多根葱种子的萌发提供指导。

关键词 多根葱；干旱胁迫；发芽率；发芽特性

Effect of Drought Stress on Seed Germination and Seedling Growth of Allium polyrhizum

YUAN Chang， WANG Shuang-lei，CHEN Jia-yan， SONG Yan-tao* et al （College of Environment and Bioresources， Dalian Minzu University， Dalian，Liaoning 116600）

Abstract [Objective]To study effect of drought stress on seed germination and seedling growth of Allium polyrhizum .[Method]Drought is one of the main factors for limiting the seed germination of grassland plants. Taking the Allium polyrhizum seeds from the Stipa Krylovii steppe as research object， the germination percentage，vigor index，radicle，embryo of A. polyrhizum seeds were tested on filter paper under different concentrations of PEG6000 to simulate the drought stress.[Result]PEG had significant effects on the seed germination and seedling growth， the indexes reduced gradually with the increase of PEG concentration， such as germination speed，germination rate， germination index， vigor index， the length of radicle and embryo， dry weight of radicle， but the dry weight of embryo was not significant. A. polyrhizum germinated and grew normally under the drought condition of 0-5%PEG， the germination and seedling growth of A. polyrhizum was significantly inhibited when the PEG concentrations was greater than 10%.[Conclusion]The research can offer guidance for A. polyrhizum seedling germination under drought stress.

Key words Allium polyrhizum；Drought stress；Germination rate；Germination characteristics

种子的自身结构及环境因素对其萌发有着重要作用，并最终影响到草原植被的形成及演替[1]。关于植物萌发的生态学研究，已有资料涉及温度、光照、盐分等环境因子对碱蓬、梭梭、沙地樟子松等多种植物萌发的影响[2-4]。研究表明，种子萌发是各种生态因子互作的产物，但萌发对生态因子的响应程度因物种和物种生态型的不同而異[5]。在内蒙古呼伦贝尔新巴尔虎右旗克氏针茅草原，干旱是该区域草原植被生长的重要限制因子之一[6]。研究发现克氏针茅占优势的典型草原逐渐退化为多根葱（Allium polyrhizum）占优势，但具体原因有待进一步探明[7]。种子发芽是植物生活史的起始阶段，也是最重要的阶段[8]。该试验采用纸上发芽法研究不同梯度干旱胁迫对多根葱种子发芽和幼苗生长的影响，探究多根葱的抗逆特征，对于了解草原干旱过程中物种生长动态和拓殖机理具有重要的参考意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料 多根葱种子采自内蒙古呼伦贝尔新巴尔虎右旗克氏针茅草原，4 ℃保存备用。

1.2 试验方法

选取颗粒饱满、大小均一的多根葱种子，5%H2O2消毒10 min，蒸馏水充分冲洗，滤纸吸干种子外附着的水分，将种子置于直径为8cm内铺有双层滤纸的培养皿中，每个培养皿中放入50粒种子，4次重复。试验使用PEG6000模拟干旱，PEG6000浓度梯度分别为0%、5%、10%、15%、20%、25%，取以上各浓度溶液4 mL，浸湿滤纸，并用封口膜将培养皿密封，放入光照培养箱中，设置16 h光照（20 ℃）8 h黑暗（10 ℃），每隔24 h观察一次，记录发芽情况，共记录14 d。发芽结束时，从每一组萌发完成的多根葱中，随机选取10株多根葱幼苗，依次测量胚根长和胚芽长，65 ℃烘干24 h，称量干重。计算公式如下：

发芽率GR（%）=（正常发芽种子数/供试种子数）×100%[9]；

发芽指数Gi=（Gt/Dt）。式中，Gt指t时间内的发芽数，Dt指相应的发芽日数[10]。活力指数Vi=Gi×Sx，式中，Gi指发芽指数，Sx指种苗芽的平均长度[11]。发芽速度=G/t，式中，G为每天的发芽率，t为总天数。

1.3 统计分析 试验数据用Excel统计并制图，应用SPSS19.0统计分析软件对不同处理下的发芽速度、发芽率等各项指标进行差异显著性分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对多根葱种子发芽特性的影响

随PEG浓度的增加，种子发芽速度、发芽率、发芽指数、活力指数均受到极显著的影响（P<0.01）。从图1可看出，随PEG浓度升高，多根葱种子萌发期发芽速度、发芽率、发芽指数、活力指数均呈显著下降趋势。

由图1A可以看出，由于不同浓度的PEG胁迫处理对多根葱种子发芽起到了一定的抑制作用，导致其发芽速度随干旱浓度增加逐渐降低。0%、5%、10%PEG浓度胁迫下的种子，试验开始第7天后均出现发芽现象，15%浓度下的种子第8天出现发芽现象，20%、25%浓度下种子第8～10天后少数出现发芽，且一半以上的培养皿中极少数种子发芽，甚至完全不发芽。说明多根葱种子能够适应较低强度的干旱胁迫，高浓度的干旱胁迫抑制了多根葱萌发。

由图1B可看出，多根葱种子发芽率随PEG浓度的增加逐渐降低，与对照组相比，5%浓度时，发芽率仅下降了2.5%，在5%PEG浓度条件下，相比对照组发芽率虽有下降趋势，但总体较高，发芽率平均在94%左右；相对发芽率达到峰值。发芽指数在6～7，说明多根葱较适应在该浓度下生长。10%浓度起，发芽率出现大幅下降趋势，相比对照组下降了12.5%。15%、20%、25%PEG处理时发芽率分别下降了46%、73.5%和82%。

2.2 PEG胁迫对多根葱胚根、胚芽长度及其干重的影响

PEG对多根葱种子萌发的胚根长、胚芽长度均有影响，且PEG浓度越高，影响越大。由图2可看出，随PEG浓度增加，多根葱胚根长、胚芽长、胚根干重、胚芽干重呈波动降低趋势。种子发芽后胚根胚芽是否伸长以及其伸长速度受到水分胁迫吸水能力的制约[4]。由图2A、2B可看出，随水势的降低，多根葱种子胚根胚芽长度呈明显下降趋势。5%PEG胁迫下，胚根长度、胚芽长度相比对照组有下降趋势，平均胚芽长2.66 cm，相比对照组明显降低；10%PEG及以上浓度胁迫下，胚根长度、胚芽长度及平均芽长较前2组明显降低，其中10%、15%、20%、25%PEG胁迫下平均芽长分别为2.04、1.85、1.50、1.11cm。

3 结语

多根葱属于百合科葱属植物，根系发达，属鳞茎密生型，且适应盐和干旱能力强。利用纸上发芽法进行种子萌发试验，揭示了多根葱在不同干旱水平下的发芽变化，表明多根葱种子在轻度干旱胁迫下显示出一定的耐旱性。通过分析多根葱在不同PEG浓度培养下的胚根长、胚芽长、干重等指标，能够进一步阐释多根葱适应低浓度干旱环境的原因。

参考文献

[1] 张勇，薛林贵，高天鹏，等.荒漠植物种子萌发研究进展[J].中国沙漠，2005，25（1）：106-112.

[2] WANG X Y，WEI Y，YANG C H，et al. Germination response of two species of Haloxylon to temperature and salinity[J]. Arid zzone research，2004，21（S1）：58-63.

[3] 段德玉，刘小京，冯凤莲，等.不同盐分胁迫对盐地碱蓬种子萌发的效应[J].中国农学通报，2003，19（6）：168-172.

[4] 朱教君，李智辉，康宏樟，等.聚乙二醇模拟水分胁迫对沙地樟子松种子萌发影响研究[J].应用生态学报，2005，16（5）：801-804.

[5] 杨景宁，王彦荣.PEG模拟干旱胁迫对四种荒漠种子萌发的影响[J].草业学报，2012，21（6）：23-29.

[6] WU Y N，LUO W T，PEI H，et al. Climate change and the effect on the biomass growth in steppe communities in Kherlon River Basin， Northern China[J]. Acta ecological sinica， 2012， 32（4）：215-220.

[7] 林璐，烏云娜，霍光伟，等.草原退化过程中植物功能群数量特征的变化[J].大连民族学院学报，2013，15（1）：23-28.

[8] 秦峰梅，张红香，武祎，等.盐胁迫对黄花苜蓿发芽及幼苗生长的影响[J].草业学报，2010，19（4）：71-78.

[9] 孙艳茹，石屹，陈国军，等. PEG模拟干旱胁迫下8种绿肥作物萌发特性与抗旱性评价[J].草业学报，2015，24（3）：89-98.

[10] 苗昊翠，李利民，宋彬，等.NaCl胁迫对两种锦鸡儿种子萌发的影响[J].新疆农业科学，2011，48（3）：498-503.

[11] 汪建军，麻安卫，汪治刚，等.不同温度和PEG处理对中华羊茅种子萌发的影响[J].草业学报，2016，25（4）：73-80.