劉長樂，郭志平，路雪梅，徐鵬飛，何淼*

(1.黑龍江省林業(yè)科學(xué)院，哈爾濱150081；2.麗水學(xué)院生物資源研究所；3.東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，哈爾濱150040)

我國是一個(gè)水資源極度匱乏的國家，尤其是在西北和東北地區(qū)更加嚴(yán)重，嚴(yán)重制約我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展，干旱脅迫不僅對植物的外部形態(tài)結(jié)構(gòu)有重要影響，而且嚴(yán)重制約了植物的個(gè)體發(fā)育，干旱已經(jīng)成人類研究的共同課題。荻作為一類新興的觀賞草類，在城市園林綠化中發(fā)揮的作用越來越顯著。因此對荻的抗旱性研究就顯得尤為重要，其目的是豐富芒荻抗旱性的理論資料，為其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市綠化中提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

荻[Triarrhercasacchariflora(Maxin.) Nakai]的種子于2011年10月采自黑龍江省哈爾濱市太陽島風(fēng)景區(qū)內(nèi)。種子采回后將其分成兩份，將種子的一份于2011年11月測定PEG-6000對荻當(dāng)年采收種子萌發(fā)特性及芽苗發(fā)育情況的影響，另一份用保鮮袋裝好置于種子低溫貯藏柜中貯藏1年，溫度保持在4℃，于2012年11月取出測定PEG-6000脅迫對貯藏一年的荻種子的萌發(fā)特性及芽苗發(fā)育狀況的影響。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

精選籽粒飽滿，無病蟲害，健康的荻種子，經(jīng)5%的NaClO消毒后用蒸餾水沖洗干凈并用濾紙將種子吸干。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)PEG濃度梯度，分別為5%、10%、15%、20%，以蒸餾水為對照(CK)。在潔凈的直徑為9cm的培養(yǎng)皿中鋪2層濾紙為種子的發(fā)芽床。將荻種子均勻擺放于發(fā)芽床內(nèi)，分別加入3mL各濃度處理液，每皿50粒種子，進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。將培養(yǎng)皿放入變溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn)，每天定時(shí)于發(fā)芽床內(nèi)滴加1mL處理液，每2d更換一次濾紙，連續(xù)培養(yǎng)10d，并作定期觀察。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

荻種子各項(xiàng)目的測定方法參照《種子檢驗(yàn)學(xué)》[1]，從種子置床第1d起開始，以種子胚芽長度達(dá)到種子長度的1/2為種子發(fā)芽開始，每天定時(shí)記錄各培養(yǎng)皿中發(fā)芽種子數(shù)及6個(gè)長勢最好的胚芽、胚根長度，以連續(xù)3d發(fā)芽的種子數(shù)量未達(dá)到供試種子總量的1%為發(fā)芽結(jié)束的標(biāo)識。發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后測定全部種苗胚根和胚芽的鮮重。胚根及胚芽長度用游標(biāo)卡尺測量，種苗鮮重用萬分之一的分析天平測量。

1.4 指標(biāo)計(jì)算方法

1.4.1 種子活力的計(jì)算方法

參照《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》[2]計(jì)算種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)。具體公式如下：

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt),其中Gt為第t天荻種子的發(fā)芽數(shù)，Dt為對應(yīng)的天數(shù)。

活力指數(shù)(VI)=GI×S，其中S為植株鮮重。

1.4.2 種子萌發(fā)抗旱指數(shù)的計(jì)算方法

參照王贊等[3]的方法，公式如下;

其中，萌發(fā)指數(shù)=(1.00)nd2+(0.75)nd4+(0.50)nd6+(0.25)nd8

nd2,nd4,nd6,nd8分別為第2、4、6、8天荻種子發(fā)芽率；1.00，0.75，0.50，0.25分別相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)所賦予的抗旱系數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

應(yīng)用SPSS19.0及Excel2003對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，Duncan多重比較分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果分析

2.1 PEG脅迫對荻種子萌發(fā)的影響

2.1.1 PEG脅迫處理對荻種子發(fā)芽率及發(fā)芽勢的影響

圖1 PEG脅迫處理對荻種子發(fā)芽率的影響

圖2 PEG脅迫處理對荻種子發(fā)芽勢的影響

由圖1、圖2可見，隨著PEG濃度的增加，荻當(dāng)年采收種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢逐漸降低，在PEG濃度為5%、10%時(shí)荻種子的發(fā)芽率與對照差異不是很大，但當(dāng)PEG濃度增加到15%時(shí)，荻當(dāng)年生種子的發(fā)芽率比對照低，大約降低了41.38%；PEG濃度為5%，10%、15%時(shí)荻當(dāng)年采收種子的發(fā)芽勢均顯著低于對照。隨著PEG濃度的增加，經(jīng)1年貯藏后的荻種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢均有變化，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在PEG濃度為10%時(shí)，荻種子的發(fā)芽率達(dá)到最大值，比對照提高了32.87%，高于對照，而PEG濃度為5%、15%時(shí)，荻種子的發(fā)芽率與對照差異不顯著；PEG濃度為5%時(shí)，經(jīng)一年貯藏的荻種子發(fā)芽勢達(dá)到最高，明顯高于對照，但當(dāng)PEG濃度達(dá)到10%和15%時(shí)，經(jīng)一年貯藏的荻種子發(fā)芽勢比對照組明顯變低，分別比對照降低了28.9%和42.23%。當(dāng)PEG濃度增加到20%時(shí)，荻當(dāng)年采收的種子和經(jīng)一年貯藏的種子大部分不發(fā)芽。

2.1.2 PEG脅迫處理對荻種子發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)的影響

圖3 PEG脅迫處理對荻種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 PEG脅迫處理對荻種子活力指數(shù)的影響

由圖3、圖4可見，隨PEG濃度的增加，荻當(dāng)年采收種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均逐漸降低，當(dāng)PEG濃度為5%和10%時(shí)，荻種子的發(fā)芽指數(shù)與對照組相比降低，分別比對照降低了11.76%和22.06%;而當(dāng)PEG濃度達(dá)到15%時(shí)，荻種子的發(fā)芽指數(shù)與對照組相比降低,比對照降低了50.41%；在PEG濃度為5%、10%以及15%時(shí)，荻種子的活力指數(shù)與對照組相比降低,分別比對照降低了32.29%，40.78%和79.26%。隨PEG濃度的增加，經(jīng)一年貯藏的荻種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均先升高后降低，當(dāng)PEG濃度為5%時(shí)，荻種子的發(fā)芽指數(shù)最大，但各處理濃度下荻種子的發(fā)芽指數(shù)均與對照相差不大；經(jīng)一年貯藏的荻種子的活力指數(shù)同樣在PEG濃度為5%的PEG時(shí)達(dá)到最大，比對照提高22.16%，PEG濃度為10%時(shí)，荻種子活力指數(shù)與對照無顯著差異，而當(dāng)PEG濃度達(dá)到15%時(shí)，荻種子活力指數(shù)與對照組相比降低，比對照降低了17.30%。當(dāng)PEG濃度增大到20%時(shí)，荻當(dāng)年采收種子及經(jīng)一年貯藏種子的發(fā)芽指數(shù)趨近于0，種子活力基本喪失。

2.2 PEG脅迫處理對荻種子抗旱指數(shù)的影響

圖5 PEG脅迫處理對荻種子抗旱指數(shù)的影響

由圖5可見， PEG濃度的增加會使荻當(dāng)年采收種子的耐旱指數(shù)降低，在PEG濃度為5%時(shí)，荻當(dāng)年采收種子的耐旱指數(shù)并沒有什么顯著變化，當(dāng)PEG濃度達(dá)到10%時(shí)，荻當(dāng)年采收種子的耐旱指數(shù)與對照組相比降低，比對照降低了25%，而當(dāng)濃度增大到15%時(shí)，荻當(dāng)年采收種子的耐旱指數(shù)與對照組相比降低，比對照降低了57.58%。不同于荻當(dāng)年采收的種子，5%、10%的PEG濃度均能使荻經(jīng)一年貯藏種子的抗旱指數(shù)稍有提高，但其抗旱指數(shù)與對照差異不明顯，當(dāng)PEG濃度達(dá)到15%時(shí)，荻的抗旱指數(shù)比對照稍有降低，但其抗旱指數(shù)與對照差異也不是很明顯。無論是荻當(dāng)年采收種子還是經(jīng)一年貯藏種子在PEG濃度增大到20%時(shí)，均基本喪失了對干旱的抵御能力。

2.3 PEG脅迫對處理荻種苗發(fā)育的影響

2.3.1 PEG脅迫處理對荻種苗生長的影響

圖6 PEG脅迫處理對荻種苗生長的影響

由圖6可見，隨PEG濃度的增加，荻當(dāng)年采收種子及經(jīng)一年貯藏種子的胚根，胚芽長度逐漸降低，當(dāng)PEG濃度為5%時(shí)，荻當(dāng)年采收種子及經(jīng)一年貯藏種子的胚根長度與對照無明顯差異，而當(dāng)PEG濃度達(dá)到10%，15%及20%時(shí)，荻當(dāng)年采收種子的胚根長度與對照組相比降低，分別比對照降低了16.46%，27.79%和78.66%，荻經(jīng)一年貯藏種子的胚根長度與對照組相比降低，分別比對照降低了16.98%，47.68%和83.21%，均與對照呈現(xiàn)極顯著差異；在PEG濃度為5%和10%時(shí)，荻當(dāng)年采收種子的胚芽長度均與對照無明顯差異，當(dāng)PEG濃度達(dá)到15%時(shí)，荻當(dāng)年采收種子的胚芽長度與對照組相比降低，比對照降低了13.26%，而當(dāng)PEG濃度達(dá)到20%時(shí)，荻種苗的胚芽長度與對照組相比降低，比對照降低了77.56%。在PEG濃度為5%時(shí)，經(jīng)一年貯藏荻種子的胚芽長度與對照差異不顯著，而在PEG濃度為10%，15%和20%時(shí)，經(jīng)一年貯藏的荻種子的胚芽長度與對照組相比降低，分別比對照降低了26.53%，58.43%和84.46%。

2.3.2 PEG脅迫處理對荻種苗鮮重的影響

圖7 PEG脅迫處理對荻種苗鮮重的影響

由圖7可見，隨PEG濃度的增加當(dāng)年采收的荻種子的胚根鮮重和胚芽顯著均逐漸降低，PEG濃度為5%時(shí)對當(dāng)年采收荻種子的胚根鮮重及胚芽鮮重均無顯著影響，PEG濃度為10%時(shí)，荻當(dāng)年采收種子的胚根鮮重與對照組相比降低，較對照下降了27.27%，胚芽鮮重與對照組相比降低，比對照下降了22.22%，而當(dāng)PEG濃度增大到15%時(shí)，當(dāng)年采收荻種子的胚根鮮重與對照組相比降低，較對照降低了54.55%，胚芽鮮重與對照組相比降低，較對照降低了62.96%。隨PEG濃度的增加，經(jīng)一年貯藏荻種子的胚根鮮重及胚芽鮮重均先升高后降低，當(dāng)PEG濃度為5%時(shí)，經(jīng)一年貯藏荻種子的胚根鮮重及胚芽鮮重均達(dá)到最大值，與對照組相比升高，分別比對照高70.73%和80.79%，而10%的PEG濃度對經(jīng)一年貯藏荻種子的胚根鮮重及胚芽鮮重均差異不明顯，但當(dāng)PEG濃度達(dá)到15%時(shí)，經(jīng)一年貯藏荻種子的胚根鮮重及胚芽鮮重與對照組相比降低，分別較對照降低了46.34%和44.33%。

2.4 PEG脅迫處理下荻種子各指標(biāo)間的相關(guān)性分析

由表1，表2可見，荻當(dāng)年采收種子的各指標(biāo)均和PEG濃度間均呈極顯著負(fù)相關(guān)，而各指標(biāo)間均呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)，各指標(biāo)和PEG濃度的相關(guān)系數(shù)的大小依次順序?yàn)榛盍χ笖?shù)>胚芽鮮重>發(fā)芽指數(shù)>抗旱指數(shù)>胚根鮮重>胚根長>發(fā)芽率>發(fā)芽勢>胚芽長，其中活力指數(shù)和PEG濃度間的相關(guān)系數(shù)最大，而胚芽長和PEG濃度間的相關(guān)系數(shù)最小，可見，對于當(dāng)年采收荻種子來說，活力指數(shù)受PEG脅迫的影響最大而胚芽生長量受PEG脅迫的影響最小。經(jīng)一年貯藏荻種子除發(fā)芽率和PEG濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，其余各指標(biāo)均和PEG濃度呈負(fù)相關(guān)，各指標(biāo)間亦呈極顯著正相關(guān)，各指標(biāo)和PEG濃度的相關(guān)系數(shù)的大小順序?yàn)榕哐块L>胚根長>發(fā)芽勢>胚根鮮重>發(fā)芽指數(shù)>胚芽鮮重>抗旱指數(shù)>活力指數(shù)>發(fā)芽率，不同于荻當(dāng)年采收種子，經(jīng)一年貯藏荻種子的發(fā)芽率受PEG脅迫的影響最小而胚芽生長受PEG脅迫的影響最大。

表1 PEG脅迫處理下荻當(dāng)年采收種子各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)

表2 PEG脅迫處理下荻經(jīng)一年貯藏種子各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)

3 討論

經(jīng)我們研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)年采收的荻種子的各項(xiàng)生理指標(biāo)比起經(jīng)一年貯藏的荻種子高。PEG脅迫對當(dāng)年采收的荻種子和經(jīng)一年貯藏的荻種子的影響情況是不一樣的。

PEG脅迫對荻當(dāng)年采收種子的荻種子萌發(fā)情況，種苗生長狀況以及種子抗旱指數(shù)均有抑制作用。綜合分析當(dāng)年采收荻種子在不同濃度PEG脅迫下各指標(biāo)的反映情況可以看出，當(dāng)年采收的荻種子基本能耐受5%～15%的PEG脅迫，但當(dāng)PEG濃度達(dá)到20%時(shí)，各指標(biāo)的數(shù)值均變低，說明20%的PEG脅迫已經(jīng)超過了荻種子所能承受的范圍。當(dāng)年采收荻種子的活力指數(shù)受PEG脅迫的影響程度最大，在PEG濃度為5%時(shí)即與極顯著低于對照，當(dāng)年采收荻種子的發(fā)芽率和胚芽長度受PEG脅迫的影響程度最小，在PEG濃度達(dá)到15%時(shí)才與對照差異顯著?？梢?，在濃度為15%以下的PEG脅迫下，當(dāng)年采收的荻種子的發(fā)芽率及地上部分的生長量基本穩(wěn)定，但PEG脅迫會不同程度地影響當(dāng)年采收荻種子的活力，地下部分生長量，出苗整齊度及生物量。

對于經(jīng)一年貯藏的荻種子而言，除胚根、胚芽長度隨PEG濃度的增加而降低，其余各指標(biāo)均呈現(xiàn)低濃度PEG促進(jìn)，高濃度PEG呈現(xiàn)出抑制狀態(tài)，且除胚根、胚芽長度外個(gè)指標(biāo)均在PEG濃度為5%時(shí)達(dá)到最大值，綜合分析各指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)一年貯藏的荻種子基本呈現(xiàn)在PEG濃度為5%時(shí)，各指標(biāo)值高于對照，PEG濃度為10%時(shí)，各指標(biāo)基本和對照組相當(dāng)，而當(dāng)PEG濃度增大到15%時(shí)，各指標(biāo)比對照組有所降低。由此可見，當(dāng)PEG濃度處于10%時(shí)經(jīng)一年貯藏荻種子均可正常發(fā)育，而5%左右的PEG濃度為經(jīng)一年貯藏荻種子的最適濃度且5%的PEG濃度能夠提高荻經(jīng)一年貯藏種子抵抗干旱脅迫的能力。 同當(dāng)年采收荻種子相同，20%PEG濃度下各指標(biāo)均非常低，說明20%的PEG濃度亦已超過經(jīng)一年貯藏荻種子的耐旱承受能力。

我們推斷PEG脅迫下荻當(dāng)年采收種子和經(jīng)一年貯藏種子各相關(guān)指標(biāo)呈現(xiàn)出不同的變化趨勢可能是因?yàn)橘A藏過程中荻種子發(fā)生了某些生物化學(xué)反應(yīng)。種子的萌發(fā)要經(jīng)歷一系列復(fù)雜的生理生化反應(yīng)。同時(shí)，耐旱性又是一個(gè)受多種因素影響的數(shù)量性狀。因此，具體是何原因?qū)е翽EG脅迫下當(dāng)年采收荻種子和經(jīng)一年貯藏的荻種子有如此的變化有待于我們進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

[1]張春華,王建華.種子檢驗(yàn)學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2005:60-62.

[2]國際種子檢驗(yàn)協(xié)會(ISTA).國際種子檢驗(yàn)規(guī)程[M].北京:北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,1995:54-57.

[3]王贊,李源,吳欣明,等.PEG滲透脅迫下鴨茅種子萌發(fā)特性及抗旱性鑒定[J].中國草地學(xué)報(bào),2008,30(1):50-55.