王文恩　孟盛旺　張莎　張冬麗　陳功

摘要[目的]研究多花木藍種子萌發(fā)的耐鹽和耐旱性，為多花木藍的應用提供參考。[方法]利用培養(yǎng)皿紙培法對多花木藍種子在不同光照條件下進行培養(yǎng)，觀測其發(fā)芽率和發(fā)芽時間。將種子分成水引發(fā)和非水引發(fā)兩部分，分別放在不同濃度梯度的NaCl和PEG溶液中進行培養(yǎng)。[結果]在24 h暗培養(yǎng)條件下種子發(fā)芽率最高，為66.3%。在蒸餾水中種子的發(fā)芽率最高，隨著濃度的增加發(fā)芽率逐漸下降；在同一溶液相同濃度下，水引發(fā)種子的發(fā)芽率高于非水引發(fā)種子的發(fā)芽率；對于同一種類種子在同一滲透勢下，NaCl溶液中種子的發(fā)芽率高于PEG溶液中的發(fā)芽率；在279.3和326.2 g/L的PEG溶液中種子都不能發(fā)芽；在所有濃度下水引發(fā)都可以縮短平均發(fā)芽時間。[結論]水引發(fā)可以有效促進種子發(fā)芽，提高種子的發(fā)芽率。PEG較NaCl對種子萌發(fā)和幼苗生長的過程有更強的抑制性。

關鍵詞 多花木藍；滲透勢；水引發(fā)；萌發(fā)；非生物脅迫

中圖分類號 S718.43 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2016）05-180-05

Abstract[Objective]To research the salt tolerance and drought resistance of seed germination of Indigofera amblyantha， and to provide references for the application of I. amblyantha.[Method]Seeds of I. amblyantha were cultivated by petri dish paper culture method. Germination rate and time were observed. Seeds were divided into two groups of hydropriming and unhydropriming. They were cultivated in NaCl and PEG solutions of different concentration gradients. [Result]Germination rate of seeds in distilled water was the maximum. The germination rate declined with the increase of the concentration. In the same concentration of the same solution， germination rate in hydroprimed seeds was higher than that in unprimed seeds. For the same type of seeds in the same osmotic potential， germination rate of NaCl solution was higher than that in PEG solution. Seeds could not germinated in PEG under 279.3 and 326.2 g/L. Hydropriming under all concentrations could shorten the average germination time.[Conclusion]Hydropriming can effectively promote the seed germination and enhance the germination rate of seeds. PEG had stronger inhibitive ability on seed germination and seedling growth than NaCl.

Key words Indigofera amblyantha； Osmotic potential； Hydropriming； Germination； Abiotic stress

多花木藍（Indigofera amblyantha）為豆科木藍屬多年生落葉灌木，分布于山西、河南、湖北、河北、安徽、浙江、四川、廣東、湖南、江蘇、甘肅、廣西、貴州、陜西等地。多生于1 200 m以下的山坡，在路邊、林緣、灌叢、荒山陽面坡較常見[1]。多花木藍適應性極強，可以在干旱、炎熱、潮濕、蔭蔽的環(huán)境下生長，對水肥要求不高，不擇土壤。多花木藍根系發(fā)達，須根、支根多，密集生長于土壤表面，能穩(wěn)固土壤，使土壤疏松多孔，加強土壤通透性，并且能有效地截留降水，所以多花木藍是可用作保持水土的樹種，可有效防止土壤沙漠化。多花木藍花期長、花量大、花色美觀，還能用于庭園美化和城市綠化觀賞植物[1-4]。目前關于多花木藍種子萌發(fā)時的耐鹽和耐旱研究較少。

筆者通過對多花木藍種子萌發(fā)時耐鹽和耐旱的研究，了解多花木藍在鹽堿地和干旱條件下生長情況，從而為多花木藍的推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 種子來源

供試材料多花木藍種子，購于湖北省種子集團公司，種子百粒重為0.606 g。

1.2 試驗設計與方法

試驗設置3種光照條件，分別為24 h光、12 h光12 h暗和24 h暗，以確定發(fā)芽的最佳光照條件。將需要引發(fā)的種子浸泡在蒸餾水中，在黑暗和25 ℃條件下放置24 h后，將種子取出干燥至和原來的含水量接近，此時種子的百粒重為0.576 g；對已引發(fā)和未引發(fā)的種子采用0 MPa的蒸餾水和滲透勢為-0.3、-0.6、-0.9和-1.2 MPa的NaCl和PEG（聚乙二醇）試劑（即NaCl的濃度分別為3.5、7.1、10.6和14.2 g/L[5]，PEG的濃度分別為151.4、223.6、279.3和326.2 g/L[6]）進行脅迫處理。在直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中放雙層濾紙并加5 mL溶液，每皿100粒種子，3次重復，把培養(yǎng)皿放在25 ℃完全黑暗的培養(yǎng)箱中進行種子萌發(fā)，每24 h觀察1次種子發(fā)芽數(shù)并記錄，共觀察20 d，當種子的胚根長度達種子長度的1/2時，該種子記為發(fā)芽。發(fā)芽的種子要轉移到另外的培養(yǎng)皿中，試劑與原培養(yǎng)皿中相同，放在16 h光8 h暗的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，促進胚芽、胚根的生長，在試驗結束后統(tǒng)計發(fā)芽率和平均發(fā)芽時間。20 d的發(fā)芽試驗結束后，將2種試劑不同濃度中未發(fā)芽的種子轉移到蒸餾水中再繼續(xù)培養(yǎng)3 d，觀察各培養(yǎng)皿中恢復發(fā)芽的種子數(shù)，根據(jù)公式[（a-b）/（c-b）]×100%計算恢復發(fā)芽率，其中a代表在NaCl或者PEG溶液中發(fā)芽的種子數(shù)加上在蒸餾水中3 d發(fā)芽的種子數(shù)，b代表在NaCl或者PEG溶液中發(fā)芽的種子數(shù)，c代表供試種子總數(shù)。待發(fā)芽試驗結束后，在各個處理中隨機選取發(fā)芽種子進行胚芽和胚根長度測量，每個重復選取10粒種子。

2 結果與分析

2.1 光照對種子萌發(fā)和生長的影響

由表1和圖1可知，在24 h黑暗條件下有利于種子萌發(fā)，此時發(fā)芽率最高，達66.3%，平均發(fā)芽時間為5.10 d，于第3天開始發(fā)芽，且在第4天達到了發(fā)芽的高峰，與其他2種條件相比發(fā)芽最早最快，而在24 h光照條件下發(fā)芽率最低，開始發(fā)芽的時間最遲，在第4天時開始發(fā)芽，第5天達到發(fā)芽的高峰，與12 h光12 h暗的條件相比，24 h光條件下種子平均發(fā)芽時間較短，這是由于在這種條件下種子發(fā)芽比較集中，前期發(fā)芽較多，在第5天時的累計發(fā)芽率高于12 h光12 h暗條件，而后期發(fā)芽的種子較少，但是在12 h光12 h暗條件下種子在后期仍然能發(fā)芽，所以累計發(fā)芽率還是高于24 h光條件下的發(fā)芽率，3種條件下的發(fā)芽率存在顯著性差異。12 h光12 h暗條件平均發(fā)芽時間和24 h光條件下沒有顯著性差異，24 h光和24 h暗條件下平均發(fā)芽時間也沒有顯著性差異，而12 h光12 h暗和24 h暗條件下平均發(fā)芽時間存在顯著性差異。在24 h暗條件下，萌發(fā)的種子不能進行光合作用，胚芽葉綠素不能形成，胚芽發(fā)黃，其內部的營養(yǎng)全部用于胚芽和胚根的增長，導致胚芽和胚根的長度遠遠大于另外2種條件，在24 h光和12 h光12 h暗條件下，胚芽長和胚根長沒有顯著性差異，而24 h暗條件下胚芽、胚根的長度與另外2種條件均有顯著性差異。

2.2 鹽脅迫條件下未引發(fā)種子的發(fā)芽情況

由表2和圖2可知，在蒸餾水中種子發(fā)芽最早最快，在第3天開始發(fā)芽，第4天時達到了發(fā)芽的高峰，發(fā)芽率達71.0%，平均發(fā)芽時間最短，胚芽和胚根長度最長，子葉展開良好，根系發(fā)育正常，生長健壯。各濃度的NaCl溶液中種子發(fā)芽都比蒸餾水中慢，發(fā)芽率也低于在蒸餾水中的發(fā)芽率，胚芽和胚根生長受抑制，并且隨著NaCl濃度的增大，發(fā)芽率逐漸降低，開始發(fā)芽的時間隨之推遲，平均發(fā)芽時間逐漸延長，這說明鹽脅迫下種子萌發(fā)有一定的延遲。在NaCl濃度為14.2 g/L時，發(fā)芽率明顯降低，只有21.3%，發(fā)芽時間也推遲，平均發(fā)芽時間最長，這說明高濃度的鹽脅迫對種子萌發(fā)有毒害作用，相鄰2種NaCl濃度之間平均發(fā)芽時間沒有顯著性差異，而不相鄰的NaCl濃度之間平均發(fā)芽時間有顯著性差異。對于已發(fā)芽的種子，在NaCl溶液中胚芽和胚根的長度都減小，低濃度的NaCl溶液中雖然長度減小但是生長正常，發(fā)育良好。在高濃度的NaCl溶液中，不僅胚芽和胚根的長度顯著減小，而且子葉和根部都出現(xiàn)了黃化，相比在蒸餾水和低濃度的NaCl溶液中更容易發(fā)生腐爛，在14.2 g/L的NaCl溶液中，胚芽和胚根都已腐爛，說明鹽脅迫對子葉和胚根的生長有明顯的抑制作用，濃度較高會對胚芽、胚根的生長有顯著的毒害作用。

2.3 鹽脅迫條件下水引發(fā)種子的發(fā)芽情況

由表3和圖3可知，蒸餾水中的種子發(fā)芽率最高，第2天即開始發(fā)芽，第3天就達到了發(fā)芽的高峰，隨著NaCl濃度的升高，發(fā)芽率逐漸下降，濃度由0 g/L到14.2 g/L時發(fā)芽率由84.7%降到了27.3%，不同濃度NaCl溶液中的發(fā)芽率有顯著性差異。3.5 g/L NaCl溶液中種子也于第2天開始發(fā)芽，但是發(fā)芽的高峰在第5天，其余濃度NaCl溶液中的開始發(fā)芽時間均在第4天。

平均發(fā)芽天數(shù)在0 g/L時最少，且與其他濃度下有顯著性差異，而3.5、7.1、10.6 g/L NaCl溶液中的平均發(fā)芽天數(shù)沒有顯著性差異，7.1、10.6、14.2 g/L NaCl溶液中的平均發(fā)芽天數(shù)也沒有顯著性差異。不同濃度NaCl溶液中的胚芽長度都有顯著性差異，最高濃度的NaCl溶液中胚芽和胚根已不能存活，蒸餾水和3.5 g/L NaCl溶液中的胚根長與其他濃度下都有顯著性差異，而其余濃度之間的胚根長沒有顯著性差異。

2.4 PEG脅迫條件下未引發(fā)種子的發(fā)芽情況

由表4可知，種子在蒸餾水中的發(fā)芽率為71.0%，而在151.4 g/L的PEG試劑中發(fā)芽率下降為59.0%，在223.6 g/L時發(fā)芽率只有9.0%，并且發(fā)芽不整齊，3種條件下的發(fā)芽率有顯著性差異。當PEG濃度為279.3和326.2 g/L時，環(huán)境中的水分含量已遠遠達不到種子發(fā)芽所需的水分要求，導致這2種濃度下的種子不能發(fā)芽。

在蒸餾水中種子于第3天開始發(fā)芽（圖4），第4天達到發(fā)芽的高峰，在151.4 g/L的PEG試劑中于第4天開始發(fā)芽，在第6天達到高峰，在223.6 g/L PEG試劑中，種子于第6天開始發(fā)芽，三者之間相差比較大，說明PEG試劑濃度的增加會使種子發(fā)芽延遲，并且會降低發(fā)芽率。0 g/L時平均發(fā)芽時間為6.80 d，隨著濃度的增加，平均發(fā)芽時間也增加到了10.80 d，3種濃度中相鄰兩者之間沒有有顯著性差異。蒸餾水中的胚芽和胚根都生長健壯，發(fā)育良好，而在151.4 g/L濃度時胚芽和胚根都比較小，這2種滲透勢下胚芽、胚根長具有顯著性差異。在223.6 g/L濃度時雖有種子發(fā)芽，但是已發(fā)芽的種子不能在這種濃度下生長，水分不足導致胚芽、胚根生長受限，子葉和根部發(fā)生黃化作用，不能維持正常的生命活動而全部腐爛，這表明較高濃度的PEG會嚴重阻礙胚芽、胚根的生長發(fā)育，對其生長有毒害作用。

2.5 PEG脅迫條件下水引發(fā)種子的發(fā)芽情況

由表5可知，水引發(fā)的種子在蒸餾水中發(fā)芽率可達84.7%，在PEG濃度為151.4 g/L時發(fā)芽率為73.7%，但隨著濃度的進一步升高，發(fā)芽率急劇下降，到223.6 g/L時發(fā)芽率只有12.3%，3種濃度下種子發(fā)芽率有顯著性差異，而在更高的濃度下，沒有任何種子發(fā)芽，說明高濃度的PEG對種子發(fā)芽有很強的抑制作用。水引發(fā)的種子在蒸餾水中開始發(fā)芽的時間是第2天（圖5），在151.4 g/L的PEG溶液中第3天開始發(fā)芽，到第5天達到發(fā)芽的高峰期，而在223.6 g/L濃度下由于PEG試劑的延遲作用種子在第6天才開始發(fā)芽，平均發(fā)芽天數(shù)也隨著濃度的增大而增加，并且三者具有顯著的差異。胚芽和胚根的長度都隨著PEG濃度的增加而減小。PEG濃度增加，其溶液中的水分含量減少，導致胚芽和胚根生長不良。不同濃度PEG溶液中的胚芽長有顯著性差異，蒸餾水中的胚根長與其他2種條件下的胚根長也有顯著性差異，而151.4、223.6 g/L濃度下胚根長沒有顯著性差異。

3 結論與討論

（1）種子萌發(fā)需要適宜的光照、溫度、水分和氧氣等條件，但是不同的植物種子萌發(fā)所需要的具體條件不同。該試驗對多花木藍種子萌發(fā)的最佳光照條件作了分析。由試驗結果可知，在完全黑暗的條件下有利于多花木藍種子的萌發(fā)，并且能減少平均發(fā)芽時間。但是有些植物種子的萌發(fā)卻需要光照，如光照能明顯促進川百合、斑百合和毛百合種子的萌發(fā)，可以縮短發(fā)芽時間并提高種子的發(fā)芽率[7]。

（2）該試驗研究了不同濃度的NaCl和PEG溶液中水引發(fā)種子和未引發(fā)種子的發(fā)芽情況以及胚芽、胚根的生長情況，經過計算分析得出水引發(fā)可以一定程度上提高種子的發(fā)芽率，并且縮短種子發(fā)芽所需的時間，在鹽脅迫條件下水引發(fā)對幼苗的生長沒有顯著影響，但是在151.4 g/L PEG濃度時幼苗的逆境抵抗力明顯提高，在PEG濃度為279.3、326.2 g/L時，即使是水引發(fā)過的種子也不能萌發(fā)。許多植物種子的萌發(fā)和早期幼苗的生長發(fā)芽對鹽脅迫和干旱脅迫非常敏感[8]，經過研究發(fā)現(xiàn)多花木藍的種子也是這樣，隨著NaCl和PEG濃度的升高，多花木藍種子的發(fā)芽率下降，當NaCl濃度最高時發(fā)芽率最低，NaCl濃度在14.2 g/L時，不管種子是否經過水引發(fā)，其幼苗都不能生長，將甜高粱種子進行鹽脅迫試驗也獲得與此相似的結果[9]。 在PEG溶液中，當濃度達279.3 g/L及更高時種子由于受到強烈的干旱脅迫已不能發(fā)芽，

在鹽脅迫下種子萌發(fā)受到抑制一部分是因為鹽對種子萌發(fā)的毒性，另一部分可能是因為滲透勢的影響，但是在相同滲透勢的NaCl和PEG溶液中，PEG對種子發(fā)芽率和幼苗生長的影響更大，這說明PEG較NaCl對種子萌發(fā)和幼苗生長有更強的抑制性，其原因可能是NaCl彌補了低的滲透勢對種子萌發(fā)的影響。

（3）發(fā)芽試驗結束后，對各種濃度下未發(fā)芽的種子進行了恢復發(fā)芽試驗，在3 d的培養(yǎng)時間里，各濃度NaCl溶液中沒有新的種子發(fā)芽，在低濃度的NaCl溶液中，原來的發(fā)芽率就較高，再加上有發(fā)霉腐爛的種子，剩下供恢復發(fā)芽的已很少，不發(fā)芽可能是由于種子本身的問題，而高濃度的NaCl溶液中，可能是由于環(huán)境種子NaCl濃度較高，水勢降低，種子產生滲透脅迫，從而導致細胞失水，種子發(fā)生生理干旱，所以不能恢復發(fā)芽。在151.4、223.6 g/L的PEG溶液中有極個別的種子發(fā)芽，而在279.3、326.2 g/L溶液中，沒有種子恢復發(fā)芽，其原因可能是種子在發(fā)芽試驗期間長時間地處在干旱脅迫下，種子已失去了活性。

（4）在發(fā)芽過程中，有部分種子會出現(xiàn)發(fā)霉腐爛的現(xiàn)象，這可能是因為多花木藍種子吸水后種皮會變軟，種子發(fā)生潤脹作用，導致種子內部的內含物流出，使得細菌滋生，種子發(fā)霉，所以在試驗的過程中要及時更換試劑和濾紙，清理發(fā)霉腐爛的種子，防止細菌傳染到健康種子上。

種子的質量對發(fā)芽試驗和幼苗生長有很大的影響，多花木藍種子不是很成熟時種皮顏色為深綠色，當種子成熟度較高時顏色變?yōu)榛尹S色，所以在試驗時可以根據(jù)顏色挑選成熟度較高的種子。另外也可以將種子置于蒸餾水中24 h，將上浮和下沉的種子分開，種子下沉說明種子成熟很好，內含物飽滿，有利于發(fā)芽，種子上浮說明其內部的營養(yǎng)物質較少，影響發(fā)芽。種子吸水試驗將15 g種子置于蒸餾水中，經過吸水后取出再測定其鮮重，為19.74 g，通過計算可知種子的吸水程度為23%。該試驗中采用的種子是從種子公司購買的，其顏色均呈土黃色，大小均勻，將種子放入水中24 h后全部下沉，說明種子質量很好，挑去雜質即可使用。

（5）完全黑暗的條件有利于多花木藍種子的萌發(fā)，并且通過水引發(fā)可以提高種子的發(fā)芽率以及種子對逆境的抵抗力。試驗中在所有濃度NaCl溶液中種子都能萌發(fā)，說明多花木藍可在鹽堿地良好生長，而在PEG溶液中，只有在151.4、223.6 g/L濃度下種子能萌發(fā)，這說明在水分很少特別干旱的地塊，多花木藍種子難以發(fā)芽，而在普通的干旱地段都可以發(fā)芽。在相同的滲透勢下，NaCl溶液中的發(fā)芽情況整體好于PEG中，種子的發(fā)芽率和胚芽、胚根長都隨著濃度的上升而下降，不管是在NaCl溶液中，還是PEG溶液中其主要原因都可以認為是由干旱脅迫引起，而不是由于鹽溶液的毒性。不管是哪種滲透勢下，水引發(fā)都可以一定程度地促進種子萌發(fā)，水引發(fā)作為一種廉價、方便的種子引發(fā)方法，有必要對其進行深入研究，從而掌握水引發(fā)的機理、水引發(fā)過程中種子內部的生物生理學變化，以及對水引發(fā)的種子進行大田播種，檢測其引發(fā)后所取得的效果。此外，不同植物所需要的引發(fā)方法不一定相同，應根據(jù)不同植物各自的特點進行研究分析，總結出最適合該種子發(fā)芽的引發(fā)方法。

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