陳志飛，宋書紅，張曉娜，張瑩，李欣悅，楊云貴

(西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

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赤霉素對干旱脅迫下高羊茅萌發(fā)及幼苗生長的緩解效應(yīng)

陳志飛，宋書紅，張曉娜，張瑩，李欣悅，楊云貴*

(西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

為研究PEG脅迫下赤霉素浸種對高羊茅種子萌發(fā)的影響，試驗選用5個赤霉素浸種處理：0，100，200，300，400 mg/L，浸種后分別在0%，5%，10%，15%，20% 5個濃度PEG脅迫下進行萌發(fā)試驗，對浸種后種子的丙二醛，電導(dǎo)率和萌發(fā)及幼苗生長情況進行測定。結(jié)果表明：0和100 mg/L赤霉素浸種后種子的電導(dǎo)率顯著高于(P≤0.05)其他3個濃度，丙二醛含量顯著低于(P≤0.05)其他3個濃度。隨著PEG濃度的升高，對種子的萌發(fā)和幼苗的抑制作用逐漸增強，當PEG濃度高于15%時，種子發(fā)芽率和根，芽長有明顯下降。在5%和10%PEG脅迫時，100 mg/L赤霉素與0 mg/L浸種相比發(fā)芽勢提高了47.06%、37.33%，發(fā)芽率提高了19.46%、16.95%。在5%，10%PEG脅迫時，200 mg/L赤霉素與0 mg/L浸種相比根長分別提高了53.26%、30.12%，芽長提高了79.87%、50.75%，隨著PEG脅迫增大，赤霉素緩解PEG脅迫抑制根芽生長的作用逐漸減弱。另外，PEG脅迫對芽長的抑制作用比根長更強，而且經(jīng)赤霉素浸種后幼苗的根冠比明顯變小。綜上所述，促進高羊茅種子萌發(fā)，幼苗生長和緩解干旱脅迫最適宜的赤霉素濃度為100～200 mg/L。

高羊茅；赤霉素；聚乙二醇(PEG)；種子萌發(fā)；緩解效應(yīng)

我國干旱半干旱地區(qū)面積占國土面積的47%，干旱一直是我國干旱與半干旱地區(qū)草坪建植的重要限制因素[1]。如今，水資源日益缺乏，草坪建植過程中和草坪蒸騰[2]需要大量用水，因此草坪的抗旱性研究具有很大的實際意義。種子在萌發(fā)過程中有一個臨界水勢，為種子萌發(fā)的最低水勢，當外界環(huán)境水勢低于這個臨界水勢時就產(chǎn)生水分脅迫[3]。研究發(fā)現(xiàn)，當外界的水勢高于臨界點時，種子萌發(fā)速率與外界水勢呈正相關(guān)，且種子最終發(fā)芽率隨水勢的降低而降低[4-5]。

高羊茅又叫葦狀羊茅(Festucaarundinacea)，為禾本科羊茅屬，是應(yīng)用最廣泛的冷季型草坪草之一。有較強的耐踐踏性，抗病性強，適應(yīng)性廣泛等優(yōu)勢[6]，另外高羊茅耐旱性和耐寒性較強，對土壤要求不嚴格，在我國的干旱，半干旱地區(qū)廣泛種植[7]。

聚乙二醇(PEG)是一種干旱脅迫的滲透脅迫劑，利用PEG模擬干旱脅迫已成為種子萌發(fā)抗旱性研究的重要手段[8-9]。植物激素已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于草坪草的抗旱性研究。赤霉素(GA)是最常用的植物激素之一，在植物的生長發(fā)育過程中起著重要的作用，能打破種子休眠，促進發(fā)芽[10]，還有促進植物細胞伸長，莖稈伸長，葉片擴展等作用[11]，被廣泛應(yīng)用于播種前浸種處理。目前，干旱脅迫，赤霉素在禾谷類和抗旱性等植物種子萌發(fā)方面的研究已有報道，Rifat和Karmoker[12]通過對黑小麥(Triticale，Triticumaestivum)的研究證實，赤霉素可提高黑小麥種子萌發(fā)的抗鹽性。楊陽等[13]的研究指出，外源赤霉素對干旱脅迫下沙冬青(Ammopiptanthusmongolicus)種子的萌發(fā)和幼苗生長具有緩解效應(yīng)。而在赤霉素對干旱脅迫下草坪草種子萌發(fā)緩解效應(yīng)的研究尚不多見。

本試驗用PEG溶液模擬干旱脅迫，研究不同濃度赤霉素對干旱脅迫下高羊茅種子萌發(fā)及幼苗生長的緩解作用，以期了解高羊茅種子萌發(fā)的抗旱性特征和赤霉素緩解干旱脅迫的最適宜濃度。水分條件一直是限制草坪建植的重要因素，本研究不僅為合理使用植物激素緩解種子萌發(fā)干旱脅迫提供理論依據(jù)，而且對我國干旱，半干旱地區(qū)的高羊茅草坪建植有重要的參考和指導(dǎo)價值。

1　材料與方法

1.1試驗材料

試驗選用高羊茅種子，品種為獵狗五號，種子購買于2012年7月，在常溫避光下保存。發(fā)芽試驗于2014年11月進行。

1.2試驗方法

表1　PEG濃度相對應(yīng)的水勢Table 1　PEG concentration corresponding to water potential

試驗選用0，100，200，300，400 mg/L 5個赤霉素濃度對高羊茅種子進行浸種處理。浸種結(jié)束后分別在0%，5%，10%，15%，20% PEG-6000模擬干旱的條件下進行發(fā)芽，不同的PEG濃度對應(yīng)的水勢[14]如表1所示。試驗采用完全隨機試驗設(shè)計， 共25個處理， 每個處理3個重復(fù)，以0 mg/L赤霉素浸種和0% PEG-6000處理為對照組CK。

選擇成熟，飽滿，健康的種子為萌發(fā)材料。試驗開始前，將高羊茅種子用10%的H2O2溶液浸種20 min進行消毒[15]，消毒后用蒸餾水漂洗3次。然后分別用6 mL 0，100，200，300，400 mg/L赤霉素(GA)對高羊茅種子浸種2 d，浸種結(jié)束后轉(zhuǎn)移到鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中回干24 h。回干后進行電導(dǎo)率和丙二醛(MDA)的測定。

在培養(yǎng)皿中鋪好雙層濾紙，分別用0%(蒸餾水)，5%，10%，15%，20%的PEG-6000浸透濾紙，將回干后的種子放在發(fā)芽床上，每個培養(yǎng)皿擺放100粒種子，放入恒溫光照培養(yǎng)箱中發(fā)芽，培養(yǎng)條件為：光照14 h，溫度為25℃；黑暗10 h，溫度為20℃。每天稱重補充散失的水分，每4 d更換1次濾紙保持滲透勢穩(wěn)定。

1.3試驗測定指標

電導(dǎo)率的測定：浸種結(jié)束后，取50粒種子于試管中，每處理3個重復(fù)，加15 mL超純水浸泡24 h,用雷磁DDS-307電導(dǎo)率儀測定其電導(dǎo)率值。

丙二醛(MDA)的測定：取50粒種子，加5%三氯乙酸(TCA)5 mL,研磨后所得勻漿在3000 r/min下離心10 min。而后取上清液2 mL，加0.67%TBA(硫代巴比妥酸) 2 mL，混合后在100℃水浴上煮沸30 min，冷卻后再離心一次。分別測定上清液在450，532和600 nm處的吸光度值，并按公式C=6.45(A532-A600)-0.56A450算出MDA濃度，再換算單位鮮重的MDA含量(μmol/g)。

每天記錄各培養(yǎng)皿的發(fā)芽狀況，直到第15天發(fā)芽結(jié)束，在發(fā)芽結(jié)束后從各培養(yǎng)皿中隨機選取10株幼苗測定根長和芽長，并計算根冠比。發(fā)芽結(jié)束后測定每個培養(yǎng)皿所有發(fā)芽幼苗的鮮重并記錄對應(yīng)的幼苗數(shù)。分別計算發(fā)芽率(%)，發(fā)芽勢(%)，芽抑制率(%)，根抑制率(%)，根冠比。

發(fā)芽率=n15/M×100%

發(fā)芽勢=n7/M×100%

芽抑制率=(處理芽長-對照芽長)/對照芽長×100%

根抑制率=(處理根長-對照根長)/對照根長×100%

根冠比=根長/芽長

公式中，n7,n15分別為發(fā)芽第7天和第15天的發(fā)芽種子數(shù)，M為供試種子總數(shù)(100粒)。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行統(tǒng)計處理和制圖，采用SPSS 17.0進行方差分析，Duncan’s進行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1赤霉素對不同PEG濃度下高羊茅種子萌發(fā)的影響

通過比較不同PEG脅迫下赤霉素浸種對高羊茅種子萌發(fā)的影響可知，隨著PEG濃度的升高，高羊茅種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率整體上呈下降趨勢，是因為隨著干旱脅迫的增加，種子萌發(fā)受到的抑制作用加重。當?shù)蜐舛萈EG(5%、10%)脅迫時，種子的發(fā)芽勢與0% PEG處理時下降不明顯，而發(fā)芽率與0%處理沒有明顯差異。當PEG濃度高于15%時，高羊茅的發(fā)芽勢和發(fā)芽率都有明顯下降(圖1)。

圖1　PEG脅迫處理下赤霉素對高羊茅種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響Fig.1　Effect of GA and PEG on germination rate and germination energy of tall fescue　PEG:聚乙二醇Polyethylene glycol;GA：赤霉素Gibberellin.圖中不同字母表示差異達到顯著水平(P≤0.05)，下同。Different letters mean significant difference at 0.05 level. The same below.

在0%、5%和10% PEG處理時，均是100 mg/L的赤霉素浸種下高羊茅的發(fā)芽勢最高，分別為62.00%、50.00%、38.00%，顯著高于(P≤0.05)其他濃度，相比0 mg/L浸種(50.33%、34.00%、27.67%)分別提高了23.19%、47.06%和37.33%。在添加15%和20% PEG時，各濃度赤霉素浸種的發(fā)芽勢基本上都為0，因此沒有顯著性差異。0% PEG處理時，赤霉素浸種處理高羊茅的發(fā)芽率和0 mg/L浸種沒有顯著性差異，5% PEG處理時，100 mg/L的赤霉素浸種的發(fā)芽率最高(73.67%)，顯著高于(P≤0.05)0 mg/L浸種(61.67%)，提高了19.46%。在10% PEG處理時， 200 mg/L的赤霉素浸種的發(fā)芽率最高(69.00%)，顯著高于(P≤0.05)0 mg/L浸種(59.00%)，提高了16.95%。15% PEG處理時，赤霉素浸種處理高羊茅的發(fā)芽率和0 mg/L沒有顯著性差異。在20% PEG處理時，只有200 mg/L的赤霉素浸種的高羊茅發(fā)芽率顯著高于(P≤0.05)0 mg/L浸種，為0 mg/L浸種的2倍。

在干旱脅迫的情況下，適當濃度(100～200 mg/L)的赤霉素浸種可以打破種子休眠，顯著提高高羊茅種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，加快高羊茅種子萌發(fā)和成坪速度。高濃度(300、400 mg/L)的赤霉素浸種對高羊茅種子萌發(fā)有輕微抑制作用。整體上表現(xiàn)為低濃度促進萌發(fā)，高濃度輕微抑制。

2.2赤霉素對不同PEG濃度下高羊茅幼苗生長的影響

隨著PEG脅迫的增大，高羊茅種子的根長和芽長逐漸變小，在低濃度PEG脅迫處理下根長和芽長下降不明顯，但當PEG濃度高于15%時，幼苗的根長和芽長有明顯下降。表明當PEG脅迫大于15%時，干旱脅迫達到高羊茅幼苗生長的臨界時，會明顯抑制根芽的生長(圖2和圖3)。

圖2　赤霉素對不同濃度PEG處理下高羊茅種子芽長的影響Fig.2　Effect of GA and PEG on bud length of tall fescue

圖3　赤霉素對不同濃度PEG處理下高羊茅種子根長的影響Fig.3　Effect of GA and PEG on root length of tall fescue

通過比較不同PEG脅迫下赤霉素對高羊茅芽長的影響可知，在0% PEG處理時，不同濃度赤霉素浸種的幼苗芽長之間均存在顯著性差異(P≤0.05)，從大到小依次為200 mg/L(6.51 cm)、300 mg/L(5.78 cm)、400 mg/L(5.04 cm)、100 mg/L(4.57 cm)、0 mg/L(3.30 cm)，可知200 mg/L赤霉素浸種下的芽長比0 mg/L浸種芽長提高了97.27%。在5% PEG脅迫處理時，200 mg/L(5.45 cm)赤霉素浸種的芽長與300 mg/L浸種的沒有顯著性差異，但顯著高于(P≤0.05)其他濃度赤霉素浸種，相比0 mg/L浸種下(3.03 cm)提高了79.87%。在10% PEG處理時，200 mg/L(4.04 cm)赤霉素浸種的芽長與100和300 mg/L的赤霉素浸種的芽長之間無顯著性差異，但顯著高于(P≤0.05)0 mg/L浸種和400 mg/L赤霉素浸種，相比0 mg/L浸種(2.68 cm)則提高了50.75%。在15% PEG處理時，赤霉素浸種的幼苗芽長與0 mg/L浸種沒有顯著性差異。在20% PEG處理時，最終的萌發(fā)種子較少，芽長測定結(jié)果誤差較大，但也是在200 mg/L的赤霉素浸種的幼苗芽長最大(圖2)。

通過比較不同PEG脅迫下赤霉素對高羊茅根長的影響可知，在0%、5%和10% PEG脅迫處理時，均是200和300 mg/L的赤霉素浸種的幼苗根長顯著高于(P≤0.05)0 mg/L浸種。但在100和400 mg/L的赤霉素浸種時，幼苗根長與0 mg/L浸種沒有顯著性差異。在0% PEG處理時，200 mg/L的赤霉素浸種的幼苗根長最長，為6.33 cm，相比0 mg/L浸種(4.19 cm)提高了51.07%。在5% PEG脅迫處理時，300 mg/L的赤霉素浸種的幼苗根長最長(5.50 cm)，相比0 mg/L浸種(3.53 cm)提高了55.81%。在10% PEG脅迫處理時，200 mg/L的赤霉素浸種的幼苗根長最長(4.19 cm)，相比0 mg/L浸種(3.22 cm)提高了30.12%。而在15% PEG脅迫時赤霉素浸種的幼苗根長與0 mg/L浸種沒有顯著性差異。同樣的在20% PEG處理時測定結(jié)果誤差較大，但也是在200 mg/L的赤霉素浸種的幼苗根長最大(圖3)。

在PEG濃度為0%、5%、10%時，200 mg/L赤霉素浸種與0 mg/L浸種相比根長提高了51.07%、53.26%、30.12%，芽長提高了97.27%、79.87%、50.75%，在15% PEG處理時，赤霉素浸種的幼苗根長和芽長與0 mg/L浸種均沒有顯著性差異。表明隨著PEG脅迫的增大，赤霉素浸種緩解PEG脅迫對根，芽長抑制的作用逐漸減弱。

通過上述分析發(fā)現(xiàn)PEG脅迫對根長和芽長的抑制作用并不一樣，因此通過分析各處理下根冠比的變化可進一步反映出根長和芽長的變化規(guī)律，當PEG脅迫濃度小于10%時，干旱脅迫下赤霉素浸種對高羊茅根冠比沒有顯著性影響。而當PEG濃度大于15%時, 0 mg/L浸種的根冠比顯著高于(P≤0.05)低濃度PEG脅迫，而且赤霉素浸種下幼苗的根冠比顯著低于(P≤0.05)0 mg/L浸種，由此可知，PEG脅迫對芽長的抑制作用比根長更強，幼苗在干旱脅迫下通過增加根長來擴大根系以獲取更多的水分，而且在高濃度PEG脅迫下，經(jīng)赤霉素浸種后幼苗的根冠比變小(圖4)。

圖4　赤霉素對不同濃度PEG處理下高羊茅根冠比的影響Fig.4　Effect of GA and PEG on root-bud ratio of tall fescue

2.3赤霉素對不同PEG濃度下高羊茅幼苗抑制率的影響

通過分析根抑制率和芽抑制率的變化規(guī)律，可以進一步了解在PEG脅迫下赤霉素對幼苗根芽抑制的緩解作用，對于芽抑制率來說，在0%、5%和10% PEG脅迫處理時芽抑制率為負值，在低濃度PEG脅迫下相比對照表現(xiàn)為赤霉素促進芽的生長。在0% PEG處理時，除了100和400 mg/L，不同濃度赤霉素浸種下的芽抑制率均存在顯著性差異(P≤0.05)，從小到大依次為200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、100 mg/L、0 mg/L。在5% PEG脅迫處理時，200和300 mg/L赤霉素浸種下的芽抑制率顯著低于(P≤0.05)其他濃度。在10% PEG脅迫處理時，100、200和300 mg/L赤霉素浸種下的芽抑制率沒有顯著性差異，但都顯著低于(P≤0.05)0 mg/L浸種處理。在15%、20% PEG脅迫下芽抑制率有明顯升高，均是200 mg/L赤霉素浸種下的芽抑制率顯著低于(P≤0.05)0和400 mg/L浸種(圖5)。

圖5　赤霉素對不同濃度PEG處理下高羊茅芽抑制的緩解作用Fig.5　Effect of GA and PEG on inhibition of tall fescue bud

而對于根抑制率來說，在0%和5% PEG脅迫處理時根抑制率為負值，在0%、10% PEG下相比對照表現(xiàn)為赤霉素促進根的生長。且都是200和300 mg/L赤霉素浸種下高羊茅的根抑制率顯著低于(P≤0.05)其他濃度。在10% PEG脅迫處理時，只有200 mg/L赤霉素浸種顯著低于(P≤0.05)0 mg/L浸種。在15%、20% PEG脅迫下芽抑制率相比低濃度PEG脅迫有明顯升高，但不同濃度赤霉素浸種沒有顯著性差異(圖6)。表明200和300 mg/L赤霉素浸種處理可以明顯緩解PEG脅迫對根，芽的抑制，而且在高濃度PEG下赤霉素浸種緩解干旱脅迫的作用不明顯。

圖6　赤霉素對不同濃度PEG處理下高羊茅根抑制的緩解作用Fig.6　Effect of GA and PEG on inhibition of tall fescue root

2.4赤霉素對不同PEG濃度下各發(fā)芽指標影響的均方和主效應(yīng)分析

由均方可看出赤霉素和PEG對發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響均極顯著(P≤0.01)，而赤霉素和PEG交互只對發(fā)芽率影響極顯著(P≤0.01)，而對發(fā)芽勢沒有顯著性影響。進一步主效應(yīng)分析可知，隨著PEG濃度的升高，發(fā)芽率和發(fā)芽勢逐漸降低，且各濃度之間均存在顯著性差異。在0% PEG時，發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別高達70.27%和54.93%，而在20% PEG脅迫處理時，發(fā)芽率僅為15.27%，發(fā)芽勢為0%。100 mg/L赤霉素浸種下高羊茅的發(fā)芽率(52.60%)和發(fā)芽勢(28.31%)均最高，且顯著高于其他濃度(P≤0.05)(表2)。

表2　各發(fā)芽指標的均方和主效應(yīng)分析結(jié)果Table 2　Mean of square and main effect for germination characteristics

注：*:P≤0.05，**：P≤0.01。同列數(shù)據(jù)后標注不同小寫字母表示差異顯著(P≤0.05)。

Note: *:P≤0.05, **:P≤0.01. Different letters in the same column mean significant difference atP≤0.05.

赤霉素，PEG和兩者的交互作用對根長，芽長和根冠比的影響均達到了極顯著水平(P≤0.01)。主效應(yīng)分析表明根長和芽長隨著PEG濃度的升高呈逐漸下降趨勢，且各濃度之間均存在顯著性差異。根長依次為5.22、4.68、3.70、1.36、0.84 cm，芽長依次為5.04、4.42、3.49、0.92、0.60 cm。在200 mg/L下赤霉素浸種高羊茅的根長(3.79 cm)和芽長(3.67 cm)最高，都顯著高于(P≤0.05)其他濃度。而根冠比隨著PEG濃度的升高逐漸升高，而且各濃度之間同樣存在顯著性差異，表明PEG脅迫對芽長的抑制作用比根長更強。200 mg/L下赤霉素浸種高羊茅的根冠比顯著小于(P≤0.05)其他濃度。

根抑制率和芽抑制率能更加清晰地反映PEG對根，芽抑制的緩解作用。隨著PEG濃度的升高，根抑制率和芽抑制率逐漸升高，并且各濃度之間都存在著顯著性差異(P≤1.05)。從赤霉素緩解根，芽抑制率的效應(yīng)來看，同樣是200mg/L赤霉素浸種下的根，芽抑制率顯著低于(P≤0.05)其他濃度。

圖7　不同濃度赤霉素浸種處理對高羊茅種子電導(dǎo)率和丙二醛的影響Fig.7　Effect of different concentration of gibberellin on conductivity and malondialdehyde of tall fescue

2.5赤霉素浸種對高羊茅種子電導(dǎo)率和丙二醛的影響

通過測定赤霉素浸種后種子的電導(dǎo)率和丙二醛含量可進一步解釋赤霉素打破種子休眠時的內(nèi)部變化，隨著赤霉素濃度的增加，高羊茅種子浸出液的電導(dǎo)率逐漸降低，0和100 mg/L赤霉素浸種的電導(dǎo)率顯著高于(P≤0.05)300和 400 mg/L，而200、300和400 mg/L赤霉素浸種下電導(dǎo)率沒有顯著性差異(圖7)。電導(dǎo)率可作為判斷種子細胞膜完整性和種子活力的依據(jù)，赤霉素浸種下種子浸出液電導(dǎo)率明顯下降，表明赤霉素對細胞膜有一定的修復(fù)作用，并且濃度越高，修復(fù)能力越強。

種子丙二醛含量隨著赤霉素濃度的增加呈逐漸升高趨勢，0 mg/L赤霉素浸種處理后種子丙二醛的含量顯著低于(P≤0.05)赤霉素浸種處理。100 mg/L赤霉素浸種的丙二醛含量顯著低于(P≤0.05)其他3個濃度，而200、300和400 mg/L赤霉素浸種下種子丙二醛含量沒有顯著性差異。丙二醛作為抵抗逆境脅迫的產(chǎn)物之一，赤霉素浸種后丙二醛含量升高，說明赤霉素打破種子休眠，種子內(nèi)部新陳代謝劇烈，產(chǎn)生大量代謝物。

3　討論

依據(jù)植物激素調(diào)節(jié)休眠理論可知[16]，種子休眠和萌發(fā)主要取決于種子各激素的存在狀況和相對含量[17]。赤霉素在促進種子萌發(fā)和幼苗生長等方面的應(yīng)用和研究已經(jīng)非常廣泛。PEG已經(jīng)廣泛應(yīng)用于種子的抗旱性研究，但不同植物種子萌發(fā)的抵抗PEG脅迫的差異較大[18-20]。本試驗通過對赤霉素和PEG脅迫對高羊茅種子萌發(fā)影響的研究，得出高羊茅種子在PEG脅迫下的萌發(fā)規(guī)律和赤霉素浸種在打破高羊茅種子休眠和緩解干旱脅迫上的作用規(guī)律。

3.1赤霉素浸種對干旱脅迫下高羊茅種子萌發(fā)的影響

赤霉素可以打破種子休眠，這是因為赤霉素可誘導(dǎo)α-淀粉酶，蛋白酶等水解酶的合成，催化種子內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的分別和轉(zhuǎn)化，為胚的萌發(fā)提供物質(zhì)和能量保障[21]。本試驗用赤霉素浸種后的種子，不同PEG脅迫下均是100～200 mg/L赤霉素處理下的發(fā)芽勢和發(fā)芽率最高，但當赤霉素濃度高于200 mg/L時，對種子的萌發(fā)均有不同程度的抑制，整體表現(xiàn)為低濃度促進萌發(fā)，高濃度輕微抑制。試驗結(jié)果與楊陽等[13]、邱鵬飛等[22]的研究相一致，但促進不同植物種子的萌發(fā)所需的赤霉素濃度不同。

3.2赤霉素浸種對干旱脅迫下高羊茅幼苗生長的影響

赤霉素還能刺激莖的節(jié)間伸長，但節(jié)間數(shù)不改變，節(jié)間長度的增加是由于細胞伸長和細胞分裂的結(jié)果，不同植物對赤霉素的反應(yīng)差異較大[23-27]。本試驗結(jié)果表明，赤霉素可以明顯緩解干旱脅迫對幼苗根芽長的影響，而且從0% PEG脅迫到15% PEG脅迫，赤霉素浸種緩解PEG脅迫對根，芽長抑制的作用逐漸減弱。但在20%PEG脅迫時，赤霉素的緩解作用增強，這是由于在測定根長和芽長時是隨機選擇10株進行測量，而在20% PEG脅迫處理時最終的萌發(fā)種子較少，測定的根長和芽長誤差較大的緣故。另外，隨干旱脅迫程度的加重,幼苗的根冠比明顯升高，胚芽受抑制程度比胚根重, 植物吸收水分優(yōu)先供給胚根，從而利于幼苗的成活和生長,以適應(yīng)外界干旱條件[28]。這是植物水分缺乏時適應(yīng)環(huán)境的一種表現(xiàn)。孫艷茹等[29]對PEG模擬干旱脅迫下8種綠肥作物萌發(fā)特性的研究發(fā)現(xiàn)，隨著脅迫程度的加劇，8種綠肥作物種子的發(fā)芽率，胚根長，胚芽長不斷下降，而胚根/胚芽卻持續(xù)上升。劉彩紅和李成云[30]通過研究100～700 μg/g的GA3對吉生羊草(Leymuschinensis)和野生羊草幼苗生長的影響，得出隨著GA3質(zhì)量分數(shù)的增加，其根冠比逐漸減小。

3.3赤霉素浸種對高羊茅種子電導(dǎo)率和丙二醛的影響

種子浸出液的電導(dǎo)率是判斷種子活力的一個重要指標[31]，種子在貯存過程中會發(fā)生一定的劣變，使細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性受到破壞，進而使細胞膜的透性增加，細胞的電解質(zhì)會向外滲，使得周圍溶液的電導(dǎo)率增加[22]，適量的赤霉素可以提高種子的活力[32]。本試驗中隨著赤霉素濃度的增加，高羊茅種子浸出液的電導(dǎo)率逐漸降低，在200 mg/L赤霉素浸種液電導(dǎo)率達到最低，與400 mg/L沒有顯著性差異。赤霉素對種子細胞膜有一定的修復(fù)作用，并且在研究的濃度范圍內(nèi)隨著赤霉素濃度增加其對細胞膜的修復(fù)能力增強。邱鵬飛[33]研究赤霉素浸種對沙冬青，花棒(Hedysarumscoparium)，檸條(Caraganakorshinskii)種子萌發(fā)的影響得出，隨著赤霉素濃度增加，浸種液的電導(dǎo)率降低。高春智等[34]通過研究赤霉素浸種對樟子松(Pinussylvestrisvar.mongholica)種子萌發(fā)的影響得出，隨著赤霉素濃度的增加，浸出液的電導(dǎo)率也明顯降低，而且貯藏時間短種子的電導(dǎo)率小于貯藏時間長的電導(dǎo)率。

丙二醛(MDA)是抵抗逆境脅迫的主要產(chǎn)物之一。本實驗研究發(fā)現(xiàn)，種子浸出液的丙二醛含量隨著赤霉素濃度的升高而逐漸升高，高春智等[34]的研究也已表明這一結(jié)果。這是因為赤霉素在打破種子休眠的過程中，種子內(nèi)部活動劇烈，產(chǎn)生了大量的無用代謝物，使種子受到的傷害比較高，丙二醛含量增加。

本文僅從種子的萌發(fā)和幼苗生長形態(tài)方面反映了赤霉素對高羊茅抗旱性的作用，為全面的了解和研究赤霉素對高羊茅萌發(fā)抗旱性的內(nèi)部機理，尚需在赤霉素打破種子休眠以及緩解干旱脅迫的基因表達和生理生化機制等方面有進一步的探索和研究。

4　結(jié)論

1)隨著PEG濃度的升高，種子的發(fā)芽率，發(fā)芽勢，根長和芽長均呈逐漸下降趨勢，當PEG濃度低于10%時，相比對照沒有明顯下降，而當PEG濃度高于15%時，種子發(fā)芽率，發(fā)芽勢和根芽長有明顯下降，20% PEG脅迫下發(fā)芽率僅為15.27%。

2)在5%和10% PEG脅迫時，100 mg/L赤霉素浸種與0 mg/L浸種相比發(fā)芽率提高了19.46%和16.95%，在5%、10% PEG脅迫時，200 mg/L赤霉素浸種下幼苗的根長和芽長最大，與0 mg/L浸種相比根長分別提高了53.26%、30.12%，芽長提高了79.87%、50.75%，表明適當濃度赤霉素可以明顯緩解PEG脅迫對萌發(fā)和根芽的抑制，而且隨著PEG脅迫增大，赤霉素浸種緩解PEG脅迫抑制的作用逐漸減弱。PEG脅迫對芽長的抑制作用比根長更強，而且經(jīng)赤霉素浸種后幼苗的根冠比明顯變小。

3)0和100 mg/L赤霉素浸種后高羊茅種子的電導(dǎo)率顯著高于(P≤0.05)其他3個濃度，丙二醛含量顯著低于(P≤0.05)其他3個濃度。而200、300和400 mg/L赤霉素浸種下電導(dǎo)率和丙二醛含量沒有顯著性差異。

綜上所述，赤霉素對PEG脅迫抑制高羊茅種子萌發(fā)和幼苗生長有著不同程度的緩解，結(jié)果表明促進高羊茅種子萌發(fā)，幼苗生長和緩解干旱脅迫最適宜的赤霉素濃度為100～200 mg/L。

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*Effects of gibberellin on seed germination and seedling growth of tall fescue under drought stress

CHEN Zhi-Fei, SONG Shu-Hong, ZHANG Xiao-Na, ZHANG Ying, LI Xin-Yue, YANG Yun-Gui*

CollegeofAnimalScienceandTechnology,NorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China

This study investigated the effects of gibberellin concentrations on seed germination and seedling growth of tall fescue (Festucaarundinacea) under drought stress. The seed germination experiment was conducted at 5 polyethylene glycol (PEG) levels (0%, 5%, 10%, 15% and 20%) after soaking seeds in 5 gibberellin concentrations (0,100, 200, 300 and 400 mg/L). The malondialdehyde concentration (MDA) and electrical conductivity of seeds were determined before germination, then the seedling growth, seed germination rate and potential were measured during germination. The electrical conductivities of seeds soaked in 0 and 100 mg/L gibberellin were significantly (P≤0.05) higher than those of seeds soaked at the other three gibberellin concentrations, and MDA concentrations of seeds soaked with 0 and 100 mg/L gibberellin solution were significantly lower (P≤0.05) than those of seeds soaked at the three higher gibberellin concentrations. Compared to seeds soaked in pure water, the 5% and 10% PEG treatments had, respectively, 47.06% and 37.33% greater germination potential, and 19.46% and 16.95% higher germination rate. However, the germination rate, and root and bud length were obviously decreased when the PEG concentration was 15% or higher. After soaking in 200 mg/L gibberellin solution, root length was increased 53.26%, 30.12% (compared with soaking in pure water) and the corresponding increases in bud length were 79.87% and 50.75% at 5% and 10% PEG solutions. The effect of gibberellin decreased with increase in PEG level. The inhibition of PEG stress on bud length was stronger than on root length, but the root length: bud length ratio was obviously decreased water after gibberellin treatment, compared to that of seeds soaked in pure. In summary, the optimum gibberellin concentration for enhancing the seed germination and seedling growth of tall fescue under drought stress was 100-200 mg/L. Key words: tall fescue; gibberellin; PEG; seed germination; alleviating action

10.11686/cyxb2015409

http://cyxb.lzu.edu.cn

2015-09-26；改回日期：2015-10-21

國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“優(yōu)質(zhì)牧草產(chǎn)品標準化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)”(CASR-35-01A)和國家燕麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“燕麥加工利用”(CARS-08-D1)資助。

陳志飛(1987-)，男，山西運城人，在讀碩士。E-mail：995846656@qq.com

Corresponding author. E-mail：yungui999@163.com

陳志飛，宋書紅，張曉娜，張瑩，李欣悅，楊云貴. 赤霉素對干旱脅迫下高羊茅萌發(fā)及幼苗生長的緩解效應(yīng). 草業(yè)學(xué)報, 2016, 25(6): 51-61.

CHEN Zhi-Fei, SONG Shu-Hong, ZHANG Xiao-Na, ZHANG Ying, LI Xin-Yue, YANG Yun-Gui. Effects of gibberellin on seed germination and seedling growth of tall fescue under drought stress. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(6): 51-61.