張?zhí)煜? 林藝華 林宗鏗 陳振東 楊俊杰 曹明華

摘 要 為了探索辣木（M. oleifera Lam.）種子和幼苗對不同環(huán)境溫度的適應(yīng)性，設(shè)置15、20、25、30、35、40 ℃等不同溫度處理，研究不同溫度條件對辣木種子萌發(fā)、幼苗生長及生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：辣木種子發(fā)芽的最適溫度為25 ℃，幼苗生長的最適溫度為30 ℃，溫度過高或過低都會抑制辣木種子的萌發(fā)和幼苗的生長。一定程度的高溫和低溫脅迫會使辣木種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等發(fā)芽指標(biāo)以及幼苗的苗高、莖粗、根長、鮮質(zhì)量增量、壯苗指數(shù)等生長指標(biāo)顯著下降。高、低溫脅迫還會使辣木幼苗葉片的MDA含量、相對電導(dǎo)率、可溶性糖、SOD活性、POD活性顯著增加，使葉綠素相對含量、φPo、RC/ABS、PTR、PET、PIABS顯著下降。

關(guān)鍵詞 辣木；種子萌發(fā)；幼苗生長；生理特性

中圖分類號 Q949.748.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

Abstract In order to understand the effects of different temperature treatments on seed germination and seedling growth of M. oleifera Lam.， the dynamic indices of its seed germination and seedling growth at 15， 20， 25， 30， 35， 40 ℃ temperature were observed. The results showed that the optimum temperature for seed germination and seedling growth was 25 ℃ and 30 ℃， the seed germination and seedling growth could be inhibited by too high or too low temperature treatments. A certain degree of high temperature and low temperature stress decreased seed germination rate， germination power and germination index， decreased stem diameter， seedling length， root length and fresh mass increment of the seedling. Under high temperature or low temperature stress， the MDA content， relative electric conductivity， soluble sugar content， SOD activity and POD activity of the seedling increased significantly， while the relative chlorophyll content， φPo， RC/ABS， PTR， PET and PIABS dropped significantly.

Key words M. oleifera Lam.； seed germination； seedling growth； physiological characteristics

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.03.009

辣木（M. oleifera Lam.）又稱鼓槌樹、奇樹，屬辣木科（Moringaceae）辣木屬（Moringa Adans.），原產(chǎn)于印度北部喜馬拉雅山脈，是一種熱帶、亞熱帶多功能植物，營養(yǎng)豐富而全面，有著悠久的食用歷史，具有獨特經(jīng)濟(jì)價值和保健功效[1]。目前，國內(nèi)外有關(guān)辣木的營養(yǎng)價值[2-3]、藥用價值[4-5]、飼料利用[6-7]等方面已有較多的研究，而關(guān)于辣木對不同環(huán)境溫度生態(tài)適應(yīng)性方面的研究相對較少，特別是辣木幼苗對不同環(huán)境溫度的生理響應(yīng)方面還鮮見報道。本研究通過測定不同溫度條件下辣木種子萌發(fā)、幼苗生長及生理指標(biāo)，探索辣木種子和幼苗對不同環(huán)境溫度的響應(yīng)，以期為辣木生態(tài)適應(yīng)性研究及大面積栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試?yán)蹦酒贩N為印度辣木（M. oleifera Lam.）改良種‘PKM1，種子由北京辣木精靈科技有限公司提供，種子千粒重291.7 g。

1.2 方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗 選取籽粒飽滿的種子，浸泡于清水中12 h，沖洗去翼膜后用1 000倍的多菌靈溶液繼續(xù)浸泡12 h，取出進(jìn)行發(fā)芽試驗。將辣木種子播種至育苗盤中，采用珍珠巖為基質(zhì)，澆透水后置于人工氣候箱中，分別設(shè)置15、20、25、30、35、40 ℃溫度處理，每處理播種100粒，重復(fù)3次，光照時間為12 h/d，光照強(qiáng)度為55 μmol/（m2·s）。以芽苗露出基質(zhì)0.5 cm長作為種子發(fā)芽標(biāo)志，每天觀察記錄種子發(fā)芽情況，播種后第10天統(tǒng)計其發(fā)芽勢[8]，第20天統(tǒng)計其發(fā)芽率與發(fā)芽指數(shù)。

發(fā)芽勢=（10 d內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%；

發(fā)芽率=（發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑（Gt/Dt），（Gt為在第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的天數(shù)）。

1.2.2 幼苗生長試驗 選取在25 ℃下催芽萌發(fā)至6～7 cm長的辣木芽苗，分別置于15、20、25、30、35、40 ℃的人工氣候箱中培養(yǎng)，每溫度處理20棵，光照時間為12 h/d，光照強(qiáng)度為55 μmol/（m2·s）。8 d后，隨機(jī)選取5棵植株，測量其苗高、莖粗、根長，參照白宏鋒等[9]的方法測定幼苗植株鮮質(zhì)量增量，參照陳陽等[10]的方法測定其壯苗指數(shù)，并選取大小一致的葉片測定生理指標(biāo)。采用電導(dǎo)率法[11]測定相對電導(dǎo)率、硫代巴比妥酸（TBA）法[12]測定丙二醛（MDA）含量、氮藍(lán)四唑（NBT）法[12]測定超氧化物歧化酶（SOD）活性、分光光度法[13]測定過氧化物酶（POD）活性、蒽酮比色法[12]測定可溶性糖含量，SOD活性，POD活性及可溶性糖含量均為鮮重（FW）。選取完全展開葉，根據(jù)安飛飛等[14]的方法采用ECA-051型葉綠素儀測定葉綠素相對含量（SPAD值），參照楊鑫等[15]的方法采用Handy PEA植物效率儀測定葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用DPS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，并采用Tukey法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度對辣木種子萌發(fā)特性的影響

從辣木的萌發(fā)曲線（圖1）看，辣木種子的發(fā)芽進(jìn)程和發(fā)芽率隨處理溫度的不同而有所差異。在20～35 ℃范圍內(nèi)，處理溫度越高，辣木種子的萌發(fā)速率越快。其中，當(dāng)溫度為25 ℃時發(fā)芽率最高，可達(dá)78.7%；而處理溫度過高（40 ℃）時，會使萌發(fā)時間推后，并使發(fā)芽率降至35.3%；當(dāng)溫度低至15 ℃時，辣木胚根突破種皮后生長緩慢，至試驗結(jié)束時均未能正常破土萌發(fā)（圖2）。由表1可知，不同溫度處理間辣木種子發(fā)芽勢差異顯著，25～35 ℃范圍內(nèi)的發(fā)芽勢均明顯高于其他溫度處理，其中25 ℃處理下辣木種子發(fā)芽勢最高，可達(dá)72.3%；在25～35 ℃范圍內(nèi)，辣木種子的發(fā)芽指數(shù)對溫度不敏感，當(dāng)溫度過高（40 ℃）或過低（20 ℃）時，其發(fā)芽指數(shù)明顯下降。

2.2 不同溫度對辣木幼苗生長發(fā)育的影響

不同溫度對辣木幼苗的生長發(fā)育有著明顯影響（圖3）。15 ℃條件下辣木幼苗生長緩慢，并隨處理時間的延長有進(jìn)一步停滯生長的趨勢；隨著處理溫度的升高，辣木幼苗生長速度也隨之加快；而當(dāng)溫度升高至40 ℃時，辣木幼苗的生長明顯受到高溫脅迫的抑制。辣木幼苗的各個生長指標(biāo)總體上均是隨處理溫度的升高呈現(xiàn)先增后減趨勢（表2）。25～35 ℃條件下的辣木幼苗莖粗均顯著大于15 ℃和40 ℃處理。當(dāng)處理溫度不高于35 ℃時，幼苗苗高隨溫度的增加而顯著增高，35 ℃時最高可達(dá)24.98 cm，而溫度升高至40 ℃時，幼苗生長受抑制，苗高僅為14.02 cm。30 ℃處理的辣木幼苗根最長，均顯著高于其他各溫度處理。對于辣木幼苗鮮質(zhì)量增量，35 ℃處理與30 ℃處理差異不顯著，30 ℃處理與25 ℃處理差異不顯著，但三者均顯著高于其他各溫度處理。從壯苗指數(shù)來看，30 ℃處理時可達(dá)0.052，顯著高于其他各溫度處理。

2.3 不同溫度對辣木幼苗生理指標(biāo)的影響

2.3.1 不同溫度對辣木幼苗MDA含量、相對電導(dǎo)率及可溶性糖含量的影響 由表3可知，在25～30 ℃范圍內(nèi)，辣木幼苗葉片MDA含量和相對電導(dǎo)率都保持較低水平，說明此溫度條件下細(xì)胞膜相對穩(wěn)定；隨著溫度的升高或降低，MDA含量顯著增加，說明高低溫脅迫下辣木幼苗葉片細(xì)胞會產(chǎn)生膜脂過氧化反應(yīng)；35 ℃處理下的相對電導(dǎo)率與25～30 ℃時無顯著差異，這說明辣木幼苗對高溫有一定耐受性，在35 ℃時仍能保持較低的質(zhì)膜透性；當(dāng)溫度升高至40 ℃或低于25 ℃時，相對電導(dǎo)率均顯著增大，表明辣木幼苗葉片細(xì)胞膜受到傷害其透性顯著增強(qiáng)。在25～35 ℃范圍內(nèi)，辣木幼苗葉片可溶性糖含量保持較低水平，隨著溫度的升高或降低，可溶性糖含量顯著增加。

2.3.2 不同溫度對辣木幼苗保護(hù)酶活性的影響

由表4可知，在25 ℃條件下，辣木幼苗保護(hù)性酶SOD和POD的活性均保持較低水平，隨著溫度的升高或降低，保護(hù)性酶活性逐漸增強(qiáng)，其中SOD活性的增強(qiáng)更為顯著，各溫度處理的辣木幼苗SOD活性之間均有顯著差異。25 ℃處理的SOD活性為59.13 U/（g·min），15 ℃和40 ℃處理的SOD活性可分別增強(qiáng)至25 ℃時的5.2倍和6.2倍。25 ℃處理的辣木幼苗POD活性為1.07 U/（g·min FW），15 ℃和40 ℃處理的POD活性可分別增強(qiáng)至25 ℃時的3.1倍和3.0倍。

2.3.3 不同溫度對辣木幼苗葉綠素相對含量和葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)的影響 由表5可知，在15～25 ℃范圍內(nèi)隨溫度的升高，辣木幼苗葉綠素相對含量明顯升高；在25～35 ℃范圍內(nèi)，辣木幼苗葉綠素相對含量無明顯變化；當(dāng)溫度升高至40 ℃時，辣木幼苗葉綠素相對含量明顯下降。

辣木幼苗的葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)總體上均是隨溫度的升高呈先升后減趨勢（表5）。在25～35 ℃范圍時，辣木幼苗葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率（φPo）和葉片捕獲光化學(xué)性能（PTR）均保持較高水平，并顯著高于其他溫度處理。35 ℃時以葉綠素為基礎(chǔ)的有活性的反應(yīng)中心密度（RC/ABS）最大，顯著大于其他溫度處理，隨著溫度的升高或降低，RC/ABS逐漸減小。辣木幼苗葉片傳遞電子性能（PET）在20～35 ℃范圍內(nèi)無顯著差異，當(dāng)溫度過高（40 ℃）或過低（15 ℃）時，PET下降，并顯著低于30 ℃和35 ℃處理。以吸收光能為基礎(chǔ)的性能指數(shù)（PIABS）在35 ℃達(dá)到最大，隨著溫度的升高或降低，PIABS逐漸降低，除25 ℃和30 ℃處理之間差異不顯著，其他各溫度處理間均有顯著差異。

由表6可知，辣木幼苗的φPo、PTR、PET、PIABS與葉綠素相對含量呈極顯著正相關(guān)，RC/ABS與葉綠素相對含量呈顯著相關(guān)。

3 討論

3.1 溫度對辣木種子萌發(fā)的影響

已有研究表明，不適宜的溫度脅迫會抑制種子內(nèi)部的酶活性及細(xì)胞分裂等生理代謝進(jìn)程，使發(fā)芽時間延遲，并降低其發(fā)芽率[16-17]。在本試驗中，當(dāng)溫度過高（40 ℃）或過低（20 ℃）時，辣木種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)均有顯著下降。綜合比較發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)等萌發(fā)指標(biāo)，可以看出，辣木種子發(fā)芽的最適溫度是25 ℃，這與杜春花等[8]的研究結(jié)果相一致。在本試驗中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度低至15 ℃時，辣木胚根突破種皮后生長緩慢，未能正常破土萌發(fā)。

3.2 溫度對辣木幼苗生長的影響

韓冰等[18]研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫能夠明顯抑制幼苗的生長，使其株高、莖粗、干質(zhì)量的增長量均比對照減少。從本試驗結(jié)果也可以看出，溫度對辣木幼苗的生長發(fā)育有明顯影響，一定程度的高溫和低溫脅迫會抑制辣木幼苗的生長。綜合考慮苗高、莖粗、根長、鮮質(zhì)量增量、壯苗指數(shù)等生長指標(biāo)，特別是從培育壯苗的角度來看，辣木幼苗生長的最適溫度為30 ℃。

3.3 溫度對辣木幼苗生理指標(biāo)的影響

Almeselmani等[19]認(rèn)為，高溫脅迫會破壞質(zhì)膜的穩(wěn)定性，并影響植物正常生理過程。本試驗研究結(jié)果表明，在25～30 ℃范圍內(nèi)，辣木幼苗葉片MDA含量和相對電導(dǎo)率都保持較低水平，隨著溫度的升高或降低，MDA含量顯著增加，而35 ℃處理下的相對電導(dǎo)率與25～30 ℃時無顯著差異，只有當(dāng)溫度升高至40 ℃或低于25 ℃時，相對電導(dǎo)率才顯著增大。這說明，受到高、低溫脅迫時，辣木幼苗葉片產(chǎn)生膜脂過氧化反應(yīng)，導(dǎo)致過氧化產(chǎn)物MDA含量的增加，但辣木幼苗對高溫有一定的耐受性，在35 ℃處理下可以通過滲透調(diào)節(jié)機(jī)制來維持一定的滲透壓，暫時阻止胞內(nèi)物質(zhì)的外滲。而當(dāng)溫度升高至40 ℃或低于25 ℃時，溫度脅迫加重，超出辣木幼苗自身的滲透調(diào)節(jié)能力，使質(zhì)膜透性顯著增大。

本試驗中，在25～35 ℃范圍內(nèi)，辣木幼苗葉片可溶性糖含量保持較低水平，隨著溫度的升高或降低，可溶性糖含量顯著增加，這說明溫度脅迫下辣木幼苗葉片會主動積累可溶性糖，以通過滲透調(diào)節(jié)作用來適應(yīng)環(huán)境溫度變化[20]。

田丹青等[21]認(rèn)為，植物體內(nèi)的抗氧化酶在活性氧清除過程中發(fā)揮重要作用，其活性與植物低溫抗性密切相關(guān)。本試驗結(jié)果表明，在25 ℃條件下，辣木幼苗保護(hù)性酶SOD和POD的活性均保持較低水平，隨著溫度的升高或降低，造成辣木幼苗體內(nèi)活性氧自由基的積累，保護(hù)酶系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)制發(fā)生作用，使SOD和POD的活性逐漸增強(qiáng)，其中SOD活性的增強(qiáng)更為顯著。

張毅龍等[22]認(rèn)為，溫度脅迫會使葉綠素合成受阻和葉綠素分解加速，導(dǎo)致葉綠素相對含量下降。王春萍等[23]研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫會降低植物PSⅡ電子傳遞和光能轉(zhuǎn)化效率。本試驗中，辣木幼苗的葉綠素相對含量與葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)大體上均是在25～35 ℃范圍時保持較高水平，并隨著溫度的升高或降低而逐漸降低。這表明高、低溫脅迫下，辣木幼苗的葉綠素相對含量降低，光合機(jī)構(gòu)受到傷害，PSⅡ反應(yīng)中心的效率降低。辣木幼苗葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)中，φPo、PTR、PET、PIABS與葉綠素相對含量呈極顯著正相關(guān)，RC/ABS與葉綠素相對含量呈顯著相關(guān)，這說明葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)以葉綠素為天然探針，具有靈敏度高、能夠反映“內(nèi)在性”的特點[24]。在本試驗中還發(fā)現(xiàn)，PIABS對溫度變化的敏感性要大于φPo，這表明PIABS可以更準(zhǔn)確地反映植物光合機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，這與孫永平等[25]的研究結(jié)果相類似。

綜上所述，辣木種子發(fā)芽的最適溫度是25 ℃，辣木幼苗生長的最適溫度是30 ℃，過高或過低的溫度會抑制辣木種子的萌發(fā)和幼苗的生長，高、低溫脅迫會影響辣木幼苗的質(zhì)膜透性、可溶性糖含量、保護(hù)性酶活性以及PSⅡ反應(yīng)中心狀態(tài)。本試驗對辣木幼苗經(jīng)不同溫度處理8 d后的生理指標(biāo)進(jìn)行比較，初步探索了辣木幼苗對不同溫度處理的生理響應(yīng)。但若要更深入探討辣木抗寒、耐熱的生理生化機(jī)制，還需對高、低溫脅迫下辣木生理指標(biāo)的動態(tài)變化情況做進(jìn)一步的研究。

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