彭 新，石鳳翎，*，付娜娜，楊艷婷

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院/草地資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，呼和浩特 010018)

種子萌發(fā)以及幼苗生長階段是植物生命歷程的初始階段，對其后續(xù)生長過程適應(yīng)能力的構(gòu)成具有較深遠(yuǎn)的影響[1]。種子在萌發(fā)及幼苗生長階段還沒有成熟的資源獲取和利用的能力，因此大多數(shù)植物種子此階段容易失活[2-3]。一般野生小粒的豆科牧草種子常存在非生物脅迫環(huán)境下不易萌發(fā)、建植不易成功等問題。因此，本研究通過模擬干旱和鹽堿的非生物脅迫環(huán)境，比較野火球晚熟材料與紅三葉材料在種子萌發(fā)期的抗性強(qiáng)弱，篩選抗性強(qiáng)的種質(zhì)材料，為三葉草屬牧草栽培利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

野火球(TrifoliumlupinasterL.)晚熟材料、紅三葉(TrifoliumpretenseL.)，種子采收于2020年，采收地點(diǎn)位于呼市內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院牧草試驗(yàn)材料圃，種子常溫貯藏，第2 a進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。

表1 供試材料

1.2 試驗(yàn)方法

選取大小均勻、籽粒飽滿的野火球晚熟材料、紅三葉材料的種子各100粒，用普通砂紙勻速轉(zhuǎn)圈打磨23次，再用0.1%氯化汞溶液消毒3 min，流水沖洗5 min，將種子均勻排列在培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)箱光照周期為24 h。以蒸餾水為對照，設(shè)置不同質(zhì)量濃度(0(CK)、5%、10%、15%、20%、25%)的PEG6000水溶液，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的(0(CK)、40、80、120、160、200 mmol/L)的NaCl水溶液模擬干旱、鹽脅迫環(huán)境。采用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)法，于第8 d結(jié)束發(fā)芽試驗(yàn)。每日19∶00統(tǒng)計(jì)正常發(fā)芽種子粒數(shù)，并于發(fā)芽試驗(yàn)第8 d稱取幼苗鮮重(S)，計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等。每個(gè)處理濃度下設(shè)置3次重復(fù)，試驗(yàn)期間采用吸管量測法每天加入等量相應(yīng)脅迫處理液以保持濾紙濕潤，于25℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

1.3 測定指標(biāo)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

參照“種子檢驗(yàn)規(guī)程”[4-5]的方法

(1)發(fā)芽率(%)=實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%;

(2)發(fā)芽速度系數(shù)= ∑n/∑(d×n)(式中d為從置床之日算起的天數(shù)d;n為相應(yīng)各日的正常發(fā)芽種子粒數(shù)/個(gè))[5];

(3)平均發(fā)芽時(shí)間=∑(d×n)/∑n[5];

(4)發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gi/Di)(式中Gi為第i天發(fā)芽總數(shù)/個(gè)，Di為第i天/d);

(5)活力指數(shù)(VI)=GI×S(式中S為種苗鮮重/g);

(6)相對發(fā)芽指數(shù)=處理的發(fā)芽指數(shù)/對照的發(fā)芽指數(shù)×100%;

(7)相對活力指數(shù)=處理的活力指數(shù)/對照的活力指數(shù)×100%;

(8)采用隸屬函數(shù)值法對2份供試材料萌發(fā)期各項(xiàng)指標(biāo)的測定值進(jìn)行抗逆性評(píng)價(jià)分析，根據(jù)以下公式綜合評(píng)價(jià)2份材料的抗逆性。

指標(biāo)與抗逆性呈正相關(guān)：X(p)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

指標(biāo)與抗逆性呈負(fù)相關(guān)：X(p)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，SAS9.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對2份材料種子發(fā)芽率的影響

在NaCl脅迫下，2份材料種子隨著NaCl處理濃度的升高，相對發(fā)芽率均呈降低的趨勢，均顯著(P<0.05)低于CK。當(dāng)NaCl處理濃度為40 mmol/L、80 mmol/L時(shí),2份材料間種子相對發(fā)芽率差異顯著(P<0.05)。當(dāng)NaCl濃度高于120 mmol/L時(shí)兩者的相對發(fā)芽率接近0，出現(xiàn)明顯抑制作用。說明低濃度下野火球種子抗鹽能力優(yōu)于紅三葉材料，高濃度鹽脅迫可顯著抑制其種子萌發(fā)。

注：不同大寫字母表示NaCl處理同一鹽濃度不同材料間差異顯著(P<0.05)；不同小寫字母表示NaCl處理同一材料不同鹽濃度間差異顯著(P<0.05)。

2.2 鹽脅迫對2份材料種子活力的影響

活力指數(shù)可表征種子發(fā)芽速度及生長量，活力指數(shù)高的種子適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力也強(qiáng)[13]。隨著鹽的濃度增大，2份材料的活力指標(biāo)相對值均出現(xiàn)降低的趨勢，均與CK差異性顯著(P<0.05)。40、80、120 mmol/L的NaCl處理對H材料種子的發(fā)芽速度系數(shù)抑制作用并不明顯，并且與CK差異性不顯著(P>0.05)，高濃度(200 mmol/L)的NaCl處理對2份材料種子的發(fā)芽速度系數(shù)均具有較強(qiáng)的抑制作用，均與CK差異性顯著(P<0.05)，說明高濃度鹽處理能夠強(qiáng)烈減緩這2份材料種子的發(fā)芽速度。當(dāng)NaCl濃度為120、160、200 mmol/L時(shí)，2份材料種子只有少量萌發(fā)，幼苗生長受阻，生物量小，相對活力指數(shù)極低。在同一鹽濃度條件下(40、80、120、160、200 mmol/L)，2份材料間種子相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)均差異不顯著(P>0.05)。高濃度(160、200 mmol/L)的NaCl處理對2份材料種子的平均發(fā)芽時(shí)間具有延緩作用，與CK差異性顯著(P<0.05)。

表2 鹽脅迫對三葉草屬2份材料種子活力的影響

2.3 干旱脅迫對2份材料種子發(fā)芽率的影響

由圖2可知，各處理的相對發(fā)芽率隨PEG 6000濃度的升高逐漸降低，當(dāng)PEG濃度高于5%時(shí)，2份材料相對發(fā)芽率與CK差異顯著(P<0.05)；PEG濃度為20%、25%時(shí)，2份材料的種子不萌發(fā)，與CK差異顯著(P<0.05)，說明高濃度的PEG脅迫對2份材料種子的萌發(fā)具有絕對的抑制作用。在干旱處理下，2份材料在各濃度處理下的相對發(fā)芽率均無顯著差異(P>0.05)。

圖2 干旱脅迫對2份材料種子相對發(fā)芽率的影響

2.4 干旱脅迫對2份材料種子活力的影響

由表3可知，2份材料種子隨著干旱脅迫濃度的增加，相對活力指數(shù)也持續(xù)下降，且均與CK差異顯著(P<0.05)；當(dāng)干旱脅迫濃度達(dá)到15%甚至更高時(shí)，相對活力指數(shù)、相對發(fā)芽指數(shù)幾乎為0，說明高濃度的干旱脅迫對2份材料種子的萌發(fā)有很強(qiáng)的抑制作用。對于2份材料種子而言，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的加大，其發(fā)芽速度系數(shù)呈明顯降低趨勢，當(dāng)PEG濃度高于10%，2份材料均與CK差異顯著(P<0.05)，說明高濃度的干旱脅迫會(huì)減緩其發(fā)芽速度。干旱脅迫處理下，2份材料相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)、發(fā)芽速度系數(shù)、發(fā)芽時(shí)間均無顯著差異(P>0.05)。高濃度(20%、25%)干旱脅迫下各項(xiàng)指標(biāo)均為0，強(qiáng)烈抑制2份材料種子萌發(fā)。

表3 干旱脅迫對2份材料種子活力的影響

2.5 2份材料抗逆性隸屬函數(shù)分析

用隸屬函數(shù)法對2份材料的相對發(fā)芽率等指標(biāo)進(jìn)行分析，從而綜合評(píng)價(jià)其抗逆性。從表4可以得出，野火球晚熟材料的抗逆性強(qiáng)于紅三葉材料。

表4 鹽脅迫及干旱脅迫下2份材料隸屬函數(shù)值表

3 討論

3.1 鹽堿干旱脅迫

萌發(fā)期是植物最早被脅迫的時(shí)期，此時(shí)期的耐鹽性是判斷植物耐鹽能力的標(biāo)準(zhǔn)之一[6]。種子萌發(fā)能力的強(qiáng)弱可通過發(fā)芽率反映[7]。鹽脅迫對植物造成的危害主要包含離子毒害、滲透脅迫等[8-9]。該試驗(yàn)高濃度的NaCl處理可抑制紅三葉、野火球晚熟材料種子的正常萌發(fā)，且隨處理濃度的增加，種子萌發(fā)率及生活力越低；此表現(xiàn)可能與種子吸水困難[10]有關(guān)，該結(jié)果與王妮妮等人的研究結(jié)果[11-14]類似。

近年來，PEG模擬干旱脅迫廣泛應(yīng)用于牧草種子萌發(fā)期的研究中，可作為判斷植物整體抗旱性的依據(jù)之一[15]。程波[16]等人研究表明，不同濃度的PEG對紫花苜蓿種子的萌發(fā)均有抑制作用，隨PEG濃度升高抑制效果增強(qiáng)，本研究結(jié)果同樣表明，隨著干旱脅迫程度的增強(qiáng)，2份材料種子的發(fā)芽率不僅降低，其發(fā)芽速度也顯著降低。

3.2 三葉草屬牧草種子萌發(fā)期抗逆性的綜合評(píng)價(jià)

如何有效、簡便的評(píng)價(jià)種子的發(fā)芽能力在生產(chǎn)上有深遠(yuǎn)意義?？琢铉鞯萚18]為避免評(píng)價(jià)時(shí)出現(xiàn)片面的結(jié)果，采用隸屬函數(shù)法對多個(gè)苜蓿品種進(jìn)行測評(píng)。宮文龍等[17]通過打分對苜蓿的耐鹽性進(jìn)行評(píng)價(jià)。在本試驗(yàn)中，同樣采取隸屬函數(shù)法，對2份三葉草屬材料的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算排序，以綜合比較2份材料對逆境脅迫的耐受能力。萌發(fā)期的強(qiáng)抗逆性在整個(gè)生命周期能否同樣表現(xiàn)一致，還有待進(jìn)一步研究[19-21]。

4 結(jié)論

4.12份種質(zhì)材料相比，野火球晚熟材料種子在萌發(fā)階段具有較強(qiáng)的耐NaCl能力和耐干旱能力。

4.2綜合評(píng)價(jià)2份材料的抗逆性由強(qiáng)到弱順序?yàn)橐盎鹎蛲硎觳牧戏N子>紅三葉材料種子。