張碧茹， 米俊珍， 趙寶平， 海 霞， 張?zhí)m英， 李英浩， 劉景輝

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)雜糧產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心/內(nèi)蒙古自治區(qū)高校燕麥工程研究中心/內(nèi)蒙古自治區(qū)雜糧工程技術(shù)研究中心/內(nèi)蒙古自治區(qū)燕麥工程實(shí)驗(yàn)室， 呼和浩特 010019)

燕麥(AvenasativaL.)作為內(nèi)蒙古特色糧飼兼用作物，具有一定的耐鹽性，而高濃度鹽脅迫會(huì)抑制燕麥種子萌發(fā)及生長(zhǎng)發(fā)育[1-2]，鹽分會(huì)改變種子和環(huán)境間的滲透勢(shì)，造成種子吸水困難，進(jìn)而影響種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)[3-4]。因此，如何促進(jìn)燕麥種子萌發(fā)和提高幼苗耐鹽性是目前亟待解決的問(wèn)題，在眾多方法中，外源物質(zhì)浸種[5-7]是簡(jiǎn)便有效的途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。亞精胺作為多胺(Polyamines，PAs)的一種，能在一定程度上提高種子活力和發(fā)芽能力[8-9]，而亞精胺浸種的有效性依賴于合適的浸種濃度和浸種時(shí)間。王玉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，0.2 mmol/L 亞精胺浸種10 h后番茄種子發(fā)芽最快，活力指數(shù)最高，苜蓿種子以0.5 mmol/L 亞精胺浸種24 h時(shí)萌發(fā)效果最佳[11]，1 mmol/L 亞精胺溶液浸種24 h可明顯提高小麥幼苗的相對(duì)干重[12]，說(shuō)明浸種濃度和浸種時(shí)間因作物不同而存在差異。研究發(fā)現(xiàn)，辣椒經(jīng)亞精胺浸種后，改善了種子萌發(fā)并促進(jìn)其早期幼苗生長(zhǎng)[13]，鹽脅迫下由亞精胺浸種處理后的小麥幼苗具有更高耐鹽性[14-15]。以上表明，外源亞精胺浸種能夠促進(jìn)作物種子萌發(fā)，對(duì)提高幼苗在鹽脅迫下的抵抗能力具有重要意義，而目前關(guān)于亞精胺浸種改善燕麥種子萌發(fā)期耐鹽性方面的研究報(bào)道較少。因此，本研究以耐鹽性不同的燕麥品種為材料，研究鹽脅迫下適宜亞精胺浸種時(shí)間和濃度對(duì)燕麥種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，以期為亞精胺提高燕麥種子萌發(fā)期耐鹽性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

本試驗(yàn)于2019—2020年在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)燕麥產(chǎn)業(yè)研究中心進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用鹽敏感品種草莜1號(hào)和耐鹽品種白燕2號(hào)，分別由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院和吉林省白城市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1外源亞精胺浸種濃度及時(shí)間篩選

亞精胺設(shè)5個(gè)處理濃度，分別為1.0 mmol/L、0.5 mmol/L、0.25 mmol/L、0.01 mmol/L和0 mmol/L；在黑暗條件下(20±2)℃，用裝有10 mL不同濃度亞精胺溶液的培養(yǎng)皿分別浸泡(要求藥劑浸沒種子)燕麥種子6 h、12 h、18 h和24 h，以未浸泡的種子為對(duì)照(ck)。在浸泡之前，燕麥種子用4% NaClO表面滅菌10 min，并用蒸餾水沖洗3次。預(yù)浸泡處理后，將種子用蒸餾水漂洗并在通風(fēng)環(huán)境下(27±3)℃晾干48 h。發(fā)芽試驗(yàn)的具體方法為：將浸泡后晾干的種子均勻放入鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿50粒種子，加入蒸餾水(以濾紙和種子浸濕為宜)，放入恒溫箱培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為16 h光照(23 ℃)、8 h黑暗(18 ℃)，周期循環(huán)，相對(duì)濕度控制在60%～80%。試驗(yàn)期間用蒸餾水補(bǔ)充水分，使濾紙保持濕潤(rùn)，每天記錄種子發(fā)芽數(shù)，一直記錄到第7天。種子發(fā)芽以胚根達(dá)到種子長(zhǎng)度的一半為標(biāo)準(zhǔn)。第4天計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，第7天計(jì)算發(fā)芽率，并測(cè)量燕麥種子的胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)和胚根、胚芽及種子殘?bào)w干重等指標(biāo)[16-18]。

發(fā)芽勢(shì)(%)=(第4天時(shí)全部發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%；

發(fā)芽率(%)=(最終種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%；

物質(zhì)轉(zhuǎn)化率(%)=[(胚根干重+胚芽干重)/(種子殘?bào)w干重+胚根干重+胚芽干重)]×100%。

1.3.2亞精胺浸種對(duì)鹽脅迫下種子萌發(fā)的影響

將燕麥種子用亞精胺浸種后，用0、50、72.5、100 mmol/L鹽溶液(NaCl和Na2SO4摩爾比1∶1)對(duì)種子進(jìn)行處理，計(jì)算鹽脅迫條件下燕麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)，并測(cè)定種子胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)和胚根、胚芽及種子殘?bào)w干重等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2016軟件整理和制圖，用SPSS 22.0軟件進(jìn)行雙因素方差分析和SAS 19.0軟件進(jìn)行差異顯著性統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 亞精胺浸種濃度和浸種時(shí)間對(duì)燕麥種子萌發(fā)的影響

雙因素方差分析表明(表1)，亞精胺浸種時(shí)間、浸種濃度及兩者交互作用均顯著影響燕麥種子的發(fā)芽勢(shì)、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)及物質(zhì)轉(zhuǎn)化率(p<0.05)；浸種濃度對(duì)燕麥種子的發(fā)芽率影響顯著，而浸種時(shí)間及浸種時(shí)間與濃度之間的交互作用對(duì)燕麥種子的發(fā)芽率影響不顯著。

表1 發(fā)芽指標(biāo)雙因素方差分析結(jié)果Table 1 Results of two-factor variance analysis of germination indexes

燕麥種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)及物質(zhì)轉(zhuǎn)化率隨亞精胺浸種濃度增加及時(shí)間延長(zhǎng)呈單峰曲線變化，在浸種濃度為0.5 mmol/L，浸種時(shí)間為12 h時(shí)達(dá)到最大值(表2)，鹽敏感品種種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)及物質(zhì)轉(zhuǎn)化率分別為74.0%、84.7%、11.8 cm、11.1 cm及86.3%，較耐鹽品種分別增加了37、22、1、2、9個(gè)百分點(diǎn)。

表2 亞精胺浸種濃度和浸種時(shí)間對(duì)燕麥種子萌發(fā)的影響Table 2 Effects of concentration and soaking time of spermidine on germination of oat seeds

2.2 亞精胺浸種對(duì)鹽脅迫下燕麥種子萌發(fā)的影響

隨著鹽脅迫濃度的增加，燕麥種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)及物質(zhì)轉(zhuǎn)化率均呈下降趨勢(shì)，且差異顯著(p<0.05)(表3)。浸種后，在0、50、72.5 mmol/L和100 mmol/L鹽脅迫下鹽敏感品種發(fā)芽勢(shì)增加了9.6%、49.8%、115.0%和201.4%，發(fā)芽率增加了15.3%、55.0%、51.5%和112.4%，胚芽長(zhǎng)增加了15.7%、26.1%、31.6%和118.1%，胚根長(zhǎng)增加了18.6%、54.29%、92.3%和172.3%，物質(zhì)轉(zhuǎn)化率增加了13.2%、40.0%、97.6%和80.0%；而耐鹽品種發(fā)芽勢(shì)增加了1.3%、18.5%、19.3%和33.0%，發(fā)芽率增加了10.7%、26.8%、12.6%和7.8%，胚芽長(zhǎng)增加了3.3%、13.2%、9.7%和109.1%，胚根長(zhǎng)增加了15.9%、5.2%、26.1%和170.0%，物質(zhì)轉(zhuǎn)化率增加了12.2%、18.2%、75.5%和37.3%。綜上表明，在72.5 mmol/L鹽脅迫下，亞精胺浸種后對(duì)鹽敏感品種草莜1號(hào)萌發(fā)能力提升更顯著。

表3 亞精胺浸種對(duì)鹽脅迫下燕麥種子萌發(fā)的影響Table 3 Effects of spermidine on seed germination of oats under salt stress

3 討 論

3.1 亞精胺浸種時(shí)間和浸種濃度對(duì)燕麥種子萌發(fā)的影響

種子萌發(fā)是保證出苗、全苗、壯苗的關(guān)鍵，為作物整齊生長(zhǎng)及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[19]。選擇亞精胺浸種可有效提高種子萌發(fā)能力。本研究結(jié)果顯示，濃度在0.5 mmol/L下浸種12 h對(duì)燕麥種子發(fā)芽率、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)、物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的提升效果最優(yōu)，而在夏關(guān)雪瑩等[11]的研究中發(fā)現(xiàn)，相同亞精胺濃度浸種24 h時(shí)苜蓿種子發(fā)芽率、生物量等指標(biāo)達(dá)到最高值，與本研究結(jié)果不一致。可能因?yàn)槌鲅帑湻N子適宜浸種時(shí)間導(dǎo)致種子發(fā)生吸脹損傷[20-21]，造成種子萌發(fā)能力減弱、幼苗生長(zhǎng)受到抑制，說(shuō)明浸種時(shí)長(zhǎng)是影響種子萌發(fā)的重要因素。同樣，杜紅陽(yáng)等[22]對(duì)玉米種子萌發(fā)的研究表明，濃度在1.0 mmol/L下浸種24 h時(shí)能有效提高種子發(fā)芽勢(shì)、胚芽鞘長(zhǎng)，這是因?yàn)閬喚方N濃度和浸種時(shí)間共同作用的結(jié)果，可能會(huì)因作物種類不同而不同。

3.2 亞精胺浸種對(duì)鹽脅迫下燕麥種子萌發(fā)的影響

土壤鹽漬化最先影響種子萌發(fā)進(jìn)而影響生長(zhǎng)，因此提高種子的萌發(fā)能力和耐鹽性至關(guān)重要[26]。鹽脅迫下可以通過(guò)亞精胺浸種處理提高種子的出苗率和耐鹽性[6,23]。有研究表明，亞精胺浸種不僅可以通過(guò)增大根冠比來(lái)降低鹽脅迫對(duì)番茄種子萌發(fā)的影響[24]，而且會(huì)增強(qiáng)肥披堿草、星星草及野大麥牧草種子的萌發(fā)及植株的抗鹽性[25]。本研究發(fā)現(xiàn)， 亞精胺浸種顯著促進(jìn)鹽脅迫下燕麥種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)，說(shuō)明亞精胺浸種在提高燕麥種子耐鹽性方面作用效果顯著。有學(xué)者認(rèn)為，鹽脅迫會(huì)破壞種子內(nèi)部滲透勢(shì)，使萌發(fā)受抑制[26-27]，適宜濃度和時(shí)間的亞精胺可能改變了燕麥種子內(nèi)部滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量及轉(zhuǎn)化，進(jìn)而抵御鹽脅迫帶來(lái)的傷害[28-29]，出現(xiàn)差異的作用機(jī)制尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。同時(shí)本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在72.5 mmol/L鹽脅迫下，亞精胺浸種對(duì)鹽敏感品種作用效果顯著大于耐鹽品種，原因可能是耐鹽品種自身具有較高的耐鹽基因表達(dá)量[28]，對(duì)亞精胺敏感程度存在差異。