全 文 ：收稿日期:2009-06-28
基金项目:国家科技支撑计划(2008BADB3B08);福建省青年人才项目(2008F3022);福建省农业科学院科技创新团队建设基金(STIF-Y01)。
作者简介:任丽花(1977-),女 ,助理研究员。研究方向:植物营养与环境生态。 Email:rlh306@yahoo.com.cn。通讯作者翁伯琦(1957-),
男 ,研究员。研究方向:土壤肥料与生态农业技术。 Email:boqiweng@yahoo.com.cn。
干旱胁迫对圆叶决明种子萌发的影响
任丽花 1, 2 , 翁伯琦 3 , 余　华 1, 2 , 王义祥 3 , 徐国忠3
(1.福建省农业科学院中心实验室 ,福建 福州 350013;2.福建省精密仪器农业测试重点实验室 ,
福建 福州 350003;3.福建省农业科学院农业生态研究所 ,福建 福州 350013)
摘要:通过聚乙二醇(PEG-6000)溶液模拟干旱条件 ,分别对圆叶决明 CPI86134与 CPI34721种子进行胁迫处理 , 测定不同
胁迫梯度下 , 发芽率 、发芽势 、相对发芽势 、胚根 /胚芽比值等指标的变化情况 , 据此综合评定两者的抗旱性。结果表明 , 不
同浓度的 PEG胁迫环境对圆叶决明种子萌发有显著影响 , 随着干旱胁迫程度加大 , 对种子萌发的抑制作用明显增强 , 活力
指数对 PEG胁迫的反应更敏感。 CPI34721与 CPI86134种子萌发受干旱胁迫抑制的程度不同 , 其中 CPI34721 较弱 ,
CPI86134相对较强。萌发初期 , CPI34721的发芽率 、相对发芽率 、发芽势 、相对发芽势 、发芽指数等指标与 CPI86134比较都
表现出较高的数值。
关键词:干旱;圆叶决明;发芽率;活力
中图分类号:S541 文献标识码:A 文章编号:1673-0925(2010)04-0232-04
EffectsofdroughtstressontheseedgerminationofChamaecristarotundifolia
RENLi-hua1, 2 , WENGBo-qi3 , YUHua1, 2 , WANGYi-xiang3 , XUGuo-zhong3
(1.CentralLaboratory, FujianAcademyofAgriculturalSciences, Fuzhou, Fujian350013, China;
2.KeyLaboratoryofTestinAgriculturalFieldbyPrecisionTypeinstrument, Fuzhou, Fujian350003, China;
3.ResearchCenterofEcologicalAgriculture, FujianAcademyofAgriculturalSciences, Fuzhou, Fujian350013, China)
Abstract:ThedroughtstresswasmadeintreatmentstothediferentpopulationsofChamaecristarotundifoliaintheirseedgerminatingpe-
riodbyusingPEG-6000solution, thegerminationpercentageandvigour, ratioofradiclesandplumulesandotherindexweremeasured.
Accordingtotheseindexes, thedroughtresistanceoftwopopulationsofC.rotundifoliawasevaluatedcomprehensively.Theresultsre-
vealedthatPEGofdifferentconcentrationsaffectedthegerminationoftheseedsofC.rotundifolia, significantly.Theseedgerminationwas
inhibitedmoreseverelywiththestrengtheningofdroughtstress.VigorindescesweremoresensitiveinresponsetoPEGstress.CPI34721
wasstrongerthanCPI86134 indrought-resistance, andhigherthanCPI86134ingerminationpercentage, relativegerminationpercentage,
sprouttendency, relativetendencyofsprouting, sproutindexesatgerminatingstage.
Keywords:drought;Chamaecristarotundifolia;germinationpercentage;vigor
圆叶决明(Chamaecristarotundifolia)是一种重要的多年生热带豆科牧草 ,具有耐酸 、耐旱 、耐瘠薄 、产量高 、
固氮能力强 、养分含量高 、无病虫害等优点。在澳大利亚等国已是重要的商业性豆科牧草 , 1986年以来 ,在我国
广东 、福建 、湖南等地成功引种并成为当地重要的豆科牧草资源。目前对圆叶决明的研究多集中在大田生长及
适应性方面 ,关于该牧草在逆境(如干旱 、高温等)条件下的生理生化研究报道甚少。近年来 ,有许多关于利用聚
乙二醇(PEG)对部分豆科和禾本科牧草进行干旱胁迫的报道[ 1-8] ,本试验通过 PEG-6000模拟干旱胁迫处理圆
叶决明 2个品种种子 ,统计分析干旱胁迫条件下不同品种萌发初期的生理指标 ,如发芽势 、发芽率 、幼苗生长等
的变化情况 ,旨在为圆叶决明耐旱机理的研究和人工栽培提供依据。
亚热带农业研究　　　　　　
SubtropicalAgricultureResearch
第 6卷 第 4期
　2010年 11月
DOI :10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2010.04.008
1　材料与方法
1.1　材料
CPI34721,匍匐型多年生热带草本植物;CPI86134,半直立型多年生草本植物。种子由福建省农科院生态农
业研究中心提供。
1.2　方法
种子萌发实验参考文献 [ 9]的测定方法 ,挑选大小适中 、均匀一致的优质种子 ,对种子进行机械处理以破损
种皮 ,用 70%酒精消毒 10min后再用蒸馏水洗净 ,然后将种子均匀摆入铺有 2层无菌滤纸的培养皿中。每个培
养皿放 50粒 , 5次重复 ,准确量取 5 mL配制好的 5%、10%、15%、20%、25%(分别标记为处理 1、2、3、4、5)的
PEG-6000浸润种子 ,表示不同程度的干旱胁迫强度 ,用蒸馏水作对照(标记为 0)。置于 25℃培养箱中避光进行
发芽试验 ,萌发过程中每隔 24h更换 1次吸水床 ,以减少水势变动。从种子置床之日起观察 ,以胚根正常且长度
等于种子长度 ,最少有 1个子叶与胚根连接作为发芽标准 ,将 5个重复中任一粒种子最早发芽之日作为该处理
发芽的起始期 ,发芽期间每天定时统计发芽数 , 5d统计发芽势 , 10d时测量幼苗胚芽(包括胚轴和顶芽)与初生
根长度 ,并将二者相加计算苗长。
1.3　测定项目
试验结束后计算各指标 ,种子活力测定包括种子发芽指数和活力指数。
发芽指数(GI)=∑GtDt, Gt为第 t日的发芽数 , Dt为发芽天数;活力指数(VI)=GI×S, GI为发芽指数 , S为芽
的长度 +根的长度。
发芽率 /%=供试种子的发芽数供试种子数 ×100;发芽势 /%=
正常发芽种数
供试种子数 ×100
相对发芽势 /%= 发芽势对照组发芽势 ×100;相对发芽率 /%=
发芽率
对照组发芽率 ×100
1.4　数据处理方法
统计分析均采用 Excel和 SAS软件处理。
2　结果与分析
2.1　PEG胁迫对圆叶决明种子发芽率和发芽势的影响
从图 1、2可见 ,在相同处理天数下 ,随着干旱胁迫程度的加大 ,种子的发芽势 、发芽率降低。从萌发初期至
试验结束 ,干旱胁迫条件下 CPI34721种子的发芽率及发芽势都显著高于 CPI86134种子。在 20%PEG-6000干
旱胁迫处理下 , CPI86134种子的发芽率及发芽势无任何增加 ,说明 CPI86134种子的萌发活性被强烈抑制 ,而
CPI34721种子的萌发活性受抑制程度较弱。CPI34721种子在低浓度 PEG-6000(5%、10%)处理下 ,其发芽率及发
芽势未明显下降 ,随着 PEG浓度的提高 ,发芽率及发芽势明显下降 ,可见低于 10% PEG-6000处理对 CPI34721
种子发芽率及发芽势影响不显著。
2.2　PEG胁迫对圆叶决明幼苗生长的影响
由表 1可以看出 ,随着干旱胁迫程度的加大 , CPI34721与 CPI86134种子的胚芽生长受抑制 ,苗长及苗鲜重
随着干旱胁迫程度的加重而降低 ,胚根的长度及胚根 /胚芽比值先减小后增大 ,均在 10%PEG-6000达到最小 ,说
明低浓度 PEG处理有促进种子胚根生长的作用。当 PEG-6000浓度大于 10%时 ,干旱明显抑制 CPI34721与
CPI86134胚芽的生长而促进了根的生长。这是因为在水分胁迫下 ,植物通过自我调节地上与地下器官的关系 ,
使营养物质优先满足根系(胚根)的生长 ,以保证幼苗的成活和生长。因此 ,胚根 /胚芽比值的提高是植物对水分
胁迫的一种适应性反应 ,胡荣海[ 10]认为胚根、胚芽的长度及其比值可作为衡量抗旱性强弱的指标。本试验表
·233·第 4期 任丽花等:干旱胁迫对圆叶决明种子萌发的影响
明 ,在不同程度干旱胁迫处理下 CPI34721胚根 /胚芽值明显高于 CPI86134,在 20% PEG-6000胁迫处理下尤其
明显。
表 1　不同浓度PEG处理对圆叶决明幼苗生长的影响
Table1　EfectsofPEGindiferentconcentrationonthegrowthofC.rotundifoliaseedlings
品种 PEG/% 胚芽长 /cm 胚根长 /cm 苗长 /cm 鲜重 /g 胚根 /胚芽
CPI34721 0 3.6±0.323 1.8±0.051 5.4±0.283 0.2201±0.068 0.50±0.109
5 2.5±0.130 0.9±0.073 3.4±0.177 0.1140±0.0109 0.36±0.030
10 1.7±0.083 0.6±0.029 2.3±0.103 0.1114±0.0082 0.35±0.045
15 1.3±0.068 0.9±0.068 2.2±0.069 0.0854±0.0079 0.69±0.102
20 0.9±0.096 1.9±0.187 2.8±0.171 0.0378±0.0049 2.11±0.331
25 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
CPI86134 0 4.2±0.198 1.0±0.088 5.2±0.257 0.1396±0.0167 0.24±0.025
5 2.6±0.160 0.3±0.048 2.9±0.187 0.0462±0.0098 0.12±0.018
10 2.2±0.260 0.2±0.033 2.4±0.289 0.0218±0.0019 0.09±0.031
15 1.3±0.116 0.3±0.058 1.6±0.173 0.0156±0.0011 0.23±0.025
20 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
25 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
2.3　PEG胁迫对圆叶决明种子活力指数的影响
表 2　不同浓度 PEG处理对圆叶决明种子活力指数的影响
Table2　EfectsofPEGindiferentconcentrationonthe
vigorindexesofC.rotundifoliaseeds
品种 PEG/% 相对发芽率 /%
相对发
芽势 /%
发芽指
数 /GI
活力指
数 /VI
CPI34721 0 100.0 100.0 3.1 16.7
5 89.8 113.6 2.8 9.5
10 93.1 94.5 2.8 6.4
15 64.5 54.5 2.0 4.4
20 19.6 10.9 0.6 1.7
25 0.0 0.0 0.0 0.0
CPI86134 0 100.0 100.0 1.1 5.2
5 81.8 19.4 0.9 2.6
10 27.3 16.1 0.3 0.7
15 17.0 16.1 0.2 0.3
20 0.0 0.0 0.0 0.0
25 0.0 0.0 0.0 0.0
　　由表 2可见 , CPI34721、CPI86134相对发芽率 、相
对发芽势及发芽指数随着干旱胁迫程度的加大而降
低 ,均受到不同程度抑制。随着 PEG浓度的增大 ,发
芽指数下降率也不断增加 , CPI34721分别为 43.1%、
61.7%、 73.7%、89.8%, CPI86134分别为 50.0%、
86.5%、94.2%。同一浓度 PEG-6000胁迫条件下 ,不
同品种的发芽指数对干旱胁迫的敏感程度不同 ,品
种间差异明显。圆叶决明种子活力指数受干旱胁迫
的影响较大 ,随着 PEG-6000胁迫浓度的增大 ,活力
指数下降率明显上升 , CPI34721分别为 9.7%、9.7%、
35.5%、 80.6%, CPI86134分别为 18.2%、 72.7%、
81.8%。同一 PEG浓度胁迫下 ,不同品种的活力指
数下降差异显著 ,但 PEG浓度达 25%时 ,由于抑制
·234· 亚　热　带　农　业　研　究 第 6卷
作用过大 ,品种间活力指数下降率差异不明显。
3　讨论
应用 PEG模拟干旱胁迫种子萌发 ,即通过调节溶液的渗透压以限制水分进入种子 ,起到了水分胁迫的作
用 ,如果这种胁迫在植物耐受范围内 ,在种子吸胀时添加 PEG可以防止种子吸胀时造成的质膜损伤 ,也有利于
膜系统的修复 ,从而提高种子萌发率 ,还能促进幼苗的生长。当这种胁迫超过植物的耐受范围就会使植物萌发
受阻 ,当渗透势降低到一定程度种子就会因吸水不足而不能萌发。
本研究表明 , CPI34721与 CPI86134种子在所分析的几项指标中均存在差异 ,综合各项分析指标 , CPI34721
种子都表现出较高的数值 ,初步说明其萌发初期抗旱性较 CPI86134种子稍强一些。如用于干旱区牧草补播 、抗
旱品种选育 , CPI34721是首选的品系。不过本试验仅仅是室内试验条件下得出的结论 ,而且只是针对种子萌发
时期的试验结果 ,二者大田试验表现还有待于进一步研究。
目前对水分胁迫下种子发芽率能否作为抗旱性指标尚有分歧 , Stone[ 11]的研究表明水分胁迫下种子发芽率
可以作为抗旱性指标 ,但不适于牧草。郭彦军等[ 2] 、薛慧勤等[ 12]及李景欣等[ 13]认为利用种子萌发实验进行牧草
品种间抗旱性鉴定是可行的 ,并认为种子的萌发特性也可作为判断牧草抗旱性强弱的依据。本试验结果表明 ,
随着 PEG浓度的增加 ,种子的相对发芽率 、活力指数 、相对发芽势及发芽指数 、发芽势 、发芽率等均呈下降趋势 ,
这与梁新华[ 14]和王彦荣等[ 7]在甘草 、紫花苜蓿及沙打旺等植物上的试验结果相一致。植物抗旱性是多因素作
用的综合性状 ,因此 ,在鉴定抗旱性时应采用多指标进行综合评价。在选用鉴定指标时 ,除注重其可靠性外 ,还
应注意其试验方法是否简便易行和试验结果的重复性等。
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·235·第 4期 任丽花等:干旱胁迫对圆叶决明种子萌发的影响