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不同温度、光照及PEG-6000胁迫对南玉带种子萌发的影响



全 文 :第 40 卷 第 7 期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol. 40 No. 7
2012 年 7 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Jul. 2012
1)哈尔滨市科技攻关项目(2008AA6CN090)、东北林业大学校
企合作项目(030-43210004)。
第一作者简介:岳桦,女,1962 年 5 月生,东北林业大学园林学
院,教授。
收稿日期:2011 年 10 月 24 日。
责任编辑:任 俐。
不同温度、光照及 PEG-6000胁迫对南玉带种子萌发的影响1)
岳 桦 王海洋 李玉珠
(东北林业大学,哈尔滨,150040) (大庆园林有限责任公司)
摘 要 以大庆草原干旱生境下采集的南玉带种子为试材,利用控制试验研究了不同光照、温度及聚乙二醇-
6000(PEG-6000)胁迫对种子萌发的影响,为构建南玉带种子育苗高质量的技术流程提供依据。结果表明:15 ~ 30
℃条件下南玉带种子都能够萌发,种子萌发温度范围具有宽适性,其中 25 ℃为种子萌发最适温度;黑暗条件下种子
萌发率达 92. 78%,较光照条件下萌发率高 59. 45%,其差异显著,说明黑暗条件较光照更适于种子萌发;南玉带种子
萌发过程中随 PEG-6000质量分数的升高,其萌发率、萌发指数、活力指数均呈下降趋势,但在 PEG-6000 质量分数
为 5%、10%处理下种子仍分别有 22. 78%、51. 11%的萌发率,说明南玉带种子萌发阶段具有一定的抗旱能力。
关键词 南玉带;种子萌发;光照;温度 ;PEG-6000 胁迫
分类号 Q945. 78
Effects of Temperature,Light Intensity and PEG Stress on Seed Germination of Asparagus oligoclonos /Yue Hua,
Wang Haiyang(College of Landscape Architecture,Northeast Forestry University,Harbin 150040,P. R. China) ;Li
Yuzhu(Daqing Gardens Co. Ltd.)/ / Journal of Northeast Forestry University. -2012,40(7). -49 ~ 50,55
Asparagus oligoclonos seeds collected from arid grassland habitats in Daqing were used as test materials. The effects of
temperature,light intensity,and water stress induced by polyethylene glycol (PEG-6000)on seed germination of A. oligo-
clonos were studied in order to provide a scientific basis for the technical process of high quality seedling cultivation from
A. oligoclonos seeds. Results show that the seeds of A. oligoclonos could germinate at 15-30 degrees C,indicating that
the seed germination of A. oligoclonos has a wide range of adaptations to temperature. The most suitable temperature for
seed germination is 25 degrees C. There is a significant difference in seed germination between dark conditions (92. 78%)
and light conditions (59. 45%) ,which indicates that dark conditions are more suitable for seed germination. The germina-
tion rate,germination index,vigor index of A. oligoclonos seeds exhibited downward trends with increasing PEG-6000 con-
centration during germination. However,the germination rates ranged from 22. 78% to 51. 11% even under 5% -10% PEG-
6000. The germination of A. oligoclonos seeds has a certain resistance to drought during germination.
Keywords Asparagus oligoclonos;Seed germination;Light intensities;Temperatures;PEG stress
南玉带(Asparagus oligoclonos Maxim)为百合科
天门冬属多年生直立草本,浆果球形[1]。自然生境
为山坡、林下、灌丛、草原或草地。可观叶、观果且观
赏价值较高,在中国可以应用的区域广范,尤其是用
于北方寒地全光及半阴生境城市环境绿化地被、花
境、丛植等应用形式的适宜园林植物素材。
在植物的生活周期中,种子萌发模式是植物生
活史中的重要环节,种子萌发对光照、温度及干旱胁
迫的响应反映了其适应环境的生态机制,可揭示其
生活史特征[2],种子的萌发特性对于植物的生存和
适应环境都具有重要意义[3]。只有对野生花卉的
繁殖方式、萌发特性有充分了解,才能对其引种驯
化,实现对寒带耐寒观赏植物开发利用[4-5]。南玉
带的繁殖以种子繁殖为主,因此,需要对其种子萌发
特性进行研究,解决繁殖过程中的技术问题。文中选
择大庆草原干旱生境下自然分布的南玉带种子作为
试材,探讨其种子萌发与光、温度、PEG干旱胁迫生境
的相关性,为种子育苗高质量的技术流程提供科学依
据[6]。南玉带种子萌发与光、温及干旱胁迫的相关性
研究未见报道,研究具有理论与实际应用意义。
1 材料与方法
南玉带供试种子,2010 年 8 月 20 日采自大庆
草原(46°24 ~ 46°41N,124°30 ~ 124°43E) ,于室
温下保存。千粒质量 1. 73 g。
2011 年 2 月 12 日开始试验,选择大小一致、籽
粒饱满、无破损的种子,先用 0. 3%的 K2MnO4 溶液
浸泡消毒 15 min,再用清水冲洗 3 次,确保清洗干
净。将供试种子放入 9 cm的培养皿中,以单层滤纸
为发芽床,每个处理重复 3 皿,每皿 60 粒。本试验
在实验室应用智能型光照培养箱(上海一恒
MGC400B型)进行,以种子露白为发芽的开始,每
24 h 时记录 1 次种子萌发数,连续 3 d 无种子萌发
为结束。
不同光照条件对种子萌发的影响:通过光照培
养箱(25 ℃)下设置黑暗、光照两种萌发环境,光照
条件光强为 350 ~ 450 μmol·m-2·s-1,黑暗为关闭
培养箱光源并确保黑暗。
不同温度对种子萌发的影响:试验在培养箱无
DOI:10.13759/j.cnki.dlxb.2012.07.027
光条件下,设 15、20、25、30 ℃,4 个温度处理。
不同质量分数 PEG-6000 干旱胁迫对种子萌发
的影响:预试验在质量分数为 25%的 PEG-6000 溶
液中南玉带种子不能萌发,因此,分别用质量分数为
0、5%、10%、15%、20% 的聚乙二醇溶液(PEG -
6000)处理种子,培养皿分别加入不同质量分数
PEG-6000 溶液,模拟干旱胁迫处理,对照加入等量
蒸馏水,置于 25 ℃、无光条件培养箱中,每天观察培
养皿视实际情况加入适量处理液,每 2 d 换 1 次培
养皿中的滤纸,确保湿润且质量分数不变。
种子萌发相关参数:萌发率(GP)= (萌发种子
数 /试验所用种子总数)×100%。
萌发速率系数(CG,R)=[∑(t×n)/∑n]×100%。
式中:t为自萌发试验开始时的天数;n 为在 t 日内
萌发的种子数[7]。
萌发指数(GI)= ∑Gt /Dt(式中:Gt 为 t 日发芽
数;Dt 为相应的时间(以天数计) )。
活力指数(VI)=萌发指数(GI)×苗长。
萌发抗旱指数(GD,R,I)= 渗透胁迫下的萌发指
数 /对照萌发指数,其中,萌发指数 =(1. 00)nd 2 +
(0. 75)nd 4+(0. 50)nd 6+(0. 25)nd 8(式中:nd 2、
nd 4、nd 6、nd 8 分别为第 2、4、6、8 d 的种子发芽率;
1. 00、0. 75、0. 50、0. 25 分别为相应萌发天数所赋予
的抗旱系数[8])。
运用 Excel和 SPSS软件对试验数据统计分析。
2 结果与分析
南玉带种子萌发试验共持续 18 d,发芽结束后
计算萌发率、测苗长等相关指标。
2. 1 不同光照条件对南玉带种子萌发的影响
因生境和种类的不同,影响种子萌发的主要因
子也有差异,光照能单独地影响许多植物种子的萌
发[9]。南玉带种子在 25 ℃恒温试验条件下,光照与
黑暗生境对种子萌发影响不同(表 1)。
表 1 不同光照条件对南玉带种子萌发的影响
光照条件 萌发率 /% 萌发速率系数 /% 萌发指数 活力指数
光照 (33. 33±3. 33)bB (10. 91±1. 92)bB (7. 93±1. 43)bB (32. 17±3. 90)bB
黑暗 (92. 78±1. 92)aA (46. 46±1. 40)aA (46. 95±0. 69)aA (445. 60±90. 07)aA
注:表中数据为均值±标准差;相同时间对照和处理标注的不同
小写字母表示差异显著(P<0. 05) ,不同大写字母表示差异极显著
(P<0. 01)。
研究结果表明,在光照、黑暗条件下种子都能够
萌发,光照条件下,南玉带种子的萌发率、萌发速率
系数、萌发指数、活力指数均低于无光条件,且差异
极显著(P<0. 01) ,黑暗条件最适于种子萌发,种子
萌发率达 9 2 . 7 8 % ,较光照条件下萌发率高
59. 45%。说明光是影响南玉带种子萌发的重要因
子,这是南玉带种子长期在野外草原、林下等生境全
光或半阴条件下生存自然选择的结果。自然生境条
件下,可能同时伴随着高温、较低的土壤含水量等不
利于植物生长的环境条件,其多因子的同时作用对
其种子萌发的影响还有待于进一步深化研究。
2. 2 不同温度对南玉带种子萌发的影响
南玉带种子在 15 ~ 30 ℃的条件下种子均能够
萌发(表 2) ,表明其与种子萌发相关的温度因子具
有一定的宽适性。不同温度处理对南玉带种子的萌
发率、萌发速率系数、萌发指数、活力指数影响不同。
表 2 不同温度对南玉带种子萌发的影响
温度 /℃ 萌发率 /% 萌发速率系数 /% 萌发指数 活力指数
15 (68. 89±3. 47)cBC (34. 84±3. 63)bB (35. 31±4. 82)bB (239. 75±41. 25)bcB
20 (75. 00±2. 89)bB (35. 69±1. 66)bB (35. 44±1. 52)bB (260. 13±21. 85)bB
25 (92. 78±1. 92)aA (46. 46±1. 40)aA (46. 95±0. 69)aA (445. 60±90. 07)aA
30 (63. 89±2. 55)cC (35. 85±7. 69)cC (22. 05±1. 45)cC (151. 21±9. 00)cB
注:表中数据为均值±标准差;相同时间对照和处理标注的不同
小写字母表示差异显著(P<0. 05) ,不同大写字母表示差异极显著
(P<0. 01)。
从表 2 中可看出,南玉带种子在 25 ℃时萌发率
最高,为 92. 78%,25 ℃种子萌发率高于其他 3 个温
度梯度 17. 78% ~ 28. 89%,差异极显著(P<0. 01) ,
其萌发率、萌发速率系数、萌发指数、活力指数均高
于其他温度。不同温度下南玉带种子萌发率由高至
低的排序为 25 ℃(92. 78%)、20 ℃(75. 00%)、15
℃(68. 89%)、30 ℃(63. 89%)。其中 30 ℃时的种
子萌发率低于其他温度的原因可能是在较高温度下
萌发时,种子中的各种内源激素会向利于种子休眠
的方向发展,从而使正常萌发的一些代谢过程受到
抑制,导致种子不能正常萌发[10]。
2. 3 不同质量分数 PEG-6000 模拟干旱胁迫处理
对南玉带种子萌发的影响
不同质量分数 PEG-6000 干旱胁迫处理南玉带
种子,其种子萌发率不同(表 3)。从表 3 中可看出,
随着 PEG-6000 溶液质量分数升高,萌发率、萌发速
率系数、萌发指数、活力指数、萌发抗旱指数逐渐降
低,呈负相关。说明不同质量分数 PEG-6000 干旱
胁迫处理抑制南玉带种子萌发。
质量分数为 5% ~ 10%的 PEG-6000 溶液模拟
干旱渗透胁迫下,南玉带种子萌发率为 22. 78% ~
51. 11%。其中质量分数为 5%的 PEG-6000 溶液
处理下种子萌发率为 51. 11%、萌发指数为 19. 94、
萌发抗旱指数为 0. 52,说明种子萌发对该质量分数
的 PEG-6000 溶液具有一定的适应性,同时表明南
玉带种子在萌发期具有一定耐旱的能力,可以作为
节水型园林植物资源进行应用。(下转 55 页)
05 东 北 林 业 大 学 学 报 第 40 卷
在高施用量融雪剂处理后期,由于叶片细胞受
到严重的离子毒害和渗透胁迫,叶片光合色素降解,
叶绿体固定 CO2 的能力急剧下降,本试验通过胞间
二氧化碳摩尔分数(C i)和气孔限制值(Ls)的结果
也证明了非气孔限制是影响植物光合作用的主要因
素,这与 Farquhar et al.[10]等的观点相同。
月季对 2 种融雪剂在低施用量(20 g·m-2)下
都表现出受害症状,在融雪剂 JLR-01 处理下的盐
害反应大于融雪剂 LBR-4 的;在融雪剂施用量为
50 g·m-2 时,月季开始表现出极强的盐害反应,出
现叶片枯落、枝干枯萎、花瓣萎蔫、花蕾干瘪等症状,
随着融雪剂施用量的增加,受害程度越严重。
融雪剂胁迫与 NaCl胁迫的机理相同,目前大多
数学者认为融雪剂对植物的影响来自于氯化物质量
分数的多少,并且认为不含有氯化物的融雪剂就是
环保型融雪剂。综合本试验的研究结果,融雪剂
JLR-01 胁迫对月季幼苗的影响小于融雪剂 LBR-4
胁迫的。然而,从表 2 可以看到,融雪剂 JLR-01 的
氯化物、镉质量分数均大于融雪剂 LBR-4 的,但是,
融雪剂 JLR-01 的亚硝酸盐、铬和铅质量分数明显
小于融雪剂 LBR-4 的。由此可以得出结论,融雪剂
影响植物的因素不仅来自于氯化物,而且其他元素
质量分数多少也直接影响融雪剂的“环保”程度。
因此,在研制新型环保融雪剂的同时,不能单纯从减
少融雪剂的氯化物质量分数方面来考虑,而且还要
从减少融雪剂的其他元素的质量分数,尤其是要降
低融雪剂中的镉、铬、铅等对环境及植物造成威胁的
元素质量分数等方面综合考虑融雪剂的研制及其发
展问题。
参 考 文 献
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(上接 50 页)
表 3 不同 PEG-6000 质量分数干旱胁迫处理对南玉带种子萌发的影响
PEG-6000 质量分数 /% 萌发率 /% 萌发速率系数 /% 萌发指数 活力指数 萌发抗旱指数
0(CK) (92. 78±1. 92)a (46. 46±1. 40)aA (46. 95±0. 69)aA (445. 60±90. 07)aA (1. 00±0)aA
5 (51. 11±1. 93)b (15. 82±1. 51)bB (19. 94±2. 64)bB (157. 92±19. 03)bB (0. 52±0. 07)bB
10 (22. 78±1. 11)c (7. 10±0. 63)cC (8. 86±1. 31)cC (49. 38±6. 07)cC (0. 23±0. 05)cC
15 (3. 33±0)d (0. 96±0. 06)dD (1. 07±0. 12)dD (3. 43±0. 37)dD (0. 02±0. 01)dD
20 (2. 22±0. 96)de (0. 72±0. 31)dD (0. 88±0. 38)dD (0. 85±0. 32)dD (0. 01±0. 01)dD
注:表中数据为均值±标准差;相同时间对照和处理标注的不同小写字母表示差异显著(P<0. 05) ,不同大写字母表示差异极显著(P<0. 01)。
3 结束语
南玉带种子萌发温度范围具有一定的宽适性,
在 15 ~ 30 ℃条件下,南玉带种子萌发率为63. 89% ~
92. 78%。不同温度条件下南玉带种子萌发率由大
到小的排序为 92. 78%(25 ℃)、75. 00%(20 ℃)、
68. 89%(15 ℃)、63. 89%(30 ℃) ;光照对南玉带种
子萌发具有抑制作用,黑暗条件较光照下更适于种
子萌发,黑暗条件下比光照条件下种子萌发率高
59. 45%;南玉带种子萌发最适光、温条件为黑暗、25
℃。在质量分数为 5% ~ 20%的 PEG-6000 模拟干
旱渗透胁迫下,南玉带种子萌发受到抑制,但在质量
分数为5%、10%处理下种子仍分别有22 . 78%、
51. 11%的萌发率,南玉带种子萌发具有一定的抗旱
能力。
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55第 7 期 茹 豪等:融雪剂胁迫对月季光合特性的影响