全 文 ：收稿日期:2009-01-29
基金项目:农作物基因资源安全保存评价关键技术研究(2006BAD13B
10-08);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项基金
(06-1-06);内蒙古科技厅草业研究专项(20071923)。
作者简介:王东娟(1982-),女 ,山东省单县人;在读硕士研究生 ,主要
从事牧草育种与种业科学研究。
通讯作者:石凤翎 , E-mail:sfl0000@126.com。
雀麦属 3种多年生牧草在 PEG胁迫下种子活力与抗旱性研究
王东娟 1 , 　石凤翎 1 , 　李志勇 2 , 　师文贵 2 , 　李鸿雁2 , 　田青松 2 , 　李　芳 1 , 　卞晓燕 1
(1.内蒙古农业大学生态环境学院 , 　呼和浩特 , 010019;
2.中国农业科学院草原研究所 , 　呼和浩特 010010)
摘要:用不同浓度的 PEG-6000溶液模拟干旱胁迫 ,比较雀麦属 3种多年生牧草(缘毛雀麦 、无芒雀麦 、沙地雀麦)种子萌
发期的种子活力与抗旱性。在 5%PEG的干旱胁迫下 , Brudzynska、 Bezenchukii无芒雀麦的种子活力较低 ,但在 10% ～
20%PEG的干旱胁迫下 ,两者的种子活力较高 ,而内蒙古正镶蓝旗野生沙地雀麦和内蒙古克什克腾旗野生沙地雀麦种子
活力较低。采用隶属函数法对各材料的相对发芽率 、相对发芽指数 、相对活力指数和抗旱指数进行了抗旱性综合评价 。
结果显示 ,内蒙古正镶蓝旗野生无芒雀麦 、内蒙古克什克腾旗野生缘毛雀麦抗旱性较强 , Brudzynska无芒雀麦 、缘毛雀麦
9708品系 、 Bezenchukii无芒雀麦居中 ,内蒙古正镶蓝旗野生沙地雀麦 、内蒙古克什克腾旗野生沙地雀麦抗旱性较弱。
关键词:　缘毛雀麦;无芒雀麦;沙地雀麦;种子活力;PEG;抗旱性
中图分类号:　S541　　　文献标志码:　A　　　文章编号:　1001-4705(2009)05-0031-04
StudiedontheSeedVigorandDroughtResistanceofThreePerennial
ForagesBelongtoBromusunderPEGStress
WANGDong-juan1 , SHIFeng-ling1 , LIZhi-yong2 , SHIWen-gui2 , LIHong-yan2 ,
TIANQing-song2 , LIFang1 , BIANXiao-yan1
(1.olegeofInnerMongoliaagricultureecologicalenvironmentinstitute, Hohhot010019;
2.TheChineseacademyofagriculturalsciences, 010010Hohhot, instituteofgrasland)
Abstract:SeedvigoranddroughtresistanceofthreeperennialforagesbelongtoBromus(Bromusciliatus,
Bromusinermis, Bromusircutensis)intheperiodofseedgerminationwerecomparedunderPEG-6000ofdif-
ferentlevelsdroughtstress.TheresultsindicatedthattheseedvigorofBrudzynska, BezenchukiBromus
inermisislowerunderthelevelof5%, butitishighunderthelevelof10% -20%.Relativegermination
rate, relativegerminationindex, relativevigorindexanddrought-resistanceindexofthematerialsunderthe
droughtstresssimulatedbyPEGwereevaluatedsyntheticalymembershipfunctionmethod.Andthedrought
resistanceofBromusinermisinInnerMongoliaZhengXiangLanQiandBromusciliatusinKeShiKeTengQi
ishigher;thedroughtresistanceofBrudzynskaBromusinermis, Bromusciliatus9708, BezenchukiBromus
inermisismedial;Bromusircutensis sinInnerMongoliaZhengXiangLanQiandKeShiKeTengQiislow.
Keywords:　Bromusciliatus;B.inermis;B.ircutensis;seedvigor;PEG;droughtresistance
　　我国干旱 、半干旱地区约占国土面积的 1/2[ 1] ,水
分不足是限制牧草推广和种植的重要因素。因此 ,筛
选或培育抗旱性强而又高产的牧草种质资源尤为重
要 。
雀麦属 (BromusL.)牧草是禾本科优良牧草之
一 ,具有草品质较好 ,适口性强 ,营养丰富等特点 ,是饲
用价值较高的一类牧草。为使其能大面积推广利用 ,
本试验对其种子萌发期的抗旱性进行了研究。
种子萌发是种子植物生活史中的关键阶段 ,也是
进行植物抗旱性研究的重要时期。抗旱性是一个受多
种因素影响的复杂数量性状 ,采用多个指标进行综合
评价更具有可行性和可靠性 [ 2] 。本研究是将雀麦属 7
份材料在 PEG胁迫下的种子萌发特性进行对比研究 ,
通过多项指标来综合评价它们的抗旱性 ,选出抗旱性
较强的雀麦属种质材料 ,为抗旱牧草新品种培育及干
旱地区草地建植和补播提供适宜牧草种质材料 。
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研究报告　　王东娟 等:雀麦属 3种多年生牧草在 PEG胁迫下种子活力与抗旱性研究
DOI :10.16590/j.cnki.1001-4705.2009.05.051
1　材料和方法
1.1　材　料
试验选取国内外雀麦属牧草材料 7份 ,其中栽培
品种 3份 ,野生材料 4份(详见表 1)。
表 1　供试材料来源
材料
编号 中文名称 学　　名 材料来源
1 缘毛雀麦 Bromusciliatus 内蒙古克什克腾旗
2
缘毛雀麦
9708品系 9708strainofB.ciliatus 内蒙古农业大学牧草试验站
3 无芒雀麦 B.inermis 内蒙古正镶蓝旗
4 无芒雀麦 B.inermis.cv.Brudzynska 中国农业科学院草原研究所牧草种质资源中期库
5 无芒雀麦 B.inermis.cv.Bezenchuki 中国农业科学院草原研究所牧草种质资源中期库
6 沙地雀麦 B.ircutensis 内蒙古正镶蓝旗
7 沙地雀麦 B.ircutensis 内蒙古克什克腾旗
1.2　方　法
将各试验材料种子消毒后 ,置于有双层滤纸 ,直径
为 90mm的培养皿中 ,分别加入一定量的分子量为
6 000的 PEG(聚乙二醇)溶液 ,溶液浓度为 5%、10%、
15%、20%、25%、30%,以蒸馏水为对照 。每处理重复
3次 ,每次重复用种 50粒。然后将其放在湿度为
40%,光照为 7 200 lx, 温度为 18 ℃(8 h)～ 25 ℃
(16h)变温的人工气候箱中进行培养。每天观察种子
发芽情况 ,并记录发芽种子数。以有根 、芽长等于种子
长的 1 /2为发芽标准 ,连续 4d不再有种子发芽为发
芽结束期。并每天定量补充所蒸发的水分 ,使各处理
浓度维持不变。停止发芽后 ,计算发芽率 、相对发芽
率 、发芽势 、相对发芽势 、发芽指数 、相对发芽指数 、活
力指数 、相对活力指数 、抗旱指数。
发芽率(%)=发芽终期全部正常发芽的种子数 /
供试种子数 ×100%
发芽势(%)=前 7天内正常发芽的种子数 /供试
种子数 ×100%
发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt);Gt为 t天内的发
芽数 , Dt为相应的发芽天数
活力指数(VI)=发芽指数(GI)×幼苗干重
抗旱指数 =PEG胁迫下种子萌发指数 /对照种子
萌发指数 ,其中 ,种子萌发指数 =(1.00)Rd2 +(0.75)
Rd4 +(0.5)Rd6 +(0.25)Rd8 , Rd2 , Rd4 , Rd6 , Rd8分别
为第 2、4、6、8天的种子萌发率[ 3] 。
各种相对指标都是处理和对照的比值 。
1.3　抗旱性综合评价方法
用模糊数学隶属法进行抗旱性综合评价[ 2] ,公式
为:X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin),式中 X为参
试植物某一抗旱指标的测定值 , Xmax为该指标中的最
大值 , Xmin为该指标中的最小值 。先求出各材料各抗
旱指标在不同 PEG浓度下的隶属值 ,然后把每一指标
下的隶属值累加求平均值 ,最后再将每一材料各抗旱
指标的隶属值累加 ,求其平均值 。通过比较 7份材料
的抗旱隶属值的总平均值大小 ,确定 7份材料抗旱性
的强弱 。
1.4　数据统计分析
所得试验数据 ,均采用 Excel和 SAS软件进行处
理 。
2　结果与分析
2.1　PEG胁迫下种子生活力的变化
由图 1可知 ,随着 PEG浓度的增加 ,各材料的相
对发芽率呈下降趋势 。在 PEG浓度为 15%时 , 2、3、4、
5号材料相对发芽率较高 , 1、7号材料的相对发芽率极
显著低于其他材料的 (p<0.01)。当 PEG浓度为
20%时 ,各材料的差异显著(p<0.05),其中 4、5号材
料的相对发芽率较高 , 7号材料的相对发芽率最低。
在 PEG浓度为 25%时 ,各材料发芽受到明显的抑制 ,
所有材料的相对发芽率都低于 50%,其中 4、5、6号的
相对发芽率骤然下降 ,因此 , 25%PEG可能是各材料
种子萌发的干旱半致死浓度。种子的相对发芽率可以
从侧面客观地反映其种子萌发期相对抗旱性 ,相对发
芽率越大的物种抗旱性越强 [ 4] 。从种子相对发芽率
看 , 3、4号材料的抗旱性较强 , 6号材料的抗旱性较弱 。
图 1　PEG胁迫下相对发芽率的变化曲线
2.2　PEG胁迫下种子活力的变化
各材料在 PEG胁迫下种子活力的变化 ,主要由相
对发芽势 、相对发芽指数和相对活力指数这 3个指标
来反映 。活力指数代表种子迅速整齐萌发的发芽潜
势 、生长和生产潜力 [ 5] 。在干旱胁迫下 ,活力指数越
大 ,则表示抗旱性越强;反之 ,活力指数越小 ,抗旱性越
弱 。
由图 2 ～ 4可知 ,随着干旱胁迫的加剧 ,各材料的
相对发芽势 、相对发芽指数及相对活力指数均出现不
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第 28卷　第 5期　2009年 5月　　　　　 　　　　　　种　子　(Seed)　　　　　　　　　　　Vol.28　No.5　May.　2009
同程度的下降。在 PEG浓度为 10%和 15%时各材料
的相对发芽势 、相对发芽指数和相对活力指数均较
5%浓度时高 。在 10%浓度下 ,各材料相对发芽势的
差异性极显著(p<0.01),明显的分为 3部分 ,其中 2、
4、5号材料的相对发芽势较高 , 6、7号的较低;各材料
的相对发芽指数与相对活力指数也显著差异 (p<
0.01),其中 4、5号的相对发芽指数与相对活力指数较
高 , 6、7号的较低。当 PEG浓度为 15%时 ,各材料相
对发芽势 、相对发芽指数与相对活力指数的差异性均
极显著(p<0.01),而且都明显的分为 3部分(图 2 ～
4)。其中 4、5号的相对发芽势 、相对发芽指数及相对
活力指数均较高 , 1、7号的均较低。
随着 PEG浓度的增大 ,在 20%浓度下 ,各材料种
子活力迅速下降。各材料相对发芽势呈极显著差异
(p<0.01),很明显的分为两部分 ,其中 4、5号材料的
相对发芽势较高 ,但也低于 50%,其他材料的均较低 ,
且 1、6、7号的相对发芽势已为 0,说明该浓度对 7份
材料的萌发具有明显的抑制作用(图 2);各材料相对
发芽指数与相对活力指数的差异性也较显著(p<0.
05),其中 4、5号的较高 ,其它材料的相对发芽指数与
相对活力指数较低 ,均低于 50%,此浓度可能是各材
料干旱胁迫的半致死浓度(图 3、4)。
图 2　PEG胁迫下相对发芽势的变化曲线
图 3　PEG胁迫下相对发芽指数的变化曲线
2.3　PEG胁迫下抗旱指数的变化
由图 5可知 ,随着 PEG浓度的增大 , 7份材料的抗
旱指数产生了不同的响应 。当 PEG浓度为 10%时 ,各
材料之间的差异极显著(p<0.01),其中 4、5号材料
的萌发抗旱指数较高 , 6号的最低。当干旱胁迫进一
步加重 ,即 PEG浓度为 15%时 ,各材料之间依然存在
极显著的差异(p<0.01),很明显的分为 3类 , 4、5号
的萌发抗旱指数较高 , 2、3号次之 ,其他材料的抗旱指
数较低 。当 PEG浓度为 20%时 ,各材料显著的分为 2
类 ,抗旱指数较高的为 4、5号材料 ,其他材料在该浓度
下的抗旱指数均较低 ,其中 6号材料的抗旱指数降为
0。苏秀红等 [ 6]用抗旱指数对不同种群紫茎泽兰进行
种子萌发的抗旱性比较 ,证明抗旱指数越大 ,物种抗旱
性越强 。由本试验可以看出 , 1、3号的抗旱指数较高 ,
抗旱性较强;6、7号的抗旱性较差(表 2)。
图 4　PEG胁迫下相对活力指数的变化曲线
图 5　PEG胁迫下雀麦属 3种多年生牧草抗旱指数的变化
2.4　雀麦属 7份材料抗旱性综合评价
用模糊函数隶属法对 7份材料的相对发芽率 、相
对发芽指数 、相对活力指数 、抗旱指数进行了综合评
价 ,得到 7份材料的隶属函数总平均值。由表 2可知 ,
1、3号的总平均值较高 ,说明其抗旱性较强;而 6、7号
的平均值较低 ,因此其抗旱性较差。
表 2　耐旱指标隶属值及耐旱性综合评价
材料
编号
相对发
芽率
相对发
芽指数
相对活
力指数 抗旱指数 平均值 名次
1 0.5615 0.552 1 0.575 3 0.457 3 0.536 6 2
2 0.5651 0.522 3 0.525 9 0.447 2 0.515 1 4
3 0.6429 0.604 6 0.581 5 0.473 1 0.575 5 1
4 0.592 0.552 1 0.555 6 0.442 0.535 4 3
5 0.5117 0.541 3 0.548 2 0.444 2 0.511 4 5
6 0.5377 0.518 5 0.563 6 0.407 9 0.506 9 6
7 0.5673 0.558 1 0.508 6 0.392 7 0.506 7 7
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研究报告　　王东娟 等:雀麦属 3种多年生牧草在 PEG胁迫下种子活力与抗旱性研究
3　讨　论
3.1　低浓度 PEG与种子引发
在本试验中 ,当 PEG浓度为 5%时 ,除了 2号材料
的相对发芽率比对照稍高外 ,其它材料的相对发芽率
均低于对照 , 但是各材料之间没有显著差异。在
10% ～ 15%浓度下 ,各材料的相对发芽率 、相对发芽指
数和相对活力指数虽然比对照低 ,但与对照没有显著
的差异 ,而且比 5%浓度下有增高的趋势 。这说明低
浓度 PEG对各材料的种子具有较好的引发作用。
3.2　抗旱性评价指标与抗旱性
种子萌发的相对发芽率 [ 6 ～ 8] 、活力指数[ 7, 9] 、抗旱
指数 [ 2, 6]在鉴定不同物种种子抗旱性方面得到了广泛
应用。本试验采用 4项指标综合评价 7份雀麦种质材
料的抗旱性能 ,与用其中单一指标评价的结果不完全
一致。其他材料用单个指标评判和多个指标综合评判
得出的结果也不完全一致 [ 6, 9, 10] 。这表明用单一指标
评价种子萌发期的抗旱性存在着片面性 ,采用多项指
标综合评价 ,更能提高牧草种子抗旱性鉴定结果的准
确性和可靠性。
本试验通过对各材料相对发芽率 、相对发芽势 、相
对发芽指数 、相对活力指数及抗旱指数 5项指标的测
定 ,表明用抗旱指数单独评价与多个指标综合评价得
出的结果一致 ,而用其他指标单独评判与综合评判得
出的结果却不完全一致。因此 ,抗旱指数为鉴定雀麦
属 3种多年生牧草种子萌发期抗旱性的较好指标。
3.3　半致死浓度与抗旱性
半致死浓度不仅能反映出各材料的存活和死亡 ,
还能将 7份材料分为强 、中 、弱三级 ,有利于人们选出
抗旱性较强的种质材料 ,为抗旱牧草新品种培育及干
旱地区草地建植和补播提供适宜牧草种质材料 。从种
子活力看 ,各材料的半致死浓度为 20%,在此浓度下 ,
4、5号的抗旱性较强 , 3、6号居中 , 1、2、7号的抗旱性
较弱。
3.4　雀麦属 3种多年生牧草抗旱性差异的探讨
在种子萌发期 , 3种雀麦中 ,无芒雀麦和缘毛雀麦
相对抗旱性较强 ,而沙地雀麦抗旱性较弱。这可能与
各材料自身的特性或采用的评价方法有关 。
沙地雀麦虽然生长在沙地 ,但只有在浑善达克沙
地才有 ,而其他沙地不见有其生长 。浑善达克沙地水
分条件东西部相差较大 ,其中西部地区常年干旱少雨 ,
水量较少 ,而东部地区地跨半湿润气候带水资源相对
丰富 ,降水量自东南向西北递减 。光 、热 、水同期 ,配合
尚佳 ,为天然牧草生长提供了有利的环境条件。流动
沙丘上的干沙层厚 3 ～ 4cm,湿沙层含水量 3% ～ 4%,
可保证沙地先锋植物所需的水分[ 11] 。
本试验沙地雀麦材料的采集地 -克什克腾旗位于
浑善达克沙地的东部 ,正镶蓝旗位于中部靠南 ,均处于
水分条件较丰富的地区。同时沙地雀麦具有非常发达
的根茎 ,能从地下吸取生长所需要的水分 ,所以它能在
沙地上较好的生长。但种子萌发期在 PEG胁迫下 ,沙
地雀麦的抗旱性表现出相对较弱 ,这说明沙地雀麦在
种子萌发期较喜水 ,对 PEG模拟干旱胁迫比较敏感 ,
而无芒雀麦和缘毛雀麦对 PEG胁迫不敏感 ,表现出较
强的抗旱性 。至于苗期和成株期的抗旱性强弱 ,还有
待于进一步的研究。
4　结　论
本试验研究证明 ,内蒙古正镶蓝旗野生无芒雀麦 、
内蒙古克什克腾旗野生缘毛雀麦抗旱性较强;
Brudzynska无 芒 雀 麦 、缘 毛 雀 麦 9708 品 系 、
Bezenchuki无芒雀麦居中;内蒙古正镶蓝旗野生沙地
雀麦 、内蒙古克什克腾旗野生沙地雀麦抗旱性较弱 。
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