全 文 ：第 50 卷 第 12 期
2 0 1 4 年 12 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 12
Dec．，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20141205
收稿日期: 2014 － 01 － 22; 修回日期: 2014 － 07 － 10。
基金项目: 国家自然科学基金项目(30840063) ; 西北农林科技大学博士科研启动资金(01140506)。
* 张存莉为通讯作者。
中国沙棘种子的水引发技术及其抗性生理效应*
孙 妙1 杨周婷2 张存莉1 魏安智3 史 伟2
(1． 西北农林科技大学生命科学学院 杨凌 712100; 2．陕西海升果业股份有限公司渭南分公司 渭南 715206;
3．西北农林科技大学林学院 杨凌 712100)
摘 要: 研究不同温度和吸水时间对中国沙棘种子萌发的影响，确定种子引发最适条件; 干旱和盐胁迫条件下，
通过对引发种子活力和幼苗形态指标的考察，探索引发对种子的抗性生理效应。结果表明: 1) 水引发沙棘种子的
最适条件为 10 ℃、避光条件下分批给种子加水，总水量为种子初始质量的 55%，在引发 0，3，6，12 和 21 h 时分别加
入总水量的 23%，23%，25%，14%和 15%，引发 7 天。2) 对中国沙棘 4 个产地(陕西、宁夏、甘肃、内蒙古)种子水
引发效应进行验证，共测定种子可溶性糖、丙二醛(MDA)和脯氨酸 3 个指标，差异均极显著。3) 干旱和盐胁迫条
件下，与对照比较，水引发显著提高种子发芽率、发芽指数，缩短种子平均发芽时间，提升临界萌发条件，显著提高
幼苗的苗高、根长和鲜质量。综合分析认为，水引发中国沙棘种子避免种子吸胀伤害和细胞膜结构被破坏，阻止内
溶物的渗漏; 极显著提高引发种子可溶性糖含量，为种子萌发的启动提供保障; 极显著降低丙二醛含量，增强种子
抗氧化系统的功能; 极显著提高脯氨酸含量，增强种子的抗逆应答反应。水引发技术成本低，效果显著，是增强种
子活力、提高幼苗抗性的一条有效途径。
关键词: 水引发; 中国沙棘; 种子萌发; 种子活力; 幼苗抗性
中图分类号: S718. 43 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)12 － 0032 － 08
Hydro-Priming Technique and Its Ｒesistance Physiology Effect for Sea Buckthorn Seed
Sun Miao1 Yang Zhouting2 Zhang Cunli1 Wei Anzhi3 Shi Wei2
(1 ． College of Life Sciences，Northwest A ＆ F University Yangling 712100;
2 ． Weinan Branch，Shaanxi Haisheng Fresh Fruit Juice Co． Ltd． Weinan 715206;
3. College of Forestry，Northwest A ＆ F University Yangling 712100)
Abstract: Optimum conditions for seed priming of sea buckthorn ( Hippophae rhamnoides subsp． sinensis ) were
determined by investigating the effects of different temperatures and water absorption rates on germination of sea
buckthorn． Furthermore，the physiology effect of seed priming was investigated by evaluating the vigor，morphological
indexes of seedlings under drought and salt stress conditions． Ｒesults showed that hydropriming condition was optimum at
10 ℃，providing water in batches to the seed in dark for seven days． The total volume of water used for hydropriming was
55% of the original mass of seeds． The 23%，23%，25%，14% and 15% of the total water volume were added in 0，3，
6，12，21 h of hydropriming，respectively． The hydropriming effects of sea buckthorn seeds were evaluated by measuring
the content of soluble sugar，MDA and proline in seeds from 4 different provinces ( Shaanxi，Ningxia，Gansu，Inner
Mongolia) ． Hydropriming seeds of sea buckthorn significantly improved seed germination rate and germination index． The
hydropriming also reduced mean germination time and increased seedling height，root length，fresh weight，and enhanced
critical germination conditions under drought and salt stress conditions as compared to control． Comprehensive analysis
indicated that hydropriming could control seed imbibitions and prevent cell membrane structure from being destroyed，
thereby preventing the leakage of soluble substances． This action significantly improved seed soluble sugar content and
hence provided a guarantee for germination． It also decreased MDA content and enhanced the function of seed antioxidant
system． The hydropriming significantly increased proline content， thereby enhancing seed resilience． Hydropriming
technology is inexpensive and it may be an effective way of enhancing seed vigor and seedling resistance．
Key words: hydropriming; sea buckthorn; seed germination; seed vigor; seedling resistance
第 12 期 孙 妙等: 中国沙棘种子的水引发技术及其抗性生理效应
种子引发也称种子渗透调节，是在控制条件下
使种子缓慢定量吸水、为萌发提前进行生理准备的
种子播前处理技术(Heydecker et al．，1973)。种子
引发引起细胞周期蛋白的变化 ( Muchena et al．，
1972; Garcia，1997)，促进种子 ＲNA 以及细胞核
DNA 的合 成 ( Davison et al．，1991; Sung et al．，
1993)，诱导与抗逆有关的基因表达 ( Gao et al．，
1999)，故能增强种子活力、缩短种子萌发时间，使
出苗整齐均一，且能提高种子抗旱、抗寒及抗盐渍等
能力(Song et al．，1999; Kaya et al．，2006)。
中国沙棘(Hippophae rhamnoides subsp． sinensis)
是胡颓子科(Elaeagnaceae)沙棘属落叶灌木，具有较
好的抗风沙、耐旱、耐瘠薄、耐盐碱及根瘤固氮的特性
(李怀恩等，2007; 吴清风等，2002; 孙坤等，2012)，
是荒漠化防治和改善土壤质量的重要树种。但是其
种子抗性不强，在干旱、盐碱等逆境条件下的发芽能
力差、成活率低，必须先在适宜的条件下发芽、育苗，
待幼苗长成后再进行人工栽植。因此，研究促进中国
沙棘种子萌发与出苗的方法，提高种子萌发率、种子
活力和抗逆性具有重要意义。沙棘种子萌发的相关
研究主要集中在温度(孙坤等，2012)、渗透调节(张
虎平等，2008)和药物浸种(郑蔚虹等，2003; 张俊风
等，2010)等方面，而水引发对沙棘种子萌发的影响
方面的研究还未有报道。本文对中国沙棘种子水引
发的温度、时间和吸水量及它们对沙棘种子活力和幼
苗抗性的生理效应进行了研究，为制定中国沙棘种子
引发技术措施提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
中国沙棘种子于 2007 年采自陕西省榆林市、宁
夏固原市、甘肃省榆中县和内蒙古呼和浩特市。种
子初始含水量分别为 8. 05%，9. 03%，8. 28% 和
9. 34% ; 千粒质量分别为 2. 575 8，2. 968 4，2. 598 3
和 3. 021 6 g; 发芽率分别 为 15%，33%，26%
和 62%。
1. 2 方法
1. 2. 1 引发加水量的确定 根据预试验获得的吸
水率曲线，确定种子引发的总加水量为种子初始质
量的 50% ～ 75%，引发开始时的加水量为总水量的
23%，3 h 为 23%、6 h 为 25%、12 h 为 14%和21 h为
15%。设定 6 个总加水量梯度，即 50%，55%，
60%，65%，70%和 75%，在引发时将水分批加入。
1. 2. 2 引发温度和时间的确定 设 5 ( ± 1 )℃，
10( ± 1)℃，15( ± 1)℃ 3 个温度梯度，将 500 g 沙棘
种子装入 2 000 mL 的引发器(20 cm × 10 cm × 2 cm
的加盖塑料盘)中，根据 1. 2. 1 的 6 个加水量梯度，
在萌动时间内，将水分批加入引发器中。萌动是指
种子缝合线靠近胚根的一端明显被胀裂，有的根端
膨大，有的白色胚根尖端已突破内种皮。用塑料薄
膜封口，扎 10 个孔径约为 0. 5 mm 的小孔，用于种
子呼吸。每个加水时间间隔期，充分摇动引发器
(加无孔塑料膜及盖子摇动)，以保证种子均匀吸
水。每天观察种子，记录不同温度、水分组合条件下
种子出现萌动的最初时间。
1. 2. 3 综合引发条件的确定 将 500 g 沙棘种子
装入引发器中，通过引发温度、加水量和时间的因素
组合，确定种子引发的最佳条件。进行综合评价分
析时，用 T 表示引发温度，W 表示吸水量占种子初
始质量的百分数，D 表示引发时间。例如 T10 +
W55 + D7 表示在 10 ℃下，吸水量为种子初始质量
的 55%时，引发 7 天。引发加水结束后，每天从各
引发器中取出 150 粒种子在 20 ～ 30 ℃变温，低温无
光照的条件下进行纸床发芽试验( ISTA，1999)，每
个处理 3 个重复，每个重复 50 粒种子 (塔依尔等，
2004)，直至引发器中有萌动种子出现或引发种子
的发芽率有大幅度的降低为止。发芽率的测定以种
子出现 0. 2 cm 长的胚根为标准。
依据综合评价指数(CEI)大小判断中国沙棘种
子引发的最适温度、吸水量和引发时间，CEI 数值越
大，引发效果越好。
1. 2. 4 引发种子的发芽效果 用水浸 48 h 的沙棘
种子作对照(CK)，引发甘肃、宁夏和内蒙古 3 个产
地的种子，每个处理 50 粒种子，3 次重复，进行纸床
发芽试验，逐日统计发芽数，验证引发效果。
1. 2. 5 引发种子的生理变化 随机称取各产地中
国沙棘引发和对照种子 0. 3 g，4 次重复，测定生理
生化指标。可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，丙
二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法测定，脯氨酸含
量采用茚三酮显色法测定(李合生，1999)。均采用
UV-1700 型可见紫外分光光度计测定。
1. 2. 6 干旱胁迫下引发种子的发芽和幼苗生长情
况 用聚乙二醇(PEG)6000 调节溶液的渗透势，模
拟干旱条件，对经过最佳水引发处理后的种子在 0，
－ 0. 3，－ 0. 6，－ 0. 9 和 － 1. 2 MPa 下进行纸床发芽
试验。每个处理 50 粒种子，3 次重复，每日更换滤
纸，并向培养皿中加入 5 mL 的 PEG 溶液。统计最
终发芽率、发芽指数、平均发芽时间和发芽 5 天时的
根长、苗高及幼苗鲜质量。
1. 2. 7 盐胁迫下引发种子的发芽和幼苗生长情况
33
林 业 科 学 50 卷
采用 NaCl 分析纯来模拟盐胁迫环境，其浓度梯度设
置为 0，50，100，150 和 200 mmol·L － 1。发芽试验方
法同 1. 2. 6。
1. 2. 8 数据处理 最终发芽率 ( final germination
percentage，G p) = 最终发芽种子数 /供试种子数 ×
100% ; 发芽指数 ( germination index，GI) = ∑ ( G t /
D t) (G t: 在时间 t 日的发芽数，D t: 相应的发芽天
数)(Maguire，1962); 综合评价指数( comprehensive
evaluation index，CEI) = (G p × 100 + GI) /2。
依据 Ellis 等(1981)的方法计算平均发芽时间
(mean germination time，MGT )，其 计 算 公 式 为:
MGT =∑Dn /∑n，n是种子在 D 天时的发芽数，D 是
种子开始发芽到统计发芽数时的天数。
所有数据均采用 Microsoft Excel 输入，SPSS
13. 0 统计软件进行 One-way ANOVA 方差分析，制
图采用 Microsoft Excel。
2 结果与分析
2. 1 引发温度和时间
不同的引发加水量和温度处理下种子的初始萌
动时间见表 1。
表 1 不同温度和吸水量下的中国沙棘种子初始萌动时间
Tab． 1 Days to germination of sea buckthorn seeds affected by temperature and absorped water content
温度
Temperature / ℃
不同吸水量情况下的种子萌动时间 Days to germination of sea buckthorn seeds affected by absorped water content / d
50% 55% 60% 65% 70% 75%
5 ( ± 1) — — 13 13 4 1. 5
10 ( ± 1) 9 8 8 7 3 1
15 ( ± 1) 7 7 7 6 1 0. 5
由表 1 可知，吸水量和引发时的温度都对种子
的初始萌动时间有影响。在吸水量一样的情况下，
种子的初始萌动时间随温度的上升而缩短。在温度
一致的条件下，种子的初始萌动时间随吸水量的升
高而缩短。在不同的温度与吸水量组合下，种子初
始萌动的时间存在很大的差异。
在 5 ℃ 的条件下，吸水量为种子初始质量的
50%和 55%时没有种子萌动，在 60% 和 65% 时 13
天才出现萌动种子，说明 5 ℃与 50%，55% 吸水量
的组合中，种子的生理活动停滞，据此，可将 T5 +
W50 和 T5 + W55 的组合排除。
在 10 ℃和 15 ℃时，所设计的 5 种吸水量下均
出现了种子萌动情况。当吸水量为 75%时，所有温
度下引发的种子，以及引发温度为 15 ℃、吸水量为
70%时的种子均在加水还没有结束时萌动，说明其
吸水速度过快，极易造成种子吸胀伤害，故将各温度
与 75%吸水量的组合、15 ℃与 70% 吸水量的组合
排除。因此，初步确定在 5 ( ± 1)℃，10 ( ± 1)℃和
15( ± 1)℃下，加水量为 50% ～ 75%，中国沙棘种子
的引发时间为 3 ～ 13 天。
2. 2 引发条件
试验所设计的 61 个处理结果见表 2。从表 2
的统计可以看出，对照处理的种子发芽率为 16%，
位于总排序的第 28 位，有 27 个处理提高了种子的
发芽率，且部分处理与对照有显著或极显著差异;
另外有 32 个处理降低了种子的发芽率，除 T15 +
W60 + D4 与对照有显著差异(P ＜ 0. 05)外，其余均
没有达到显著水平。从发芽率来看，种子引发的适
宜条件为: T10 + W55 + D7，T10 + W60 + D7，T15 +
W60 + D6，T10 + W55 + D6。
有 50 个处理较对照增加了种子的发芽指数，并
且有 5 个处理对种子发芽指数的提高达到了极显著
水平(P ＜ 0. 01)。从种子的发芽指数来看，种子引
发的适宜条件为: T10 + W55 + D7，T15 + W60 + D6，
T15 + W50 + D6，T10 + W60 + D7，T10 + W55 + D6。
发芽率与发芽指数的评价结果并不完全相同，
需要采用综合评价指数来分析引发结果。在所有的
引发处理中，有 5 个处理的综合评价指数显著高于
对照，它们的排序为: T10 + W55 + D7，T15 + W60 +
D6，T10 + W60 + D7，T15 + W50 + D6，T10 + W55 +
D6。因此可以确定中国沙棘种子的适宜水引发条
件为: 10 ℃ 和 15 ℃，吸水量为种子初始质量的
50% ～ 60%，引发时间为 6 ～ 7 天。
2. 3 不同产地种子引发效果
不同产地(宁夏、甘肃、内蒙古)种子的发芽率
见图 1。3 种不同产地的种子引发后均提高了种子
的最终发芽率。其中 T10 + W55 + D7 引发处理的
宁夏、甘肃和内蒙古产地的沙棘种子，与对照比较，
其最终发芽率分别提高了 26. 5%，26. 7%，21. 2%，
差异显著。
结果表明: 吸水量为种子初始质量的 55%、温
度为 10 ℃时引发 7 天可以显著提高中国沙棘种子
的最终发芽率。
43
第 12 期 孙 妙等: 中国沙棘种子的水引发技术及其抗性生理效应
表 2 不同处理的中国沙棘种子发芽率、发芽指数
及由前两者确定的综合评价指数①
Tab．2 Germination percentage，germination index of primed
sea buckthorn seeds and comprehensive evaluation index
处理
Treatments
发芽率
G p /(% )
发芽指
数 GI
综合评价
指数 CEI
对照 CK 16 6. 30 11. 03 (40)
T5 + W55 + D3 11 3. 02 6. 76 (60)
T5 + W55 + D4 17 7. 18 11. 97 (29)
T5 + W55 + D5 15 7. 15 10. 82 (42)
T5 + W55 + D6 10 4. 63 7. 31 (58)
T5 + W55 + D7 13 6. 68 9. 84 (53)
T5 + W55 + D8 15 10. 02 * 12. 51 (22)
T5 + W55 + D9 15 6. 80 10. 90 (41)
T5 + W55 + D10 10 6. 00 8. 13 (56)
T5 + W55 + D11 18 10. 01 * 14. 00 (10)
T5 + W55 + D12 10 4. 63 7. 31 (59)
T5 + W55 + D13 17 10. 06 * 13. 41 (16)
T5 + W65 + D3 14 6. 23 10. 24 (46)
T5 + W65 + D4 18 6. 80 12. 28 (27)
T5 + W65 + D5 13 6. 42 9. 46 (54)
T5 + W65 + D6 13 6. 87 9. 93 (50)
T5 + W65 + D7 13 6. 67 9. 96 (49)
T5 + W65 + D8 14 6. 31 9. 91 (51)
T5 + W65 + D9 16 8. 08 11. 92 (31)
T5 + W65 + D10 17 9. 42 12. 96 (18)
T5 + W65 + D11 14 8. 58 11. 29 (36)
T5 + W65 + D12 17 6. 71 11. 73 (34)
T5 + W65 + D13 15 6. 33 10. 67 (44)
T5 + W70 + D3 17 6. 98 11. 87 (33)
T10 + W50 + D3 16 7. 56 11. 53 (35)
T10 + W50 + D4 16 7. 65 11. 95 (30)
T10 + W50 + D5 13 4. 96 8. 98 (55)
T10 + W50 + D6 18 6. 95 12. 48 (23)
T10 + W50 + D7 19 8. 42 13. 84 (11)
T10 + W50 + D8 15 9. 04 12. 15 (28)
T10 + W55 + D3 15 5. 28 9. 89 (52)
T10 + W55 + D4 11 4. 19 7. 47 (57)
T10 + W55 + D5 18 9. 93 * 13. 71 (12)
T10 + W55 + D6 23 * 10. 92＊＊ 16. 71 (5)
*
T10 + W55 + D7 27＊＊ 13. 23＊＊ 20. 12 (1) ＊＊
T10 + W60 + D3 13 7. 38 10. 31 (45)
T10 + W60 + D4 19 8. 08 13. 67 (13)
T10 + W60 + D5 23 * 9. 24 15. 87 (6)
*
T10 + W60 + D6 16 8. 53 12. 39 (25)
T10 + W60 + D7 25＊＊ 11. 81＊＊ 18. 28 (3) ＊＊
T10 + W60 + D8 21 10. 09 * 15. 42 (7)
T10 + W65 + D3 20 6. 42 12. 96 (19)
T10 + W65 + D4 18 7. 54 12. 90 (20)
T10 + W65 + D5 15 9. 70 * 12. 48 (24)
T10 + W65 + D6 12 8. 06 10. 16 (47)
T10 + W70 + D3 15 5. 76 10. 13 (48)
T15 + W50 + D3 13 9. 27 11. 14 (39)
T15 + W50 + D4 15 8. 06 11. 28 (37)
T15 + W50 + D5 16 8. 27 11. 89 (32)
T15 + W50 + D6 22 12. 81＊＊ 17. 16 (4) ＊＊
T15 + W55 + D3 19 7. 82 13. 41 (15)
T15 + W55 + D4 20 9. 09 14. 67 (8)
T15 + W55 + D5 18 10. 54 * 14. 02 (9)
T15 + W55 + D6 17 7. 46 12. 35 (26)
T15 + W60 + D3 15 8. 06 11. 28 (38)
T15 + W60 + D4 8* 4. 43 6. 21 (61)
*
T15 + W60 + D5 17 10. 31 * 13. 66 (14)
T15 + W60 + D6 23 * 14. 11＊＊ 18. 56 (2) ＊＊
T15 + W65 + D3 20 6. 92 13. 21 (17)
T15 + W65 + D4 18 7. 90 12. 70 (21)
T15 + W65 + D5 15 6. 90 10. 70 (43)
①* ，＊＊分别表示各处理与对照相比在 P ＜ 0. 05 和 P ＜ 0. 01
水平下差异显著。括号内数字为综合评价指数的排序。* ，＊＊
represent that the treatments are respectively at the P ＜ 0. 05 level and
P ＜ 0. 01 level of significance of difference． Number in parentheses
represents the sorting of CEI．
图 1 不同产地的中国沙棘种子的发芽率
Fig． 1 Seed germination of sea buckthorn from different sources
2. 4 种子引发后生理变化
2. 4. 1 可溶性糖 如图 2 所示，陕西、宁夏、甘肃和
内蒙古 4 个不同产地中国沙棘种子水浸 48 h 和水
引发处理的可溶性糖含量都极显著低于处理前。水
引发处理后，4 个不同产地沙棘种子可溶性糖含量
与对照比较分别提高 40. 14%，37. 13%，33. 57%，
41. 61%。除甘肃产沙棘种子以外，其余 3 个产地种
子可溶性糖含量均极显著高于对照。
图 2 中国沙棘种子水引发前后可溶性糖含量的变化
Fig． 2 The content changes of soluble sugar in seeds of
sea buckthorn before and after hydropriming
同一产地种子不同大写字母表示处理间有显著差异 ( P ＜ 0. 01 )。
Defferent capital letters differ significantly at P ＜ 0. 01 among treatments
from the seeds of the same source．下同 The same below．
2. 4. 2 丙二醛 由图 3 可知，除了水浸 48 h 的内
蒙古产沙棘种子外，其余处理的种子丙二醛含量均
显著低于处理前。陕西、宁夏、甘肃和内蒙古 4 个不
同产地中国沙棘种子引发后丙二醛的含量比对照分
别降低 20. 00%，20. 42%，20. 93%和 20. 80%，均达
到极显著水平。
2. 4. 3 脯氨酸 由图 4 可知，陕西、宁夏、甘肃和内
蒙古 4 个不同产地中国沙棘种子水浸 48 h 和水引
发处理的脯氨酸含量均显著低于处理前。引发后 4
53
林 业 科 学 50 卷
图 3 中国沙棘种子水引发前后丙二醛含量的变化
Fig． 3 The content changes of MDA in seeds of sea
buckthorn before and after hydropriming
个不同产地中国沙棘种子脯氨酸的含量比对照分别
提高 35. 91%，22. 13%，35. 77% 和 31. 90%，均达到
极显著水平。
2. 5 干旱胁迫下水引发对沙棘种子萌发和幼苗形
态指标的影响
2. 5. 1 干旱胁迫下水引发对沙棘种子萌发的影响
由表 3 可以看出，水引发种子与对照比较显著提高
种子的发芽率和发芽指数，在正常的水分条件下分
别提高 8. 24%和 33. 25% ; 在 PEG 浓度为 － 0. 3 MPa
时，提高 72. 73%和 86. 40% ; 在 PEG 为 － 0. 6 MPa
时，提高 75. 01%和 65. 43% ; 在 PEG 为 － 0. 9 MPa
时，对照的发芽完全受抑制，而水引发处理发芽率和
发芽指数分别为 8. 67% 和 0. 67; 同时水引发将种
子的临界萌发条件由 － 0. 6 MPa 提升到 － 0. 9 MPa。
正常生长条件下，水引发种子的平均发芽时间
比对照缩短 21. 47%，差异显著; 在干旱胁迫下，平
均发芽时间与对照没有显著差异。
图 4 中国沙棘种子水引发前后脯氨酸含量的变化
Fig． 4 The content changes of proline in seeds of
sea buckthorn before and after hydropriming
表 3 干旱胁迫条件下水引发对沙棘种子萌发的影响①
Tab． 3 Effects of hydropriming on germination of sea buckthorn seeds under drought stress
PEG 溶液渗透势
PEG osmotic
potential /MPa
发芽率 G p 发芽指数 GI 平均发芽时间 MGT
对照
CK(% )
水引发
Hydro
priming(% )
提高率
Increase
rate(% )
对照
CK /d
水引发
Hydro
priming / d
提高率
Increase
rate(% )
对照
CK /d
水引发
Hydro
priming / d
降低率
Decrease
rate(% )
0 68. 67e 74. 33f 8. 24 7. 64c 10. 18d 33. 25 4. 89b 3. 84a 21. 47
－ 0. 3 44. 00d 76. 00f 72. 73 3. 53b 6. 58c 86. 4 6. 27c 6. 33c － 0. 96
－ 0. 6 21. 33b 37. 33c 75. 01 1. 62ab 2. 68ab 65. 43 6. 65cd 7. 13d － 7. 22
－ 0. 9 — 8. 67a — — 0. 67a — — 6. 59c —
－ 1. 2 — — — — — — — — —
①小写字母表示不同处理在 P ＜ 0. 05 水平上有显著差异。Different small letters among treatments differ significantly at P ＜ 0. 05 among
treatments．下同 The same below．
2. 5. 2 干旱胁迫下水引发对沙棘幼苗形态指标的
影响 由表 4 可知，与对照比较，在正常水分和轻度
干旱( － 0. 3 MPa)胁迫下，水引发种子的苗高显著
增加，分别提高 84. 61% 和 11. 33%，随着干旱的加
剧，苗高显著降低; 水引发种子幼苗的根长和鲜质
量均显著增加，在正常的水分条件下分别提高
46. 35%和 29. 92% ; 在 PEG 浓度为 － 0. 3 MPa 时，
提高 61. 31%和 10. 22% ; 在 PEG 为 － 0. 6 MPa 时，
提高 50. 47%和 38. 40% ; 在 PEG 为 － 0. 9 MPa 时，
幼苗不能正常生长。
2. 6 盐胁迫下水引发对沙棘种子萌发和幼苗形态
指标的影响
2. 6. 1 盐胁迫下水引发对沙棘种子萌发的影响
由表 5 可知，对照沙棘种子在非盐胁迫条件下的发
芽率为 68. 67%，而 100，150 和 200 mmol· L － 1 NaCl
胁迫下，对照种子的发芽率均显著低于非盐胁迫下
的发芽率。水引发种子在 0，50 和 100 mmol· L － 1
NaCl 胁迫下发芽率均显著高于非盐胁迫下的对照
种子。并且，在不同浓度 NaCl 胁迫下，水引发种子
的发芽率均显著高于相同浓度的对照种子。
63
第 12 期 孙 妙等: 中国沙棘种子的水引发技术及其抗性生理效应
表 4 干旱胁迫下水引发对沙棘幼苗形态指标的影响
Tab． 4 Effects of hydropriming on seedling characteristics of sea buckthorn seeds under drought stress
PEG 溶液渗透势
PEG osmotic
potential /MPa
根长 Ｒoot length 苗高 Seedling height 幼苗鲜质量 Seedling fresh mass
对照
CK / cm
水引发
Hydro
priming / cm
提高率
Increase
rate(% )
对照
CK / cm
水引发
Hydro
priming / cm
提高率
Increase
rate(% )
对照
CK /(mg·
plant － 1 )
水引发
Hydro
priming /
(mg·plant － 1 )
提高率
Increase
rate(% )
0 0. 707 9c 1. 036 0d 46. 35 0. 473 7d 0. 874 5e 84. 61 24. 4c 31. 7d 29. 92
－ 0. 3 0. 410 4ab 0. 662 0c 61. 31 0. 392 8c 0. 437 3cd 11. 33 18. 6b 20. 5bc 10. 22
－ 0. 6 0. 319 0a 0. 480 0b 50. 47 0. 247 3b 0. 146 7a － 40. 68 12. 5a 17. 3ab 38. 4
－ 0. 9 — 0. 310 0a — — — — — — —
－ 1. 2 — — — — — — — — —
表 5 盐胁迫下水引发对沙棘种子萌发的影响
Tab． 5 Effects of hydropriming on germination of sea buckthorn seeds under salt stress
NaCl 浓度
NaCl concentration /
(mmol·L － 1 )
发芽率 GP 发芽指数 GI 平均发芽时间 MGT
对照
CK(% )
水引发
Hydro
priming(% )
提高率
Increase
rate(% )
对照
CK
水引发
Hydro
priming
提高率
Increase
rate(% )
对照
CK /d
水引发
Hydro
priming / d
降低率
Decrease
rate(% )
0 68. 67d 74. 33e 8. 24 7. 64c 10. 18e 33. 32 4. 87b 3. 84a 21. 06
50 68. 00d 74. 00e 8. 82 5. 96bc 10. 16e 70. 69 5. 84c 4. 15a 29. 07
100 44. 67c 74. 67e 67. 16 3. 60ab 8. 40d 132. 97 6. 40d 4. 98b 22. 1
150 34. 67b 62. 00cd 78. 83 2. 56a 6. 75c 163. 6 6. 83d 5. 13b 24. 9
200 15. 33a 59. 33c 287. 02 1. 20a 8. 73d 628. 09 6. 46d 3. 98a 38. 41
100，150 和 200 mmol· L － 1NaCl 胁迫下，沙棘对
照种子的发芽指数均显著低于非盐胁迫下。水引发
种子在 150 mmol· L － 1NaCl 胁迫下发芽指数与非盐
胁迫下的对照种子没有显著差异，其余浓度盐胁迫
下，发芽指数均显著高于非盐胁迫的对照种子。并
且，在不同的盐胁迫下，水引发种子的发芽指数均显
著高于相同浓度的对照种子。
对照沙棘种子的平均发芽时间随着盐胁迫浓度
的升高而延长。水引发种子，仅 100 和 150 mmol·
L － 1处理与非盐胁迫下的对照种子无显著差异，其
他各处理与非盐胁迫下的对照种子比较均显著缩短
平均发芽时间。并且，在不同的盐胁迫下，水引发种
子的平均发芽时间均显著少于相同浓度的对照
种子。
随着 NaCl 浓度的增大，水引发和对照种子的发
芽率和发芽指数都呈下降趋势。但是与对照比较，
水引发显著提高种子的发芽率和发芽指数，缩短种
子的平均发芽时间。
2. 6. 2 盐胁迫下水引发对沙棘幼苗形态指标的影
响 由表 6 可知，对照和水引发种子幼苗的根长随
盐胁迫浓度的升高呈下降趋势。经不同的盐胁迫
后，水引发种子幼苗的根长均高于对照，且 50 和
100 mmol·L － 1NaCl 胁迫下，水引发处理与对照之间
差异显著。
表 6 盐胁迫下水引发对沙棘幼苗形态指标的影响
Tab． 6 Effects of hydropriming on seedling characteristics of sea buckthorn seeds under salt stress
NaCl 浓度
NaCl concentration /
(mmol·L － 1 )
根长 Ｒoot length 苗高 Seedling height 幼苗鲜质量 Seedling fresh mass
对照
CK / cm
水引发
Hydro
priming / cm
提高率
Increase
rate(% )
对照
CK / cm
水引发
Hydro
priming / cm
提高率
Increase
rate(% )
对照
CK /(mg·
plant － 1 )
水引发
Hydro
priming /
(mg·plant － 1 )
提高率
Increase
rate(% )
0 0. 896 0de 1. 036 0e 15. 63 0. 643 5c 0. 874 5e 35. 9 27. 5cd 31. 7d 15. 27
50 0. 707 9c 0. 861 9d 21. 75 0. 473 7b 0. 799 1d 68. 69 24. 4bc 76. 9e 215. 16
100 0. 615 9c 0. 748 8cd 21. 58 0. 474 7b 0. 455 5b － 4. 04 21. 6ab 26. 0b 20. 37
150 0. 395 6b 0. 413 9b 4. 63 — 0. 374 8a — 17. 0a 23. 4b 37. 65
200 0. 236 3a 0. 286 0a 21. 03 — 0. 488 0b — 17. 8a 23. 4b 31. 46
对照和水引发处理的沙棘苗高也随盐胁迫浓度
的升高而呈下降趋势。150 和 200 mmol· L － 1 NaCl
胁迫下对照幼苗无法生存，而水引发种子幼苗能够
正常生长，说明水引发能够提高沙棘幼苗在盐胁迫
下的生存能力。在正常条件及 50 mmol· L － 1 NaCl
胁迫下，水引发能够显著增加苗高。
随盐浓度的升高，对照和水引发种子幼苗鲜质
量变化趋势有所不同，对照种子幼苗呈下降趋势，而
73
林 业 科 学 50 卷
水引发种子幼苗呈先上升后下降的趋势，在 50
mmol· L － 1 NaCl 胁迫时最高，显著高于其他处理。
在不同的盐胁迫下，水引发种子幼苗的鲜质量均高
于相同浓度盐胁迫的对照种子，且 50，150 和 200
mmol· L － 1NaCl 胁迫与对照差异显著。
3 结论与讨论
3. 1 水引发沙棘种子的最佳条件
中国沙棘种子的水引发最佳条件为: 吸水量为
种子初始质量 55%，在引发 0，3，6，12 和 21 h 时分
别加入总水量的 23%，23%，25%，14% 和 15%，温
度为 10 ℃ (避光)，引发时间为 7 天。用筛选出的
最佳引发方法对不同产地的中国沙棘种子进行检
验，均显著提高了种子的发芽率和发芽指数。
中国沙棘种子最佳引发温度是 10 ℃，而以往采
用的引发温度一般为 15 ～ 20 ℃ (Khan，1992)，例如
柳枝稷 (Panicum virgatum NewJersey 50)在16 ℃条
件下的引发效果更好(Madakkadze et al．，2000)，这
与本试验的研究结果有差异，这种差异可能与物种
的生物学特性有关。引发还有生理锻炼的效应，对
某些 物 种 低 温 引 发 效 果 好 ( 傅 家 瑞， 1985;
Heydecker et al．，1975)。
中国沙棘种子的最佳引发时间为 7 天。有文献
报道，6 种禾本科(Gramineae)在 20 ℃下，PEG 溶液
中引发时间是 7 天或 14 天(Liu et al．，2008)。引发
时间因植物种、品种或温度的不同而有所差异，种子
的最佳引发时间的变化范围为 2 ～ 21 天 ( Khan et
al．，1992)，本文的研究结果与之相符。在引发处理
过程中，种子胚根尖端细胞 DNA 复制也在增加，从
而为种子萌发做准备(任淑娟等，2012)。某些种子
需要更长的引发时间来完成引发过程，可能是由于
这些种批种子活力较低(Sliwinska et al．，2002)。
3. 2 引发提高种苗抗性机制
种子萌发和幼苗早期生长阶段对环境胁迫最为
敏感(Ｒahimi，2013)，直接影响物种的总体适应性，
植物能否在干旱和盐渍环境中生存，首先取决于它
们能否发芽，以及发芽率的高低和发芽速度的快慢。
据报道，水引发能够增强种子在盐胁迫下的渗透调
节能力、提高成苗率和作 物产量 ( Amooaghaie，
2011; Pirasteh-Anosheh et al．，2011)。
本试验研究发现，水引发显著提高干旱胁迫和
盐胁迫下中国沙棘种子的发芽率和发芽指数，以及
幼苗的根长、苗高和鲜质量，缩短种子平均发芽时
间，并将种子的干旱临界萌发条件由 － 0. 6 MPa 提
升到 － 0. 9 MPa，从而提高中国沙棘的整体适应性。
4 个不同产地沙棘种子经对照和水引发处理
后，可溶性糖含量都显著低于处理前，说明种子内部
发生了一系列的生理生化变化，种子内部储藏的可
溶性糖已被用于胚的生长或转化合成新的物质，为
种子萌发和幼苗生长提供能量。可溶性糖既是细胞
渗透调节剂，也是合成其他有机溶质的碳架和能量
来源，还可在细胞内无机离子浓度高时起保护酶类
的作用，可以看做是植物在胁迫条件下的一种适应
机制(张春平等，2012)。在逆境环境中，其含量会
增加，对于提高细胞汁液浓度、降低细胞水势、增强
吸水等功能起着重要促进作用(Yokoi et al．，2002)。
丙二醛是膜脂过氧化作用的主要产物之一，其
含量的高低和质膜透性的大小都是膜脂过氧化强弱
和质膜破坏程度的重要指标(张春平等，2011)。经
过水引发处理后，其含量显著低于对照处理，说明水
引发能够缓解种子内的膜脂过氧化作用。
脯氨酸被认为是植物在渗透胁迫下容易积累的
一种相溶渗透剂，具有调节细胞渗透平衡、提高细胞
内渗透势、维持质膜结构完整性，增强细胞结构稳定
性和阻止氧自由基产生的作用 (杜锦，2010;
Heydecker et al．，1977)。也有研究认为脯氨酸在植
物体内不仅作为渗透调节剂调节渗透压，还起着改
善植物微环境的作用，保证其他生化反应的正常进
行(Hoque et al．，2007)。水引发与对照比较，显著
提高种子脯氨酸含量，说明引发更能调节种子的渗
透势，防止渗透胁迫对种子造成伤害 (史雨刚等，
2011)。
3. 3 水引发技术在直播造林中应用的可行性
原理上任何控制吸水的方法都可能成功完成对
种子的引发。生物引发和膜引发是生产实践中比较
成熟的引发技术，生物引发的技术难度大，投资高;
膜引发技术只适合于表面有黏液的种子，应用范围
狭窄，目前只有发达国家将该技术应用于高档蔬菜
和花卉的引发(杨小环等，2009; Brocklehurst et al．，
2008); 对于荒漠化面积大、经济欠发达的国家，大
面积推广应用水引发技术存在一定的困难。水引发
对于不同物种的种子萌发和胚芽生长都具有重要作
用。与其他引发技术相同，在盐胁迫和非盐胁迫下，
水引发也能够普遍促进种子萌发和幼苗生长
(Nawaz et al．，2013)。
水引发是一种既有效又经济简便的方法，有可
能成为利用植被进行荒漠化治理的一项重要技术措
施，值得在生产实践中进一步验证。
参 考 文 献
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(责任编辑 郭广荣)
93