全 文 ：江西农业大学学报 2014，36(5):971 － 976 http:/ / xuebao． jxau． edu． cn
Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis DOI:10． 13836 / j． jjau． 2014155
陈兰兰，郭圣茂，廖兴国，等． 3种决明属种子萌发对干旱胁迫的响应及其抗旱性评价［J］．江西农业大学学报，2014，36(5):
971 －976．
3 种决明属种子萌发对干旱胁迫的响应
及其抗旱性评价
陈兰兰，郭圣茂* ，廖兴国，熊光康，赖晓莲
(江西农业大学 园林与艺术学院，江西 南昌 330045)
摘要:以 3 种决明属种子为材料，研究了不同质量分数的 PEG － 6000 胁迫对其种子萌发的影响，并对其抗旱性
进行评价。结果表明:干旱对 3 种决明属种子的萌发有显著影响;不同质量分数的干旱胁迫对该属种子的相对
发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数、相对苗长和相对苗重均存在抑制作用;低质量分数的 PEG
－ 6000 干旱胁迫对相对根长具有一定的促进作用，而高质量分数会抑制幼苗的相对根长。通过隶属函数法综
合评价认为，3 种决明属种子的抗旱性顺序为草决明 ＞望江南 ＞伞房决明。
关键词:决明属;干旱胁迫;种子萌发;评价
中图分类号:Q948． 112 + ． 3 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2286(2014)05 － 0971 － 06
Evaluation of the Ｒesponse against Drought Stress and Drought
Ｒesistance of the Germination of 3 Species of Cassia
CHEN Lan-lan，GUO Sheng-mao* ，LIAO Xing-guo，
XIONG Guang-kang，LAI Xiao-lian
(College of Landscape and Art，Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045，China)
Abstract:Controlled experiments were conducted to investigate the effect of drought stress by different
concentrations of PEG －6000 on seeds germination of 3 species of Cassia． The results showed that the relative
germination rate，relative germination vigor，relative germination index，relative vigor index，relative seedling
length and relative seedling weight of Cassia all decreased significantly with the increase of PEG － 6000 con-
centration． Low concentrations of PEG promoted relative root length，but high concentrations of PEG restrained
relative root length． According to the evaluation of the above seven indicators with subordinate function，the
drought － resistance sequence of the 3 species of Cassia from high to low was:Catsia tora Linn ＞ Cassia occi-
dentalis ＞ Cassia corymbosa．
Key words:Cassia;drought stress;seed germination;evaluation
决明属(Cassia)植物属于豆科，全世界约有 600种，主要分布于热带、亚热带和温带地区，原产于我国
的品种约有 10 种［1］。该属植物在我国传统的中医药领域一直有着非常广泛的应用，如决明子(Catsia
收稿日期:2014 － 04 － 25 修回日期:2014 － 05 － 16
基金项目:江西省科技厅科技支撑项目(20111BBG70030 － 5)
作者简介:陈兰兰(1991—)，女，硕士生，主要从事林业生态工程研究，E － mail:www． lanlanchen@ 163． com;* 通信作
者:郭圣茂，副教授，E － mail:12155838@ qq． com。
江 西 农 业 大 学 学 报 第 35 卷
tora)，又称草决明，味苦、甘而性凉，具有祛风散热，清肝明目和润肠通便等功效;望江南(C． occidentalis)
可作为缓泻剂，种子炒制后可治疟疾，但有轻微的毒性［2］。近年来，决明属牧草，作为一类重要的饲料
作物，在土壤改良、水土保持等多个方面发挥着积极的作用，如草决明、伞房决明(C． corymbosa)等［3］。
江西省地处中国东南偏中部长江中下游南岸，是典型的亚热带红壤地区，虽然年均降雨量达1 635
mm，但是降雨分布极不均匀，容易使种子在萌发阶段遭受到干旱胁迫。种子的萌发阶段是其植物生活
史中的重要阶段，在这一阶段，种子的发育情况会直接地影响下一代的正常发育，因此，利用种子的萌发
期对植物的抗旱性进行研究是常用方法［4］。目前对决明属植物的研究主要集中在化学成分［5］、药理作
用［6］以及决明属牧草的胁迫［7 － 9］表现等方面。基于此，本文对 3 种决明属种子的萌发情况和幼苗生长
特性对干旱胁迫的响应进行探讨，为决明属植物在亚热带地区的农业栽培提供理论参考。
1 材料与方法
1． 1 材 料
试验所用的 3 种材料都来自豆科决明属，分别为草决明、望江南和伞房决明。
1． 2 方 法
选取外观一致的质量良好种子，用 1 %的次氯酸钠溶液浸泡 10 min 作为杀菌处理，之后用去离子
水冲洗种子至无溶液残留，用灭菌的滤纸吸收种子表面残余水分。利用聚乙二醇溶液(PEG － 6000)模
拟干旱胁迫设置质量分数为 5%、10%、15%、20%、25%和 30%的 6 个处理，并以蒸馏水作为对照，将等
量的这 7 种溶液分别加入到垫有双层滤纸的培养皿中，并以之作为发芽床，最后将这 3 种决明属种子放
入发芽床中。
每个玻璃培养皿中放 50 粒种子，每处理重复 3 次。准确称重后，将培养皿置于恒温培养箱中变温
培养，25 ℃ 10 h光培养，20 ℃ 12 h暗培养。之后于每天相同时间对培养皿中的种子发芽情况进行观
察和统计，并利用电子天平称重法来保证添加的蒸馏水量适当。以萌发的芽长为其种子长度的一半时
作为发芽标准，连续培养 13 d，在发芽试验的第 3 天统计各种子的发芽势，在第 13 天发芽结束后，从每
个培养皿中随机选取 10 株幼苗(不足 10 株的全部测定)，测定其苗长(SL)、根长(ＲL)、鲜重(W)。
相关指标计算公式如下:
(1)相对发芽率(ＲGp)(%)=处理发芽率 /对照发芽率 × 100 (1)
其中，发芽率(Gp)(%)= n /N × 100(n为发芽种子数，N为供试种子总数);
(2)相对发芽势(ＲGe)(%)=处理发芽势 /对照发芽势 × 100 (2)
其中，发芽势(Ge)(%)= n /N × 100 (n为第 3 天累积发芽种子数，N为供试种子总数);
(3)相对发芽指数(ＲGi)(%)=处理发芽指数 /对照发芽指数 × 100 (3)
其中，发芽指数(Gi)=∑Gt /Dt(Gt为在第 t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数);
(4)相对活力指数(ＲIv)(%)=处理活力指数 /对照活力指数 × 100 (4)
其中，活力指数(Iv)=发芽指数(Gi)×幼苗鲜重(W)(10 株幼苗鲜重)。
1． 3 综合抗旱性评价方法
采用模糊数学中的隶属函数法进行综合抗旱性评价［10 － 11］，公式为:
X(μ)=
X － Xmin
Xmax － Xmin
(5)
式中，X(μ)为参试材料在某一 PEG浓度下的隶属值，X为参试材料在该 PEG浓度下的某一个抗旱
指标的测定值，Xmax是这一指标在该浓度下的最大测定值，Xmin是最小测定值。先得到 3 种材料的各个
抗旱指标在不同胁迫程度下的隶属值，之后求出每个指标的平均值，最后得到各个材料的隶属函数平均
值。该平均值越大，其抗旱性就越强。
1． 4 数据处理
采用 Excel 2007 进行数据处理和绘图，SPSS 16． 0 对试验数据进行统计分析。
·279·
第 5 期 陈兰兰等:3 种决明属种子萌发对干旱胁迫的响应及其抗旱性评价
2 结果分析
2． 1 干旱胁迫对决明属种子萌发进程的影响
图 1 所示，3 种决明属种子的萌发进程基本相同，种子的发芽率均随着培养时间的延长而逐步上
升，相同植物种子的发芽率则随着干旱胁迫的加剧而降低。
正常环境下决明属种子的萌发启动较快，而干旱条件会延迟种子的萌发起始时间。当 PEG质量分
数﹤ 10%时，3 种决明属种子都在第 2 天开始萌发，在 PEG质量分数为 15%和 20%的条件下，草决明和
望江南的种子可在第 2 天萌发，而伞房决明的种子在质量分数为 15%时，培养 4 d 才可萌发，当质量分
数为 20%和 25%时，直到第 8 天开始萌发，其萌发时间延迟了 2 倍。当 PEG 为 30%，望江南和伞房决
明的种子无法萌发。
图 1 干旱胁迫对决明属种子萌发进程的影响
Fig． 1 Effects of drought stress on seed germination course of Cassia
2． 2 干旱胁迫对决明属种子萌发的影响
种子发芽能力在胁迫的条件下会有一定的变化，其中发芽率和发芽势是能反映种子发芽能力的主
要指标［12］，而发芽指数和活力指数则分别反映幼苗的生长情况以及种子的活力水平［13］。为了便于比
较不同种材料的抗旱性，采用测定指标的相对值来分析［4］。试验结果表明:3 种决明属种子在不同质量
分数的 PEG胁迫下，其相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对活力指数与对照相比，整体呈现
逐渐下降的趋势。但是 3 种决明属种子相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对活力指数间的差
异未达显著性水平(P ＞ 0． 05)。
从相对发芽率看，在 PEG≤5%时，3 种决明属种子的相对发芽率与对照相比差异不显著(P ＞ 0．
05);在 10%时，伞房决明与对照差异不显著(P ＞ 0． 05)，草决明和望江南与对照相比差异显著(P ＜ 0．
05)，分别下降了 23． 33%、7． 46%;当 PEG为 15%时，草决明种子的相对发芽率的降幅达到 52． 22%，而伞
房决明种子的相对发芽率仍然达到 82． 57%，耐旱性超过其他 2 种决明属种子。而质量分数为 30%，望江
南和伞房决明的种子无法萌发，相较之下，草决明种子的相对发芽率为 10． 37%，表现出较强的抗旱性。
从相对发芽势看，在 PEG≤5%时，望江南的相对发芽势与对照相比差异不显著(P ＞ 0． 05)，其他 2
种差异显著(P ＜ 0． 05);在 PEG为 15%时，草决明、望江南与对照相比差异显著(P ＜ 0． 05)，分别下降
了 51． 11%、41． 67%;在 PEG为 25%和 30%下，草决明、望江南和伞房决明的相对发芽势都显著低于对
照，都只为 0。
从相对发芽指数来看，当 PEG为 5%时，3 种决明属种子的相对发芽指数与对照相比差异不显著(P
＞ 0． 05)，在 PEG为 10%时，草决明和望江南的相对发芽指数开始与对照差异显著(P ＜ 0． 05)，而伞房
决明在 PEG为 15%时才开始与对照差异显著(P ＜ 0． 05)。
从相对活力指数看来，草决明的相对活力指数从 PEG为 5%开始就与对照差异显著(P ＜ 0． 05)，而
望江南在 PEG为 10%，伞房决明在 15% 时开始与对照差异显著(P ＜ 0． 05)。在 PEG 为 20%时，草决
·379·
江 西 农 业 大 学 学 报 第 35 卷
明、望江南、伞房决明的相对活力指数与对照相比分别下降了 89． 77%、73． 48%、82． 62%。
表 1 干旱胁迫对决明属种子萌发的影响
Tab． 1 Effects of drought stress on seed germination of Cassia
指标
Indicators
决明属种子
Seed of Catsia
PEG质量分数 /% PEG concentration
CK 5 10 15 20 25 30
相对发芽率 /%
Ｒelative
germination rate
草决明 Catsia tora 100a 94． 44a 76． 67b 47． 78c 34． 44d 20e 10． 37f
望江南 C． occidentalis 100a 98． 51ab 92． 54bc 61． 19c 49． 25d 19． 4e 0f
伞房决明 C． corymbosa 100a 96． 33a 92． 2a 82． 57b 48． 17c 25． 69d 0e
相对发芽势 /%
Ｒelative
Germination vigor
草决明 Catsia tora 100a 84． 44b 66． 67c 48． 89d 28． 89e 0f 0f
望江南 C． occidentalis 100a 100a 83． 33b 58． 33c 44． 44d 0e 0e
伞房决明 C． corymbosa 100a 89． 47b 67． 54c 0d 0d 0d 0d
相对发芽指数%
Ｒelative
germination index
草决明 Catsia tora 100a 89． 92a 70． 59b 38． 24c 23． 95d 10． 08e 2． 52e
望江南 C． occidentalis 100ab 104． 49a 94． 87b 58． 97c 42． 95d 12． 18e 0f
伞房决明 C． corymbosa 100a 95． 63a 89． 62a 44． 26b 26． 23c 9． 29d 0d
相对活力指数%
Ｒelative
vigor index
草决明 Catsia tora 100a 81． 59b 67． 93c 24． 9d 10． 23e 1． 52e 0． 15e
望江南 C． occidentalis 100a 90． 81a 65． 32b 37． 53c 26． 52c 3． 54d 0d
伞房决明 C． corymbosa 100a 94． 24a 90． 55a 32． 81b 17． 38bc 3． 25c 0c
不同小写字母表示处理间在 0． 05 水平上差异显著。
Different small letters meant significant difference among treatments at 0． 05 level．
2． 3 干旱胁迫对决明属幼苗生长的影响
干旱胁迫不仅会对种子的萌发产生影响，同时也会对以后幼苗的生长产生影响。图 2 所示，干旱胁
迫对决明属幼苗的生长会产生明显的抑制效应。在不同的 PEG条件下，3 种决明属种子的相对苗长的
差异不尽相同。经方差分析，在 PEG为 5%、10%、15%时，3 种决明属种子的相对苗长之间存在显著性
差异(P ＜ 0． 05);在 30%和对照条件下，3 份材料的幼苗相对长度无显著差异(P ＞ 0． 05)。
PEG －6000 干旱胁迫对决明属幼根生长的影响，随着 PEG 浓度的升高，决明属相对根长总体上呈
现先上升后下降的变化趋势。当 PEG质量分数从 0 升至 30%，3 种决明属的平均相对根长从 111． 66%
降至 2． 45%。PEG在 5%和 10%下平均相对根长与对照相比分别增加了 11． 66%和 7． 61%，在 15%和
20%下，平均相对根长较之对照减少 29． 16%和 34． 59%。说明轻度的干旱胁迫(PEG 为 5%，10%)会
在一定程度上促进决明属幼根的生长，当超出一定范围则会产生抑制作用。3 种决明属的相对根长在
20%的胁迫下存在显著性差异(P ＜ 0． 05)，而在 30%的情况下不存在显著性差异(P ＞ 0． 05)。
不同小写字母表示处理间在 0． 05 水平上差异显著。
Different small letters meant significant difference among treatments at 0． 05 level．
图 2 干旱胁迫对决明属幼苗生长的影响
Fig． 2 Effects of drought stress on seedling growth of Cassia
虽然轻度的干旱胁迫能够促进 3 种决明属的幼根生长，但是干旱胁迫的加剧仍会使幼苗鲜重降低。
·479·
第 5 期 陈兰兰等:3 种决明属种子萌发对干旱胁迫的响应及其抗旱性评价
经方差分析发现，当 PEG为 25%时，3 种决明属幼苗鲜重存在显著性差异(P ＜ 0． 05)，而在 5%和对照
下，其幼苗鲜重的差异性不显著(P ＞ 0． 05)，在 PEG 为 15%时，伞房决明与草决明、望江南的幼苗鲜重
的差异性显著(P ＜ 0． 05)，而草决明、望江南彼此间的差异不显著(P ＞ 0． 05)。
2． 4 决明属抗旱性的综合评价
植物的抗旱机制和种子的发芽都有一个非常复杂的生理生化过程，因此，必须通过多个指标综合地
评价植物的抗旱性［11，14］。本文通过对相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数、相对苗
长、相对根长和相对鲜重这 7 个指标进行模糊隶属函数运算，得到 3 种决明属种子的隶属函数值的大小
(表 2)，发现:3 种决明属种子的抗旱隶属函数总评均值范围为 0． 36 ～ 0． 48。其中，草决明的总隶属函
数平均值最高，为 0． 48，其最抗旱;伞房决明的总隶属函数平均值为 0． 36，其抗旱性最弱。因此，从 3 个
决明属种子萌发期的抗旱性综合评价看来，抗旱性由大到小依次为:草决明、望江南、伞房决明。
表 2 抗旱指标的隶属函数值及抗旱性综合评价
Tab． 2 Membership values of drought index and comprehensive evaluation of drought resistance
品种
Cultivar
相对发芽率
Ｒelative
germination
rate
相对发芽势
Ｒelative
germination
vigor
相对发芽指数
Ｒelative
germination
index
相对活力指数
Ｒelative
vigor index
相对苗长
Ｒelative
seedling
length
相对根长
Ｒelative
root length
相对苗鲜重
Ｒelative
seedling
weight
隶属函数平均值
Average
value of
membership
抗旱性排序
Sort of
drought
resistance
草决明
Catsia tora
0． 47 0． 36 0． 47 0． 52 0． 57 0． 51 0． 49 0． 48 1
望江南
C． occidentalis
0． 40 0． 32 0． 27 0． 47 0． 41 0． 42 0． 45 0． 39 2
伞房决明
C． corymbosa
0． 42 0． 2 0． 4 0． 43 0． 2 0． 42 0． 44 0． 36 3
3 讨论与结论
植物的抗旱性是植物抵抗干旱时期的一种能力，并且是一个综合特性，会受到许多因素的影响。干
旱对植物的影响广泛且深刻，这种影响体现在植物生长发育的各阶段，如种子的萌发、植物的营养生长
以及生殖生长，并一直持续到植物的开花结实阶段。植物应对干旱的适应性机理主要包括了激素作用、
膜系统保护酶以及渗透调节等方面［15］。PEG －6000 因其自身比较难通过植物的细胞壁，不易渗入到活
细胞内部，并因其无毒，能使种子缓慢吸水，减少营养物质的渗出，促进细胞膜的修复等，常被作为干旱
胁迫的渗透胁迫剂［16 － 17］。本试验采用 7 个不同质量分数的 PEG 对 3 种决明属植物的种子进行处理，
结果表明:3 种决明属种子的相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数、相对苗长和幼苗
鲜重均随干旱胁迫的加剧而降低;而相对根长在低质量分数的 PEG胁迫下(5%、10%)较对照会有一定
程度的增加，相反则会大幅下降。
由于植物的抗旱性会受内部的遗传因子和外部的环境因子共同影响，所以本研究采用 7 个指标来
客观评价 3 种决明属植物种子的抗旱性［18］。利用模糊数学中的隶属函数法进行种子抗旱性评价已经
相当成熟，牛瑞明等［19］采用模糊隶属函数法，用萌发抗旱指数、活力抗旱指数、相对发芽率和相对发芽
势 4 个指标对 15 个裸燕麦种子的抗旱性进行了综合评价。本文就利用隶属函数法对 3 种决明属种子
的相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数、相对幼苗长、相对幼根长和相对幼苗重 7 个
指标在干旱胁迫下的响应进行综合评价，初步认为草决明最耐旱，表现最好，望江南次之，而伞房决明最
不耐旱。
受全球气候变暖的影响，我国土地的干旱面积呈现逐渐增加的趋势，尤其是近年来，全国耕地受旱
面积达 0． 15 亿 hm2，旱灾严重制约了当地的经济发展。通过发掘抗旱性强的优良材料从而选育出新的
·579·
江 西 农 业 大 学 学 报 第 35 卷
品种是改善干旱地区的经济状况的重要途径［11］。决明属植物包含有现代牧草和传统中药，是一类具有
良好抗旱性和经济价值的植物，该属在我国共有 10 余个品种，而本次试验只研究了其中 3 种，初步得出
这 3 种决明属种子的抗旱性评价结果，今后还要从多方面对该属更多品种进行全面的客观评价，以找到
各干旱地区的最适宜品种。
参考文献:
［1］福建省科学技术委员会《福建植物志》编写组．福建植物志(第 3 卷)［M］．福州:福建科学技术出版社，1987:27 － 32．
［2］国家药典委员会．中华人民共和国药典［M］．北京:中国医药科技出版社，2010:135 － 136．
［3］黄毅斌，陈志彤，陈恩等．决明属牧草研究进展［J］．福建农业学报，2006，21(3):257 － 261．
［4］高雪芹，伏兵哲，穆怀彬，等． PEG － 6000 干旱胁迫对沙芦草种子萌发特性的影响及其抗旱性评价［J］．种子，2013，32
(8):11 － 16．
［5］胡勇，陈丽琼，朱霞，等．决明属化学成分与药理作用研究进展［J］．现代中药研究与实践，2013，27(5):69 － 71．
［6］李婷，冯占民，杨巡纭，等．决明属植物的化学成分及药理作用研究进展［J］． 林产化学与工业，2012，32(6):107 －
118．
［7］徐国忠，郑向丽，应朝阳，等．辐射对决明属牧草营养的影响［J］．中国生态农业学报，2007，15(4):94 － 96．
［8］徐国忠，郑向丽，林永辉，等．不同基因型决明属牧草耐铝性研究［J］．草业科学，2009，26(9):140 － 145．
［9］翁伯琦，江福英，方金梅，等．低温胁迫下决明属牧草苗期活性氧代谢及其自适性响应的研究［J］． 中国生态农业学
报，2006，14(2):43 － 45．
［10］庒丽，陈亚宁，陈明．模糊隶属法在塔里木河荒漠植物抗旱性评价中的应用［J］．干旱区地理，2005，28(3):95 － 100．
［11］李培英，孙宗玖，阿不来提． PEG模拟干旱胁迫 29 份偃麦草种质种子萌发期抗旱性评价［J］．中国草地学报，2012，32
(1):32 － 39．
［12］武冲，仲崇禄，牟振强，等．模拟水分胁迫对不同种源麻楝种子萌发能力的影响［J］．西北植物学报，2012，32(4):774 －780．
［13］彭玉梅，石国亮，崔辉梅． PEG －6000模拟干旱胁迫下不同加工番茄种子萌发期抗旱性评价［J］．种子，2013，32(7):44 －49．
［14］穆怀彬，伏兵哲，德英． PEG － 6000 胁迫下 10 个苜蓿品种幼苗期抗旱性比较［J］．草业科学，2011，28(10):1809 －
1814．
［15］王霞，侯平，尹林克．植物对干旱胁迫的适应机理［J］．干旱区研究，2001，18(2):42 － 46．
［16］梁国玲，周青平，颜红波．聚乙二醇对羊茅属 4 种植物种子萌发特性的影响研究［J］． 草业科学，2007，24(6):50 －
53．
［17］马卉，徐秀红，江绪文，等． PEG引发对草坪草种子萌发及活力的影响［J］．种子，2006，25(11):20 － 25．
［18］孙景宽，张文辉，张洁明，等．种子萌发期 4 种植物对干旱胁迫的响应及其抗旱性评价研究［J］．西北植物学报，2006，
26(9):1811 － 1818．
［19］牛瑞明，王燕，吴桂丽，等．裸燕麦种子萌发对模拟干旱胁迫的响应及其耐旱性综合评价［J］．麦类作物学报，2011，31
(4):753 － 756．
·679·