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2、种子处于休眠期,此时尽管条件适宜都不会萌发,要想办法打破休眠状态。
3、条件不适宜,适宜的温度,适量的水分,充足的氧气,此外部分种子发芽需要光照,有的种子发芽却需要黑暗条件。前面三条缺一条不可,对于一些特别的种子,光照也是影响条件。
(来源:文章屋网 )
[关键词]种子大小 萌发 幼苗定居
[中图分类号]Q914.86 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-12-273-1
在植物整个生活史中,种子萌发和成苗阶段一直倍受关注,因为与生长相比,这一阶段是植物整个生活史中最脆弱、最易遭受不利环境影响的时期[1]。研究结果表明种子的萌发和幼苗定居与种子大小和环境条件密切相关,而且很多结果显示大种子发芽潜力大,发芽快,幼苗重量大,抵御不利环境能力强[2],但也有少数研究结果显示幼苗生长策略使植物产生不同的生存适合度,在不利环境下或经过长期的幼苗生长后幼苗的适应性与种子大小无关或呈负相关关系[3]。
1种子大小与种子萌发的关系
国内外研究者关于种子大小对种子萌发影响的研究主要进行了种子发芽时间,发芽率,种子活力及幼苗生长等方面的研究。多数研究结果报道发芽率、发芽时间和种子活力与种子大小呈显著的正相关关系,幼苗大小与种子大小呈正相关关系[4]。大种子萌发能够长出长的胚根,能从较深的土层下萌发;碳的获得和水的吸收与幼苗大小成正比例,大种子和小种子的幼苗获取碳和水的优势取决于是独立生长还是竞争;在田间试验结果显示,在干旱和干扰情况下,幼苗早期的生长大种子幼苗比小种子幼苗有优势[5]。
2种子大小与幼苗定居的关系
很多研究者在研究种子大小与幼苗定居的关系中,采用环境中存在的各种不利条件如埋深,矿物质营养缺乏,去叶,覆盖及干旱等作为处理因子。大的日本栗种子在较深的覆盖物下出苗率大于小种子的出苗率,中等大小的种子出苗最快,小种子出苗最慢[6]。一般,大种子比小种子萌发快,而且大种子能够在相对干旱的条件下发芽,幼苗适宜在光照强度高的条件下生长,小种子适宜在相对湿润的环境下萌发,如遮荫,可以降低干旱致死的危险[2]。
但并不是所有的结果都支持不利环境下大种子幼苗比小种子幼苗有优势。Leishman 和Westoby(1994)发现大种子和小种子幼苗在不同遮荫和干旱条件下情况下存活率是没有差异的[3]。幼苗通过最佳生长策略设法达到更大的生存适合度,植物对幼苗茎的资源投入是为了构建和维持植物的生长,也可以通过调节幼苗高度和生物量分配的调节作为一种适应环境的策略。种子大小与幼苗定居关系包括3个机理:幼苗大小效应;代谢效应;储能效应。
在种子萌发和幼苗定居方面大种子相对小种子来说并不是一直占优势,尽管质量和内含物方面都优于小种子,即使在发育的早期占优势,但消耗掉子叶能量后,后期的幼苗生长可能会减小这种差距,因为后期的营养来源于植株体外。
参考文献
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关键词:独蒜兰(Pleione bulbocodioides); 有性繁殖; 成熟度; 萌发生长指数
中图分类号:S682.31;Q945.53 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)09-2077-06
独蒜兰(Pleione bulbocodioides)为兰科独蒜兰属多年生草本植物,半附生。生于海拔900~3 600 m的灌木林缘腐殖质丰富的土壤或苔藓覆盖的岩石上。独蒜兰花大而鲜艳,具有较高的观赏价值;独蒜兰的干燥假鳞茎习称冰球子,具有清热解毒、化痰散结的功效,因其抗癌作用而备受关注[1]。近年来,由于生态环境的不断破坏和人类大肆采挖,野生资源日益减少,独蒜兰已被列入国家重点保护野生名录(第一批)。
独蒜兰花期3~4月,果期8~11月,单个蒴果内具有21 000~34 000粒种子,利用种子进行有性繁殖成为独蒜兰保护抚育的重要手段。但独蒜兰和其他兰科植物一样,种子细小,没有胚乳,自然繁殖系数极低,弄清独蒜兰自然萌发特性,建立独蒜兰自然萌发技术方法,是解决独蒜兰保护抚育的关键。
独蒜兰自然萌发特性研究首先要建立自然播种方法,Rasmussen等[2]建立的种子袋原生地播种技术使得回收微小兰科植物种子成为可能。目前,种子袋原生地播种法已成功应用于多种兰科植物种子自然萌发特性的研究,定期回收种子袋检测种子的萌况,可调查种子的萌发启动时间、种子萌发形态变化过程及种子在土壤中的存活时期[3-5];还可调查在不同地点播种种子萌发与地点分布的相关性[6-8];还可诱捕共生菌,调查种子萌发与共生菌的相关性[9-11]。迄今为止,还没有独蒜兰在自然界中萌发特性的相关报道。该研究应用原生地种子袋播种法,探索种子成熟度及种子储存方式对种子萌发的影响,总结独蒜兰种子自然萌发特性,为建立独蒜兰自然萌发技术奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
于贵州省凯里市雷公山采集独蒜兰人工异花授粉后125 d(DAP125)、160 d(DAP160)、190 d(DAP190)、219 d(DAP219)的新鲜饱满蒴果,先用硅胶干燥1周,然后随机分成两份分别置于实验柜室温储存和冰箱4 ℃储存。
1.2 方法
1.2.1 播种前种子质量的检测 选择成熟饱满的蒴果,将各蒴果种子取出混合均匀,取适量种子加入1.5 mL离心管中至约0.25 mL刻度处,加入1% TTC溶液1 mL,30 ℃黑暗放置48 h。染色48 h后用胶头滴管吹吸使种子混匀,吸取种子转移至载玻片上,用滤纸吸去染液,体式显微镜下统计种子活力指数(种子活力指数=有活力种子总数/统计种子总数),各样品3次重复[12]。有活力种子胚被染为橙色或者粉红色,无活力种子胚不着色或染成黄色。
1.2.2 室外播种 参考原生地播种法[2],采用300目尼龙网制作成5 cm×8 cm种子袋,一端开口;分别将相同成熟度在相同储存方式下的种子混合均匀,从网袋开口端撒入,稀疏平铺种子袋一层,约为1 500粒种子。于2011年11月10日在贵州省凯里市雷公山按种子类别进行播种。播种深度为表层土5 cm,种子袋水平铺开,袋间间隔10 cm,覆土,盖些许杂草保湿、保温。播种后3个月开始取材观察,共观察5次,每次取回10个种子袋,观察时间为2012年2月15日、2012年3月7日、2012年5月6日、2012年7月15日、2012年9月10日。
按时按量取回种子袋,用毛刷刷去种子袋表面泥土,打开种子袋,置于体式显微镜下统计种子萌况。运用SPSS 17.0软件,以种子成熟度、种子储存方式为分析因子,以种子相对发芽率、死亡率及萌发生长指数为因变量对统计数据进行单因素方差分析,分析各因子对独蒜兰种子自然萌发的影响。
2 结果与分析
2.1 独蒜兰种子播种前的质量
2.2 独蒜兰种子自然萌发过程
2.3 种子成熟度对种子萌发的影响
2.4 低温冷藏对种子萌发的影响
3 小结与讨论
独蒜兰种子在自然萌发过程中,种胚假根的产生具有可选择性。大多数兰科植物种子没有胚乳,种胚中储存的养分有限,在种子起始萌发时期,种胚能够利用自身养分,但萌发后期如果种胚得不到养分的供给就会死亡,倘若在种胚自身养分消耗殆尽前能够从某种途径及时得到养分的补给,种胚将进入后续发育阶段。种胚产生假根是种胚发育过程中对养分的一种需求反应,种胚在突破种皮前产生假根,说明种胚自身养分只能维持短暂的时间,此时急需外界养分的补给。两种萌况说明种子萌发过程中除假根为种胚运输外界养分的同时还存在其他途径供给养分。许多研究报道指出,兰科种子的萌发需要共生菌的参与,这种需求主要是共生菌起着养分传递的角色[16,17]。
种子成熟的过程是种子生理和结构变化的过程,许多兰科植物种子在成熟的过程中在生理上将形成休眠机制,在结构上形成一层被称为“Carapace”的不渗透结构[3,16,18],成熟种子成熟过程中这种变化将阻碍种子的萌发[15,19,20]。成熟度低的种子由于未形成完善的休眠机制而易于启动种子萌发。但在4 ℃储存后,DAP190、DAP219种子相对发芽率提高,并且高于4 ℃储存DAP125、DAP160种子的相对发芽率,这可能是低温冷藏打破了种子休眠的结果[3,15,16,18-21],成熟种子的休眠机制被打破后,将发挥成熟度高的潜在优势。
成熟度高的种子同时具有利于萌发后生长的优势。无论是常温储存还是4 ℃储存,DAP125种子萌发生长指数显著低于DAP160种子萌发生长指数,DAP160种子萌发生长指数又显著低于处于相近水平的DAP190、DAP219种子萌发生长指数。且这种优势在4 ℃冷藏后显得更明显,尤其是DAP190种子,4 ℃冷藏显著提高其萌发生长指数,并且高于DAP219种子萌发生长指数,说明在一定成熟度范围内,种子成熟度的提高利于已萌发种子更好地适应环境和后续的生长发育。
独蒜兰种子自然萌发过程中与其他兰科植物同样面临的一个尖锐问题就是种子死亡率高。此次统计分析发现,种子死亡主要出现在种子萌发至第二阶段原球茎时期,主要死亡形式是种胚变色、种胚消解。种子萌发至第二阶段原球茎后急剧死亡是导致种子发芽率急剧下降的主要原因,因此解决独蒜兰第二阶段原球茎到第三阶段原球茎的过渡问题尤其关键,比如调查种子变色、消解的生理机制;调查原球茎发育各阶段共生真菌特异性及进一步调查种子萌发的生理生态特性等。
独蒜兰种子发芽率、萌发生长指数同时受到多种因素的交互影响。试验结果表明,独蒜兰种子成熟度、储存方式均在一定程度上影响种子的萌发、生长。DAP190种子能够更好地接受低温的刺激打破种子的休眠发挥自身优势,具有较佳的萌发及生长优势,因此深入调查独蒜兰原生地的优势因子显得极其必要。
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【关键词】 青钱柳种子; 激素; 萌发; 无菌培养
青钱柳Cyclocarya paliurus (Batal.)Iljinskaja又名摇钱树、山沟树(浙江) 、麻柳(湖北)、青钱李等, 系胡桃科青钱柳属植物,为我国特有的珍稀树种,是国家重点保护的濒危植物之一[1,2],在广西桂林等地也有分布。青钱柳有降血糖、降血压、降血脂等作用,被认为是治疗2型糖尿病的安全低毒的良药。
现有的青钱柳多零星分布于深山老林和一些自然保护区中,主要是天然林,青钱柳种子发育差, 种子败育很严重且具有深休眠特性,人工育苗出苗率低,一般播种后需隔年甚至2年后才萌发[3],坚硬种壳是阻碍种子萌发的因素之一[4],这在一定程度上制约了青钱柳人工资源的培育和开发利用,严重影响了青钱柳的开发与产业化进程。目前有关青钱柳种子萌发的研究报道并不多,本试验以青钱柳种子为外植体,采用浓硫酸软化种子种壳,结合赤霉素浸泡后进行无菌培养,探讨浓硫酸、赤霉素综合处理及培养基激素等因素对青钱柳种子萌发的影响,探讨提高青钱柳种子发芽率的方法。
1 材料
青钱柳种子由桂林医学院药理教研室提供(2005年采集于桂林资源县中峰乡野生青钱柳植株)。
2 方法
2.1 种子的预处理4℃条件下,用浓硫酸分别浸泡种子4.5,9.5,13.5 h,自来水下将种子表面黑色碳化物搓洗干净,经消毒后接种于不含激素的固体培养基中,以清水浸种作为对照。
2.2 种子的综合处理采用正交实验设计,对GA3浓度、浸种时间和浸种温度均设3个水平,分别为:GA3浓度设100,500,1000 mg/L;GA3浸种时间设 12,24,48 h;浸种温度设5,25,35℃。种子综合处理方案见表2。
2.3 种子的消毒和接种将处理过的种子用清水洗净,于75%酒精中浸泡1 min,转入0.1%升汞浸泡15 min,无菌水清洗4次后,接入培养基,每一处理接种20颗种子。
2.4 初代培养培养基为固体培养基,激素组合采用正交实验设计,设计方案见表3。
2.5 继代培养当青钱柳幼苗长至4~6cm高时,将根尖和萌发芽剪下(长度约为2 cm左右),分别接入激素水平为6BA 2.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L的固体培养基和液体培养基中。
2.6 培养基的设计MS为基本培养基,附加3%的蔗糖,固体培养基附加0.7%的琼脂,培养基灭菌前将pH值调至5.8~6.0。
2.7 培养条件接种后先进行暗培养,种子萌芽后转为光照培养,光照时间12h/d,光强1 500~2000 Lx,培养温度为(25 ±0.5) ℃。
2.8 实验结果的统计和计算每一处理在接种后定期观察、记录种子的污染情况和生长情况,分别记录接种20,40,60 d 种子的发芽情况,接种60 d时统计发芽率:发芽率(%)=萌芽种子数/未受污染的接种数×100%。
3 结果
3.1 浓硫酸酸蚀时间对青钱柳种子萌发的影响青钱柳不经酸蚀,种壳对种子的萌发产生了很大的阻力,发芽率为0(结果见表1)。用浓硫酸进行不同时间的酸蚀后,酸蚀4.5 ,9.5 h两个处理中均有种子发芽,以9.5 h的发芽率最高,说明在一定范围内,随酸蚀时间的延长,种子的发芽率升高,但酸蚀时间过长,酸蚀13.5 h,会导致种子胚的损坏,最终导致种子无法萌发。表1 浓硫酸对青钱柳种子萌发的影响
3.2 不同浓度GA3、浸种时间和浸种温度对青钱柳种子萌发的影响不同浓度的GA3浸种可显著促进种子萌发,有效解除种子休眠[5]。正交实验结果表明,综合处理可促进种子萌发,但发芽时间和发芽率有差异,A8处理的青钱柳种子发芽时间最早,17 d就可以看到种子发芽,60 d时发芽率可达42.11%, A9处理发芽时间最迟,1个月才发芽,且发芽率仅为10.53%(见表2),说明A8处理能较快地打破青钱柳种子休眠和提高青钱柳的发芽率;极差分析表明,GA3浓度产生影响的极差最大,浸种温度的极差值最小,浸种时间次之,说明GA3的浓度对青钱柳种子发芽率影响最大,温度对青钱柳种子的发芽率影响最小,优化组合为GA3 1000mg/L+浸种24 h+浸种温度35℃。
3.3 不同激素种类及浓度对青钱柳种子萌发的影响不同的外源激素及其不同处理浓度对种子发芽势有明显影响[6],本试验通过正交设计探讨不同激素组合对青钱柳种子萌发的影响,结果表明,B6处理种壳出现裂缝及发芽时间最早(15d),发芽率最高,可达66.67%,B7和B9发芽率次之(36.84%);发芽数率最低的为B2,发芽率仅为10.53%(见表3)。极差分析表明,6-BA产生的影响极差最大,其次是NAA和GA3,说明三者对青钱柳种子萌发影响的大小依次为:6-BA﹥NAA﹥GA3,比较均值可得青钱柳种子萌发的最优培养基配方是:MS+6-BA 0.5mg/L + NAA 0.1mg/L + GA3 30 mg/L。表2 GA3浓度、浸种时间和浸种温度对种子萌发的影响 表3 GA3浓度、浸种时间和浸种温度对种子萌发的影响
3.4 培养基状态对青钱柳幼苗继代的影响当青钱柳幼苗长至4cm高时,将根尖和萌发芽剪下(长度约为2 cm左右),分别接入激素水平为6-BA 2.0mg/L+NAA0.1mg/L的固体培养基和液体培养基中,其生长情况见表4。在固体培养基中,所转接的根和芽在接种21 d后均发生褐变和死亡。在液体培养基中,所转接的根在培养7 d后,根基部即产生愈伤组织,并逐渐膨大,培养至21 d时愈伤组织变黄;芽转入增殖培养基后,生长良好,培养至14 d就长出两个侧芽,继续培养则形成丛生芽,说明同一激素配方,液体培养基更有利于青钱柳幼苗的继代培养。表4 培养基状态对青钱柳幼苗继代的影响
4 讨论
青钱柳是我国特有的、集药用、材用和观赏等多种价值于一身的单种属珍贵树种,其种子具有深休眠特性,一般播种后需隔年甚至2年后才萌发,研究表明,综合处理措施可以有效解除种子休眠,缩短发芽时间[7],尚旭岚等[8]通过浓硫酸酸蚀再剥取离体胚进行培养,获得了一定数量的再生植株,为青钱柳的快速繁殖提供了一种新的方法,但该试验对于GA3的影响,仅考虑了其浓度,并未将浸种温度、时间的影响因素考虑在内;在培养基的设计方面,激素水平也只涉及GA3;此外,由于青钱柳种子较小且坚硬,剥取离体胚具有一定的难度,本试验通过酸蚀预处理,浓硫酸对种子进行预处理后,采用正交设计对影响其萌发的GA3浓度、浸种温度和浸种时间进行研究,再将消毒的种子直接接种于正交设计的不同激素组合的MS培养基中进行无菌培养,经比较分析得出适合青钱柳萌发的最佳处理为:浓硫酸酸蚀9.5h+1000mg/L的GA3溶液+浸种24h+浸种温度35℃;种子萌发的最优激素组合为:MS+6-BA0.5mg/L+NAA0.1mg/L+ GA3 30mg/L。
本试验对种子进行酸蚀和综合处理后直接进行无菌培养,不仅减少了剥离种胚的操作步骤,而且与传统的通过沙子层积打破种子休眠获得种苗相比,可直接得到无菌苗进行快速繁殖,为进一步探讨青钱柳种苗的规模化生产奠定了基础。
参考文献
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关键词:云南龙胆;种子萌发;氯化钙;赤霉素;硝酸钾
中图分类号 S567.239 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)10-0029-05
Abstract:In this study,seeds of Gentiana yunnanensis were used as experimental material,different concentrations of gibberellin,calcium chloride and potassium nitrate,different temperature levels for soaking seeds and different light conditions were selected to treat the seeds. The results showed that 10 days cultivation at room temperature was enough for the seed of Gentiana yunnanensis to germinate while there was no significant difference for seed germination rate under different levels of soaking temperature. The germination rate of seed soaked in distilled water at room temperature and 24h/d light condition was 50% while 60% in the natural light conditions and 14% in the dark light conditions. There was a significant difference for seed germination rate between dark and light conditions (P < 0.05). The highest seed germination rate among different concentrations of reagents was 82% which treated in 300mg/L gibberellin solution,following was 72% which treated in 0.2% calcium solution and the last was 60% which treated in 1.5% potassium solution while 60% for the CK. After treated with different types of reagents,root length were measured until the seeds were no longer to continue germinate after 20 days cultivation at room temperature and natural light condition. The results showed that the length of longest root was 7.38 ± 0.62mm which seeds were treated in potassium solution,following was 6.83±0.96mm which seeds were treated in calcium and the last was 5.94±0.90mm which seeds were treated in gibberellin solution while 5.34±2.02mm for the CK. There was no significant difference between different types of reagents and CK (P>0.05). Light could promote the Gentiana yunnanensis seeds germination. The treatment with different types and concentrations of reagent could not only improve the seeds germination rate,but also promote the elongation of radicel and hypocotyl.
Key words:Gentiana yunnanensis;Seed germination;Calcium chloride;Gibberellin;Potassium nitrate
云南龙胆(Gentiana yunnanensis)为龙胆属(Gentiana)一年生草本植物,分布于东南部、云南、四川、贵州[1]。以全草入药,具有清热利湿,解毒消炎,主治热咳、咽喉肿痛、火眼,风火牙痛等症[2]。目前,有关云南龙胆的研究仍较少。孙爱群[3,4]等对贵州云南龙胆资源进行了调查,认为赫章、盘县、水城、钟山有分布;孙爱群等[5]观察了云南龙胆的显微特征,认为显微镜下可以将云南龙胆种子与其他4种龙胆种子区分开来,蒸馏水浸种云南龙胆种子发芽率较低(33.33%±7.02),发芽速度较慢(发芽时滞12d)。本实验以野生云南龙胆种子为材料,用不同试剂及试剂的不同浓度在不同温度下浸种,在不同光照下培养,探索种子萌发特性,旨在为云南龙胆的人工栽培提供基础资料。
1 材料与方法
1.1 供试种子 供试种子云南龙胆2014年10月采自钟山区韭菜坪和水城县双嘎乡,经过分级、筛选保留籽粒饱满、无损伤的成熟种子,置4℃保存备用。
1.2 方法
1.2.1 云南龙胆种子长短经及千粒重的测定 随机数取50粒种子,用显微镜(精度0.01mm)分别测量种子长和宽,取平均值。数取10份500粒种子,用电子天平(精度:0.0001g)称重,取平均值,计算千粒重。
1.2.2 种子萌发 实验于2015年4月9日至2015年5月20日进行,此时段实验室室温为18~23℃。分别用氯化钙的不同浓度(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)、硝酸钾的不同浓度(0.5%,1%,1.5%,2%)、赤霉素的不同浓度(100mg/L,300mg/L,500mg/L,700mg/L)及蒸馏水室温浸种12h,再分别设置3种温度(0℃,4℃,室温)继续浸种24h,弃溶液,蒸馏水冲洗种子2~3次,置于铺垫2层无菌湿润滤纸的培养皿中(50粒/皿),室温培养,光照设24h/d光照(日光灯15w)、自然光照及24h/d黑暗3种,每种处理设3个重复。种子萌发以胚根突破种皮为标志。每24h观察记录1次,定时加水,统计萌发率(浇水以湿透滤纸为宜)。
1.2.3 种子胚根、胚轴长的测定 从1.2.2的每种处理中随机取10粒发芽种子,进行测量,记录数据,计算平均值(测量工具:游标卡尺+圆规,精度0.02mm)。
1.3 萌发指标计量 计算公式如下:
萌发率(C)(%)=(Ga/Gn)×l00(Ga:20d内萌发种子总数;Gn:供试种子数);
萌发势(GV)(%)=(Gb/Gn)×l00(Gb:13d内萌发种子数;Gn:供试种子数);
萌发指数(GI)(%)=Σ(Gt/Dt)(Gt:td萌发种子数;Dt:萌发天数);
萌发历时:第一粒种子萌发与最后一粒种子萌发的时间差(3d内萌发数不再增加,视为萌发结束);
萌发时滞(Gd)(d):从浸种开始算,第一粒种子萌发所需天数。
1.4 数据统计 用金山WPS Office 2012进行数据统计,IBMSPSS Statistics 19.0 进行显著性分析,P
2 结果与分析
2.1 云南龙胆种子形态及千粒重 云南龙胆种子细小,近圆球形,表面具浅蜂窝状网隙。成熟种子棕褐色,种皮较光滑,未成熟种子半透明状,种子长短径与千粒重见表1。
2.2 光照对种子萌发的影响 室温浸种,不同光照条件进行萌发试验,其萌发率、萌发势,萌发指数,萌发历时以及萌发时滞见表2。由表2可知,在24h/d光照下,种子萌发率为50%,萌发历时7d;自然光照下萌发率为60%,黑暗条件下萌发率为14.00%,萌发历时9d,且全为白化苗、根茎细小。发芽势用以衡量种子出芽的整齐度。光照下发芽势大,黑暗下发芽势小,说明光照下发芽整齐度好。光照不仅能促进云南龙胆种子萌l,提高种子萌发率,而且还可缩短其萌发历时,提高种子发芽整齐度。
2.3 氯化钙浸种对萌发的影响 氯化钙浸种的萌发指标见表3。由表3可知,0℃浸种,氯化钙浓度在0.1%~0.4%范围内,种子萌发率及萌发势随浓度升高呈现先升后降趋势,浓度为0.2%时萌发率最高,达64%,浓度为0.3%时,萌发势最高,为45.33%;萌发指数随浓度升高反而下降,氯化钙浓度为0.1%时,萌发指数最大,为2.34。4℃浸种,浓度为0.1%时萌发率、萌发势和萌发指数最高,分别为62%、48.67%和2.70。室温浸种,萌发率、萌发势和萌发指数在浓度为0.3%时最高,分别为72%、51.33%和2.60,萌发率、萌发势比对照分别高出12%、9.33%。说明不同浸种温度对最适浓度要求不同。不同处理萌发时滞均为10d,萌发历时最短为4d,最长为8d。说明不同试剂、不同浸种温度不影响云南龙胆种子吸水突破种皮的时间,但影响种子萌发速率。
2.4 硝酸钾浸种对萌发的影响 硝酸钾浸种的萌发指标见表4。由表4可知,0℃浸种,在硝酸钾浓度0.5%~1.5%范围内,其种子萌发率及萌发势随着浓度的升高而增高,硝酸钾浓度1.5%时,萌发率、萌发势达最大值,分别为63.33%与44.00%,而后随浓度升高反而下降;浓度为1%时,萌发指数较高。4℃浸种,萌发率和萌发势都随着浓度的增加而上升,硝酸钾浓度2%时,萌发率、萌发势和萌发指数均较高,分别为66.00%、53.33%和2.86。室温浸种,萌发率与萌发指数随着硝酸钾浓度的升高呈现先升高后降低的趋势,浓度为1.5%时,萌发率和萌发指数较高,分别为70.00%与2.58,萌发率比对照高10%;而萌发势随着硝酸钾浓度的升高反而降低。硝酸钾不同温度浸种的萌发时滞均为10d;萌发历时最短为6d,最长为9d。
2.5 赤霉素浸种对萌发的影响 赤霉素不同浓度及不同温度及浸种,云南龙胆萌发指标见表5。由表5可知,0℃浸种,在赤霉素浓度100~700mg/L范围内,种子萌发率与萌发指数随着浓度的增加呈现先升后降趋势,浓度为500mg/L,萌发率达78.00%,比对照高出20%,萌发指数达2.97;浓度为300mg/L时,萌发势达54.67%。4℃浸种,萌发率与萌发指数随着浓度的增加反而降低;室温浸种,萌发率、萌发势及萌发指数随着浓度的增加呈现先升后降趋势,浓度为300mg/L时,萌发率、萌发势及萌发指数达最大值,分别为82.00%、67.33%及2.85,比对照分别高出22.00%,25.33%,0.56。萌发历时最短的为4d,最长的为9d。低浓度的赤霉素浸种萌发率较高,但高浓度赤霉素对种子萌发有抑制作用。
2.6 不同试剂处理对种子根长的影响 用氯化钙、硝酸钾及赤霉素处理,在室温自然光照下经20d培养至种子不再萌发为止测量其根长(表6)。经硝酸钾不同浓度处理的种子根长平均为7.38mm,较氯化钙、赤霉素2种试剂处理的要长,比对照高出2.04mm;3种试剂处理都大于对照。其中,0.2%氯化钙处理全长及胚根最长,分别达8.01mm和5.14mm,比对照分别高出2.67mm和2.15mm;而2%硝酸钾处理时,胚轴最长,为4.50mm,比对照高出2.15mm。表明试剂处理能促进根的生长,且硝酸钾处理效果较好。这是因为硝酸钾本身就是一种钾肥,能促进幼苗的生长。
2.7 不同光照培养对种子根长的影响 蒸馏水室温浸种,分别置24h/d光照、自然光照和24h/d黑暗下培养20d至种子不再萌发为止,测量其根长(表7)。由表7可知,种子根全长24h/d黑暗>24h/d光照>自然光照,胚轴长24h/d黑暗>自然光>24h/d光照,胚根长24h/d光照>自然光照>24h/d黑暗。表明黑暗条件促进胚轴生长,光照条件促进胚根生长。
3 讨论与结论
云南龙胆具有一定的药用价值,对云南龙胆进行人工栽培,首先需解决种子萌发率偏低的问题。本实验蒸馏水室温浸种,萌发率为60%,发芽时滞为10d,萌发率高于孙爱群等(萌发率为33.33%)试验,而发芽时滞短于孙爱群等(发芽时滞为12d)[5],原因是孙爱群等人所用云南龙胆种子储存时间为8个月,且室温储存,而本实验所用种子储存时间为6~7个月,且储存于4℃冰箱,说明种子的萌发率受储存时间长短的影响,储存时间长萌发率会下降,4℃储存,可以缩短发芽时滞,同时提高发芽整齐度。
氯化钙处理可以提高种子萌发率,这是因为钙是植物生长的营养元素与第二信使,能调控植物生长发育[6]。本实验0.2%氯化钙处理的萌发率最高达72%,低浓度氯化钙能促进种子萌发,与孙颖等[7]结果相一致。
硝酸钾溶液浸种,也可以提高萌发率和萌发势,是因为钾离子也是植物生长和发育的必需元素,且对细胞膜具有修复作用。本实验1.5%硝酸钾处理的萌发率达70%,与孙颖等认为硝酸钾能促进龙胆草种子萌发的结果相一致[7]。
赤霉素处理能提高龙胆种子萌发率,是因为龙胆种子含有的脱落酸抑制了水解酶活性,阻碍萌发,而赤霉素能促进水解酶的形成,解除休眠[8]。
赵敏认为,变温浸种萌发率与萌发势高于室温浸种[9],而本验变温浸种与室温浸种相差不大,且室温浸种相对好于变温浸种。
本实验300mg/L赤霉素处理的萌发率最高为82%,比对照高出22%,与陈瑛和孙昌高[10]、孙阎等[11]、杨美权等[12]结果一致。表明适当浓度的赤霉素处理能提高种子萌发率,赤霉素室温浸种还可缩短云南龙胆种子发芽时滞。
氯化钙、硝酸钾和赤霉素不同浓度处理种子,其萌发时滞相同,均为10d。24h/d光照处理萌发率为50%,萌发历时7d,萌发时滞为7d;在24h/d黑暗条件下,虽然能萌发,但萌发率低,为14.00%,萌发历时9d,萌发时滞为10d。表明光照能促进云南龙胆种子萌发,这与程云清等的研究结果吻合[13]。因而云南龙胆种子在播种时必须浅播,不用覆盖泥土。
不同试剂室温浸种,自然光照培养,硝酸钾处理的根较长,赤霉素处理的根较短,两者根长均大于对照。因此室外播种,为了促进云南龙胆根较快伸长,可以采用硝酸钾处理种子。
综上所述,试剂处理可以提高种子萌发率,室温浸种与0℃和4℃浸种结果相差不大。萌发率最高的为300mg/L赤霉素处理,萌发率达82%。云南龙胆种子储存时间不宜超过8个月,且宜低温储藏。
参考文献
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[8]申志英,方坤.提高龙胆种子萌发率试验[J].中药材,2004,27(11):801-802.
[9]赵敏.龙胆种子萌发与水溶性内源抑制物质[J].植物生理学通讯,2004,40(6):677-679.
[10]陈瑛,孙昌高.三种龙胆种子生物学特性观察.中草药,1982,13(8):38-39.
[11]孙阎,李鑫鑫,赵立波,等.高山龙胆种子萌发特性研究[J].中国农学通报,2015,31(31):177-180.
[12]杨美权,杨维泽,赵振玲,等.滇龙胆种子萌发特性研究[J].中国中药杂志,2011,36(5):556-558.
关键词:水稻(Oryza sativa L.);种子萌发;幼苗生长;铅离子胁迫
中图分类号:S511;Q945.78 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)05-1109-03
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.05.006
Effects of Lead on Seed Germination and Seedling Growth of Rice
ZHONG Jing, RAO Sheng, LIU Bin, HUANG Jing-jing
(Hubei Key Laboratory of Purification and Application of Plant Anti-Cancer Active Ingredients/Hubei University of Education,Wuhan 430205,China)
Abstract: The effects of lead nitrate with different concentrations (0、50、100、300、500 mg/L) on seed germination and seedling growth of five rice varieties that widely cropped in Hubei province was studied, and the differences of Pb2+ stress between japonica and indicia were also analyzed and compared. The results showed that lead nitrate with low concentration could promote the seed germination of japonica, while high concentration could obviously inhibit seed germination of all rice varieties, and this inhibitory effect was enhanced with the increase of lead nitrate concentration. The Pb2+ stress on the growth of five rice seedlings emerged significant inhibition. Moreover, for five kinds of rice varieties, japonica showed better tolerance to Pb2+ stress than indicia.
Key words: rice(Oryza sativa L.); seed germination; seedling growth; Pb2+ stress
随着科技的进步,人类活动范围不断扩大和活动程度日益加深,对环境造成的污染问题也越来越严重。尤其是工业“三废”、农业污水灌溉、农药化肥以及含铅防爆汽油的开发使用导致环境中铅含量急剧增加[1,2]。当土壤中的有害重金属积累到一定程度时,将导致土壤退化、农作物产量和品质降低,甚至可能通过直接接触或食物链途径危及人类的生命和健康[3,4]。因此研究重金属铅离子对植物尤其是对重要农作物水稻(Oryza sativa L.)萌发和生长的影响具有重要的现实意义。
种子萌发是植物生长发育的起点。在农业生产中较高的萌发率是培育壮苗的基础,直接关系到农作物的产量,同时种子萌发率也是检测种子质量好坏的重要指标之一[5]。近年来中国农田土壤铅污染问题日益凸出,严重影响了水稻、小麦、玉米等农作物的生长。因此,本研究以湖北省广泛种植的5个水稻品种为材料,研究了在不同浓度硝酸铅处理条件下各品种的种子萌发率和幼苗生长情况,旨在了解湖北省不同品种水稻种子对铅离子胁迫的耐受性,以期为湖北省水稻耐重金属铅污染及高产、高效水稻田间生产提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选取湖北省广泛种植的具有代表性的5个水稻品种(均购自湖北省种子总公司),分别为粳稻:珍珠糯和笑丰6号;籼稻:金优152、冈优364和两优289。
1.2 试验设计
挑选大小均匀p子粒饱满的不同水稻品种种子,整齐排列在铺有滤纸的培养皿中,每皿40粒种子。分别用50p100p300p500 mg/L Pb(NO3)2溶液进行萌发处理[每皿加相应体积的Pb(NO3)2溶液,溶液浸没水稻种子体积的1/3,随后每天更换溶液2~3次,保持培养皿湿润],以未添加Pb(NO3)2的去离子水为对照组,试验重复3次,每个品种每种浓度处理至少120粒种子。培养皿置于人工培养箱中,温度(25±1) ℃,光照周期为12 h光照/12 h黑暗。其后在种子萌发第三天和第七天时,测量种子萌发数并计算其萌发率(萌发率=萌发数/种子总数×100%),测量种子的苗高和主根长,最后利用SPSS软件进行显著性差异分析。
2 结果与分析
2.1 Pb2+对水稻种子萌发的影响
于萌发的第三天统计了水稻种子的萌发率,结果见表1。从表1可知,萌发第三天所有未添加硝酸铅对照组的水稻种子萌发率都在85%以上,萌发率较高,说明所购买的水稻种子均具有较好的生理活性。与对照相比,在50 mg/L Pb(NO3)2处理条件下,粳稻珍珠糯的萌发率显著升高,其余4个品种的萌发率无明显变化;在100 mg/L Pb(NO3)2处理条件下,珍珠糯的萌发率仍然保持升高的变化趋势,同时籼稻冈优364萌发率受到显著抑制,而其他3个水稻品种种子的萌发率无显著变化。当硝酸铅浓度升高至300 mg/L时,仅粳稻笑丰6号种子萌发率无明显变化,其余水稻品种的萌发率都显著下降;当硝酸铅浓度继续升高至500 mg/L时,笑丰6号种子萌发率才呈现出下降现象。
在萌发第七天时水稻种子萌发率的统计结果见表2。由表2可知,粳稻珍珠糯在中低浓度硝酸铅(50和100 mg/L)处理条件下,种子萌发率虽然有一定的增高但是并不明显;在高浓度硝酸铅(300和500 mg/L)处理条件下,萌发率显著下降。在硝酸铅处理浓度达到500 mg/L时,笑丰6号种子萌发率仍然没有明显变化。中高浓度硝酸铅处理对3种籼稻的萌发都起到抑制作用,其中冈优364种子萌发率在硝酸铅处理浓度为100 mg/L时就开始显著降低,而金优152和两优289的种子萌发率分别在硝酸铅处理浓度达到500和300 mg/L时才表现出显著下降趋势,说明冈优364种子的萌发较其他2种籼稻对硝酸铅处理更为敏感。与萌发第三天的统计结果相比,珍珠糯、金优152和两优289的萌发率具有相似的变化规律,说明硝酸铅对这3种水稻种子萌发可能起着明显的抑制作用。品种笑丰6号的种子在持续培养7 d后,其萌发率与对照相比并无显著性差异,说明该品种水稻对硝酸铅处理并不敏感,硝酸铅处理对该品种种子萌发可能只起到延缓作用。
2.2 Pb2+对水稻幼苗生长的影响
为了进一步了解Pb2+胁迫对水稻幼苗生长的影响,在种子萌发第七天分别对幼苗苗高和主根根长进行了统计分析。图1显示,低浓度硝酸铅处理对苗高影响较小,但是当硝酸铅浓度达到100 mg/L后,水稻苗高开始呈现明显的下降趋势,其中珍珠糯、金优152、冈优364和两优289的苗高表现出随硝酸铅浓度的升高而平稳下降的趋势,而笑丰6号的苗高在100 mg/L硝酸铅处理条件时急剧下降,当硝酸铅浓度为300和500 mg/L时其苗高才开始呈现平稳下降趋势。对水稻幼苗主根长度统计结果显示,低浓度的硝酸铅即对幼苗根的生长产生十分显著的抑制作用。
3 小结与讨论
铅是一种毒性很大的重金属元素,会对植物的生长发育造成不利影响。同样铅进入人体后,会对人体内多个器官和系统造成损伤,甚至致癌。随着现代工业的发展、工业“三废”的排放、矿藏的开采,越来越多的有毒重金属铅进入到人类生活环境中。据报道,早在20世纪90年代中国受污染耕地面积就已经占耕地总面积的8.3%,其中就包括重金属铅污染[6]。近年来的统计显示,湖北省个别区域耕地中铅污染甚至已经处于警戒级[6]。水稻是湖北省重要的粮食作物。土壤中的铅污染会降低水稻的产量和品质,甚至可能通过食用危及人类的生命健康。因此研究铅胁迫对水稻种子萌发和生长的影响,对于筛选在轻、中度铅污染条件下仍能产出安全稻米的水稻种质材料具有重要的现实意义。
本试验研究了在湖北省广泛种植的5种水稻品种种子(包括2个粳稻和3个籼稻)对铅离子胁迫的响应。结果显示,中低浓度硝酸铅处理对粳稻珍珠糯的萌发有一定促进作用,高浓度的硝酸铅处理对其萌发具有显著抑制作用,推测这可能是由于中低浓度的硝酸铅能够促使该品种种子在萌发时产生一种应激保护作用,加速了其体内的代谢活动以解毒;而在硝酸铅浓度升高时,由于代谢活动的加快同时也加速了重金属的进入,反过来又抑制了代谢活动,从而表现出毒害作用。对于粳稻笑丰6号而言,在高浓度的硝酸铅(500 mg/L)处理条件下,萌发第三天其萌发率被抑制,而在第七天萌发率并无明显变化,说明硝酸铅对该品种萌发率可能只起到延迟效果,表明该水稻品种种子的萌发对硝酸铅处理不敏感,具有一定的耐受性。3种籼稻品种的种子萌发率在硝酸铅处理后呈现出较为类似的下降趋势。相对而言,冈优364种子的萌发对硝酸铅处理较其他两个品种敏感。在相同浓度硝酸铅处理条件下,5种水稻品种种子的萌发率表现不尽相同,推测这可能是由于不同品种种子的外部形态和内部结构存在差异,其吸收重金属铅的生理机制也不尽相同,因此真正吸收进入体内的铅离子量各异,最终产生的毒害程度也各不相同。在高于50 mg/L硝酸铅处理条件下,5种水稻品种的苗高生长均表现出明显的抑制作用,其中笑丰6号苗高生长被抑制的程度最为明显。对于主根生长而言,低浓度的硝酸铅即能产生十分明显的抑制作用。这可能是因为种子吸胀萌动时,胚根快速吸收、伸长并最先突破种皮,因此根部在铅离子积累量和受其胁迫的时间上大于芽,因此根受毒害作用更深。
综上分析可知,在5个水稻品种中,2个粳稻品种比3个籼稻品种对重金属具有更好的耐性。其中粳稻中笑丰6号即使在高浓度铅离子胁迫情况下,仍能保持较高的萌发率和较好的生长态势。同时籼稻冈优364对铅离子胁迫耐受性较差。在以后的耐铅污染试验和田间生产中可针对性地选择粳稻笑丰6号进行试验和种植。但是,对该品种较好的铅耐受性生理机制研究还需要进一步的探讨。
参考文献:
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关键词:丁香酸;苦瓜;种子萌发;幼苗生长
化感作用是指一种植物通过向环境释放某些化学物质,在其周围形成一个微环境区域,从而抑制或促进该区域内其他植物(或其他微生物)生长的现象[1]。化感物质是植物化感作用的媒介,主要通过挥发或雨雾、植物表面淋溶、植物根系分泌、植物残体或凋落物分解等4种途径释放并进入环境,被受体植物吸收而起作用[2,3]。香豆素、丁香酸、羟基肉桂酸、阿魏酸等属于酚酸类物质,现在均被公认为化感物质[4]。因此,笔者选用丁香酸处理苦瓜种子,研究不同浓度的丁香酸对苦瓜种子萌发及幼苗生长的影响。
1 材料和方法
1.1 试验材料
参试苦瓜品种为长绿苦瓜,纯化感物质――丁香酸购于Sigma公司。
1.2 试验方法
供试种子用0.525%的次氯酸钠溶液消毒20 min后,用自来水冲洗几遍。设丁香酸浓度分别为0 mol/L(CK)、10-7 mol/L、10-6 mol/L、10-5 mol/L、10-4 mol/L和10-3 mol/L共6个处理,每个处理设3次重复,每重复用20粒种子。
丁香酸处理液的配制:称取丁香酸,用蒸馏水溶于容量瓶中配成10-3 mol/L的母液,之后将母液稀释成浓度为10-4 mol/L、10-5 mol/L、10-6 mol/L、10-7 mol/L的处理液,用蒸馏水作为对照。
在每个处理条件下,分别进行滤纸皿床发芽试验。种子直接在15 mL处理液的滤纸皿床中进行发芽,培养箱温度为(25±1)℃,每天定时观察、补水,并记录种子发芽数。发芽期间,以称重法补充蒸馏水,保持各处理浓度的相对稳定。10 d后结束发芽,计算种子发芽率、测定所有萌发的幼苗的根长、苗长,取其平均值。
相对发芽率(%)=(丁香酸处理发芽种子数÷对照发芽种子数)×100
1.3 数据统计
采用SPSS(12.0)统计软件进行单因素方差、LSD和相关性分析(P
2 结果与分析
2.1 不同丁香酸浓度对苦瓜种子萌发特性的影响
由表1可以看出,随着丁香酸浓度的增大,苦瓜种子萌发率呈降低的趋势,并且各处理与对照相比,存在显著差异(10-7 mol/L除外)。当丁香酸浓度为10-6 mol/L时,苦瓜种子的萌发率较对照显著降低了20.8%。
2.2 不同丁香酸浓度对苦瓜幼苗生长的影响
随着丁香酸浓度的增大,苦瓜幼苗生长显著受到抑制。当丁香酸浓度达到10-7 mol/L时,苦瓜幼苗的根长和苗长分别较对照显著降低了23.5%和16.9%,见表1。
3 小结
3.1 试验表明,不同浓度丁香酸对苦瓜种子的萌发率、苦瓜幼苗的根长和苗长均有不同程度的影响。随着丁香酸浓度的增大,苦瓜种子发芽率有所降低,并且与对照相比,各处理均达到了显著性差异水平(10-7 mol/L浓度除外)。同时,随着丁香酸浓度的增大,苦瓜幼苗的生长也显著受到抑制。
3.2 笔者仅仅做了简单的种子萌发实验,丁香酸对其幼苗根系、形态、生理生化、营养元素的吸收及光合生理机制仍需进一步研究。
参考文献
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【关键词】干旱胁迫 盐分 玉米 种子萌发
【Abstract】The corn seed, named ‘Hua Feng 8st’ ,purchasing from seed market in Zhengzhou, Liuzhuang, was chose in this test. In order to explore effect of seed germination under different drought stress, the research was carried out by deploying different concentration of PEG-6000 solution (0,5%,10%,15%,20%)and NaCl solution (0,0.05,0.1,0.2,...,1.0mol/L) to simulate different drought conditions in laboratory.The results showed that with the increase of concentration of PEG-6000 solution, the controlled extent of corn seed was bigger, and its germinationrate, germination power, germ length, radicel length and radicle/germ, negative correlation existed. As the concentration of NaCl solution went up ,these results also were fund in relevant indicators accordingly.
【Key Words】Drought stress;salt;Corn ; Seed germination
玉米(学名:Zea mays),属于禾本科,黍亚科,玉蜀黍属,别名:棒子、包谷,是一年生高大草本,高1-4m,杆直立,粗壮,不分枝,节间出穗,基部各节具气生根,在全世界热带和温带地区广为栽培[1]。玉米、小麦、大米是全球三大粮食品种,而玉米作为全球最大的谷类作物,也是全球种植范围最广的谷类作物之一,在人们的日常生活扮演着越来越重要的角色。在中国,玉米是谷类饲料的主体,也是主要的能量饲料,在各地广泛种植[2]。玉米喜欢温暖的种植环境,霜冻、干旱等恶劣的生态环境会对玉米的生长造成一定的影响,充足的光照条件是玉米在生长发育时所必需的。21~27℃是玉米发芽所需的最适宜的温度条件、而玉米种子在10℃以下不会萌发。玉米的秧苗最适宜的生长温度为22~30℃,而玉米在开花结穗期间的最适宜的温度在24℃左右。通常条件下,玉米是一种对水分条件要求比较严格的粮食作物, 玉米在苗期生长时,如果遭遇比较严重的干旱胁迫,玉米幼苗根系的生长会受到影响,生长会减缓[3] ,同时作为一种适应性比较强的作物,玉米在多种生态条件下,都能够良好的生长。现阶段,玉米已经不单单作为口粮出现在人们的日常生活中,玉米也逐渐作为饲料原料和工业原料而在社会生活中扮演着重要的角色。
一直以来,干旱和土地盐碱化都是制约我国农业生产的重要因素。植物在干旱条件下,生长发育会受到严重的影响,近些年来,我们国家干旱频发,严重阻碍了社会经济和农业生产的持续发展,由此造成的粮食作物产量的减少超过所有自然灾害的总和,因此干旱已经是最大的全球性自然灾害[5]。在我国约有一半的耕地处于干旱和半干旱的条件之下,而这些土地的生产力的高低对于我国农业生产的意义重大。同时盐碱化土壤在我国分布也十分的广泛,成为影响农业生产和生态环境的重要因素,我国的盐碱地约为0.2亿多hm?,约占总耕地面积的10%[6]。盐化性土地含有较多的水溶性盐。由于土壤中盐分多,这种情况下土壤腐殖质容易遭到淋失,同时土壤的结构也会因为土壤盐化而受到严重的破坏,从而导致土壤通气和透水条件变差,情况严重时会导致植物体的死亡。
本文从盐分和干旱胁迫这两个能够影响种子萌发的条件对玉米种子的萌发进行了研究,来揭示不同盐浓度和干旱胁迫下对玉米种子发芽率,发芽势,胚根和胚芽长度的影响和变化规律。为揭示玉米的抗盐抗旱机制,了解玉米的抗盐抗旱特性,研究玉米种子萌发期的耐盐和耐旱特性提供理论依据。
1.材料与方法
1.1 PEG-6000模拟干旱条件下对玉米种子萌发的影响试验
1.1.1试验材料
试验材料为2015年3月份于郑州刘庄购买的滑丰8号玉米种子,选取均匀一致,颗粒饱满,健康的玉米种子作为实验材料,购买后带回实验室于4℃环境下保存。实验前采用3%的次氯酸钠溶液浸种20min进行试验材料消毒处理,然后将种子用清水冲洗干净,将种子放在蒸馏水中8h作催芽处理,试验所用的培养皿提前高温消毒。
1.1.2试验方法
试验采用了PEG-6000模拟干旱胁迫的办法,设置4个PEG质量浓度,分别为5%、10%、15%、20%,以蒸馏水为对照组,每个处理50个,重复4次,用不同质量浓度的PEG溶液浸透滤纸,然后将处理后的玉米种子随机均匀的摆在滤纸上,,模拟干旱胁迫处理,保持恒温25℃(12h光照/12h黑暗),置于光照培养箱内培养,每天定时向滤纸上滴加少许蒸馏水,每3天更换1次滤纸。种子培养之日起,以胚芽长度为种子长度的1/2作为发芽的标准,每天定时统计种子萌发数,记录数据,连续3d不再有种子发芽作为发芽结束期[7]。从第7天开始,从不同的PEG溶液中随机取出10粒发芽种子测量胚根与胚芽长度。
1.1.3测定项目及方法
玉米种子发芽结束后,分别计算发芽率、发芽势、发芽指数。 发芽率、发芽势,发芽指数的计算公式[8]如下:
发芽率GP=(萌发终期全部正常萌发的种子数/供试种子总数)×100%
发芽势GE=(前3天发芽种子数/种子总数)×100%
发芽指数GI=Σ(Gt/Dt)
式中:Gt为不同发芽时间(t)的发芽数;Dt为不同的发芽试验天数
1.1.4数据处理
试验所得数据以平均值表示,用 SPSS16.0 统计分析软件和Excel 表对试验所测数据进行分析。用相关图表进行展示。
1.1.5结果与分析
(1)PEG-6000模拟干旱胁迫对玉米种子发芽率和发芽势的影响。
表1 不同浓度PEG-6000溶液下玉米种子的发芽率和发芽势
PEG质量% 发芽率(%) 发芽势(%)
0 90a 82a
5% 64b 48b
10% 54c 34c
15% 32d 20d
20% 14e 10e
玉米种子在不同浓度的PEG溶液中培养时,发芽率和发芽势都发生显著的变化(表1)可以看出,随着PEG溶液浓度的升高,玉米种子的发芽率和发芽势呈现出显著的下降趋势,空白对照组的平均发芽率最高,能够达到90%,随着干旱胁迫程度的增加,玉米种子的平均发芽率开始下降,而当PEG溶液的浓度达到20%的时候平均发芽率仅有14%,说明,干旱胁迫对玉米种子的萌发具有显著的抑制作用。
(2)PEG-6000模拟干旱胁迫对玉米种子胚芽和胚根的影响。从第7天开始,从不同的PEG溶液中随机取出10粒发芽种子测量胚根与胚芽长度,求出平均值,记录试验数据。
表2 不同PEG浓度下玉米种子胚根和胚芽长度
PEG质量% 胚根长度/cm 胚芽长度/cm
0 3.2a 1.36a
5 1.91b 0.89b
10 1.63c 0.71c
15 1.35d 0.63d
20% 0.9e 0.51e
从表2可以看出,玉米种子的胚根和胚芽长度跟玉米种子的发芽率和发芽势变化的趋势一样,都随着PEG溶液浓度的升高,而呈现出显著的下降的趋势,与试验的空白对照组相比,在较低浓度的PEG溶液中,玉米种子的胚根和胚芽长度有所降低,而在较高浓度的PEG溶液中,玉米种子的胚根和胚芽长度受到严重的抑制。
1.2盐分对玉米种子萌发的影响
1.2.1试验材料
试验材料为2015年3月份于郑州刘庄购买的滑丰8号玉米种子,选取均匀一致,颗粒饱满,健康的玉米种子作为实验材料,购买后带回实验室于4℃环境下保存。实验前采用3%的次氯酸钠溶液浸种20min进行试验材料消毒处理,然后将种子用清水冲洗干净,将种子放在蒸馏水中8h作催芽处理,试验所用的培养皿提前高温消毒。
1.2.2试验方法
同时分别配置 0(对照)、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mol/L的NaCl 溶液,以蒸馏水为对照组,每个处理50个,重复3次,用不同浓度的NaCl溶液浸透滤纸,然后将处理后的玉米种子随机均匀的摆在滤纸上,保持恒温25℃(12h光照/12h黑暗),置于光照培养箱内培养,每天定时向滤纸上滴加少许蒸馏水,每3天更换1次滤纸。种子培养之日起,以胚芽长度为种子长度的1/2作为发芽的标准,每天定时统计种子萌发数,记录数据,连续3d不再有种子发芽作为发芽结束期。从第7天开始,从不同的NaCl溶液中随机取出10粒发芽种子测量胚根与胚芽长度。
1.2.3测定项目及方法
玉米种子发芽结束后,分别计算发芽率、发芽指数。其中发芽率、发芽指数的计算公式[9]如下:
Ⅰ发芽率GP=(萌发终期全部正常萌发的种子数/供试种子总数)×100%
Ⅱ发芽指数 GI=∑( GT /DT ), 其中, GT 为 T 日发芽数, DT 为相应天数 [11] ;
1.2.4数据处理
试验所得数据以平均值表示,用 SPSS16.0 统计分析软件和Excel 表对试验所测数据进行分析。用相关图表进行展示。
1.2.5结果与分析
(1)不同盐胁迫对玉米种子发芽率和发芽指数的影响。在不同的NaCl溶液中,玉米种子的发芽率不同,随着NaCl溶液浓度的增加,玉米种子的发芽率呈现出显著的下降的趋势,空白对照组的平均发芽率最高,能够达到72%(表3),随着干旱胁迫程度的增加,玉米种子的平均发芽率开始下降,当NaCl溶液的浓度达到0.4mol/l的时候,平均发芽率仅有3%,当NaCl溶液的浓度达到0.5mol/l以上的时候,玉米种子不萌发,说明:盐分胁迫对玉米种子的萌发具有显著的抑制作用。
表3 不同盐胁迫下玉米种子的发芽率和发芽指数
NaCl浓度(mol/l) 发芽率(%) 发芽指数
0(ck) 72a 41a
0.05 61b 39b
0.1 39c 35c
0.2 17d 27d
0.3 12e 23e
0.4 3f 9f
0.5 0 0
0.6 0 0
0.7 0 0
0.8 0 0
0.9 0 0
1.0 0 0
从表3可以看出玉米种子的发芽指数随着NaCl溶液浓度的增加而呈现出显著的下降的趋势,空白对照组的玉米种子的发芽指数最大,为41,随着干旱胁迫程度的增加,玉米种子的发芽指数开始下降,当NaCl溶液浓度为0.5mol/l时,发芽指数为0。
(2)不同盐胁迫对玉米根长的影响。从表4可以看出玉米幼苗的根长度也是随着盐胁迫程度的加深而呈现出显著下降的趋势,空白对照组的玉米幼苗的根长最长,根长度为11.22cm,而当 NaCl浓度为0.4mol/l时,根长度只有0.6cm。
表4 不同盐胁迫下玉米的根长度
NaCl浓度(mol/l) 根长度(cm)
0(ck) 11.22
0.05 11.10
0.1 9.3
0.2 7.25
0.3 3.53
0.4 0.6
0.5 0
0.6 0
0.7 0
0.8 0
0.9 0
1.0 0
2 结论与讨论
2.1干旱胁迫对玉米种子萌发的影响
2.1.1干旱胁迫对玉米种子发芽率和发芽势的影响
采用不同浓度的PEG-6000溶液(0,5%,10%,15%,20%)溶液来模拟干旱胁迫条件,不同的干旱胁迫下,玉米种子的发芽率和发芽势不同,随着干旱胁迫程度的增加,玉米种子的发芽率和发芽势呈现出显著的下降趋势。
2.1.2干旱胁迫对玉米种子胚芽和胚根的影响
采用不同浓度的PEG-6000溶液(0,5%,10%,15%,20%)溶液来模拟干旱胁迫条件,不同的干旱胁迫下,玉米种子的胚芽和胚根长度不同,随着干旱胁迫程度的增加,玉米种子的胚芽和胚根长度呈现出显著的下降趋势。
2.2盐分对玉米种子萌发的影响
2.2.1不同盐胁迫对玉米种子发芽率和发芽指数的影响
在不同浓度的盐溶液(0(对照)、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mol/L的NaCl 溶液)中,随着盐溶液浓度的增大,玉米种子的发芽率和发芽指数呈现出显著的下降的趋势,而且,玉米种子在重度盐胁迫下不萌发。
2.2.2不同盐胁迫对玉米根长的影响
在不同浓度的盐溶液(0(对照)、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mol/L的NaCl 溶液)中,随着盐溶液浓度的增大,玉米根长也受到盐胁迫的影响,呈现出明显的下降的趋势。
植物生存的自然环境不是恒定不变的,当植物遭受一定的逆境环境时,会对植物的生长造成一定的影响,但是与此同时植物也会产生一定的抗逆性,在本试验当中可以发现,高浓度的盐溶液和干旱胁迫都会对玉米种子的萌发产生影响,随着干旱胁迫程度的增加,玉米种子的发芽率、发芽势、胚芽和胚根长度呈现出显著的下降趋势。随着盐溶液浓度的增大,发芽率、发芽指数和玉米根长也受到盐胁迫的影响,呈现出明显的下降的趋势。
参考文献:
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[2]曹熙敏,吕爱枝.不同盐分胁迫对玉米种子萌发的影响[J].中国农学通报 2011,27(12):205-208.
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[4]王烨,朱琨.我国水资源现状与可持续利用方略[J].兰州交通大学学报(社会科学版),2005,24(5):77-80.
[5]张继澍.植物生理学[M].北京:高等教育出版社,2006:412.
[6]张继澍.植物生理学[M].北京:高等教育出版社,2006:422.
[7]赵玉坤,高根来等.PEG模拟干旱胁迫条件下玉米种子的萌发特性研究[J].农学学报 2014,4(7):1-4.
[8]潘瑞炽.植物生理学(第6版)[M].北京:高等教育出版社,2010.