不同黑麦草品种种子萌发期抗旱性研究

摘要： 以0、5%、10%、15%、20%的聚乙二醇(PEG6000)溶液为干旱胁迫条件，对13个不同用途黑麦草品种种子的相对发芽率、发芽势、发芽指数、种子活力指数和胚根/胚芽值进行测定并聚类分析。结果表明，在种子萌发期，高抗旱性的黑麦草品种是沃土、俄勒冈四倍体、特高、雅晴、首相、抗锈王、麦迪和剑宝；抗旱性偏弱的品种是顶峰、夜影Ⅱ、潘多拉和匹克；冬绿的抗旱性最差。

关键词： 黑麦草；抗旱性；发芽特性

中图分类号： S 543.03文献标识码： A文章编号： 10095500(2012)01007204

禾本科植物为牧场和草地所收草籽中的重要成分，抗高温干旱性较差，在春、秋季生长繁茂，草质柔嫩，适口性好，是牛、羊、兔、猪、鸡、鹅、鱼喜好的饲草。供草期为10月至次年5月，夏天不能生长。中国是世界上最干旱的国家之一，干旱半干旱土地面积占国土面积的52.5%\[1,2\]。湖南省为大陆型中亚热带季风湿润气候，秋冬干旱，而秋季正值黑麦草的播种时期，水分胁迫是黑麦草萌发最普遍的限制因子之一\[3，4\]。干旱是影响牧草生长和栽培草地建植成败的重要因子之一。为此，用PEG6000溶液模拟干旱胁迫，为黑麦草属种质资源的进一步搜集、保护与评价，以及优质牧草和草坪草新品种选育提供一定的理论依据。

1材料和方法

1.1供试材料

供试的13个黑麦草品种均来自百绿集团(表1)。选择成熟、饱满的种子作为萌发实验材料。实验开始前，将种子用10 g/L的HgCl溶液浸种15 min进行消毒。培养皿用烘箱进行消毒(105 ℃，2 h)\[5\]。

1.2研究方法

2010年10月25日将经过处理的种子置于培养皿内浸透了PEG6000溶液的滤纸上发芽。干旱胁迫条件由不同浓度PEG6000溶液产生。浓度梯度为5%、10%、15%、20%，与之相对应的溶液水势分别约为-0.10、-0.20、-0.40、-0.60 MPa，以蒸馏水为对照(CK)。共5个处理，每个处理3次重复，每重复25粒种子，加入5 mL相对应浓度PEG6000溶液，后置于光照强度为5 000 lx，湿度为50%的人工智能气候培养箱，15 ℃(16h)～25 ℃(8 h)变温处理\[6\]。每天向培养皿中滴入适量相对应浓度的PEG6000溶液，以保证每个处理水势的稳定性。

表1供试黑麦草品种

Table 1The type and varieties of ryegrass for test

类型品种牧草型一年生剑宝，特高，沃土，俄勒冈四倍体抗锈王（多花）黑麦草牧草型多年生黑麦草雅晴，麦迪草坪型多年生黑麦草顶峰，首相，夜影Ⅱ，匹克盖播型黑麦草潘多拉，冬绿从种子置床之日起观察，发芽标准为胚芽的长度占种子长度的1/2，以3个重复中有1粒种子发芽之日作为该处理发芽的开始期，以后每天定时记录每个处理的发芽种子数，当连续4 d不再有种子发芽时作为该处理发芽的结束期。在第12 d，从各重复中随机挑选10粒正常发芽的种子，测量新生胚根和胚芽的长度。发芽结束后，计算发芽率(式1)、发芽势(式2)、发芽指数(式3)和活力指数(式4)\[7\]。

发芽率GR(％)=(正常发芽种子数/供试种子数)×100％。(式1)

发芽势GP(％)=(在发芽1/3天时，能正常发芽的种子数/供试种子数)×100％。(式2)

发芽指数GI=∑(Gt/Dt)，其中Gt为t日的发芽数，Dt为相应的发芽天数；(式3)

活力指数VI=GI×Sx，其中GI即发芽指数，Sx为种苗芽平均长度(cm)。(式4)

为消除各品种间的差异，对参与分析的各种发芽性状指标均采用相对值，即干旱胁迫下的指标值/对照的指标值\[8\]。

1.3数据分析

利用Excel软件整理数据并作图，再用DPS统计软件进行差异显著性分析。利用SPSS11.5的最短距离法进行聚类分析。

2结果与分析

2.1PEG6000对不同品种黑麦草属种子发芽特性的影响

随PEG6000浓度的增加，所有供试黑麦草种子的相对发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈显著降低趋势(图1，2，3，4)。

5%的PEG6000浓度胁迫，顶峰、雅晴、剑宝、特高、沃土、俄勒冈四倍体和抗锈王种子的相对发芽率均在0.95以上；顶峰、匹克、潘多拉、雅晴、俄勒冈四倍体和夜影Ⅱ的相对发芽势均在0.90以上；顶峰、首相、夜影Ⅱ、匹克、雅晴、剑宝、特高、沃土、俄勒冈四倍体、抗锈王和麦迪的相对发芽指数大于0.90；雅晴的相对活力指数高达0.99。

10%的PEG6000胁迫，顶峰、雅晴、剑宝、特高、俄勒冈四倍体和抗锈王种子相对发芽率都在0.90以上；顶峰、首相、夜影Ⅱ、潘多拉、冬绿和雅晴的相对发芽势均超过0.50；雅晴的相对发芽指数最高，为0.63，冬绿的最低；雅晴的相对活力指数最高，为0.90，而冬绿的最低，为0.45。

15%的PEG6000胁迫，顶峰、夜影Ⅱ、沃土和潘多拉种子相对发芽率均达0.80以上。只有顶峰(0.60)和首相(0.33)具有相对发芽势，其相对发芽指数分别高达0.86和0.67，其相对活力指数分别高达0.53和0.47。冬绿的相对发芽指数最低，为0.29，相对活力指数最低的为雅晴，为0.07。

20%的PEG6000胁迫，潘多拉种子相对发芽率最高，为0.58，而特高、沃土和俄勒冈四倍体的相对发芽率最低，均为0。所有供试的黑麦草品种均无相对发芽势。顶峰相对发芽指数和相对活力指数均最高，雅晴、特高、沃土和俄勒冈四倍体相对活力指数最低，均为0。可见，PEG6000处理显著抑制所有黑麦草品种的发芽特性。

2.2PEG6000对黑麦草种子的胚根/胚芽的影响

在20%的PEG6000浓度下，雅晴、特高、沃土和俄勒冈四倍体无胚芽生长。随PEG6000浓度的增加，同一品种黑麦草的相对胚根/胚芽的比值均升高，不同品种间存在显著差异(P＜0.05)。在5%，10%和20%的PEG6000浓度下，顶峰的胚根/胚芽的比值均最高。而在15%的PEG6000浓度下，雅晴的胚根/胚芽的比值最高(图5)。

2.3不同黑麦草品种种子萌发期的抗旱性聚类分析

结合以上测定的发芽指标值，采用最短距离法，将供试的13个黑麦草品种进行聚类分析，结果显示，高抗旱性的黑麦草品种是沃土、俄勒冈四倍体、特高、雅晴、首相、抗锈王、麦迪和剑宝；抗旱性偏弱的品种是顶峰、夜影Ⅱ、潘多拉和匹克；冬绿的抗旱性最差(图6)。

图613个黑麦草品种的聚类分析

Fig.6Cluster analysis on thirteen ryegrass varieties

3讨论与结论

(1)随着PEG6000溶液浓度的增加，不同黑麦草品种的发芽特性受到抑制，这与前辈们的研究结果相一致\[3\]。在水分胁迫的情况下，为了促进幼苗的成活和生长,植物把吸收的营养物质优先供给地下器官，以适应外界不良环境条件的影响\[9\]。发芽率、发芽势和种子活力指数反映植物种子发芽速度、发芽整齐度和幼苗健壮的趋势，常作为评价种子发芽的指标\[10\]。结果表明，发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和胚根/胚芽可作为黑麦草种子萌发期抗旱性评定的鉴定指标。

(2)植物的抗旱能力是由多种因素相互作用而构成的对逆境环境的一种表现,是一个较为复杂的综合性状,其中每个因素对其都有影响,并且影响的程度各不相同。不能仅仅从单项指标评价植物的抗旱性，否则会片面地评价某种植物，最终造成评价结果偏差。因此，应该采用多种指标进行综合评价，从而客观有效地评价植物的抗旱性\[11\]。实验仅探讨了不同黑麦草品种在PEG-6000模拟干旱胁迫的萌发特性,然而种子萌发期的抗旱能力并不能完全代替成株期的抗旱能力,不同黑麦草品种抗旱能力的综合评价还有待于结合田间试验做进一步的研究。

(3)随着PEG6000浓度的增加，13个黑麦草品种的相对发芽率均呈下降趋势。但有些黑麦草品种的发芽率在不同PEG6000浓度下差异不显著（P＞0.05）。同时，在20%的PEG6000浓度时，4种黑麦草品种均不能萌发。由此可见，一定浓度的PEG6000胁迫能刺激黑麦草种子活性提高，但当干旱胁迫超过其种子的耐受限度时，种子不萌发。

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varieties in seed germination stage

XIE Hongwei,LI Yang,XU Qingguo

(College of Agronomy,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China)

Abstract: To determine drought resistance of ryegrass, seeds of thirteen varieties for different application were treated by PEG6000 with different concentration of 0,5%,10%,15% and 20%. The relative germination rate,germination energy,germination index,vigor index of seed,and radicel/plumule value were tested and these data were used for cluster analysis. The results showed that in the germination stage,the ryegrass varieties with high drought resistance were Barwoltra,Oregon tetraploid,Tetragold,Yatsyn,Prime,Rustmaster,Mathilde and Jumbo. The varieties with weaker drought resistance were Pinnacle,Evening shadowⅡ,Pandora and Peak. The drought resistance of Winter Green was weakest.

Key words: ryegrass；drought resistance；germination character