赖草种子发芽特性研究

赖草种子发芽特性研究 如果您需要更多论文可以到www.docin.com/week114进行免费查阅。 赖草种子发芽特性研究 黄彪，李显刚，邸燕 甘肃农业大学草 业学院，兰州(730070) E-mail: huangbiao@st.gsau.edu.cn 摘 要:通过采用硝酸钾、聚乙二醇、萘乙酸和吲哚乙酸四种化学试剂提高赖草种子的发芽率和发芽势。研究结果明:收获三年的赖草种子采用不同种类的化学溶液处理，不但发芽 较高。其中，在 15?,25?避光条件下，采用不同浓度的聚乙二醇溶液 理想，而且发芽势 处理赖草种子 10 小时，随着其浓度的升高，发芽势升高，在浓度为 35%时，其发芽势高于 对照 50%，达到极显著水平;硝酸钾处理对提高赖草种子发芽势和发芽率效果不显著;萘 乙酸处理对赖草种子发芽势和发芽率有抑制作用;吲哚乙酸对赖草种子发芽势没有影响，但 能提高赖草种子发芽率，在浓度为 20ppm 时，达到显著水平。因此，温度在 15?,25?条 件下, 收获三年的赖草种子采用 35%聚乙二醇或 20ppm 吲哚乙酸处理赖草种子后发芽较为 理想。 关键词:赖草;发芽率;发芽势 近年来，随着人口的增长和经济的发展，自然资源过渡开发利用，在干旱和半干旱地区， 积扩大，草原受到严重破坏，植被严重退化，土地盐碱化问题突出，生态环境严重恶 沙漠面 化，严重地限制了畜牧业的发展，人类生活环境受到严重威协。因此，对干旱和半干旱地区 生态建设十分重要。在我国北方地区，大部分属于干旱、半干旱气候，土地盐碱化严重，年 降雨量少，生态环境薄弱，植物难以生长，植被恢复难，恢复时间长，见效慢。因此，对北 方地区(特别是西北地区)生态恢复，应该选择一种式多种具有较强的抗干旱、耐盐碱、防 风固沙植物，并进行合理的开发和利用，改善生态环境。 [1-3]赖草(Leymus secalinus(Georgi) Tzvel.)隶属赖草属(Leymus Hochst)植物，生长低 [4-5]矮，具有发达的地下茎，无性繁殖能力强，具有较强的耐寒、耐旱、耐盐碱性能，易形 成优势群落，既是优良的抗逆性作物种子资源，也是优良的牧草作物和水土保持、防风固沙 植物。赖草适应范围相当广泛，从暖温带、中温带的森林草原到干草原、荒漠草原、草原化 荒漠，以至 4500 米以上的高寒地带都有分布，因而，赖草具有较好的开发和利用前景，但 由于长期的自然选择，赖草野生性强，驯化时间短，无性繁殖力强，有性繁殖力弱，雄花大 [6]部分不育，结实率、发芽率和发芽势均很低，种子严重体眠(发速变慢、时间长)，萌发 不整齐，萌发后幼苗生长发育缓慢，大大降低了其生物学价值和生态应用价值。 治理和改良退化草地、建立人工草地都需要大量的草种子。牧草种子质量的优劣、田间 播种价值如何，都需要对牧草种子进行发芽试验。发芽试验一般采用控制及标准条件 下的发芽试验，使结果具有可靠的重演性、一致性和可比性。因此，开展提高赖草种子发芽 率和发芽势研究具有一定的实用价值和现实意义。一方面，扩大了优良生态草种质——赖草 在生态恢复与重建方面的应用，加快了赖草与农作物(小麦、大麦、燕麦等)杂交育种—— 对耐寒、耐旱、耐盐碱性农作物的培育。另一方面，种子发芽试验不仅能正确掌握牧草的播 [7-8]种量，而且对牧草种子贸易，牧草种子的贮藏和运输也具有一定的参考价值。 种子发芽率和发芽势受种子内部因素和外界环境的影响，在实际生产中通常采用化学方 法或物理与化学相结合的方法来提高种子发芽率。研究发现，不同的化学试剂对同一种种子 发芽率和发芽势影响不同，同一种化学试剂的不同浓度对同一种种子发芽率和发芽势影响不 ,,-55 -66 同。种子用化学试剂处理后，发芽率有所提高。比如:5×10赤毒素和 5×10细胞分裂 素共同处理羊草(L.chinensis(Trin))种子，其发芽率明显提高;聚乙二醇 (PEG-6000)可有 - 1 - 如果您需要更多论文可以到www.docin.com/week114进行免费查阅。 [9]效地解除羊草(L.chinensis(Trin))种子的休眠。基于上述研究报道，并且赖草和羊草均属 于赖草属植物，具有很多相似的生理生化特性，因此，可以利用提高羊草发芽率的方法来探 索提高赖草种子发芽率的方法。 有关赖草的研究，过去多从赖草的栽培育种、遗传特性、休眠与耐旱生理、群落生产、 无性系生长及构件年龄结构等方面展开，由于赖草繁殖方式主要为根茎繁殖，极少数用种子 繁殖，所以关于赖草种子的抗盐、碱性方面的研究基本上刚刚开始。本试验对赖草种子在聚 乙二醇、硝酸钾溶液、萘乙酸和 IAA 溶液胁迫下的发芽势、发芽率、初始萌发时间以及发 芽速度等特征进行研究，以便深入了解赖草种子萌发的抗盐性，并对赖草人工草地土壤化学 条件的选择提供理论依据。 1. 材料和方法 1.1 试验材料 本研究选用草业学院 2006 年收获的赖草(L.secalinus(Georgi) Tzvel.)种子，生长分布 于田边、地埂、路边、河流两岸轻度盐渍化草甸、山坡草原等。种子饱满、光泽好、无虫害、 无损伤、生活力强。 硝酸钾、聚乙二醇(PEG-6000)、吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸、蒸馏水、75%酒精、0.01% 的高锰酸钾溶液、培养皿、容量瓶、电子天平、玻璃棒、定性滤纸、种子净度台、数种 板、镊子、滴管、GXZ 型光照发芽箱、试验记录本等。 1.2 方法 1.2.1 种子净度分析 在净度分析台上按照下列标准分选赖草 种子和分离杂质 净种子 下列构造凡能明确地鉴别出它们是属于所分析的种(已变成菌核、黑穗病孢子团或线虫瘿除外)，即使是未成熟的、瘦小的、皱缩的、带病的或发过芽的种子单位都应作为 净种子。在禾本科中，种子单位如是小花须带有一个明显含有胚乳的颖果或裸粒颖果(缺乏 [10-14]内外稃)，大于原来大小一半的破损种子单位。 杂质 明显不含真种子的种子单位，破裂或受损伤种子单位的碎片为原来大小的一半或 不及一半的;按该种的净种子定义，不将这些附属物作为净种子部分或定义中尚未提及的附 属物;脆而易碎、呈灰白色、乳白色的菟丝子种子;脱下的不育小花、空的颖片、内外稃、 稃壳、茎叶、球果、鳞片、果翅、树皮碎片、花、线虫瘿、真菌体(如麦角、菌核、黑穗病 [15-16]孢子团)、泥土、砂粒、石砾及所有其他非种子物质。经分析，赖草种子净度为 98%， 千粒重为 2.795g。 1.2.2 化学试剂的配置 聚乙二醇(PEG-6000)溶液配置 用电子天平分别称取 0g(CK)、0.5g、1.0g、1.5g、 2.0g、2.5g、3.0g、3.5g、4.0g、4.5g 、5.0g 聚乙二醇固体，分别到入 11 个小烧杯中，编号 为 PEG—O、PEG—1、PEG—2、PEG—3……PEG—10，分别加入 10ml 蒸馏水，使聚乙二 醇完全溶解，再用玻璃棒转移到编号为 PEG—O、PEG—1、PEG—2、PEG—3……PEG—10 规格为 100ml 容量瓶中，用蒸馏水洗涤 11 个小烧杯 2-3 次，分别用玻璃棒转移各自的容量 瓶中，最后进行定容，再摇匀。这样就配置好了浓度分别为 0%(CK)、5%、10%、15%、 20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%共 11 种不同浓度的聚乙二醇溶液。 - 2 - 如果您需要更多论文可以到www.docin.com/week114进行免费查阅。 硝酸钾溶液配置 用电子天平分别称取 0g(CK)、0.01g、0.02g、0.03g、0.04g、0.05g、0.06g、0.07g、0.08g、0.09g、0.10g 硝酸钾固体，分别到入 11 个小烧杯中，编号为 KNO—O、 3KNO—1、KNO—2、KNO—3……KNO—11，分别加入 10ml 蒸馏水，使硝酸钾完全溶解， 3333 再用玻璃棒转移到编号为 KNO—O、KNO—1、KNO—2、KNO—3……KNO—11 规格 33333为 100ml 容量瓶中，用蒸馏水洗涤 11 个小烧杯 2-3 次，分别用玻璃棒转移各自的容量瓶中， 行定容，再摇匀。这样就配置好了浓度分别为 0%(CK)、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、 最后进 0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%和 1.0%共 10 种不同浓度的硝酸钾溶液。 萘乙酸、吲哚乙 酸(IAA)溶液配置 在分别称取吲哚乙酸和萘乙酸之后，在分别用 5ml 精进行溶解，再按照配置硝酸钾和聚乙二醇溶液的步骤进行配置。最后得 浓度为 75%的酒 到浓度分别为 0ppm(CK)、20ppm、40ppm、60ppm、80ppm、100 ppm 的吲哚乙酸(IAA) 溶液和浓度为 0ppm(CK)、100ppm、150ppm、200ppm、250ppm、300ppm 的萘乙酸溶液。 1.2.3 试剂处理 聚乙二醇处理 将赖草净种子充分混合后，不论种子大小，用数种板随机数取 1100×4 粒种子，用 0.01%的高锰酸钾溶液消毒，蒸馏水冲洗 3,5 次, 置于滤纸上，自然风干。将 种子放入新配制的浓度分别为 0%(CK)、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、 45%和 50%的 PEG-6000 溶液中，每个浓度放入 450 粒种子，将种子与溶液充分混合，再置 于 14?生化培养箱中避光处理 10h 后取出，用蒸馏水冲洗 4,5 次, 置于滤纸上 10min，自 然风干，在分别对每个浓度处理的种子做发芽实验，每个浓度 100 粒种子, 4 个重复。然后 将赖草种子置于培养皿滤纸上(培养皿底盘的侧面贴上标签，并注明置床日期、样品编号、 种名或品种名、重复次数等，然后盖好发芽器皿)，放入发芽箱中 15?,25?变温(8h 高温， 温度为 25?，光强为 33LX;16 h 低温，温度为 15?，光强为 0LX)条件下发芽。发芽床为 纸床 ,采取纸上(TP)方法,每个培养皿中铺上 2 层定性滤纸。每日观察，统计发芽和发霉情 况，连续实验记录 20 天，发芽期间保证种子水分充足(发芽试验用水为蒸馏水)。 硝酸钾处理 将赖草净种子充分混合后，不论种子大小，用数种板随机数取 1200×4 粒种 子，用 0.01%的高锰酸钾溶液消毒，蒸馏水冲洗 3,5 次, 置于滤纸上，自然风干。分别用 新配制的浓度分别为 0%(CK)、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、 0.9%和 1.0%的硝酸钾溶液做发芽实验(每种处理液 5ml)，每个浓度 100 粒种子, 4 个重复。 然后将赖草种子置于培养皿滤纸上(培养皿底盘的侧面贴上标签，并注明置床日期、样品编 号、种名或品种名、重复次数等，然后盖好发芽器皿)，放入发芽箱中 15?,25?变温(8h 高温，温度为 25?，光强为 33LX;16h 低温，温度为 15?，光强为 0LX)条件下发芽, 发芽 床为纸床，采取纸上(TP)方法，每个培养皿中铺上 2 层定性滤纸。发芽试验第一次用硝酸 钾溶液，以后每次都用蒸馏水。每日观察，统计发芽和发霉情况，连续实验记录 20 天，发 芽期间保证种子水分充足。 萘乙酸处理 将赖草净种子充分混合后，不论种子大小，用数种板随机数取 610×4 粒种 子，用 0.01%的高锰酸钾溶液消毒，蒸馏水冲洗 3,5 次, 置于滤纸上，自然风干。分别用 新配制的浓度分别为 0ppm(CK)、100ppm、150ppm、200ppm、250ppm 和 300ppm 的萘乙 酸溶液做发芽实验(每种处理液 5ml)，每个浓度 100 粒种子, 4 个重复。然后将赖草种子置 于培养皿滤纸上(培养皿底盘的侧面贴上标签，并注明置床日期、样品编号、种名或品种名、 重复次数等，然后盖好发芽器皿)，放入发芽箱中 15?,25?变温(8h 高温，温度为 25?， 光强为 33LX;16 h 低温，温度为 15?，光强为 0LX)条件下发芽, 发芽床为纸床，采取纸上 - 3 - 如果您需要更多论文可以到www.docin.com/week114进行免费查阅。 (TP)方法，每个培养皿中铺上 2 层定性滤纸。发芽试验第一次用萘乙酸溶液，以后每次都用蒸馏水。每日观察，统计发芽和发霉情况，连续实验记录 20 天，发芽期间保证种子水分 充足。 吲哚乙酸(IAA)处理 将赖草净种子充分混合后，不论种子大小，用数种板随机数取 700×4 粒种子，用 0.01%的高锰酸钾溶液消毒，蒸馏水冲洗 3,5 次, 置于滤纸上 10，自然 风干。分别用新配制的浓度分别为 0ppm(CK)、20ppm、40ppm、60ppm、80ppm 和 100ppm 的吲哚乙酸溶液做发芽实验(每种处理液 5ml)，每个浓度 100 粒种子, 4 个重复。然后将赖 草种子置于培养皿滤纸上(培养皿底盘的侧面贴上标签，并注明置床日期、样品编号、种名 或品种名、重复次数等，然后盖好发芽器皿)，放入发芽箱中 15?,25?变温(8h 高温，温 度为 25?，光强为 33LX;16h 低温，温度为 15?，光强为 0LX)条件下发芽, 发芽床为纸床， 采取纸上(TP)方法，每个培养皿中铺上 2 层定性滤纸。发芽试验第一次用吲哚乙酸溶液， 以后每次都用蒸馏水。每日观察，统计发芽和发霉情况，连续实验记录 20 天，发芽期间保 证种子水分充足。 1.2.4 种子发芽试验 试样分取 将赖草净种子充分混合后，不论种子大小，用传统记数法随机分取 3700×2 [17]粒种子，每一重复 100 粒，共 32×2 次处理，每个处理有 4 次重复。 选用发芽床及种子 置床 本试验采用纸上发芽法，在培养皿内放置两层滤纸，每个培养 皿内均匀排列 100 粒种子，将种子置于发芽床上，置床时每粒种子在发芽床上应保持足够的 [18-20]距离，以尽量减少相邻种子对种苗发育的影响和病菌的互相感染。 加入处理液 在置床好的培养皿中加入等量的处理液至饱和状态(每种处理液 5ml)，对 照组的培养皿应加入等量的蒸馏水(5ml)，并要求加入的溶液一致，使种子吸水良好，发芽 整齐。 发芽器皿贴标签 将培养皿底盘的侧面贴上标签，并注明置床日期、样品编号、种名或 品种名、重复次数等，然后盖好发芽器皿上盖或套一膜塑料袋。 规程要求将发芽箱调至发芽所需温度，将置床后的培养皿放进发芽 置箱培养与管理 按 箱的网架上进行恒温(或变温)发芽，当规定用变温时，通常保持低温 16h 需要调节光照条 件。种子发芽期间，每天检查发芽试验的情况以保证适宜的发芽条件。发芽床始终保持湿润， 不断加入蒸馏水。温度保持在所需温度的?1?范围。如发现霉菌滋生，应及时取出霉种子并 将霉菌洗去。 1.2.5 观察记录 整个发芽期间 (1)每天检查发芽试验的情况，并将明显死亡的软、腐烂种子用镊子取出并在试验记录本 上分别记录其数目。 (2)发芽势测定 统计到第 10 天种子的发芽数 计算公式为:发芽势,第 10 天的发芽数/ 供试种子数。 (4)发芽率测定 统计到第 20 天种子发芽基本结束时的发芽数 计算公式为:发芽率,第 20 天的发芽数/供试种子数。 (5)数据统计分析 将所有的数据进行汇总，用 DPS 软件进行差异显著性分析和 EXCEL 软件做出图表。 - 4 - 如果您需要更多论文可以到www.docin.com/week114进行免费查阅。 2. 结果与分析 2.1 不同浓度的 PEG-6000 对提高赖草种子发芽势和发芽率的影响 不同浓度的 PEG-6000 对赖草种子发芽势和发芽率的影响不同，其中，不同浓度的 PEG-6000 对提高赖草种子发芽率没有作用。而不同浓度的 PEG-6000 对提高赖草种子发芽 势有明显效果，且效果显著。其中，浓度为 15%、20%、25%、30%、35%的 PEG-6000 对 提高赖草种子发芽势效果最佳，而其中又以浓度为 35%的 PEG-6000 的效果最好。 实验所得结果见表 1、4。15%、20%、25%、30%、35%的 PEG-6000 与对照发芽势比 较见图 1。 表 1 PEG-6000 处理赖草种子发芽势结果 重复?重复?重复?重复?处理(%)平均值发芽势(%)CK(0) 65 64 67 67 66.25 5 65 67 63 64 64.75 10 69 68 65 63 66.25 15 72 68 69 72 70.25 20 75 73 71 74 73.25 25 68 69 71 64 68.00 30 75 71 72 74 73.00 35 76 73 71 74 73.75 40 67 64 65 65 65.25 45 63 65 60 61 62.25 50 60 61 58 59 59.50 78 76 74 72 0% 70 15% 20% 25%68 30% 发芽势(%) 35% 66 64 62 重复? 重复? 重复? 重复? 重复处理数 图 1 PEG-6000 处理赖草种子发芽势与对照折线图 - 5 - 如果您需要更多论文可以到www.docin.com/week114进行免费查阅。 表 2 PEG-6000 处理对赖草种子发芽势影响(SSR 测验) 差异显著性处理(%) 重复? 重复? 重复? 重复? 平均发芽势(%) 5% 1% 35 76 73 71 74 73.75 a A 20 75 73 71 74 73.25 ab AC 30 75 71 72 74 73.00 ab ACE 15 72 68 69 72 70.25 bd ACD 25 68 69 71 64 68.00 bc BD CK(0) 65 64 67 67 66.25 c D 表 3 PEG-6000 处理对赖草种子发芽势影响(F 测验) DF SS MS F F(0.05) F(0.01) 变异来源 10 870 87 20.09 2.14 2.93 处理间 33 143 4.33 试验误差 经试验结果分析可知，用 PEG-6000 对赖草种子处理后种子发芽势与不采用任何试剂相 比，存在显著差异，且浓度为 35%时效果达到极显著水平。 表 4 PEG-6000 处理赖草种子发芽率结果 浓度(%)重复?重复?重复?重复?平均发芽率(%) CK(0) 74 72 79 77 75.50 5 79 74 76 73 75.50 10 72 75 77 72 74.00 15 84 83 79 83 82.25 20 85 81 84 83 83.25 25 84 80 79 85 82.00 30 85 87 82 84 84.50 35 87 88 89 87 87.75 40 83 84 87 85 84.75 45 80 79 82 84 81.25 50 79 74 76 76 76.25 表 5 PEG-6000 处理对赖草种子发芽率影响(F 测验) DF SS MS F F(0.05) F(0.01) 变异来源 10 1197.05 119.705 1.30 2.14 2.93 处理间 33 3029.50 91.80 试验误差 经分析得知，因 F