野大麥種子萌發條件的研究

丁雪梅，何漢瓊，張 英，李玉梅，趙 云，成 軍，饒家輝，王宏娟，沈景林*

（1.吉林大學畜牧獸醫學院，長春 130062；2.東北師范大學草地研究所植被生態科學教育部重點實驗室，長春 130024）

野大麥（Hordeum brevisubulatum（Trin）Link.）又名萊麥草、野黑麥、短芒大麥，主要分布在俄羅斯、蒙古和中國東北、華北、新疆、西藏和內蒙古等省區[1]。野大麥營養價值高、適口性好，生產性能良好，具有較高的經濟利用價值。野大麥是鹽化和堿化草甸草原的建群種，耐鹽堿能力強，是小麥族植物中耐鹽性最強的物種之一，在長期適應進化中已形成了一套特殊的適應機制，是適合于鹽堿地上種植的優良多年生牧草[2-3]。近年來，隨著草地鹽堿化面積的不斷增大，鹽堿化問題不斷加劇，耐鹽堿植物的建植成為亟待解決的問題。

以往有關野大麥萌發的研究主要集中在溫度、中性鹽或堿性鹽等單因素對其影響[3-8]。促進種子萌發的方法有很多，如采用生物保護劑、木醋液等[9-10]，關于菌液浸種接種對種子的發芽率、發芽勢、芽長、出生苗的根生長等的影響也有過報道[11-14]。但對于多種因素對野大麥種子萌發的影響尚未見報道。因此，本文采用正交試驗方法研究了溫度、Na2CO3濃度及CS1菌濃度3因素5水平對野大麥種子發芽的影響。為大面積種植野大麥提供技術資料，以期早日實現合理治理鹽堿化草地。

1 材料與方法

1.1 材料

野大麥種子于2007年采自松嫩平原天然鹽堿化草甸大面積單優勢野大麥種群，主要伴生種有羊草（Leymus chinensis）、蘆葦（Phragmites communis）、蒙古蒿（Artemisia mongolica）、女菀（Turczaninowia fastigiata）等。將收集的種子晾曬后室溫黑暗貯藏備用。

采用ACC脫氨酶細菌的分離和純化方法在蘆葦根部提取菌株CS1[15]。將原菌液100 μL接種于20 mL的TSB液體培養基中，在28℃，150 r·min-1的條件下，培養18 h后，3 000 r·min-1離心5 min；用無菌蒸餾水稀釋菌體，使用分光光度計在600 nm波長下將菌懸液的OD值調為0.5，放置備用。然后稀釋成OD值分別為0.05，0.005，0.0005的3瓶1 000 mL的菌液備用。

1.2 方法

1.2.1 正交試驗設計

采用L25（53）正交試驗設計。選定3因素5水平結果見表1。

表1 野大麥種子的因素與水平Table 1 Factors and levels of Hordeum brevisubulatum seeds

1.2.2 種子處理

選取顆粒飽滿的種子，每100粒為1組，作為1個處理，每個處理3次重復，共計75份，用硫酸紙包好，鉛筆標明序號，放入0.1%KMnO4溶液消毒3 min，用清水反復沖洗干凈后放入自來水中浸泡12 h，再放入溫度為-20℃的冰柜中冰凍24 h。用量筒量取60 mL相應濃度的CS1菌液和同體積的滅菌蒸餾水（對照組）浸泡5 h，然后取出晾干備用。采用培養皿紙上置床法。在普通培養皿上鋪上3層定性濾紙，作為發芽床。分別用不同濃度的Na2CO3溶液3 mL充分潤濕濾紙后，每個培養皿均勻散入100粒種子。將各試驗組分別放入對應的植物培養箱，設置變溫處理，高溫8 h，低溫16 h[6]。種子表面的光強約為6.2 Klx。試驗期間，濾紙始終保持濕潤而無明水，鹽分濃度保持恒定。每日晚20：00向對應的培養皿中注入3 mL Na2CO3溶液，潤洗后，吸出多余的溶液，再向每個培養皿中補加1 mL溶液。以胚根露出種皮為萌發標志，從第1天起開始計數每天發芽的數量，直至連續3 d沒有發芽為止。

1.2.3 數據分析

發芽率（%）=發芽種子數（前 12 d）/供試種子數×100%；

發芽勢（%）=發芽達到高峰期時發芽種子數（前5 d）/供試種子數×100%；

發芽指數（GI）＝∑（Gt/Dt）；Gt指在時間 t日內的發芽數，Dt為相應的發芽天數。

采用SPSS10.0軟件對發芽率、發芽勢、發芽指數及其影響因素進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發芽率的影響

結果見表2、圖1。

表2 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發芽率的影響Table 2 Effect of temperature,CS1 bacteria concentration and Na2CO3concentration on seed germination rate of H.brevisubulatum

圖1 溫度和Na2CO3濃度對野大麥種子發芽率的影響Fig.1 Effect of temperature and Na2CO3concentration on seed germination rate of of H.brevisubulatum

由表2方差分析結果可以得出，溫度和Na2CO3濃度對發芽率有顯著影響（P＜0.05），而CS1菌濃度對發芽率沒有影響（P＞0.05），影響次序為溫度＞Na2CO3濃度＞CS1菌濃度。由圖1可知，溫度4（20/25℃）的發芽率皆顯著低于其他4個溫度的發芽率（P＜0.05），而這4個溫度的發芽率之間沒有顯著性差異（P＞0.05）。Na2CO3濃度 1（0 mmol·L-1）發芽率最高，且與鹽濃度 4，5（40，50 mmol·L-1）皆有顯著差異（P＜0.05），而與鹽濃度 2，3（20，30 mmol·L-1）沒有顯著差異（P＞0.05）。發芽率隨Na2CO3濃度升高而呈下降趨勢（P＜0.05）。

2.2 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發芽勢的影響

結果見表3。

表3 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發芽勢的影響Table 3 Effect of temperature,CS1 bacteria concentration and Na2CO3concentration on seed germination energy of H.brevisubulatum

圖2 溫度和Na2CO3濃度對野大麥種子發芽勢的影響Fig.2 Effect of temperature and Na2CO3concentration on seed germination energy of H.brevisubulatum

由表3可知，溫度和Na2CO3濃度對發芽勢有顯著性影響（P＜0.05），而CS1菌濃度對發芽勢則沒有影響（P＞0.05），影響次序為溫度＞Na2CO3濃度＞CS1菌濃度。由圖2可知，溫度4（20/25℃）的發芽勢皆低于其他4個溫度1、2、3、5（15/25℃，20/30℃，15/30℃，15/20℃）的發芽勢（P＜0.05），而這4個溫度的發芽勢之間沒有顯著性差異（P＞0.05）。Na2CO3濃度 1（0 mmol·L-1）發芽勢最高，且與鹽濃度 4，5（40，50 mmol·L-1）皆有顯著差異（P＜0.05），而與鹽濃度 2，3（20，30 mmol·L-1）沒有顯著差異（P＞0.05）。發芽勢隨Na2CO3濃度升高而呈下降的趨勢（P＜0.05）。

2.3 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發芽指數的影響

結果見表4、圖3。

如表4所示，溫度和Na2CO3濃度對發芽指數有顯著性影響（P＜0.05），而CS1菌濃度對發芽指數沒有顯著性影響（P＞0.05），影響次序為Na2CO3濃度＞溫度＞CS1菌濃度。由圖3可知，溫度4（20/25℃）的發芽指數低于其他3個溫度的發芽指數（P＜0.05），而與溫度5（15/20℃）間的發芽指數沒有顯著性差異（P＞0.05）。Na2CO3濃度 1（0 mmol·L-1）發芽指數最高，且與鹽濃度 4，5（40，50 mmol·L-1）皆有顯著差異（P＜0.05），而與鹽濃度 2，3（20，30 mmol·L-1）沒有顯著差異（P＞0.05）。發芽勢隨 Na2CO3濃度升高而呈下降趨勢（P＜0.05）。

表4 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子發芽指數的影響Table 4 Effect of temperature,CS1 bacteria concentration and Na2CO3concentration on seed germination index of H.brevisubulatum

圖3 溫度和Na2CO3濃度對野大麥種子發芽指數的影響Fig.3 Effect of temperature and Na2CO3concentration on seed germination index of H.brevisubulatum

3 討論與結論

3.1 溫度、CS1菌濃度和Na2CO3濃度對野大麥種子萌發的影響

種子活力是指種子在發芽和幼苗期間其內在活性及表現性能的潛在水平的所有特性總和[16]。種子活力的指標有發芽率、發芽勢和發芽指數等。本文選定溫度、Na2CO3濃度、CS1菌濃度3個因素，采用正交試驗方法研究野生野大麥種子發芽率、發芽勢、發芽指數對種子萌發的響應。對發芽率、發芽勢影響次序皆為溫度＞Na2CO3濃度＞CS1菌濃度，對發芽指數影響次序為Na2CO3濃度＞溫度＞CS1菌濃度，溫度和Na2CO3濃度對發芽率、發芽勢、發芽指數皆有顯著性影響（P＜0.05），而CS1菌濃度對其皆無顯著性影響（P＞0.05）。正交試驗結果表明，野大麥種子發芽的最佳組合為：溫度為 15/25，20/30和 15/30℃，Na2CO3濃度為 0 mmol·L-1。發芽率、發芽勢、發芽指數共同特點是皆在溫度15/25，20/30和15/30℃和Na2CO3鹽濃度為 0 mmol·L-1時最高。

3.2 野大麥種子萌發對溫度和Na2CO3鹽濃度的響應

野大麥種子萌發的最適條件為溫度15/25，20/30和15/30℃，這與余玲和丁雪梅等的研究結果相同[3,6]。野大麥種子發芽率、發芽勢、發芽指數皆隨Na2CO3濃度升高而呈下降的趨勢，從相對發芽率來看，鹽分濃度為50 mmol·L-1時，相對發芽率仍高于50%。李海燕等報道的野大麥種子在溫度10/25℃、無光的發芽條件下，Na2CO3濃度為50 mmol·L-1時相對發芽率小于10%[5]，而筆者試驗中，野大麥種子在50 mmol·L-1Na2CO3濃度下尚未達到野大麥種子萌發的臨界濃度。不同溫度、鹽濃度、光照等條件下野大麥種子臨界發芽濃度有待于進一步研究。

3.3 野大麥種子萌發對CS1菌濃度的響應

在蘆葦根部提取的CS1菌株，5種CS1菌濃度皆對野大麥種子發芽率、發芽勢、發芽指數無影響（P＞0.05）。這可能是由于CS1菌株濃度不夠高，或對野大麥種子萌發沒有影響。因此有必要用高濃度的CS1菌株或者采用其他菌株菌液對野大麥種子萌發的影響做進一步研究。

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