水楊酸誘導對干旱脅迫下草坪草種子萌發(fā)的影響

陳陽　金一鋒　趙千　董亞楠

摘要：以草地早熟禾、紫羊茅、多年生黑麥草為植物材料，用不同濃度（0.25～0.75 mmol/L）水楊酸溶液進行浸種處理，研究水楊酸對3種草坪草種子在模擬干旱脅迫下萌發(fā)的影響，為水楊酸在干旱半干旱地區(qū)的草坪建植應用提供理論參考。結(jié)果表明：PEG模擬干旱脅迫下，水楊酸誘導可以在一定程度上提高3種草坪草種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率，促進種子胚芽和胚根生長，從而提高草坪草種子萌發(fā)期的抗旱性。其中，0.25 mmol/L水楊酸能顯著增強草地早熟禾和黑麥草種子萌發(fā)階段的抗旱性，0.50 mmol/L水楊酸能顯著增強紫羊茅種子萌發(fā)階段抗旱性。

關(guān)鍵詞：水楊酸；模擬干旱；草坪草；種子萌發(fā)

中圖分類號： S688. 401 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0247-03

草坪新坪建植過程中，干旱會造成草坪草種子萌發(fā)幼苗生長過慢或不能萌發(fā)甚至死亡，從而導致草坪建植失敗。我國北方干旱少雨，在北方地區(qū)建植草坪，干旱成了最主要的制約因素之一。在北方，大多數(shù)冷季型草坪草采用的是種子繁殖[1]。對于種子繁殖，其建植成坪后草坪的質(zhì)量在很大程度上取決于草坪草品種的選擇和草坪草種子的萌發(fā)[2]。草坪草種子在干旱脅迫下受到的影響，會導致草坪應用受到很大限制[3-4]。草坪在建植初期，種子能否順利萌發(fā)出土對后續(xù)工作十分關(guān)鍵，如果因為干旱造成出苗率低甚至死苗，會造成不可逆的傷害，帶來巨大的經(jīng)濟損失，浪費人力、物力和財力。為了避免類似情況的發(fā)生，在播種前，對種子進行適當處理，可以促進種子萌發(fā)，減少經(jīng)濟損失，加快成坪速度和提高成坪質(zhì)量[5]。

雖然已有很多研究表明適宜濃度水楊酸溶液預處理對植物種子萌發(fā)有一定的促進作用，并且能夠提高種子在逆境脅迫下的萌發(fā)能力[6-8]，但是有關(guān)水楊酸浸種對草坪草在干旱下萌發(fā)影響的研究較少，因此本試驗通過模擬干旱脅迫條件，研究不同濃度水楊酸對多年生黑麥草（Lolium perenne L.）、紫羊茅（Festuca rubra L.）和草地早熟禾（Poa pratensis L.）這3種草坪草種子在干旱條件下萌發(fā)的影響，尋找能夠提高草坪草萌發(fā)期抗旱性的最佳水楊酸濃度，為在干旱半干旱地區(qū)成功直播草坪、促進草坪草萌發(fā)期抗旱性、減少干旱可能帶來的經(jīng)濟損失提供理論和生產(chǎn)依據(jù)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗采用3種常用草坪草為材料，分別是多年生黑麥草、紫羊茅和草地早熟禾品種，種子由齊齊哈爾大學生命科學與農(nóng)林學院園林系提供。試驗前，選擇成熟、飽滿且大小適中、均勻一致的種子作為萌發(fā)試驗材料。

1.2 試驗方法

1.2.1 水楊酸浸種 采用培養(yǎng)皿濾紙法在實驗室內(nèi)進行，在直徑90 mm的培養(yǎng)皿中鋪2層濾紙作為發(fā)芽床。試驗開始前，用1%次氯酸鈉溶液浸泡20 s消毒后，用蒸餾水沖洗干凈。分別用0.25、0.5、0.75 mmol/L水楊酸溶液在25 ℃下浸泡3種草坪草種子24 h，以蒸餾水浸種作為對照（CK）。浸種后用蒸餾水沖洗3次備用。

1.2.2 干旱脅迫萌發(fā)試驗 萌發(fā)試驗采用PEG 6000作為滲透調(diào)節(jié)劑，模擬土壤干旱脅迫條件。模擬干旱脅迫采用的PEG 6000溶液濃度為20%，其相對應的脅迫強度為 -0.6 MPa。用配制好的等量PEG 6000溶液浸透培養(yǎng)皿里的2層濾紙，然后將經(jīng)過水楊酸處理的種子放入培養(yǎng)皿，每個培養(yǎng)皿內(nèi)放置100粒種子，每個處理進行3次重復。放入人工智能氣候培養(yǎng)箱中，溫度設為25 ℃。早晚各觀察1次，以稱質(zhì)量法補充培養(yǎng)皿中的蒸餾水來維持溶液滲透勢的穩(wěn)定，每4 d換1次濾紙，以盡量減少水勢變動，保持脅迫強度不變。每天觀察發(fā)芽情況，記錄發(fā)芽種子的數(shù)量。

1.2.3 萌發(fā)試驗測定項目與方法 參照國家標準《牧草種子檢驗規(guī)程》，3種草坪草在第3、第7天分別統(tǒng)計發(fā)芽勢、發(fā)芽率，發(fā)芽試驗的最后1 d，測量3種草坪草萌發(fā)種子的胚芽長和胚根長。

發(fā)芽率=（在規(guī)定條件下和時間內(nèi)產(chǎn)生的正常幼苗數(shù)/供試種子數(shù)）×100%；

發(fā)芽勢=（3 d時發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100%。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析 所有測得數(shù)據(jù)均錄入Microsoft Excel，采用SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件進行差異顯著性分析。其中發(fā)芽勢和發(fā)芽率的數(shù)據(jù)均采用反正弦轉(zhuǎn)換后再進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度水楊酸浸種對3種草坪草在模擬干旱脅迫下萌發(fā)的影響

從表1可以看出，不同濃度水楊酸浸種處理對3種草坪草在PEG模擬干旱脅迫下的種子萌發(fā)均有不同程度的影響。草地早熟禾在PEG模擬干旱脅迫的條件下，0.25～0.75 mmol/L 水楊酸處理相比對照對種子的發(fā)芽勢影響不顯著（P>0.05），0.25～0.50 mmol/L水楊酸處理相比對照顯著促進了種子的發(fā)芽率（P

本試驗結(jié)果表明，3種草坪草除草地早熟禾發(fā)芽率在0.25 mmol/L處理下呈現(xiàn)最高以外，其他2個品種在水楊酸0.25、0.50 mmol/L濃度浸種后，發(fā)芽率均隨著水楊酸濃度的增大而提高；而大于0.50 mmol/L濃度浸種后，發(fā)芽勢和發(fā)芽率隨水楊酸濃度增大逐漸呈下降趨勢，但仍高于對照。綜合分析，在干旱脅迫下，低濃度水楊酸處理能夠促進種子萌發(fā)，草地早熟禾以0.25 mmol/L效果最佳，紫羊茅、黑麥草以0.50 mmol/L的效果最好（表1）。

2.2 不同濃度水楊酸浸種對3種草坪草在模擬干旱脅迫下胚芽的影響

由表2可知，草地早熟禾在0.25～0.75 mmol/L水楊酸處理后，種子的胚芽長度高于對照，以 0.25 mmol/L 處理效果最好（P0.05），可見對胚芽長度促進作用最佳的是0.25 mmol/L。黑麥草的胚芽長度在025～0.75 mmol/L水楊酸處理后與對照差異不顯著，以050 mmol/L處理促進效果最好，0.75 mmol/L處理則輕微抑制了胚芽的生長。由此可見，在干旱脅迫條件下，低濃度水楊酸浸種處理能夠促進3種草坪草種子胚芽的生長，高濃度水楊酸浸種預處理對幼苗的生長反倒產(chǎn)生了一定的抑制作用。endprint

2.3 不同濃度水楊酸浸種對3種草坪草在模擬干旱脅迫下胚根的影響

由表3可以看出，在PEG模擬干旱脅迫條件下，0.25～0.50 mmol/L水楊酸處理后，草地早熟禾的胚根長度均顯著高于對照（P草地早熟禾胚根的促進作用減弱；0.75 mmol/L處理下草地早熟禾的胚根長度與對照相比差異不顯著（P>0.05）；3個處理中，以0.25 mmol/L處理效果最好。紫羊茅在經(jīng)過0.50～0.75 mmol/L水楊酸浸種后，胚根長度顯著高于對照（P005）。黑麥草在0.25～0.75 mmol/L水楊酸處理后胚根長度相比對照差異不顯著（P>0.05），在0.75 mmol/L濃度下胚根最長，且與0.50 mmol/L差異不顯著，因考慮用量成本，所以選擇0.50 mmol/L處理濃度最好。

3 結(jié)論與討論

在PEG模擬干旱條件下，3種草坪草的萌發(fā)指標均隨著水楊酸浸種處理的濃度的增大而先呈現(xiàn)逐漸增高后下降的趨勢，這說明在適宜低濃度的水楊酸浸種處理下能促進草坪草在干旱下種子的萌發(fā)和生長。低濃度水楊酸浸種處理促進了草坪草種子在模擬干旱脅迫下的萌發(fā)，這與何亞麗的研究結(jié)果[9]類似。朱偉等對抗蟲棉種子進行水楊酸浸種處理后進行萌發(fā)試驗得出，0.2 mmol/L水楊酸浸種能促進抗蟲棉種子萌發(fā)，當水楊酸濃度大于1.0 mmol/L時，對萌發(fā)產(chǎn)生了抑制作用[10]。在本試驗中，在0.25、0.50 mmol/L處理濃度下顯著提高了3種草坪草種子在干旱條件下的發(fā)芽勢、發(fā)芽率（P

本試驗結(jié)果表明，水楊酸處理（0.25～0.75 mmol/L）在一定程度上有利于胚芽的生長。在干旱脅迫下，水楊酸促進了3種草坪草種子胚芽的生長意味著加快了在水分脅迫下成坪的速度。草坪草出土后可以通過光合作用開始自給自足，抵抗逆境的能力有所增強。因水分缺失導致的草坪草種子萌發(fā)生長過慢，時間過長未出土，或干旱造成土壤板結(jié)，會使種子窒息而胎死土中。而快速成坪后，養(yǎng)護較容易。

本試驗還得出，低濃度水楊酸浸種還可以促進3種草坪草胚根的生長。這意味著根系的生長速度快，根系的深扎可以提高草坪草幼苗的吸水能力和吸水的范圍，提高3種草坪草幼苗期的抗旱能力。水楊酸誘導豌豆種子萌發(fā)的研究也得出了相似的結(jié)論[13]。有研究表明，通過不同濃度水楊酸浸種處理，黃瓜的根系之間具有顯著差異，水楊酸具有促進黃瓜種子根系生長的作用[14]。適宜濃度水楊酸可以提高幼苗生長素及細胞分裂素含量，硝酸還原酶的活性得到誘導[15-16]，并且降低了脫落酸含量，從而促進了根系的生長。由于植物種類不一樣，水楊酸處理的方式、作用的時間以及濃度的不一樣，有可能對植物種子的萌發(fā)會產(chǎn)生不一樣的影響，具體原因還有待于進一步研究。因此，對于提高不同草坪草種抗旱性的水楊酸有效濃度與最佳濃度應該作詳細具體的研究，才能更好地為節(jié)約草坪建坪成本、提高草坪建坪質(zhì)量服務。

參考文獻：

[1]孫吉雄. 草坪學[M]. 蘭州：甘肅科學技術(shù)出版社，1989：10-20.

[2]王錫信. 蘭州地區(qū)草坪建植與管護技術(shù)[J]. 草業(yè)科學，2003，20（6）：56-58.

[3]徐 勝，李建龍，何興元，等. 冷季型草坪草的耐熱性調(diào)控研究進展[J]. 應用生態(tài)學報，2006，17（6）：1117-1122.

[4]劉芳芳，高 洋，趙春旭，等. 干旱脅迫下多效唑浸種對多年生黑麥草種子萌發(fā)的影響[J]. 草業(yè)科學，2011，28（12）：2143-2149.

[5]鄭軼琦，臧國長. PEG脅迫對冷季型草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J]. 種子，2011，30（12）：34-37.

[6]熊光元，郭 嬌. 水楊酸對金魚草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J]. 種子，2014，33（4）：79-81.

[7]崔繼光. 不同濃度的水楊酸處理對木槿種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響[J]. 農(nóng)學學報，2011，1（6）：12-15.

[8]范曉龍，陶 莉，馬國強，等. 水楊酸對華北落葉松種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學學報：自然科學版，2014，42（5）：69-74.

[9]何亞麗. 冷季型草坪草耐熱基因型的選育和水楊酸調(diào)控耐熱性的機理[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學，2002：43-59.

[10]朱 偉，李 聰，馬斌強，等. 水楊酸浸種對抗蟲棉種子萌發(fā)的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學報，2010，22（3）：34-36.

[11]崔 瑋，張芬琴，馬嘉琦，等. 水楊酸浸種對高羊茅種子萌發(fā)的影響[J]. 四川草原，2005（8）：24-26.

[12]王曉多，陸遠柱，楊九英. 水楊酸浸種對豌豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J]. 種子，2007，26（8）：42-44.

[13]楊江山，種培芳，費 赟. 水楊酸對甜瓜種子萌發(fā)及其生理特性的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)大學學報，2005，40（1）：38-41.

[14]劉維寶，陳新紅，周 羽，等. 外源水楊酸對NaCl脅迫下黃瓜種子萌發(fā)和幼苗根系生長的影響[J]. 中國農(nóng)學通報，2013，29（34）：166-170.

[15]朱利君，張紅敏. 水楊酸對北柴胡種子萌發(fā)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2013，41（2）：206-208.

[16]羅 珊，康玉凡，夏祖靈. 種子萌發(fā)及幼苗生長的調(diào)節(jié)效應研究進展[J]. 中國農(nóng)學通報，2009，25（2）：28-32.王小青，姜衛(wèi)兵，韓 鍵，等. 南京地區(qū)越冬期間紅花檵木葉片的生理變化[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2015，43（10）：250-252.endprint