變溫與采后貯藏時間協同作用對紫花苜蓿種子萌發的影響

張麗輝+蔣遠玲+張學凡+申雄

摘要：以貯藏7、19、26個月的紫花苜蓿種子為材料，采用人工氣候箱法模擬研究溫度變化（15 ℃/10 ℃、25 ℃/20 ℃、35 ℃/30 ℃）、貯藏時間及其協同作用對紫花苜蓿種子萌發和幼苗生長的影響。結果表明，當年收獲的種子具有休眠現象。貯藏19個月的種子在25 ℃/20 ℃下發芽率、發芽勢、發芽指數最高，且隨著貯藏時間的延長，其發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數逐漸降低；長時間貯藏抑制了下胚軸的生長，從而降低了芽長。由此可見，不適宜的溫度和長時間貯藏都會抑制種子的萌發和生長。

關鍵詞：紫花苜蓿；種子萌發；溫度；貯藏時間；協同作用

中圖分類號： S542.01文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2016）08-0313-03

近年來全球氣候變暖是一個不爭的事實，由此引發了一系列生態安全問題[1]。政府部門的評估報告預測，截至2100年，全球平均氣溫將升高1.8～4.0 ℃[2]，我國內蒙古地區氣溫有所升高[3]。紫花苜蓿（Medicago sativa）具有價值高、品質優良、再生性強、耐旱性等優點，被譽為“牧草之王”，也是我國種植面積最大的人工牧草[4]。紫花苜蓿的主要繁殖方式是種子繁殖，種子質量的優劣關系到牧草的產量。種子發芽除與植物自身的生物學特性有關，還與其所處的外界環境密切相關。在眾多影響因子中，溫度和貯藏時間是影響種子萌發的主要因子[5-7]。溫度是控制生理生化反應的關鍵環境要素[8]，適宜的溫度可以提高種子吸水膨脹的速度、加快種子萌發過程中的新陳代謝[9-10]。同時，貯藏方式和貯藏時間會影響種子壽命，不妥當的貯藏環境和貯藏措施會降低種子的發芽率和活力，影響播種質量[11]。但迄今為止，我國對于紫花苜蓿種子的研究還主要集中在單因子變化（溫度、降水、鹽分、光照等）上，關于貯藏時間和溫度交互作用條件下紫花苜蓿種子萌發的研究鮮有報道。因此，研究貯藏時間和溫度對紫花苜蓿種子萌發的影響，有助于增進苜蓿對全球氣候變化下的響應與適應的理解，提高苜蓿的產量與品質，為農作物對氣候的響應提供基礎數據。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗材料供試材料為威納爾紫花苜蓿種子，購于吉林省長春參茸種子商店，放置于4 ℃冰箱中低溫儲藏7、19、26個月。

1.1.2主要儀器光照培養箱（上海精宏GZP-750S）。

1.2方法

試驗于2015年4月在長春師范大學生態與應用工程實驗室進行。將不同貯藏時間的紫花苜蓿種子取出，分別選取大小一致、形狀、色澤一致且飽滿的種子，先用75%乙醇消毒5 min，再用蒸餾水沖洗3次，用濾紙吸干種子表面的水分后備用。按常規的紙上發芽法進行發芽試驗，培養皿直徑為 9 cm，內置3層濾紙，濾紙用無菌水濕潤，每個培養皿播種50粒種子。把培養皿置于GZP-250型光照培養箱內培養，培養箱共設3個溫度處理，為35 ℃（14 h）/30 ℃（10 h）、25 ℃（14 h）/20 ℃（10 h）、15 ℃（14 h）/10 ℃（10 h），每個處理3次重復。每天觀察記錄發芽情況，以胚根長度等于種子長度時作為發芽標準，共調查7 d。試驗結束后每個重復隨機抽取10株幼苗，測定其根長、芽長。

1.3指標測定

發芽率=第7天種子的發芽數/供試種子總數×100%；發芽勢=第3天種子的發芽數/供試種子總數×100%；發芽指數（GI）=∑（Gt/Dt），其中Gt為t時間內的發芽數，Dt為相應發芽日數；活力指數（VI）=GI×S，其中S為平均芽長；變異系數=標準差/平均數×100%。

1.4數據處理

數據分析采用SPSS 16.0進行2因素方差分析（Two-way ANOVA）和差異顯著性分析（Duncan多重比較法），顯著性水平為0.05。用Excel軟件繪圖。

2結果與分析

2.1溫度和貯藏時間協同作用對紫花苜蓿種子萌發的影響

由圖5可知，紫花苜蓿芽長隨貯藏時間的增加呈先上升而后下降的趨勢。相同溫度下，貯藏19個月的紫花苜蓿幼苗芽長達到最大值，其次是貯藏7個月的種子。在低溫（15 ℃/10 ℃）培養下，貯藏19個月紫花苜蓿芽長達到最大值，為367 cm，比貯藏26個月和貯藏7個月的種子顯著高30420%和 134.96%（P<0.05）。在適溫（25 ℃/20 ℃）培養下，貯藏19個月的紫花苜蓿幼苗芽長較貯藏26個月和貯藏7個月的紫花苜蓿幼苗分別增加294.03%和131.84%。在高溫（35 ℃/30 ℃）培養下，貯藏19個月的紫花苜蓿幼苗芽長較貯藏26個月和貯藏7個月的紫花苜蓿幼苗分別增加196.18%和 97.52%。說明適當的溫度與貯藏時間能顯著增加紫花苜蓿幼苗的生長。

2.2.2對幼苗根長的影響2因素方差分析結果（表1）顯示，溫度和貯藏時間協同作用對紫花苜蓿根長有極顯著的交互作用（P<0.01）。

由圖6可知，紫花苜蓿芽長隨貯藏時間的增加而增加。在相同溫度下，貯藏26個月的紫花苜蓿幼苗根長達到最大值。在低溫（15 ℃/10 ℃）培養下，貯藏7個月紫花苜蓿根長達到最大值，為2.47 cm，比貯藏19個月和貯藏7個月種子高12427%和184.54%，但貯藏19個月和貯藏7個月的種子處理間無顯著差異（P>0.05）。在適溫（25 ℃/20 ℃）培養下，貯藏26個月的紫花苜蓿根長較貯藏19個月和貯藏7個月的紫花苜蓿根長分別增加157.23%和258.41%。在高溫（35 ℃/30 ℃）培養下，貯藏26個月的紫花苜蓿幼苗根長較貯藏19個月和貯藏7個月的紫花苜蓿幼苗分別增加 39.92% 和10005%。說明貯藏時間能顯著提高紫花苜蓿根的生長。

2.3溫度和貯藏時間協同作用對紫花苜蓿幼苗生長的敏感性分析

由表2可知，不同培養溫度條件下，根長和芽長隨貯藏時間變化的變異程度不同。從根長和芽長的變異系數來看，各

處理根長的變異系數最大，為27.49%，即根長對溫度和貯藏時間協同作用最敏感。在各溫度處理下，貯藏26個月的紫花苜蓿根長的變異系數大于芽長，表明長時間貯藏后，其根長最敏感；貯藏7個月的紫花苜蓿的芽長的變異系數大于根長，表明短時間貯藏后的幼苗芽長最敏感；貯藏19個月后，紫花苜蓿的根長和芽長的變異系數基本不變，保持在1.59%～909%，說明適宜的種子貯藏時間，根長和芽長均較為穩定。

3結論

種子萌發期是植物生活史周期中最重要和最脆弱的階段[12]，在各脅迫因子中，貯藏時間和溫度是影響種子萌發的主要因子。在貯藏過程中，種子不斷進行呼吸作用，溫度是影響種子新陳代謝作用的主要因素，它通過控制種子的吸水能力、酶活性等生理代謝進程，從而影響種子的發芽率[13]。溫度對打破或者加深種子休眠起著重要作用[14]。本試驗結果表明，新采收的紫花苜蓿種子存在休眠現象，這與張東暉等的研究結果[15-16]一致。貯藏19個月的種子發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數最高，長時間貯藏降低了種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數，抑制了下胚軸的生長，從而降低了芽長，這與肖杰易等的研究結果[17-19]一致。

參考文獻：

[1]呂曉敏，王玉輝，周廣勝，等. 溫度與降水協同作用對短花針茅生物量及其分配的影響[J]. 生態學報，2015，35（3）：752-760.

[2]The physical science basis[M]. Cambridge：Cambridge University Press，2007.

[3]時忠杰，高吉喜，徐麗宏，等. 內蒙古地區近25 年植被對氣溫和降水變化的影響[J]. 生態環境學報，2010，20（11）：1594-1601.