不同温度对辣木种子萌发、幼苗生长及其生理特性的影响

张天翔 林艺华 林宗铿 陈振东 杨俊杰 曹明华

摘 要 为了探索辣木（M. oleifera Lam.）种子和幼苗对不同环境温度的适应性，设置15、20、25、30、35、40 ℃等不同温度处理，研究不同温度条件对辣木种子萌发、幼苗生长及生理指标的影响。结果表明：辣木种子发芽的最适温度为25 ℃，幼苗生长的最适温度为30 ℃，温度过高或过低都会抑制辣木种子的萌发和幼苗的生长。一定程度的高温和低温胁迫会使辣木种子的发芽势、发芽率、发芽指数等发芽指标以及幼苗的苗高、茎粗、根长、鲜质量增量、壮苗指数等生长指标显著下降。高、低温胁迫还会使辣木幼苗叶片的MDA含量、相对电导率、可溶性糖、SOD活性、POD活性显著增加，使叶绿素相对含量、φPo、RC/ABS、PTR、PET、PIABS显著下降。

关键词 辣木；种子萌发；幼苗生长；生理特性

中图分类号 Q949.748.5 文献标识码 A

Abstract In order to understand the effects of different temperature treatments on seed germination and seedling growth of M. oleifera Lam.， the dynamic indices of its seed germination and seedling growth at 15， 20， 25， 30， 35， 40 ℃ temperature were observed. The results showed that the optimum temperature for seed germination and seedling growth was 25 ℃ and 30 ℃， the seed germination and seedling growth could be inhibited by too high or too low temperature treatments. A certain degree of high temperature and low temperature stress decreased seed germination rate， germination power and germination index， decreased stem diameter， seedling length， root length and fresh mass increment of the seedling. Under high temperature or low temperature stress， the MDA content， relative electric conductivity， soluble sugar content， SOD activity and POD activity of the seedling increased significantly， while the relative chlorophyll content， φPo， RC/ABS， PTR， PET and PIABS dropped significantly.

Key words M. oleifera Lam.； seed germination； seedling growth； physiological characteristics

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.03.009

辣木（M. oleifera Lam.）又称鼓槌树、奇树，属辣木科（Moringaceae）辣木属（Moringa Adans.），原产于印度北部喜马拉雅山脉，是一种热带、亚热带多功能植物，营养丰富而全面，有着悠久的食用历史，具有独特经济价值和保健功效[1]。目前，国内外有关辣木的营养价值[2-3]、药用价值[4-5]、饲料利用[6-7]等方面已有较多的研究，而关于辣木对不同环境温度生态适应性方面的研究相对较少，特别是辣木幼苗对不同环境温度的生理响应方面还鲜见报道。本研究通过测定不同温度条件下辣木种子萌发、幼苗生长及生理指标，探索辣木种子和幼苗对不同环境温度的响应，以期为辣木生态适应性研究及大面积栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试辣木品种为印度辣木（M. oleifera Lam.）改良种‘PKM1，种子由北京辣木精灵科技有限公司提供，种子千粒重291.7 g。

1.2 方法

1.2.1 种子萌发试验 选取籽粒饱满的种子，浸泡于清水中12 h，冲洗去翼膜后用1 000倍的多菌灵溶液继续浸泡12 h，取出进行发芽试验。将辣木种子播种至育苗盘中，采用珍珠岩为基质，浇透水后置于人工气候箱中，分别设置15、20、25、30、35、40 ℃温度处理，每处理播种100粒，重复3次，光照时间为12 h/d，光照强度为55 μmol/（m2·s）。以芽苗露出基质0.5 cm长作为种子发芽标志，每天观察记录种子发芽情况，播种后第10天统计其发芽势[8]，第20天统计其发芽率与发芽指数。

发芽势=（10 d内发芽的种子数/供试种子数）×100%；

发芽率=（发芽种子数/供试种子数）×100%；

发芽指数=∑（Gt/Dt），（Gt为在第t天的发芽数，Dt为相应的天数）。

1.2.2 幼苗生长试验 选取在25 ℃下催芽萌发至6～7 cm长的辣木芽苗，分别置于15、20、25、30、35、40 ℃的人工气候箱中培养，每温度处理20棵，光照时间为12 h/d，光照强度为55 μmol/（m2·s）。8 d后，随机选取5棵植株，测量其苗高、茎粗、根长，参照白宏锋等[9]的方法测定幼苗植株鲜质量增量，参照陈阳等[10]的方法测定其壮苗指数，并选取大小一致的叶片测定生理指标。采用电导率法[11]测定相对电导率、硫代巴比妥酸（TBA）法[12]测定丙二醛（MDA）含量、氮蓝四唑（NBT）法[12]测定超氧化物歧化酶（SOD）活性、分光光度法[13]测定过氧化物酶（POD）活性、蒽酮比色法[12]测定可溶性糖含量，SOD活性，POD活性及可溶性糖含量均为鲜重（FW）。选取完全展開叶，根据安飞飞等[14]的方法采用ECA-051型叶绿素仪测定叶绿素相对含量（SPAD值），参照杨鑫等[15]的方法采用Handy PEA植物效率仪测定叶绿素荧光动力学参数。

1.3 数据处理

采用DPS软件对数据进行统计和分析，并采用Tukey法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同温度对辣木种子萌发特性的影响

从辣木的萌发曲线（图1）看，辣木种子的发芽进程和发芽率随处理温度的不同而有所差异。在20～35 ℃范围内，处理温度越高，辣木种子的萌发速率越快。其中，当温度为25 ℃时发芽率最高，可达78.7%；而处理温度过高（40 ℃）时，会使萌发时间推后，并使发芽率降至35.3%；当温度低至15 ℃时，辣木胚根突破种皮后生长缓慢，至试验结束时均未能正常破土萌发（图2）。由表1可知，不同温度处理间辣木种子发芽势差异显著，25～35 ℃范围内的发芽势均明显高于其他温度处理，其中25 ℃处理下辣木种子发芽势最高，可达72.3%；在25～35 ℃范围内，辣木种子的发芽指数对温度不敏感，当温度过高（40 ℃）或过低（20 ℃）时，其发芽指数明显下降。

2.2 不同温度对辣木幼苗生长发育的影响

不同温度对辣木幼苗的生长发育有着明显影响（图3）。15 ℃条件下辣木幼苗生长缓慢，并随处理时间的延长有进一步停滞生长的趋势；随着处理温度的升高，辣木幼苗生长速度也随之加快；而当温度升高至40 ℃时，辣木幼苗的生长明显受到高温胁迫的抑制。辣木幼苗的各个生长指标总体上均是随处理温度的升高呈现先增后减趋势（表2）。25～35 ℃条件下的辣木幼苗茎粗均显著大于15 ℃和40 ℃处理。当处理温度不高于35 ℃时，幼苗苗高随温度的增加而显著增高，35 ℃时最高可达24.98 cm，而温度升高至40 ℃时，幼苗生长受抑制，苗高仅为14.02 cm。30 ℃处理的辣木幼苗根最长，均显著高于其他各温度处理。对于辣木幼苗鲜质量增量，35 ℃处理与30 ℃处理差异不显著，30 ℃处理与25 ℃处理差异不显著，但三者均显著高于其他各温度處理。从壮苗指数来看，30 ℃处理时可达0.052，显著高于其他各温度处理。

2.3 不同温度对辣木幼苗生理指标的影响

2.3.1 不同温度对辣木幼苗MDA含量、相对电导率及可溶性糖含量的影响 由表3可知，在25～30 ℃范围内，辣木幼苗叶片MDA含量和相对电导率都保持较低水平，说明此温度条件下细胞膜相对稳定；随着温度的升高或降低，MDA含量显著增加，说明高低温胁迫下辣木幼苗叶片细胞会产生膜脂过氧化反应；35 ℃处理下的相对电导率与25～30 ℃时无显著差异，这说明辣木幼苗对高温有一定耐受性，在35 ℃时仍能保持较低的质膜透性；当温度升高至40 ℃或低于25 ℃时，相对电导率均显著增大，表明辣木幼苗叶片细胞膜受到伤害其透性显著增强。在25～35 ℃范围内，辣木幼苗叶片可溶性糖含量保持较低水平，随着温度的升高或降低，可溶性糖含量显著增加。

2.3.2 不同温度对辣木幼苗保护酶活性的影响

由表4可知，在25 ℃条件下，辣木幼苗保护性酶SOD和POD的活性均保持较低水平，随着温度的升高或降低，保护性酶活性逐渐增强，其中SOD活性的增强更为显著，各温度处理的辣木幼苗SOD活性之间均有显著差异。25 ℃处理的SOD活性为59.13 U/（g·min），15 ℃和40 ℃处理的SOD活性可分别增强至25 ℃时的5.2倍和6.2倍。25 ℃处理的辣木幼苗POD活性为1.07 U/（g·min FW），15 ℃和40 ℃处理的POD活性可分别增强至25 ℃时的3.1倍和3.0倍。

2.3.3 不同温度对辣木幼苗叶绿素相对含量和叶绿素荧光动力学参数的影响 由表5可知，在15～25 ℃范围内随温度的升高，辣木幼苗叶绿素相对含量明显升高；在25～35 ℃范围内，辣木幼苗叶绿素相对含量无明显变化；当温度升高至40 ℃时，辣木幼苗叶绿素相对含量明显下降。

辣木幼苗的叶绿素荧光动力学参数总体上均是随温度的升高呈先升后减趋势（表5）。在25～35 ℃范围时，辣木幼苗叶片PSⅡ最大光化学效率（φPo）和叶片捕获光化学性能（PTR）均保持较高水平，并显著高于其他温度处理。35 ℃时以叶绿素为基础的有活性的反应中心密度（RC/ABS）最大，显著大于其他温度处理，随着温度的升高或降低，RC/ABS逐渐减小。辣木幼苗叶片传递电子性能（PET）在20～35 ℃范围内无显著差异，当温度过高（40 ℃）或过低（15 ℃）时，PET下降，并显著低于30 ℃和35 ℃处理。以吸收光能为基础的性能指数（PIABS）在35 ℃达到最大，随着温度的升高或降低，PIABS逐渐降低，除25 ℃和30 ℃处理之间差异不显著，其他各温度处理间均有显著差异。

由表6可知，辣木幼苗的φPo、PTR、PET、PIABS与叶绿素相对含量呈极显著正相关，RC/ABS与叶绿素相对含量呈显著相关。

3 讨论

3.1 温度对辣木种子萌发的影响

已有研究表明，不适宜的温度胁迫会抑制种子内部的酶活性及细胞分裂等生理代谢进程，使发芽时间延迟，并降低其发芽率[16-17]。在本试验中，当温度过高（40 ℃）或过低（20 ℃）时，辣木种子的发芽率、发芽势及发芽指数均有显著下降。综合比较发芽率、发芽势及发芽指数等萌发指标，可以看出，辣木种子发芽的最适温度是25 ℃，这与杜春花等[8]的研究结果相一致。在本试验中还发现，当温度低至15 ℃时，辣木胚根突破种皮后生长缓慢，未能正常破土萌发。

3.2 温度对辣木幼苗生长的影响

韩冰等[18]研究发现，低温胁迫能够明显抑制幼苗的生长，使其株高、茎粗、干质量的增长量均比对照减少。从本试验结果也可以看出，温度对辣木幼苗的生长发育有明显影响，一定程度的高温和低温胁迫会抑制辣木幼苗的生长。综合考虑苗高、茎粗、根长、鲜质量增量、壮苗指数等生长指标，特别是从培育壮苗的角度来看，辣木幼苗生长的最适温度为30 ℃。

3.3 温度对辣木幼苗生理指标的影响

Almeselmani等[19]认为，高温胁迫会破坏质膜的稳定性，并影响植物正常生理过程。本试验研究结果表明，在25～30 ℃范围内，辣木幼苗叶片MDA含量和相对电导率都保持较低水平，随着温度的升高或降低，MDA含量显著增加，而35 ℃处理下的相对电导率与25～30 ℃时无显著差异，只有当温度升高至40 ℃或低于25 ℃时，相对电导率才显著增大。这说明，受到高、低温胁迫时，辣木幼苗叶片产生膜脂过氧化反应，导致过氧化产物MDA含量的增加，但辣木幼苗对高温有一定的耐受性，在35 ℃处理下可以通过渗透调节机制来维持一定的渗透压，暂时阻止胞内物质的外渗。而当温度升高至40 ℃或低于25 ℃时，温度胁迫加重，超出辣木幼苗自身的渗透调节能力，使质膜透性显著增大。

本试验中，在25～35 ℃范围内，辣木幼苗叶片可溶性糖含量保持较低水平，随着温度的升高或降低，可溶性糖含量显著增加，这说明温度胁迫下辣木幼苗叶片会主动积累可溶性糖，以通过渗透调节作用来适应环境温度变化[20]。

田丹青等[21]认为，植物体内的抗氧化酶在活性氧清除过程中发挥重要作用，其活性与植物低温抗性密切相关。本试验结果表明，在25 ℃条件下，辣木幼苗保护性酶SOD和POD的活性均保持较低水平，随着温度的升高或降低，造成辣木幼苗体内活性氧自由基的积累，保护酶系统调节机制发生作用，使SOD和POD的活性逐渐增强，其中SOD活性的增强更为显著。

张毅龙等[22]认为，温度胁迫会使叶绿素合成受阻和叶绿素分解加速，导致叶绿素相对含量下降。王春萍等[23]研究发现，低温胁迫会降低植物PSⅡ电子传递和光能转化效率。本试验中，辣木幼苗的叶绿素相对含量与叶绿素荧光动力学参数大体上均是在25～35 ℃范围时保持较高水平，并随着温度的升高或降低而逐渐降低。这表明高、低溫胁迫下，辣木幼苗的叶绿素相对含量降低，光合机构受到伤害，PSⅡ反应中心的效率降低。辣木幼苗叶绿素荧光动力学参数中，φPo、PTR、PET、PIABS与叶绿素相对含量呈极显著正相关，RC/ABS与叶绿素相对含量呈显著相关，这说明叶绿素荧光分析技术以叶绿素为天然探针，具有灵敏度高、能够反映“内在性”的特点[24]。在本试验中还发现，PIABS对温度变化的敏感性要大于φPo，这表明PIABS可以更准确地反映植物光合机构的状态，这与孙永平等[25]的研究结果相类似。

综上所述，辣木种子发芽的最适温度是25 ℃，辣木幼苗生长的最适温度是30 ℃，过高或过低的温度会抑制辣木种子的萌发和幼苗的生长，高、低温胁迫会影响辣木幼苗的质膜透性、可溶性糖含量、保护性酶活性以及PSⅡ反应中心状态。本试验对辣木幼苗经不同温度处理8 d后的生理指标进行比较，初步探索了辣木幼苗对不同温度处理的生理响应。但若要更深入探讨辣木抗寒、耐热的生理生化机制，还需对高、低温胁迫下辣木生理指标的动态变化情况做进一步的研究。

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