铝胁迫对菊苣种子萌发特性的影响

， ， ， ， ， ， 大权

(1.贵州省草地技术试验推广站， 贵阳 550025； 2.贵州大学动物科学学院， 贵阳 550025； 3.贵州农业职业学院， 贵阳 550025； 4.龙里县谷脚镇农业服务中心， 贵州 龙里 551200)

铝胁迫对菊苣种子萌发特性的影响

杨学东1，刘嫒2，李莉3，杨丰1，何胜江2，王顺英1，李大权4

(1.贵州省草地技术试验推广站， 贵阳 550025； 2.贵州大学动物科学学院， 贵阳 550025； 3.贵州农业职业学院， 贵阳 550025； 4.龙里县谷脚镇农业服务中心， 贵州 龙里 551200)

以菊苣(CichoriumintybusL.)为试验材料，研究了铝胁迫对菊苣种子萌发特性的影响，结果表明：随铝离子浓度增加菊苣种子发芽率和发芽势均有所降低，降幅分别为2.05%～10.24%和3.43%～12.03%；在铝浓度大于50 mg/L的处理中，菊苣发芽势虽有下降，但处理间差异不显著；在铝胁迫下，菊苣种子根生长受严重抑制，且变粗、易断、颜色加深，铝浓度达到200 mg/L时，根停止生长；随着铝离子浓度的增加，种子根的耐受指数呈指数型下降趋势(y=239.26 e-0.827 x，R2=0.942 3)，苗长与种子根长呈显著正相关关系(R=0.900 8，p<0.05)。由此可见，铝胁迫对菊苣种子萌发及幼苗生长抑制作用明显，即菊苣对环境中铝的耐受性较差，因此，在酸铝土壤地区应该通过育种途径筛选出耐铝品种。

铝； 菊苣； 种子； 萌发

铝是动植物非营养性元素，也是地壳中含量最丰富的金属元素，土壤酸化使环境中可溶性铝含量增加，易被植物吸收积累，并对大部分植物生长产生毒害作用[1-4]。我国土壤酸化表现为分布广、面积大、酸化程度高等特点，尤其以南方省区表现更为突出[5]。铝是酸性土壤中抑制大多数植物生长的重要因子之一，在一定程度上影响着农牧业生产和发展，因此，对植物铝毒耐受的研究具有重要意义。近年来，随着我国草牧业的大力发展，菊苣以高蛋白、高产量、家畜喜食和具药用价值等优点，在现代畜牧业生产中的应用与推广愈来愈受重视。铝毒影响优良牧草的相关研究主要集中在紫花苜蓿、多花黑麦草、狼尾草等牧草[3,6-7]，对菊苣的影响研究鲜有报道。本试验通过研究不同铝浓度对菊苣种子萌发特性的影响，探讨菊苣对铝毒的耐受程度，为菊苣的栽培与推广提供初步依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试菊苣品种为甜心(Sweetheart)，产自意大利。

1.2 方 法

用Al(NO3)3·9 H2O配比浓度分别为0，20，50，100，200，300 mg/L的6种铝溶液，各浓度铝溶液设3组重复，每组重复3个培养皿。供试种子用0.1% HgCl2溶液消毒10 min，洗净，用滤纸吸干表面水分，均匀放置在铺有滤纸的培养皿(直径9 cm；高1.5 cm)中，每皿放置100粒种子。培养皿加盖后置于培养箱(25 ℃、16 h光照/20 ℃、8 h黑暗)，每天定时加等量铝溶液保湿。

1.3 测定指标和方法

1) 发芽率、发芽势的统计与计算。试验开始3 d后逐日统计菊苣种子发芽数，以胚根长度1 mm为发芽标准，连续3 d发芽数无增长视为发芽结束。相关计算公式如下：

发芽率(%)=发芽结束时正常发芽种子数/供试种子总数×100%；

发芽势(%)=前7 d发芽的种子数/供试种子总数×100%。

2) 苗长、根长测定。自种子发芽之日起，各处理培养皿中各选10粒发芽种子，用卡尺测定根长和株高，至发芽完全。在此基础上计算苗长/根长和种子根耐受指数(RTI)，计算公式如下：

RTI(%)=处理组根长/对照组根长×100%。

1.4 数据分析

用SPSS 13.0 和Microsoft Excel 软件进行试验数据的处理和相关统计分析。

2 结果与分析

2.1 铝胁迫对菊苣种子发芽率和发芽指数的影响

铝胁迫对菊苣种子发芽率和发芽势的影响较明显，总体表现为发芽率和发芽势随铝离子浓度增加而降低。低浓度铝离子(20 mg/L)对菊苣发芽率和发芽势虽有影响，但与对照差异不显著，当铝离子浓度逐渐增大时，与对照差异显著，发芽率和发芽势分别下降10.24%和12.03%。

表1 铝胁迫对发芽率和发芽势的影响

铝离子浓度(mg/L)发芽率(%)发芽势(%)097．67±2．08a97．00±2．65a2095．67±2．52ab93．67±2．52a5092．33±3．06bc89．00±2．00b10090．00±1．73cd88．00±2．65b20090．67±0．58cd89．33±2．08b30087．67±1．53d85．33±1．53b

注：同列不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。下同。

2.2 铝胁迫对菊苣幼苗株高和根长的影响

由表2可以看出，随铝离子浓度增加，菊苣种子根长和苗长均显著下降。低浓度铝离子(20 mg/L)对根长和苗长产生显著影响，与对照相比根长和苗长分别下降29.29%和18.00%；当铝离子浓度达到200，300 mg/L时，种子根停止生长，即种子露白后种子根无伸长。试验中，铝胁迫的种子根生长缓慢，20，50，100 mg/L处理随发芽时间推进种子根伸长速度逐渐放缓，且铝离子浓度越大伸长速度越慢。试验中还发现，铝胁迫处理中，随铝离子浓度增加根尖颜色由黄逐渐加深至褐色，且同一处理随着发芽时间的推进根尖颜色随之加深至褐色，且测量时根易碎。

表2 铝胁迫对菊苣种子根长和苗长的影响

铝离子浓度(mg/L)根长(mm)苗长(mm)041．00±2．00a33．33±0．58a2029．00±1．00b27．33±0．58b505．33±0．58bc22．00±1．73c1004．00±0．00c17．67±2．08d2001．00±0．00d10．00±1．00e3001．00±0．00d7．67±0．58f

图1 铝胁迫对种子根耐受指数的影响

3 讨论与结论

种子萌发是对外界环境最敏感的时期之一，常用于植物抗逆性的研究[8]。本研究结果表明，随铝离子浓度增加，菊苣种子发芽率和发芽势均有所降低；低浓度(20 mg/L)对发芽率和发芽势影响不显著，当浓度大于50 mg/L时，菊苣发芽势虽有下降，但处理间差异不显著。这表明，生产中，在含可溶性铝的田间播种时，虽然铝对菊苣出苗率会产生一定影响，但对出苗的整齐一致性影响并不大，这对草地建植和苗期管理非常重要。张美艳等[8]在铝胁迫对鸭茅种子萌发的研究中，应燕玲等[9]在铝胁迫对大豆种子萌发的研究和张芬琴等[10]在铝胁迫对苜蓿种子萌发研究中发现，低浓度铝有促进植物种子萌发的现象，但本试验中并未发现这一现象，这可能与本试验设计的浓度梯度较大有关，且不同植物对铝胁迫的敏感程度不同。此外，Hayes等[11]发现，高铝浓度有利于苜蓿根系的伸长。

植物根对铝毒害作用最敏感，其主要表现为引起植物根系生理生化和形态学变化，主要原因是铝抑制了植物根尖细胞伸长和细胞分裂，并形成胼胝质[4,12-13]。本试验中，随铝浓度增加，菊苣种子根受到严重抑制，且变粗、易断、颜色加深，这与铝胁迫使细胞外积累胼胝质和铝抑制细胞分裂有关；当铝浓度持续升高(≥200 mg/L)，根停止生长。根系耐受指数是衡量植物对铝胁迫响应最早和评价植物耐受程度的重要指标之一[8]。随着铝浓度的增加，种子根耐受指数呈指数型下降趋势(y=239.26 e-0.827 x，R2=0.942 3)(图1)，表明随着铝胁迫的增强，菊苣种子根的耐受指数急剧下降，直至停止伸长。因此，为使菊苣等优良牧草在生产上得以广泛应用，最有效的途径就是通过育种筛选出耐铝品种。

随着铝浓度增加菊苣苗长呈二次函数的明显下降趋势(y=0.1607x2- 6.401 2x+ 39.633，R2=0.991 2)，同时苗长与种子根长变化呈显著正相关关系(R=0.900 8，p<0.05)。研究表明，种子根受铝胁迫形成的胼胝质会阻碍植物对水分和其他营养的吸收，同时铝毒影响了植物酶的活性，引起代谢紊乱；铝毒还影响了根的伸长，降低了根与水分和养分的接触面；铝在植物体内积累还会对细胞结构和细胞分裂产生影响，进而影响植物正常生长[4,13]。

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[3]陈志刚,张红蕊,周晓红,等.铝胁迫对黑麦草种子萌发和幼苗生长的影响[J].水土保持研究,2011,18(4)：207-210.

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Effect of Aluminum on Germination of Chicory

YANGXuedong1,LIUAi2,LILi3,YANGFeng1,HEShengjiang2,WANGShunying1，LIDaquan4

(1.The Extension Station of Grassland Technology in Guizhou Province,Guiyang 550025，China; 2.College of Animal Science,Guizhou University,Guiyang 550025，China; 3.Guizhou Vocational College of Agriculture,Guiyang 550025,China； 4.Gujiao Agricultural Service Center of Longli County, Longli Guizhou 551200，China)

The germination characters of chicory (CichoriumintybusL.)seeds were observed in this study.The result showed that with increase of aluminum ions contention,the germination rate and germination potential of chicory seeds have declined 2.05%-10.24% and 3.43%-12.03% respectively compared with the controls.The seminal roots was inhibited under aluminum ions treatments,and the seminal roots has stop growing when the aluminum ions contention increased to 200 mg/L.The root resistance index was declined exponentially (y=239.26 e-0.827 x，R2=0.942 3) with the aluminum ions contention increasing,the seminal seedling and seminal roots were positive correlation (R=0.900 8，p<0.05).The result indicated that the chicory has poorer tolerance to aluminum stress,so that aluminum-tolerance cultivar should be selected in production of acid soil region with high aluminum.

aluminum ions; chicory; seed; germination

2017-02-17

贵州山区牧草产业化生产技术研究集成与应用(黔科合重大专项字[2014]6017-02号)子课题“牧草新品种产业化生产技术研究集成与应用”。

杨学东(1987—)，男，甘肃康乐人；硕士，主要从事草地技术研究与推广；E-mail:gdyxdong@163.com。

何胜江(1964—)，男，副教授，主要从事草地建植与管理教学；E-mail:491500167@qq.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.08.025

S 812

A

1001-4705(2017)08-0025-03