不同温度处理对扁蓿豆种子萌发的影响

杨艳婷， 杜宝红， 石凤翎

(1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院， 呼和浩特 010010；2.内蒙古锡林郭勒职业学院， 内蒙古 锡林浩特 026000)

扁蓿豆(MedicagoruthenicaL.)是多年生异花授粉的豆科牧草[1]，抗寒、抗旱性强，耐贫瘠、耐盐碱，具有广泛的生态适应性，其分布面积约占全国面积的一半[2]，是典型草原、草甸草原、高山草原中的常见伴生植物。我国北方草原面积大，冬季气温较低，扁蓿豆极强的抗寒性使其在紫花苜蓿不能越冬生长的寒冷地区，都能够较良好生长[3]，同时扁蓿豆营养价值高[4]，是较好的牧草饲料来源。

种子萌发期是植物生活史中从种子到幼苗的关键过渡阶段，直接影响植株的出苗及生长发育情况，也决定着植物萌发后所面临的生存环境和自然选择压力[5-7]。温度是影响种子萌发的一个重要因素[8,9]，沈忱[10]利用低温胁迫不同苜蓿品种发芽，通过比较其种子萌发期的耐寒性筛选出耐寒性强的苜蓿品种，对北方苜蓿生产实践具有重要意义。李小安等[11]通过比较5份扁蓿豆材料幼苗叶片在不同低温(15 ℃、0 ℃、-10 ℃、-15 ℃)胁迫处理下的抗氧化酶活性以及游离脯氨酸的变化规律，初步探讨其抗寒性强弱；李小安[12]进一步利用不同时间梯度(24 h、48 h、72 h)的4 ℃低温胁迫扁蓿豆种子，研究其游离脯氨酸和可溶性糖含量的变化规律，探讨扁蓿豆种子以及幼苗应对低温的生理特性。但关于扁蓿豆种子萌发期在低温胁迫下的响应规律相关的研究有待加强。

直立型扁蓿豆(MedicagoruthenicaL. Sojak ‘zhilixing’)是扁蓿豆中的一个栽培品种，具有抗逆性强的特点[13]，其叶量大、茎直立、产草量高，被引进到高寒地区种植[3,14]。本试验选取直立型扁蓿豆、野生扁蓿豆和早熟扁蓿豆以及抗寒性相对较强的2个苜蓿品种敖汉苜蓿(MedicagosativaL. ‘Aohan’)和龙牧801苜蓿(MedicagoruthenicusL. Sojak ×M.sativaL. ‘Longmu No.801’)作为试验材料，以不同温度处理进行种子萌发培养，探讨温度对其萌发的影响，找到不同材料种子萌发的最佳温度，并利用隶属函数初步比较不同材料的抗寒性，以期对我国高寒牧区畜牧业的生产、发展、生态恢复建设，缓解草畜矛盾以及草地化补播改良提供参考。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

供试材料分别为直立型扁蓿豆(M.ruthenicaL. Sojak ‘zhilixing’)、野生扁蓿豆(M.ruthenicaL.)、早熟扁蓿豆(M.ruthenicaL.)、龙牧801苜蓿(M.ruthenicusL. Sojak×M.sativaL. ‘Longmu No.801’)、敖汉苜蓿(M.sativaL. ‘Aohan’)，均贮存在内蒙古农业大学草地资源教育部重点实验室，4～10 ℃保存。

1.2 试验方法与数据分析

5份牧草种子进行清洗和打磨降低硬实率后，其生活力和活力测定均按照李凯[15]的方法进行处理，处理10天后统计发芽率、发芽指数、活力指数[15]，以25 ℃下处理下的种子发芽情况作为对照，计算相对值。

隶属函数值应用模糊数学隶属函数值方法：

式中，X表示测定值，Xman和Xmin分别表示指标的最大值和最小值[16]。

利用Microsoft Excel 2007软件进行数据录入，并用SPSS 16软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同温度处理对5份材料种子发芽率的影响

3份扁蓿豆材料在15 ℃、25 ℃和30 ℃处理时的平均发芽率均高于0 ℃和5 ℃处理的(p<0.05)(图1)。龙牧801苜蓿和敖汉苜蓿发芽率均在15 ℃时达到最高。从种子发芽率来看，15～30 ℃是5份材料种子较适宜的发芽温度。5份材料中直立扁蓿豆与敖汉苜蓿种子在15 ℃、25 ℃和30 ℃时平均发芽率低于其他3份材料(p<0.05)。随着温度的降低，5份材料种子的发芽能力明显降低，0 ℃、5 ℃和15 ℃处理两两之间差异显著(p<0.05)。在5 ℃时龙牧801苜蓿发芽率最高，达90.25%，显著高于其他材料(p<0.05)。早熟扁蓿豆与敖汉苜蓿种子在温度降低至0 ℃时还能发芽。可见，相对高的温度促进扁蓿豆和苜蓿种子萌发。

注：不同大写字母表示同一材料在不同温度下差异极显著(p<0.01)；不同小写字母表示在相同温度下不同材料之间差异显著(p<0.05)。下图表同。

2.2 不同温度处理对5份材料种子发芽指数的影响

敖汉苜蓿种子在15 ℃和25 ℃时发芽指数均较高，但另4份材料种子在25 ℃时发芽指数最高，且与其它温度处理的结果达到了显著差异(p<0.05)(图2)。同发芽率一样，5份材料在15 ℃时的发芽指数已达到较佳水平，25 ℃为种子发芽的最适宜温度，15 ℃和30 ℃次之。5份材料的发芽指数均随着温度的降低而降低，15 ℃、5 ℃和0 ℃处理时5份材料的发芽指数两两之间均为显著差异(p<0.05)。5份材料中龙牧801苜蓿种子的发芽指数较高，显著高于其他材料的(p<0.05)；3份扁蓿豆材料中25 ℃时直立型扁蓿豆的发芽指数最高(43.175)。故而利用种子发芽指数区分不同材料的种子在不同温度下的发芽情况，可以较准确地衡量种子的发芽能力。

图2 供试材料种子在不同温度下的发芽指数

2.3 不同温度处理对5份材料种子活力指数的影响

5份材料种子活力指数均在25℃时表现良好，不同温度处理下龙牧801的活力指数最高，且与其它材料有显著差异(p<0.05)(表1)。早熟扁蓿豆在15 ℃时的活力指数显著高于其他温度处理，敖汉苜蓿在15 ℃、25 ℃与30 ℃处理的种子活力指数两两之间无显著差异，其它3份材料种子在15 ℃和30 ℃下的活力指数均低于25 ℃时的(p<0.05)。在较低温度5 ℃和15 ℃时，龙牧801和敖汉苜蓿的活力指数均高于其他材料(p<0.05)，3份扁蓿豆材料中早熟扁蓿豆的活力指数相对较高。随着温度下降至5 ℃时，5份材料的种子活力指数显著降到最低(p<0.05)。

表1 供试材料种子在不同温度下的活力指数

2.4 5份材料抗寒性的综合评价

为比较5份材料芽期的抗寒性，利用隶属函数综合5份材料芽期的相对发芽率、相对发芽指数、相对活力指数对其抗寒性进行评价，平均隶属函数值越大，则抗寒性越强(表2)。结果表明，在2种苜蓿中，龙牧801苜蓿芽期的抗寒性大于敖汉苜蓿；在3份扁蓿豆材料中，野生扁蓿豆芽期抗寒性最强，早熟扁蓿豆次之。

表2 5份材料芽期抗寒性综合评价

3 讨 论

在种子发芽体系评价中，发芽率和发芽指数可以较好地反映种子发芽速度和发芽整齐度，活力指数则更能反映幼苗健壮的潜势[17]。5份材料在15 ℃、25 ℃和30 ℃时平均发芽率均较高，显著高于0 ℃和5 ℃的，即试验材料的发芽率随着温度的降低而降低，低温抑制种子发芽。不同温度处理下2份苜蓿材料中敖汉苜蓿的发芽率均相对较低，与沈忱[10]的研究结果一致。相对于发芽率，除早熟扁蓿豆在15 ℃时的活力指数较高外，其他材料的发芽指数和活力指数均在25 ℃处理时达到最高，且显著高于其他温度处理。温度升高可能导致调控种子内部一系列生理活动过程的相关酶活性的提高，从而加强其生理代谢活动[18]，但升高至一定温度也会对种子萌发产生抑制作用[19,20]。张鹤山等[21]利用高温处理不同品种紫花苜蓿种子，得到种子发芽率和发芽指数随温度的升高而降低；本研究结果与之一致，温度达到30 ℃时，5份材料发芽率、发芽指数和活力指数均有所下降。综合发芽率、发芽指数和活力指数3项指标，得到25 ℃是扁蓿豆和苜蓿最适的发芽温度。

不同材料其抗寒机制可能不同，在检测种子质量时，应测量生活力和活力各项指标进行综合评估[22]，隶属函数分析是在测定多指标的基础上对植株进行综合评价，可以大大提高抗寒筛选的可靠性。本试验通过隶属函数综合评价3份扁蓿豆材料中野生扁蓿豆的平均隶属函数值(0.566)略高于直立型扁蓿豆(0.552)和早熟扁蓿豆(0.555)，野生扁蓿豆广泛分布于我国北方高纬度高海拔地区，抗逆性强，生态适应性广，可以作为较好的育种亲本材料。另外，龙牧801苜蓿芽期的抗寒性略强于敖汉苜蓿，可能由于龙牧801苜蓿是由二倍体野生扁蓿豆与四倍体紫花苜蓿杂交而来的，抗逆性较强[23]；柴凤久等[24]也得到龙牧801苜蓿的越冬率略高于敖汉苜蓿的结论。

4 结 论

1) 5份材料的发芽率、发芽指数和活力指数均随着温度的降低出现不同程度的降低，25 ℃为其最适萌发温度。

2) 利用隶属函数值进行综合评价得到3份扁蓿豆材料芽期抗寒性的强弱为：野生扁蓿豆>早熟扁蓿豆>直立型扁蓿豆。