干旱胁迫对葛藤种子萌发的影响

谭景晨，赵丽丽，张淑炜，席 溢，陈 超

(贵州大学 动物科学学院，贵州 贵阳 550025)

种子萌发是实现植物种群更新和物种延续的关键环节，其受到自身因素和外界环境因素的共同影响[1]。水分是一切生命活动必要的条件，是种子萌发的先决条件[2]。西南岩溶地区土层浅薄且分布不连续、岩石裸露率高、土壤总量少、储水能力低，常常造成土壤干旱[3]，严重影响了植物正常的生长发育，并制约了当地经济发展[4]。

葛藤[Puerarialobata(Wild) Ohwi]是豆科蝶形花亚科多年生藤本植物。中国为葛的原产地，全国除西藏和新疆外，各省区均有分布，主产于长江及以南地区。葛藤的适应性强，扎根深，根茎发达，可在山坡、陡壁、荒谷沙地旺盛生长，入土深，坚固土壤，具有很强的萌芽力，能有效防止径流和冲刷，是世界各国极为重视的水土保持植物。目前关于葛的研究主要集中在葛叶、葛根的药用价值[5]及葛藤的饲用价值[6-8]等方面，而关于葛藤如何适应干旱的机制研究较少。鉴于此，以葛藤为材料，开展室内模拟干旱胁迫试验，研究葛藤种子萌发期的适应性及其对干旱胁迫的适应策略，以期为西南岩溶山区葛藤种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

葛藤种子由江苏园林绿化种子公司提供，产地为澳大利亚，选用籽粒饱满的种子为材料。

1.2 试验设计与方法

以不同浓度的聚乙二醇-6000(PEG-6000)溶液来模拟-0.2 MPa、-0.4 MPa、-0.6 MPa、-0.8 MPa、-1.2 MPa的干旱胁迫(标记为P2、P4、P6、P8、P12)，同时以蒸馏水处理为对照组(CK)。将籽粒饱满的葛藤种子用次氯酸钠溶液∶蒸馏水体积比=1∶2的混合液浸泡20 min消毒，然后用蒸馏水洗净，均匀摆放在已灭菌过的垫有2层滤纸的15 cm培养皿中，每皿50粒。向各培养皿中加入30 mL PEG-6000溶液，每个处理4个重复，置于25℃光照培养箱中。记录每天的种子发芽情况，并采用称重法补充散失的水分，直到第10 d种子发芽结束。每个培养皿随机选取15株，测量其胚芽、胚根的长度后将其放入烘箱，120℃杀青，65℃烘干至恒重测重。计算发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数及胚芽与胚根的长度比和干重比。

发芽率=(10 d种子发芽数/供试种子总数)×100%

发芽势=(6 d种子发芽数/供试种子总数)×100%

发芽指数=∑Gt/Dt

活力指数=GI×S

式中，Gt为种子在第t天的发芽数，Dt为发芽天数，S为平均苗重(g)。

1.3 数据统计与分析

利用Excel 2016软件进行数据处理，采用GraPhPad Prism 5软件作图，差异性分析采用SPSS 21.0软件。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对葛藤种子萌发特性的影响

2.1.1 发芽率 由图1可知，在不同浓度PEG胁迫下，葛藤种子的发芽率随胁迫浓度增大呈现出一直下降的趋势。发芽率-0.4 MPa处理显著低于CK和-0.2 MPa处理(P<0.05)，-0.6 MPa和-0.8 MPa 处理显著低于-0.4 MPa处理(P<0.05)，-1.2 MPa处理显著低于-0.6 MPa和-0.8 MPa处理(P<0.05)。其中-0.4 MPa处理较CK降低了32.65%，-0.6 MPa处理较CK降低了52.04%，-0.8 MPa处理较CK降低了62.24%，-1.2 MPa处理较CK降低了89.29%。

图1 不同浓度PEG胁迫下的葛藤种子发芽率

2.1.2 发芽势 由图2可知，在不同浓度PEG胁迫下，葛藤种子的发芽势随胁迫浓度增大呈现出一直下降的趋势。发芽势-0.2 MPa处理显著低于CK(P<0.05)，-0.4 MPa处理显著低于-0.2 MPa处理(P<0.05)，-0.6 MPa 处理显著低于-0.4 MPa处理(P<0.05)，-0.8 MPa处理显著低于-0.6 MPa处理(P<0.05)。其中-0.2 MPa处理比CK降低了17.35%，-0.4 MPa处理比CK降低了60.20%，-0.6 MPa处理比CK降低了84.69%，-0.8 MPa处理比CK降低了97.19%。

图2 不同浓度PEG胁迫下的葛藤种子发芽势

2.1.3 发芽指数 由图3可知，在不同浓度PEG胁迫下，葛藤种子的发芽指数随胁迫浓度增大呈现出一直下降的趋势。发芽指数-0.2 MPa处理显著低于CK(P<0.05)，-0.4 MPa 处理显著低于-0.2 MPa处理(P<0.05)，-0.6 MPa处理、-0.8 MPa处理和-1.2 MPa处理显著低于-0.4 MPa处理(P<0.05)。其中-0.2 MPa处理比CK降低了69.65%，-0.4 MPa处理比CK降低了88.03%；-0.6 MPa处理比CK降低了92.84%，-0.8 MPa处理比CK降低了94.76%，-1.2 MPa处理比CK降低了97.07%。

图3 不同浓度PEG胁迫下的葛藤种子发芽指数

2.1.4 活力指数 由图4可知，在不同浓度PEG胁迫下，葛藤种子的活力指数随胁迫浓度增大呈现为一直下降的趋势。活力指数-0.2 MPa和-0.4 MPa处理均显著低于CK(P<0.05)。其中-0.2 MPa处理比CK降低了83.75%；-0.4 MPa处理比CK降低了96.92%。

图4 不同浓度PEG胁迫下的葛藤种子活力指数

2.2 干旱胁迫对葛藤种子胚芽胚根生长的影响

2.2.1 胚芽及胚根长度 由表1可知，在不同浓度PEG胁迫下，葛藤种子的胚芽及胚根长随胁迫浓度增大均呈现为一直下降的趋势。胚芽长-0.2 MPa处理显著低于CK(P<0.05)，-0.4 MPa处理显著低于-0.2 MPa处理(P<0.05)，其中-0.2 MPa处理比CK降低了21.75%、0.4 MPa处理比CK降低了53.70%。胚根长-0.2 MPa和-0.4 MPa 处理都显著低于CK(P<0.05)，分别比CK降低了60.32%和73.81%。

2.2.2 胚芽及胚根干重 由表1可知，在不同浓度PEG胁迫下，葛藤种子的胚芽及胚根干重随胁迫浓度增大均呈现为一直下降的趋势。胚芽重-0.2 MPa和-0.4 MPa 处理均显著低于CK(P<0.05)，其中-0.2 MPa处理比CK降低了48.51%、-0.4 MPa处理比CK降低了73.52%。胚根重-0.2 MPa处理显著低于CK(P<0.05)，-0.4 MPa处理显著低于-0.2 MPa处理(P<0.05)，其中-0.2 MPa处理比CK降低了38.59%、-0.4 MPa处理比CK降低了64.39%。

2.2.3 胚芽与胚根比 由表1可知，在不同浓度PEG胁迫下，葛藤种子的胚芽胚根长度比呈先上升后下降趋势，胚芽胚根干重比呈一直下降趋势。胚芽胚根长度比-0.2 MPa处理和-0.4 MPa处理均显著高于CK(P<0.05)，其中-0.2 MPa处理比CK提高了93.53%，-0.4 MPa处理比CK提高了87.91%。胚芽胚根干重比-0.2 MPa处理和-0.4 MPa处理与CK比变化不显著(P>0.05)。

表1 不同浓度PEG胁迫下的葛藤种子胚芽胚根长度和干重

3 结论与讨论

种子萌发是植物生活史的关键环节，种子萌发策略对贵州岩溶地区植物的种群更新及植被恢复都具有重要意义[9-11]。植物种子萌发特性与其自然分布区的生境条件和气候密切相关，是植物对分布区自然生境长期适应的结果[12]。干旱是影响岩溶山区植物种子萌发的关键因素[13]，主要体现在发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚芽胚根生长等方面。本研究表明，随着干旱胁迫程度的增加，种子萌发逐渐受到抑制。发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数随着干旱胁迫程度的增加均存在显著的降低(P<0.05)。发芽率代表种子的萌发能力，发芽率的降低表明随着干旱胁迫的加强，种子的萌发能力呈现下降趋势。发芽势和发芽指数代表种子萌发速度，这两项指标的降低表示随着干旱胁迫加强，葛藤种子的萌发速度显著减慢(P<0.05)。活力指数表示幼苗的生长能力，活力指数的下降表示随着干旱胁迫强度的增加，葛藤的种苗生长能力受到抑制。这与张燕燕[14]对斑子麻黄种子萌发的研究结果相似。

干旱胁迫下种子萌发、吸水特性对幼苗生存具有重要意义[15]，植物根系对土壤水分的缺失最为敏感，胚根的伸长有利于从不同深度的土层获取更多水分，这是植物适应干旱胁迫的一种生态适应表现[16]。本研究表明，葛藤种子萌发的胚芽胚根长、胚芽胚根干重均随着干旱胁迫程度的增加显著降低(P<0.05)，进一步证明随着干旱胁迫的增强，葛藤种苗的生长能力显著减弱(P<0.05)，这与王东丽[17]对樟子松种子萌发与幼苗生长的研究结果相似。

而随着干旱胁迫程度加强，胚芽与胚根的长度比呈现先升高后降低的趋势，这可能是因为随着胁迫浓度升高，胚根的生长能力被激发，同时随着干旱胁迫程度加强，胚芽与胚根的干重比呈一直下降趋势，说明胚根中营养物质越来越聚集，为提升胚根生长能力做准备，胚根的生长有利于从不同深度土层获得更多水分，这与薛盼盼[16]对酸枣种子萌发的研究结果相似。但因本试验干旱胁迫处理间差异未达到显著水平，该适应机制有待于进一步验证。

本研究分析了葛藤在干旱环境下种子萌发及其胚芽胚根生长的差异，发现不同浓度干旱胁迫下，葛藤种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚芽胚根长、胚芽胚根干重均显著下降。胚芽胚根的长度则随着干旱胁迫程度的增大呈现先升高后降低趋势、胚芽胚根的干重比呈现一直降低的趋势，初步揭示了葛藤种子在萌发期对干旱胁迫的适应策略。