水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

摘要：水分是種子萌發(fā)和幼苗生長的基本外部環(huán)境條件之一，配制不同濃度的聚乙二醇（PEG-6000）高滲溶液模擬土壤水勢梯度（-0.2～-1.0 MPa），測定紫穗槐的萌發(fā)數(shù)量、生物量、葉綠素SPAD值等指標(biāo)，以期研究水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)及幼苗生長的影響。建立了水分脅迫與種子最終萌發(fā)率的線性回歸方程：y=-0.034 8x2+0594 7x+0.646 6，得出紫穗槐種子萌發(fā)的耐旱極限值為-1.025 MPa。結(jié)果表明，隨著水分脅迫的加重，紫穗槐種子萌發(fā)和幼苗生長受到的抑制程度增加，表現(xiàn)為初始萌發(fā)時間推遲，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、葉綠素SPAD值和生物量均呈下降趨勢；輕度（-0.2 MPa）、重度（-1.0 MPa）干旱脅迫對紫穗槐種子葉綠素SPAD值變化的影響較明顯，中度（-0.4 M、-0.6 M、-0.8 MPa）干旱脅迫下的影響相對平緩。可見紫穗槐可作為某些干旱地區(qū)生態(tài)恢復(fù)的物種。

關(guān)鍵詞：紫穗槐；水分脅迫；萌發(fā)特性；干旱

中圖分類號： S718.43；Q945.78文獻標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2014）09-0145-03

收稿日期：2013-12-03

基金項目：國家科技支撐計劃（編號：2007BAC23B03）；江西省教育廳科技落地計劃；江西省科技成果重點轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化計劃（編號：20142BBI90022）。

作者簡介：劉燕燕（1989—），女，江西九江人，碩士研究生，主要從事生態(tài)恢復(fù)研究。E-mail：837508705@qq.com。

通信作者：曹昀。E-mail：yun.cao@163.com。紫穗槐（Amorpha fruticosa）別稱綿槐，屬豆科花香落葉叢生灌木，原產(chǎn)北美洲，20世紀20年代傳入我國，現(xiàn)已遍及我國東北南部、黃河流域以及長江平原等地區(qū)。紫穗槐具有較好的經(jīng)濟價值和生態(tài)價值，其葉子是營養(yǎng)豐富的青飼料，可漚制綠肥，防蟲；種子可以用來榨油；枝條可編筐、簍，造紙，生產(chǎn)人造纖維；其植株也可以起到改良鹽堿土、固結(jié)土壤和保持水土的作用。目前，關(guān)于紫穗槐的研究較多集中在苗木生長[1-2]、生理生化特性[1，3-4]、生物工程[5-6]和水土保持[7]等方面，關(guān)于其種子萌發(fā)的研究主要有鹽堿脅迫對紫穗槐種子發(fā)芽的影響等[8-9]，而應(yīng)用PEG模擬干旱條件對紫穗槐種子萌發(fā)影響的研究較少。本試驗通過不同濃度的PEG溶液模擬干旱環(huán)境，分析水分脅迫下紫穗槐種子的萌發(fā)情況，并測定其萌發(fā)數(shù)量、生物量、幼苗葉綠素SPAD值等指標(biāo)，以期了解紫穗槐種子萌發(fā)階段的耐旱特性及抗旱機理，為人工育苗及其栽培應(yīng)用提供試驗依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試的紫穗槐種子購買于江西省南昌市某花鳥市場（千粒質(zhì)量058 g）。

1.2材料處理

采用培養(yǎng)皿紙上培養(yǎng)法進行種子萌發(fā)試驗，將紫穗槐種子置于25 ℃恒溫、8 h光照/16 h黑暗條件的氣候培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每處理用50粒種子，各重復(fù)3次。

紫穗槐種子的具體處理過程為：（1）選取大小均勻、飽滿、無病蟲的紫穗槐種子在30 ℃溫水中浸泡24 h后，去除浮在水面的壞種子和部分雜質(zhì)，取出，在陰涼處儲存。（2）采用Michel和Kaufmann方法配制模擬干旱的PEG（聚乙二醇，分子量為6 000）溶液。設(shè)5個試驗組，即PEG溶液濃度分別為10%、15%、20%、25%、30%，相應(yīng)的溶液水勢分別為-0.2、-0.4、-0.6、-0.8、-1.0 MPa，分別記為處理1、處理2、處理3、處理4、處理5；以蒸餾水作為對照，水勢為0[10]。（3）每個培養(yǎng)皿（9 cm）中都放5張吸水紙，再鋪2張濾紙制成培養(yǎng)床，然后放入種子，種子間距為種子粒長的1～2倍，分別注入不同濃度的30 mL脅迫溶液，使吸水紙飽和，鋪上濕布后置于培養(yǎng)箱中。（4）每天都要將培養(yǎng)皿中的吸水紙用相應(yīng)濃度的PEG-6000溶液沖洗，以保持各自的溶液濃度恒定，每4 d更換1次吸水紙，以防吸水紙霉變。

1.3指標(biāo)測定及方法

當(dāng)3個重復(fù)中有1粒種子發(fā)芽時，即記錄為該種子開始發(fā)芽，以后每天統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)，以胚芽露出種皮為標(biāo)準(zhǔn)，將連續(xù)6 d不萌發(fā)的時間作為發(fā)芽終止期。待種子終止發(fā)芽后，分別在每組幼苗葉片上隨機選取10個點，使用SPAD-502葉綠素儀測定SPAD值，以平均值作為其葉綠素SPAD值。試驗結(jié)束后隨機選取各處理發(fā)育完全的幼苗，用電子天平測其鮮質(zhì)量，取平均值。相關(guān)計算公式如下：

發(fā)芽率=（發(fā)芽終止時期全部正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%；

相對發(fā)芽率=（各處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率）×100%；

發(fā)芽勢=（規(guī)定時間內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100%；

發(fā)芽指數(shù)（Gi）=∑Gt/Dt。

式中：Gt為在時間t d的發(fā)芽數(shù)，個；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽時間，d。

活力指數(shù)（Vi）=Gi×Sx。

式中：Sx為幼苗質(zhì)量，g。

1.4數(shù)據(jù)分析

圖表使用Word 2007軟件繪制，采用Excel統(tǒng)計軟件處理試驗數(shù)據(jù)，并進行單因素方差分析和顯著性檢驗。

2結(jié)果與分析

2.1水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)時間的影響

由圖1可以看出，隨著PEG濃度的增加，紫穗槐的發(fā)芽時間逐漸推遲；試驗組種子初始發(fā)芽時間與對照（CK）相比均存在較大差異，CK的發(fā)芽時間最早（5 d）；隨著試驗的進行，處理組種子逐漸發(fā)芽：處理1、處理2、處理3、處理4的初次發(fā)芽時間依次是試驗后7、8、11、12 d；處理5的種子在試驗期間始終沒有發(fā)芽。

由圖2可以看出，對照組在試驗后30 d達到68.0%的日最高發(fā)芽率，為萌發(fā)高峰值；處理1的種子在置床的7 d后開始萌發(fā)，并在30 d后達到725%的最高日相對發(fā)芽率；隨著脅迫程度的提高，處理2、處理3、處理4分別在試驗后29、26、30 d達到最高萌發(fā)率，分別為475%、58.0%、19.6%；與對照相比，處理2、處理3的萌發(fā)時間分別提前了1、4 d，處理1、處理4與對照組相同，這說明干旱脅迫不僅會影響初始萌發(fā)時間，還會影響最高萌發(fā)率時間。

2.2水分脅迫對紫穗槐發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽勢是反映種子品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，發(fā)芽勢高的種子播后發(fā)芽整齊。由圖3可以看出，各試驗組的發(fā)芽勢與對照組相比均有不同程度的下降。輕度水分脅迫的處理1發(fā)芽勢明顯低于對照組；隨著水分脅迫的加重，發(fā)芽勢大致呈現(xiàn)下降趨勢，處理5的發(fā)芽勢降為0，說明水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)初期的影響較大。

發(fā)芽指數(shù)可以反映種子萌發(fā)的速度和整齊度，由圖3還可以看出，水分脅迫對紫穗槐發(fā)芽指數(shù)的影響表現(xiàn)為隨著水勢的降低而大致逐漸降低的趨勢，處理5的萌發(fā)率為0，發(fā)芽指數(shù)也為0。但是從處理2到處理3出現(xiàn)了略微上升，處理3的發(fā)芽指數(shù)達到了0.7，說明適量PEG濃度（20%）可以促進紫穗槐種子的萌發(fā)。

2.3水分脅迫對紫穗槐幼苗葉綠素SPAD值的影響

葉綠素是綠色植物吸收光能并將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的活性物質(zhì)。由圖4可以看出，隨著水分脅迫的加劇，紫穗槐種子萌發(fā)階段的葉綠素SPAD值逐漸降低。對照組葉綠素SPAD值最高，為13.59，處理1、處理2、處理3、處理4、處理5的葉綠素SPAD值分別為8.04、6.74、6.03、5.10、0。可見隨著脅迫程度的增加，從對照到處理1、從處理4到處理5的梯度內(nèi)，葉綠素SPAD值下降得較明顯，分別下降了5.55、5.10（圖4）。整體結(jié)果表明，輕度（-0.2 MPa）、重度（-1.0 MPa）水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)時葉綠素變化的影響較大。

2.4水分脅迫對紫穗槐種子最終萌發(fā)率的影響

種子萌發(fā)率能比較直觀地反映不同水勢條件下種子的萌發(fā)狀況，由圖5可以看出，隨著水勢的降低，紫穗槐種子的最終萌發(fā)率呈明顯下降趨勢，各處理均與對照存在較大差異。與CK（水勢=0）相比，處理1、處理2、處理3、處理4的萌發(fā)率分別下降了27.9%、52.9%、42.6%、80.9%。當(dāng)水勢為 -1.0 MPa 時，萌發(fā)率為0，比對照組下降了68.0%。由此可以看出，重度干旱脅迫（-1.0 MPa）能夠抑制紫穗槐種子萌發(fā)。

建立萌發(fā)率與水勢的線性回歸方程，r2=0.923 3。假設(shè)紫穗槐種子的萌發(fā)率為0，代入方程計算出種子萌發(fā)的耐旱極限值為-1.025 MPa。

2.5水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)過程生物量和活力指數(shù)的影響

由圖6可以看出，隨著脅迫程度的增加，紫穗槐種子的生物量呈下降趨勢。對照組的生物量為0.031 g/株，處理1的生物量與CK相同，當(dāng)PEG濃度超過10%，生物量分為3個梯度：處理1（0.031 g/株）到處理2（0.022 g/株）下降了 0.009 g/株；處理2（0.022 g/株）到處理3（0.013 g/株）下降了0.009 g/株；處理4（0.013 g/株）到處理5（0 g/株）下降了0.013 g/株。CK與處理1、處理3與處理4條件下的生物量不發(fā)生變化。可見水分脅迫會使紫穗槐種子在萌發(fā)時的生物量增加，一定水勢梯度（-1.0 MPa）下的生物量為0，這與耐旱極限值基本一致，即該處理濃度下的溶液濃度對紫穗槐的萌發(fā)有抑制作用。

活力指數(shù)表達了種子的發(fā)芽速度、整齊度、發(fā)芽百分數(shù)和幼苗生長勢，是種子發(fā)芽和幼苗生長的綜合反映，也表達了一定的植株生產(chǎn)力。由圖7可以看出，經(jīng)過PEG處理的紫穗槐種子萌發(fā)后活力指數(shù)隨著水勢的降低而遞減，處理1至處理2的活力指數(shù)降幅最大，隨著脅迫的加劇，活力指數(shù)降幅縮小。

3結(jié)論與討論

種子萌發(fā)是植物生活史的重要階段，是植物種群自然更新的基礎(chǔ)。在種子萌發(fā)階段，水分是影響其萌發(fā)的關(guān)鍵生態(tài)因子之一[11]，是影響植物生長和發(fā)育的重要環(huán)境因子，也是限制植物在自然界分布和影響植物生產(chǎn)力的一個重要因素[12]。

紫穗槐種子萌發(fā)受水分脅迫的影響較顯著，隨著PEG模擬水分脅迫程度的增加，紫穗槐種子萌發(fā)的發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢、活力指數(shù)都呈下降趨勢，這可能與高濃度的PEG溶液抑制了紫穗槐種子萌發(fā)和幼苗生長時所需酶的活性有關(guān)，與趙建誠等結(jié)果[9]一致，說明水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)和幼苗生長具有抑制作用。當(dāng)水勢為-0.6 MPa時，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)有短暫上升，說明脅迫濃度為20%時在一定程度上可促進紫穗槐種子萌發(fā)。當(dāng)水勢為-1.0 MPa時，紫穗槐種子萌發(fā)率為0，這與馬玉心等在研究水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)影響試驗中得出的結(jié)果（-0.8 MPa）[13]略有偏差，但最終結(jié)論都表明，紫穗槐在干旱脅迫影響下表現(xiàn)出抗旱性。

本試驗中紫穗槐受PEG濃度的影響，試驗組幼苗的葉綠素SPAD值、生物量與對照組相比有明顯的下降，說明紫穗槐幼苗生長對水分脅迫有敏感性。水分脅迫是抑制植物光合作用最主要的環(huán)境因子之一，它能夠?qū)е鹿夂掀鞴俚膿p傷，抑制植物的光合作用，從而限制幼苗生物量積累，而葉綠素的衰減也是植物在逆境條件下的一種反應(yīng)[14]。PEG模擬水分脅迫使得紫穗槐葉綠素SPAD值和生物量下降，當(dāng)水勢為 -1.0 MPa 時降為0；試驗表明紫穗槐在水勢大于-1.0 MPa時會表現(xiàn)出一定的抗旱能力，PEG模擬水分脅迫試驗表明，在 10%～30% 范圍內(nèi)，其對紫穗槐種子萌發(fā)過程中幼苗葉片葉綠素SPAD值、生物量影響顯著。因此，用紫穗槐作為物種進行生態(tài)恢復(fù)，適宜的脅迫濃度有利于幼苗培育，并可促進種子萌發(fā)，種子不萌發(fā)說明水分脅迫會對種子產(chǎn)生抑制作用，迫使其進入淺度休眠狀態(tài)來適應(yīng)極度干旱環(huán)境，但是否可以再度復(fù)水萌發(fā)還有待進一步研究。

參考文獻：

[1]王瑞，梁坤倫，周志宇，等. 不同淹水梯度對紫穗槐的營養(yǎng)生長和生理響應(yīng)[J]. 草業(yè)學(xué)報，2012，21（1）：149-155.

[2]劉雪云，周志宇，郭霞，等. 生長期紫穗槐含水量和生長量變化規(guī)律及與土壤水分的關(guān)系[J]. 草原與草坪，2011，31（4）：10-14.

[3]顏淑云，周志宇，鄒麗娜，等. 干旱脅迫對紫穗槐幼苗生理生化特性的影響[J]. 干旱區(qū)研究，2011，28（1）：139-145.

[4]楊娜，王冬梅，王百田，等. 土壤含水量對紫穗槐蒸騰速率與光合速率影響研究[J]. 水土保持應(yīng)用技術(shù)，2006（3）：6-9.

[5]孔建強，支曉慧，王偉，等. 紫穗槐-4，11-二烯合酶基因在酵母工程菌中具有協(xié)同作用[J]. 生物工程學(xué)報，2011，27（2）：196-202.

[6]吳濤，吳勝明，殷晴，等. 在大腸桿菌內(nèi)引入甲羥戊酸途徑高效合成抗瘧藥青蒿素前體——紫穗槐-4，11-二烯[J]. 生物工程學(xué)報，2011，27（7）：1040-1048.

[7]常介田，王喜枝，楊喜田，等. 人工龍須草與紫穗槐的水土保持效應(yīng)[J]. 水土保持通報，2012，32（3）：245-248.

[8]陳培玉，孔德政. 鹽堿脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，42（5）：150-152.

[9]趙建誠，秦柱南，孫超，等. 紫穗槐種子萌發(fā)對鹽旱逆境的生理響應(yīng)[J]. 種子，2012，31（5）：26-29.

[10]Michel B E，Kaufmann M R. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000[J]. Plant Physiology，1973，51（5）：914-916.

[11]李新榮，張新時. 鄂爾多斯高原荒漠化草原與草原化荒漠灌木類群生物多樣性的研究[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，1999，10（6）：665-669.

[12]李曉清，胡學(xué)煜，左英強，等. 水分脅迫對希蒙得木幼苗生物量的影響[J]. 西南林學(xué)院學(xué)報，2009，29（5）：19-22，27.

[13]馬玉心，滿秀玲，崔大練. 紫穗槐種子萌發(fā)對水分脅迫的響應(yīng)[J]. 種子，2009，28（2）：46-49.

[14]張云華，王榮富，阮龍. 水分脅迫對甘薯葉綠素?zé)晒夂凸夂咸匦缘挠绊慬J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2005，21（8）：208-210.吳平，陳曉梅，丁寧. 4種濕生植物苗期耐鹽性綜合評價[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（9）：148-150.

2.2水分脅迫對紫穗槐發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽勢是反映種子品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，發(fā)芽勢高的種子播后發(fā)芽整齊。由圖3可以看出，各試驗組的發(fā)芽勢與對照組相比均有不同程度的下降。輕度水分脅迫的處理1發(fā)芽勢明顯低于對照組；隨著水分脅迫的加重，發(fā)芽勢大致呈現(xiàn)下降趨勢，處理5的發(fā)芽勢降為0，說明水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)初期的影響較大。

發(fā)芽指數(shù)可以反映種子萌發(fā)的速度和整齊度，由圖3還可以看出，水分脅迫對紫穗槐發(fā)芽指數(shù)的影響表現(xiàn)為隨著水勢的降低而大致逐漸降低的趨勢，處理5的萌發(fā)率為0，發(fā)芽指數(shù)也為0。但是從處理2到處理3出現(xiàn)了略微上升，處理3的發(fā)芽指數(shù)達到了0.7，說明適量PEG濃度（20%）可以促進紫穗槐種子的萌發(fā)。

2.3水分脅迫對紫穗槐幼苗葉綠素SPAD值的影響

葉綠素是綠色植物吸收光能并將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的活性物質(zhì)。由圖4可以看出，隨著水分脅迫的加劇，紫穗槐種子萌發(fā)階段的葉綠素SPAD值逐漸降低。對照組葉綠素SPAD值最高，為13.59，處理1、處理2、處理3、處理4、處理5的葉綠素SPAD值分別為8.04、6.74、6.03、5.10、0。可見隨著脅迫程度的增加，從對照到處理1、從處理4到處理5的梯度內(nèi)，葉綠素SPAD值下降得較明顯，分別下降了5.55、5.10（圖4）。整體結(jié)果表明，輕度（-0.2 MPa）、重度（-1.0 MPa）水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)時葉綠素變化的影響較大。

2.4水分脅迫對紫穗槐種子最終萌發(fā)率的影響

種子萌發(fā)率能比較直觀地反映不同水勢條件下種子的萌發(fā)狀況，由圖5可以看出，隨著水勢的降低，紫穗槐種子的最終萌發(fā)率呈明顯下降趨勢，各處理均與對照存在較大差異。與CK（水勢=0）相比，處理1、處理2、處理3、處理4的萌發(fā)率分別下降了27.9%、52.9%、42.6%、80.9%。當(dāng)水勢為 -1.0 MPa 時，萌發(fā)率為0，比對照組下降了68.0%。由此可以看出，重度干旱脅迫（-1.0 MPa）能夠抑制紫穗槐種子萌發(fā)。

建立萌發(fā)率與水勢的線性回歸方程，r2=0.923 3。假設(shè)紫穗槐種子的萌發(fā)率為0，代入方程計算出種子萌發(fā)的耐旱極限值為-1.025 MPa。

2.5水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)過程生物量和活力指數(shù)的影響

由圖6可以看出，隨著脅迫程度的增加，紫穗槐種子的生物量呈下降趨勢。對照組的生物量為0.031 g/株，處理1的生物量與CK相同，當(dāng)PEG濃度超過10%，生物量分為3個梯度：處理1（0.031 g/株）到處理2（0.022 g/株）下降了 0.009 g/株；處理2（0.022 g/株）到處理3（0.013 g/株）下降了0.009 g/株；處理4（0.013 g/株）到處理5（0 g/株）下降了0.013 g/株。CK與處理1、處理3與處理4條件下的生物量不發(fā)生變化。可見水分脅迫會使紫穗槐種子在萌發(fā)時的生物量增加，一定水勢梯度（-1.0 MPa）下的生物量為0，這與耐旱極限值基本一致，即該處理濃度下的溶液濃度對紫穗槐的萌發(fā)有抑制作用。

活力指數(shù)表達了種子的發(fā)芽速度、整齊度、發(fā)芽百分數(shù)和幼苗生長勢，是種子發(fā)芽和幼苗生長的綜合反映，也表達了一定的植株生產(chǎn)力。由圖7可以看出，經(jīng)過PEG處理的紫穗槐種子萌發(fā)后活力指數(shù)隨著水勢的降低而遞減，處理1至處理2的活力指數(shù)降幅最大，隨著脅迫的加劇，活力指數(shù)降幅縮小。

3結(jié)論與討論

種子萌發(fā)是植物生活史的重要階段，是植物種群自然更新的基礎(chǔ)。在種子萌發(fā)階段，水分是影響其萌發(fā)的關(guān)鍵生態(tài)因子之一[11]，是影響植物生長和發(fā)育的重要環(huán)境因子，也是限制植物在自然界分布和影響植物生產(chǎn)力的一個重要因素[12]。

紫穗槐種子萌發(fā)受水分脅迫的影響較顯著，隨著PEG模擬水分脅迫程度的增加，紫穗槐種子萌發(fā)的發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢、活力指數(shù)都呈下降趨勢，這可能與高濃度的PEG溶液抑制了紫穗槐種子萌發(fā)和幼苗生長時所需酶的活性有關(guān)，與趙建誠等結(jié)果[9]一致，說明水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)和幼苗生長具有抑制作用。當(dāng)水勢為-0.6 MPa時，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)有短暫上升，說明脅迫濃度為20%時在一定程度上可促進紫穗槐種子萌發(fā)。當(dāng)水勢為-1.0 MPa時，紫穗槐種子萌發(fā)率為0，這與馬玉心等在研究水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)影響試驗中得出的結(jié)果（-0.8 MPa）[13]略有偏差，但最終結(jié)論都表明，紫穗槐在干旱脅迫影響下表現(xiàn)出抗旱性。

本試驗中紫穗槐受PEG濃度的影響，試驗組幼苗的葉綠素SPAD值、生物量與對照組相比有明顯的下降，說明紫穗槐幼苗生長對水分脅迫有敏感性。水分脅迫是抑制植物光合作用最主要的環(huán)境因子之一，它能夠?qū)е鹿夂掀鞴俚膿p傷，抑制植物的光合作用，從而限制幼苗生物量積累，而葉綠素的衰減也是植物在逆境條件下的一種反應(yīng)[14]。PEG模擬水分脅迫使得紫穗槐葉綠素SPAD值和生物量下降，當(dāng)水勢為 -1.0 MPa 時降為0；試驗表明紫穗槐在水勢大于-1.0 MPa時會表現(xiàn)出一定的抗旱能力，PEG模擬水分脅迫試驗表明，在 10%～30% 范圍內(nèi)，其對紫穗槐種子萌發(fā)過程中幼苗葉片葉綠素SPAD值、生物量影響顯著。因此，用紫穗槐作為物種進行生態(tài)恢復(fù)，適宜的脅迫濃度有利于幼苗培育，并可促進種子萌發(fā)，種子不萌發(fā)說明水分脅迫會對種子產(chǎn)生抑制作用，迫使其進入淺度休眠狀態(tài)來適應(yīng)極度干旱環(huán)境，但是否可以再度復(fù)水萌發(fā)還有待進一步研究。

參考文獻：

[1]王瑞，梁坤倫，周志宇，等. 不同淹水梯度對紫穗槐的營養(yǎng)生長和生理響應(yīng)[J]. 草業(yè)學(xué)報，2012，21（1）：149-155.

[2]劉雪云，周志宇，郭霞，等. 生長期紫穗槐含水量和生長量變化規(guī)律及與土壤水分的關(guān)系[J]. 草原與草坪，2011，31（4）：10-14.

[3]顏淑云，周志宇，鄒麗娜，等. 干旱脅迫對紫穗槐幼苗生理生化特性的影響[J]. 干旱區(qū)研究，2011，28（1）：139-145.

[4]楊娜，王冬梅，王百田，等. 土壤含水量對紫穗槐蒸騰速率與光合速率影響研究[J]. 水土保持應(yīng)用技術(shù)，2006（3）：6-9.

[5]孔建強，支曉慧，王偉，等. 紫穗槐-4，11-二烯合酶基因在酵母工程菌中具有協(xié)同作用[J]. 生物工程學(xué)報，2011，27（2）：196-202.

[6]吳濤，吳勝明，殷晴，等. 在大腸桿菌內(nèi)引入甲羥戊酸途徑高效合成抗瘧藥青蒿素前體——紫穗槐-4，11-二烯[J]. 生物工程學(xué)報，2011，27（7）：1040-1048.

[7]常介田，王喜枝，楊喜田，等. 人工龍須草與紫穗槐的水土保持效應(yīng)[J]. 水土保持通報，2012，32（3）：245-248.

[8]陳培玉，孔德政. 鹽堿脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，42（5）：150-152.

[9]趙建誠，秦柱南，孫超，等. 紫穗槐種子萌發(fā)對鹽旱逆境的生理響應(yīng)[J]. 種子，2012，31（5）：26-29.

[10]Michel B E，Kaufmann M R. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000[J]. Plant Physiology，1973，51（5）：914-916.

[11]李新榮，張新時. 鄂爾多斯高原荒漠化草原與草原化荒漠灌木類群生物多樣性的研究[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，1999，10（6）：665-669.

[12]李曉清，胡學(xué)煜，左英強，等. 水分脅迫對希蒙得木幼苗生物量的影響[J]. 西南林學(xué)院學(xué)報，2009，29（5）：19-22，27.

[13]馬玉心，滿秀玲，崔大練. 紫穗槐種子萌發(fā)對水分脅迫的響應(yīng)[J]. 種子，2009，28（2）：46-49.

[14]張云華，王榮富，阮龍. 水分脅迫對甘薯葉綠素?zé)晒夂凸夂咸匦缘挠绊慬J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2005，21（8）：208-210.吳平，陳曉梅，丁寧. 4種濕生植物苗期耐鹽性綜合評價[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（9）：148-150.

2.2水分脅迫對紫穗槐發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽勢是反映種子品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，發(fā)芽勢高的種子播后發(fā)芽整齊。由圖3可以看出，各試驗組的發(fā)芽勢與對照組相比均有不同程度的下降。輕度水分脅迫的處理1發(fā)芽勢明顯低于對照組；隨著水分脅迫的加重，發(fā)芽勢大致呈現(xiàn)下降趨勢，處理5的發(fā)芽勢降為0，說明水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)初期的影響較大。

發(fā)芽指數(shù)可以反映種子萌發(fā)的速度和整齊度，由圖3還可以看出，水分脅迫對紫穗槐發(fā)芽指數(shù)的影響表現(xiàn)為隨著水勢的降低而大致逐漸降低的趨勢，處理5的萌發(fā)率為0，發(fā)芽指數(shù)也為0。但是從處理2到處理3出現(xiàn)了略微上升，處理3的發(fā)芽指數(shù)達到了0.7，說明適量PEG濃度（20%）可以促進紫穗槐種子的萌發(fā)。

2.3水分脅迫對紫穗槐幼苗葉綠素SPAD值的影響

葉綠素是綠色植物吸收光能并將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的活性物質(zhì)。由圖4可以看出，隨著水分脅迫的加劇，紫穗槐種子萌發(fā)階段的葉綠素SPAD值逐漸降低。對照組葉綠素SPAD值最高，為13.59，處理1、處理2、處理3、處理4、處理5的葉綠素SPAD值分別為8.04、6.74、6.03、5.10、0。可見隨著脅迫程度的增加，從對照到處理1、從處理4到處理5的梯度內(nèi)，葉綠素SPAD值下降得較明顯，分別下降了5.55、5.10（圖4）。整體結(jié)果表明，輕度（-0.2 MPa）、重度（-1.0 MPa）水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)時葉綠素變化的影響較大。

2.4水分脅迫對紫穗槐種子最終萌發(fā)率的影響

種子萌發(fā)率能比較直觀地反映不同水勢條件下種子的萌發(fā)狀況，由圖5可以看出，隨著水勢的降低，紫穗槐種子的最終萌發(fā)率呈明顯下降趨勢，各處理均與對照存在較大差異。與CK（水勢=0）相比，處理1、處理2、處理3、處理4的萌發(fā)率分別下降了27.9%、52.9%、42.6%、80.9%。當(dāng)水勢為 -1.0 MPa 時，萌發(fā)率為0，比對照組下降了68.0%。由此可以看出，重度干旱脅迫（-1.0 MPa）能夠抑制紫穗槐種子萌發(fā)。

建立萌發(fā)率與水勢的線性回歸方程，r2=0.923 3。假設(shè)紫穗槐種子的萌發(fā)率為0，代入方程計算出種子萌發(fā)的耐旱極限值為-1.025 MPa。

2.5水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)過程生物量和活力指數(shù)的影響

由圖6可以看出，隨著脅迫程度的增加，紫穗槐種子的生物量呈下降趨勢。對照組的生物量為0.031 g/株，處理1的生物量與CK相同，當(dāng)PEG濃度超過10%，生物量分為3個梯度：處理1（0.031 g/株）到處理2（0.022 g/株）下降了 0.009 g/株；處理2（0.022 g/株）到處理3（0.013 g/株）下降了0.009 g/株；處理4（0.013 g/株）到處理5（0 g/株）下降了0.013 g/株。CK與處理1、處理3與處理4條件下的生物量不發(fā)生變化。可見水分脅迫會使紫穗槐種子在萌發(fā)時的生物量增加，一定水勢梯度（-1.0 MPa）下的生物量為0，這與耐旱極限值基本一致，即該處理濃度下的溶液濃度對紫穗槐的萌發(fā)有抑制作用。

活力指數(shù)表達了種子的發(fā)芽速度、整齊度、發(fā)芽百分數(shù)和幼苗生長勢，是種子發(fā)芽和幼苗生長的綜合反映，也表達了一定的植株生產(chǎn)力。由圖7可以看出，經(jīng)過PEG處理的紫穗槐種子萌發(fā)后活力指數(shù)隨著水勢的降低而遞減，處理1至處理2的活力指數(shù)降幅最大，隨著脅迫的加劇，活力指數(shù)降幅縮小。

3結(jié)論與討論

種子萌發(fā)是植物生活史的重要階段，是植物種群自然更新的基礎(chǔ)。在種子萌發(fā)階段，水分是影響其萌發(fā)的關(guān)鍵生態(tài)因子之一[11]，是影響植物生長和發(fā)育的重要環(huán)境因子，也是限制植物在自然界分布和影響植物生產(chǎn)力的一個重要因素[12]。

紫穗槐種子萌發(fā)受水分脅迫的影響較顯著，隨著PEG模擬水分脅迫程度的增加，紫穗槐種子萌發(fā)的發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢、活力指數(shù)都呈下降趨勢，這可能與高濃度的PEG溶液抑制了紫穗槐種子萌發(fā)和幼苗生長時所需酶的活性有關(guān)，與趙建誠等結(jié)果[9]一致，說明水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)和幼苗生長具有抑制作用。當(dāng)水勢為-0.6 MPa時，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)有短暫上升，說明脅迫濃度為20%時在一定程度上可促進紫穗槐種子萌發(fā)。當(dāng)水勢為-1.0 MPa時，紫穗槐種子萌發(fā)率為0，這與馬玉心等在研究水分脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)影響試驗中得出的結(jié)果（-0.8 MPa）[13]略有偏差，但最終結(jié)論都表明，紫穗槐在干旱脅迫影響下表現(xiàn)出抗旱性。

本試驗中紫穗槐受PEG濃度的影響，試驗組幼苗的葉綠素SPAD值、生物量與對照組相比有明顯的下降，說明紫穗槐幼苗生長對水分脅迫有敏感性。水分脅迫是抑制植物光合作用最主要的環(huán)境因子之一，它能夠?qū)е鹿夂掀鞴俚膿p傷，抑制植物的光合作用，從而限制幼苗生物量積累，而葉綠素的衰減也是植物在逆境條件下的一種反應(yīng)[14]。PEG模擬水分脅迫使得紫穗槐葉綠素SPAD值和生物量下降，當(dāng)水勢為 -1.0 MPa 時降為0；試驗表明紫穗槐在水勢大于-1.0 MPa時會表現(xiàn)出一定的抗旱能力，PEG模擬水分脅迫試驗表明，在 10%～30% 范圍內(nèi)，其對紫穗槐種子萌發(fā)過程中幼苗葉片葉綠素SPAD值、生物量影響顯著。因此，用紫穗槐作為物種進行生態(tài)恢復(fù)，適宜的脅迫濃度有利于幼苗培育，并可促進種子萌發(fā)，種子不萌發(fā)說明水分脅迫會對種子產(chǎn)生抑制作用，迫使其進入淺度休眠狀態(tài)來適應(yīng)極度干旱環(huán)境，但是否可以再度復(fù)水萌發(fā)還有待進一步研究。

參考文獻：

[1]王瑞，梁坤倫，周志宇，等. 不同淹水梯度對紫穗槐的營養(yǎng)生長和生理響應(yīng)[J]. 草業(yè)學(xué)報，2012，21（1）：149-155.

[2]劉雪云，周志宇，郭霞，等. 生長期紫穗槐含水量和生長量變化規(guī)律及與土壤水分的關(guān)系[J]. 草原與草坪，2011，31（4）：10-14.

[3]顏淑云，周志宇，鄒麗娜，等. 干旱脅迫對紫穗槐幼苗生理生化特性的影響[J]. 干旱區(qū)研究，2011，28（1）：139-145.

[4]楊娜，王冬梅，王百田，等. 土壤含水量對紫穗槐蒸騰速率與光合速率影響研究[J]. 水土保持應(yīng)用技術(shù)，2006（3）：6-9.

[5]孔建強，支曉慧，王偉，等. 紫穗槐-4，11-二烯合酶基因在酵母工程菌中具有協(xié)同作用[J]. 生物工程學(xué)報，2011，27（2）：196-202.

[6]吳濤，吳勝明，殷晴，等. 在大腸桿菌內(nèi)引入甲羥戊酸途徑高效合成抗瘧藥青蒿素前體——紫穗槐-4，11-二烯[J]. 生物工程學(xué)報，2011，27（7）：1040-1048.

[7]常介田，王喜枝，楊喜田，等. 人工龍須草與紫穗槐的水土保持效應(yīng)[J]. 水土保持通報，2012，32（3）：245-248.

[8]陳培玉，孔德政. 鹽堿脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，42（5）：150-152.

[9]趙建誠，秦柱南，孫超，等. 紫穗槐種子萌發(fā)對鹽旱逆境的生理響應(yīng)[J]. 種子，2012，31（5）：26-29.

[10]Michel B E，Kaufmann M R. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000[J]. Plant Physiology，1973，51（5）：914-916.

[11]李新榮，張新時. 鄂爾多斯高原荒漠化草原與草原化荒漠灌木類群生物多樣性的研究[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，1999，10（6）：665-669.

[12]李曉清，胡學(xué)煜，左英強，等. 水分脅迫對希蒙得木幼苗生物量的影響[J]. 西南林學(xué)院學(xué)報，2009，29（5）：19-22，27.

[13]馬玉心，滿秀玲，崔大練. 紫穗槐種子萌發(fā)對水分脅迫的響應(yīng)[J]. 種子，2009，28（2）：46-49.

[14]張云華，王榮富，阮龍. 水分脅迫對甘薯葉綠素?zé)晒夂凸夂咸匦缘挠绊慬J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2005，21（8）：208-210.吳平，陳曉梅，丁寧. 4種濕生植物苗期耐鹽性綜合評價[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（9）：148-150.