干旱脅迫條件下“海藻旺根”對(duì)柳櫟種子萌發(fā)及幼苗抗旱性的影響

摘 要：以柳櫟種子為材料，在15% PEG 6000模擬水分脅迫條件下，研究澆施不同稀釋倍數(shù)海藻旺根對(duì)柳櫟種子萌發(fā)及幼苗抗旱性的影響，對(duì)于提高干旱地區(qū)樹種栽植成活率具有重要意義。結(jié)果表明，干旱脅迫后，柳櫟種子的萌發(fā)及幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育受到明顯抑制。干旱脅迫條件下澆施不同稀釋倍數(shù)海藻旺根溶液，可以明顯改善干旱脅迫對(duì)柳櫟種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

關(guān)鍵詞：柳櫟;海藻旺根;PEG 6000;干旱脅迫;抗旱性

干旱是我國(guó)西北部地區(qū)以及一些山區(qū)的主要特征，每年全國(guó)旱災(zāi)面積可達(dá)2萬(wàn)多hm2，水資源嚴(yán)重匱乏早已成為我國(guó)林業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。干旱缺水嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，嚴(yán)重干旱可導(dǎo)致植物的生長(zhǎng)發(fā)育停滯，甚至死亡，因此，干旱嚴(yán)重影響植物的長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量[2]。

柳櫟，一種行道樹及庭院綠化常用樹種。落葉喬木，樹干直立、枝條纖細(xì)，圓錐狀或球狀樹冠，冠型優(yōu)美，秋葉鮮艷。高度能達(dá)到20 m，冠幅10 m左右。葉披針形，頂部有硬齒;正面亮淺綠色，背面暗綠色，常有灰毛;秋季葉黃色;樹皮深灰色，硬、光滑[3]。

海藻肥是以天然海藻為主要原料，經(jīng)特殊生理生化工藝手段，從海藻中提取有利于植物生長(zhǎng)發(fā)育的天然活性物質(zhì)和海藻從海洋中吸收并富集在體內(nèi)的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，經(jīng)過科學(xué)加工而成的生物肥料。海藻肥極大地保留了海藻天然活性成分，是一種新型的天然無(wú)公害綠色肥料，在促進(jìn)作物生根、提高抗逆性方面具有顯著效果。研究海藻旺根產(chǎn)品對(duì)植物抗旱性的影響，對(duì)于促進(jìn)植物生長(zhǎng)、改善生態(tài)環(huán)境具有極其重要的作用，同時(shí)可以增加經(jīng)濟(jì)效益。

一、材料與方法

（一）試驗(yàn)材料

柳櫟，主要分布在美國(guó)東部和南部，喜溫暖濕潤(rùn)氣候，能適應(yīng)多種土壤，有較強(qiáng)的抗鹽堿能力。生長(zhǎng)速度快，移栽成活率高，病蟲害輕，多用作行道樹和庭院栽植[3]。

海藻旺根，是由青島明月藍(lán)海生物科技有限公司提供，富含海洋生物所特有的海藻多糖、甘露醇、甜菜堿、海藻低聚糖、維生素等海洋活性物質(zhì)及中微量元素。其主要指標(biāo)為N+P2O5+K2O≥200 g/L，腐殖酸≥30 g/L，Cu+Fe+Zn+B≥5 g/L，海藻酸≥21 g/L。海藻旺根具有極強(qiáng)的生根、抗干旱、抗病、增產(chǎn)功效，是一種天然綠色高效新型的營(yíng)養(yǎng)生根劑。

（二）試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將種子和沙子洗凈消毒后埋藏在室外的濕潤(rùn)混沙中。種子與沙子的體積比為1∶3。在沙子的底部墊一層磚，以利于通風(fēng)排水，催芽時(shí)間一般為30 d左右[4-6]。待胚根剛剛露頭時(shí)進(jìn)行播種。每4個(gè)種子一組，將其播種到裝有洗凈的沙子的花盆中。

將試驗(yàn)用種子一部分加蒸餾水正常培養(yǎng)，一部分加15%聚乙二醇（PEG 6000）溶液干旱脅迫處理。干旱脅迫處理2 d后取一部分澆施不同稀釋倍數(shù)（900、700、500倍）的海藻旺根溶液，即完全澆蒸餾水處理（對(duì)照，CK）、干旱脅迫條件下澆蒸餾水處理、干旱脅迫條件下澆施不同稀釋倍數(shù)海藻旺根處理，共5個(gè)處理，依次編號(hào)為CK、a、b、c和d，每個(gè)處理5次重復(fù)[7-10]。每個(gè)處理選取20粒種仁飽滿、新鮮、大小一致的種子。

試驗(yàn)期間，每隔2 d補(bǔ)充適量的蒸餾水，以維持PEG的濃度，但是補(bǔ)充水分不能過多，防止溶液漏出，導(dǎo)致PEG濃度降低。

（三）指標(biāo)測(cè)定方法

1.發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)

發(fā)芽率是指在規(guī)定條件和時(shí)期內(nèi)，正常發(fā)芽粒數(shù)占供測(cè)試種子總數(shù)的百分率。發(fā)芽勢(shì)是在發(fā)芽過程中日發(fā)芽種子數(shù)達(dá)到高峰時(shí)，正常發(fā)芽種子數(shù)占供試種子總數(shù)的百分率。以種子的芽冒土?xí)r作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)。5個(gè)重復(fù)中有1個(gè)種子發(fā)芽的時(shí)間，記為該種子發(fā)芽的起始期，當(dāng)連續(xù)5 d沒有種子發(fā)芽時(shí)，記為發(fā)芽的結(jié)束期，計(jì)算發(fā)芽率[11]。發(fā)芽勢(shì)是反映種子品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，一般認(rèn)為發(fā)芽勢(shì)高的種子播后發(fā)芽器比較集中，發(fā)芽整齊。本次發(fā)芽試驗(yàn)以規(guī)定期限的最初1/3期間（10 d左右）內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)占供試種子數(shù)的百分比為標(biāo)準(zhǔn)。

2.苗高

在種子發(fā)芽后，每隔5 d進(jìn)行一次測(cè)量，記錄苗高，最后進(jìn)行處理之間的對(duì)比。

3.根長(zhǎng)

在第30天左右時(shí)將幼苗拔出，測(cè)量幼苗根系的長(zhǎng)度。

4.過氧化物酶（POD）活性

采用愈傷木酚法測(cè)定過氧化物酶（POD）活性。測(cè)定470 nm波長(zhǎng)處OD的降低速度，將每分鐘OD減少0.01定義為一個(gè)活力單位度變化，來(lái)表示過氧化物酶活性的大小[12-13]。

在試驗(yàn)結(jié)束后，拔出幼苗進(jìn)行測(cè)量。下同。

5.超氧化物歧化酶（SOD）活性

采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性。測(cè)量OD在650 nm處的吸光度。以每分鐘1 g植物組織鮮質(zhì)量的反應(yīng)體系對(duì)氮藍(lán)四唑光化還原的抑制為50%為一個(gè)SOD活性單位（U）表示[12，14]。

6.過氧化氫酶（CAT）活性

測(cè)定240 nm處OD的降低速度。將每分鐘OD減少0.01定義為一個(gè)活力單位度變化，來(lái)表示過氧化物酶活性的大小[12，15]。

二、結(jié)果與分析

（一）干旱脅迫及海藻旺根對(duì)柳櫟種子發(fā)芽率的影響

用15% PEG 6000模擬干旱脅迫處理柳櫟種子，種子發(fā)芽率明顯下降（見圖1）。與對(duì)照相比，柳櫟種子的發(fā)芽率下降了36.8%。經(jīng)過方差分析發(fā)現(xiàn)，處理a與對(duì)照CK相比，差異達(dá)到顯著水平（P=0.01），即種子的發(fā)芽能力被明顯抑制，表現(xiàn)出明顯的脅迫效應(yīng)。

處理b、c和d的發(fā)芽率均比處理a高，分別提高40%、60%和80%。經(jīng)方差分析，處理a與b、c、d之間差異達(dá)到顯著水平（P=0.01）。說(shuō)明海藻旺根可提高干旱脅迫下種子的發(fā)芽能力，而且500倍液的效果好于700、900倍液的效果。

（二）干旱脅迫及海藻旺根對(duì)柳櫟種子發(fā)芽勢(shì)的影響

用15% PEG 6000模擬干旱脅迫處理柳櫟種子，種子發(fā)芽勢(shì)明顯的下降（見圖2）。與對(duì)照相比，發(fā)芽勢(shì)下降了44.4%，經(jīng)過方差分析發(fā)現(xiàn)，處理a與對(duì)照CK相比，在0.01的水平下差異顯著，即干旱脅迫條件下種子的發(fā)芽勢(shì)明顯下降，表現(xiàn)出明顯的脅迫效應(yīng)。表明在PEG模擬干旱脅迫條件下，種子的發(fā)芽高峰期滯后。

處理b、c和d的發(fā)芽勢(shì)均比處理a高，分別提高40%、50%和70%。經(jīng)方差分析，a與b、c、d差異顯著（P=0.01）。說(shuō)明海藻旺根可提前干旱脅迫下種子的發(fā)芽高峰期。

（三）干旱脅迫及海藻旺根對(duì)柳櫟苗高和根系長(zhǎng)度的影響

用15% PEG 6000模擬干旱脅迫處理柳櫟種子，柳櫟苗高和根系長(zhǎng)度明顯下降（見圖3）。與對(duì)照相比，苗高下降了21.2%，根系長(zhǎng)度下降了26.5%，經(jīng)過方差分析發(fā)現(xiàn)，處理a的苗高、根系長(zhǎng)度與對(duì)照CK相比，在0.01的水平下存在顯著差異，即種子的長(zhǎng)勢(shì)明顯下降，表現(xiàn)出明顯的脅迫效應(yīng)。

處理b、c和d的苗高與根長(zhǎng)均比處理a高，分別提高14.5%、21.75%、25.67%和29.94%、32.39%、35.59%。經(jīng)方差分析，a與b、c、d差異顯著（P=0.01）。說(shuō)明海藻旺根可明顯提高干旱脅迫下種苗的生長(zhǎng)勢(shì)情況。

（四）干旱脅迫及海藻旺根對(duì)柳櫟幼苗SOD、POD、CAT的影響

處理a的POD、SOD和CAT的活性都明顯低于CK（見表1）。經(jīng)方差分析，CK和處理a在0.01水平上差異顯著，說(shuō)明在用15% PEG 6000處理后，柳櫟幼苗受到了明顯的干旱脅迫。而澆施海藻旺根處理b、c和處理d的POD的活性比處理a高出43.69%、50.81%和58.17%。添加海藻旺根處理b、c和處理d的SOD的活性比處理a高出56.85%、67.86%和73.46%。添加海藻旺根處理b、c和處理d的CAT的活性比處理a高出39.61%、50.23%和55.70%。方差分析顯示，處理a和處理b、c、d在0.01水平上差異顯著，處理d與處理b、c相比效果更明顯。說(shuō)明使用15% PEG 6000處理具有抑制幼苗中POD、SOD、CAT活性的作用，而使用海藻旺根處理后則會(huì)明顯激活幼苗中POD、SOD、CAT的活性。

三、結(jié)論與討論

在干旱脅迫下，植物葉片發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、苗高、根系長(zhǎng)度以及POD、SOD、CAT酶活性都是反映植物抗旱性的主要生理指標(biāo)，而且這些指標(biāo)之間有一定的關(guān)聯(lián)性[16]。當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，植物的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、苗高及根長(zhǎng)都會(huì)下降，POD、SOD和CAT酶活性降低。本試驗(yàn)結(jié)果表明，15% PEG 6000處理模擬干旱脅迫下，青島明月藍(lán)海生物科技有限公司生產(chǎn)的海藻旺根500倍液可以有效提高脅迫下柳櫟種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，改善幼苗長(zhǎng)勢(shì)，提高干旱脅迫下葉片的POD、SOD和CAT的酶活性。說(shuō)明海藻旺根可以有效緩解干旱對(duì)柳櫟種子的萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的脅迫，而且海藻旺根500倍液的效果要好于700、900倍液。

試驗(yàn)中用澆施的方式施用海藻旺根可以顯著促進(jìn)干旱脅迫條件下柳櫟幼苗的生長(zhǎng)，提高幼苗的抗干旱能力，證明海藻旺根在柳櫟等作物的抗旱育苗中有應(yīng)用價(jià)值，這與徐向麗等[17]利用外源海藻糖處理干旱脅迫條件下煙草幼苗抗旱性的研究結(jié)果一致。當(dāng)然，本試驗(yàn)只對(duì)海藻旺根在干旱脅迫下柳櫟種子萌發(fā)和苗期階段受到水分脅迫后的變化進(jìn)行了初步的研究，還需要對(duì)柳櫟的不同生長(zhǎng)發(fā)育階段或是不同生理過程的影響進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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