張碧茹， 米俊珍， 趙寶平， 海 霞， 張?zhí)m英， 李英浩， 劉景輝

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學雜糧產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心/內(nèi)蒙古自治區(qū)高校燕麥工程研究中心/內(nèi)蒙古自治區(qū)雜糧工程技術研究中心/內(nèi)蒙古自治區(qū)燕麥工程實驗室， 呼和浩特 010019)

燕麥(AvenasativaL.)作為內(nèi)蒙古特色糧飼兼用作物，具有一定的耐鹽性，而高濃度鹽脅迫會抑制燕麥種子萌發(fā)及生長發(fā)育[1-2]，鹽分會改變種子和環(huán)境間的滲透勢，造成種子吸水困難，進而影響種子萌發(fā)和幼苗生長[3-4]。因此，如何促進燕麥種子萌發(fā)和提高幼苗耐鹽性是目前亟待解決的問題，在眾多方法中，外源物質(zhì)浸種[5-7]是簡便有效的途徑，具有廣闊的應用前景。亞精胺作為多胺(Polyamines，PAs)的一種，能在一定程度上提高種子活力和發(fā)芽能力[8-9]，而亞精胺浸種的有效性依賴于合適的浸種濃度和浸種時間。王玉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，0.2 mmol/L 亞精胺浸種10 h后番茄種子發(fā)芽最快，活力指數(shù)最高，苜蓿種子以0.5 mmol/L 亞精胺浸種24 h時萌發(fā)效果最佳[11]，1 mmol/L 亞精胺溶液浸種24 h可明顯提高小麥幼苗的相對干重[12]，說明浸種濃度和浸種時間因作物不同而存在差異。研究發(fā)現(xiàn)，辣椒經(jīng)亞精胺浸種后，改善了種子萌發(fā)并促進其早期幼苗生長[13]，鹽脅迫下由亞精胺浸種處理后的小麥幼苗具有更高耐鹽性[14-15]。以上表明，外源亞精胺浸種能夠促進作物種子萌發(fā)，對提高幼苗在鹽脅迫下的抵抗能力具有重要意義，而目前關于亞精胺浸種改善燕麥種子萌發(fā)期耐鹽性方面的研究報道較少。因此，本研究以耐鹽性不同的燕麥品種為材料，研究鹽脅迫下適宜亞精胺浸種時間和濃度對燕麥種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，以期為亞精胺提高燕麥種子萌發(fā)期耐鹽性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

本試驗于2019—2020年在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學燕麥產(chǎn)業(yè)研究中心進行。

1.2 試驗材料

試驗選用鹽敏感品種草莜1號和耐鹽品種白燕2號，分別由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院和吉林省白城市農(nóng)業(yè)科學院提供。

1.3 試驗方法

1.3.1外源亞精胺浸種濃度及時間篩選

亞精胺設5個處理濃度，分別為1.0 mmol/L、0.5 mmol/L、0.25 mmol/L、0.01 mmol/L和0 mmol/L；在黑暗條件下(20±2)℃，用裝有10 mL不同濃度亞精胺溶液的培養(yǎng)皿分別浸泡(要求藥劑浸沒種子)燕麥種子6 h、12 h、18 h和24 h，以未浸泡的種子為對照(ck)。在浸泡之前，燕麥種子用4% NaClO表面滅菌10 min，并用蒸餾水沖洗3次。預浸泡處理后，將種子用蒸餾水漂洗并在通風環(huán)境下(27±3)℃晾干48 h。發(fā)芽試驗的具體方法為：將浸泡后晾干的種子均勻放入鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿50粒種子，加入蒸餾水(以濾紙和種子浸濕為宜)，放入恒溫箱培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為16 h光照(23 ℃)、8 h黑暗(18 ℃)，周期循環(huán)，相對濕度控制在60%～80%。試驗期間用蒸餾水補充水分，使濾紙保持濕潤，每天記錄種子發(fā)芽數(shù)，一直記錄到第7天。種子發(fā)芽以胚根達到種子長度的一半為標準。第4天計算發(fā)芽勢，第7天計算發(fā)芽率，并測量燕麥種子的胚根長、胚芽長和胚根、胚芽及種子殘體干重等指標[16-18]。

發(fā)芽勢(%)=(第4天時全部發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%；

發(fā)芽率(%)=(最終種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%；

物質(zhì)轉(zhuǎn)化率(%)=[(胚根干重+胚芽干重)/(種子殘體干重+胚根干重+胚芽干重)]×100%。

1.3.2亞精胺浸種對鹽脅迫下種子萌發(fā)的影響

將燕麥種子用亞精胺浸種后，用0、50、72.5、100 mmol/L鹽溶液(NaCl和Na2SO4摩爾比1∶1)對種子進行處理，計算鹽脅迫條件下燕麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢，并測定種子胚根長、胚芽長和胚根、胚芽及種子殘體干重等指標。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2016軟件整理和制圖，用SPSS 22.0軟件進行雙因素方差分析和SAS 19.0軟件進行差異顯著性統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 亞精胺浸種濃度和浸種時間對燕麥種子萌發(fā)的影響

雙因素方差分析表明(表1)，亞精胺浸種時間、浸種濃度及兩者交互作用均顯著影響燕麥種子的發(fā)芽勢、胚芽長、胚根長及物質(zhì)轉(zhuǎn)化率(p<0.05)；浸種濃度對燕麥種子的發(fā)芽率影響顯著，而浸種時間及浸種時間與濃度之間的交互作用對燕麥種子的發(fā)芽率影響不顯著。

表1 發(fā)芽指標雙因素方差分析結(jié)果Table 1 Results of two-factor variance analysis of germination indexes

燕麥種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、胚芽長、胚根長及物質(zhì)轉(zhuǎn)化率隨亞精胺浸種濃度增加及時間延長呈單峰曲線變化，在浸種濃度為0.5 mmol/L，浸種時間為12 h時達到最大值(表2)，鹽敏感品種種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、胚芽長、胚根長及物質(zhì)轉(zhuǎn)化率分別為74.0%、84.7%、11.8 cm、11.1 cm及86.3%，較耐鹽品種分別增加了37、22、1、2、9個百分點。

表2 亞精胺浸種濃度和浸種時間對燕麥種子萌發(fā)的影響Table 2 Effects of concentration and soaking time of spermidine on germination of oat seeds

2.2 亞精胺浸種對鹽脅迫下燕麥種子萌發(fā)的影響

隨著鹽脅迫濃度的增加，燕麥種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、胚芽長、胚根長及物質(zhì)轉(zhuǎn)化率均呈下降趨勢，且差異顯著(p<0.05)(表3)。浸種后，在0、50、72.5 mmol/L和100 mmol/L鹽脅迫下鹽敏感品種發(fā)芽勢增加了9.6%、49.8%、115.0%和201.4%，發(fā)芽率增加了15.3%、55.0%、51.5%和112.4%，胚芽長增加了15.7%、26.1%、31.6%和118.1%，胚根長增加了18.6%、54.29%、92.3%和172.3%，物質(zhì)轉(zhuǎn)化率增加了13.2%、40.0%、97.6%和80.0%；而耐鹽品種發(fā)芽勢增加了1.3%、18.5%、19.3%和33.0%，發(fā)芽率增加了10.7%、26.8%、12.6%和7.8%，胚芽長增加了3.3%、13.2%、9.7%和109.1%，胚根長增加了15.9%、5.2%、26.1%和170.0%，物質(zhì)轉(zhuǎn)化率增加了12.2%、18.2%、75.5%和37.3%。綜上表明，在72.5 mmol/L鹽脅迫下，亞精胺浸種后對鹽敏感品種草莜1號萌發(fā)能力提升更顯著。

表3 亞精胺浸種對鹽脅迫下燕麥種子萌發(fā)的影響Table 3 Effects of spermidine on seed germination of oats under salt stress

3 討 論

3.1 亞精胺浸種時間和浸種濃度對燕麥種子萌發(fā)的影響

種子萌發(fā)是保證出苗、全苗、壯苗的關鍵，為作物整齊生長及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定了堅實的基礎[19]。選擇亞精胺浸種可有效提高種子萌發(fā)能力。本研究結(jié)果顯示，濃度在0.5 mmol/L下浸種12 h對燕麥種子發(fā)芽率、胚芽長、胚根長、物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的提升效果最優(yōu)，而在夏關雪瑩等[11]的研究中發(fā)現(xiàn)，相同亞精胺濃度浸種24 h時苜蓿種子發(fā)芽率、生物量等指標達到最高值，與本研究結(jié)果不一致?？赡芤驗槌鲅帑湻N子適宜浸種時間導致種子發(fā)生吸脹損傷[20-21]，造成種子萌發(fā)能力減弱、幼苗生長受到抑制，說明浸種時長是影響種子萌發(fā)的重要因素。同樣，杜紅陽等[22]對玉米種子萌發(fā)的研究表明，濃度在1.0 mmol/L下浸種24 h時能有效提高種子發(fā)芽勢、胚芽鞘長，這是因為亞精胺浸種濃度和浸種時間共同作用的結(jié)果，可能會因作物種類不同而不同。

3.2 亞精胺浸種對鹽脅迫下燕麥種子萌發(fā)的影響

土壤鹽漬化最先影響種子萌發(fā)進而影響生長，因此提高種子的萌發(fā)能力和耐鹽性至關重要[26]。鹽脅迫下可以通過亞精胺浸種處理提高種子的出苗率和耐鹽性[6,23]。有研究表明，亞精胺浸種不僅可以通過增大根冠比來降低鹽脅迫對番茄種子萌發(fā)的影響[24]，而且會增強肥披堿草、星星草及野大麥牧草種子的萌發(fā)及植株的抗鹽性[25]。本研究發(fā)現(xiàn)， 亞精胺浸種顯著促進鹽脅迫下燕麥種子的萌發(fā)和生長，說明亞精胺浸種在提高燕麥種子耐鹽性方面作用效果顯著。有學者認為，鹽脅迫會破壞種子內(nèi)部滲透勢，使萌發(fā)受抑制[26-27]，適宜濃度和時間的亞精胺可能改變了燕麥種子內(nèi)部滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量及轉(zhuǎn)化，進而抵御鹽脅迫帶來的傷害[28-29]，出現(xiàn)差異的作用機制尚需進一步研究證實。同時本試驗發(fā)現(xiàn)，在72.5 mmol/L鹽脅迫下，亞精胺浸種對鹽敏感品種作用效果顯著大于耐鹽品種，原因可能是耐鹽品種自身具有較高的耐鹽基因表達量[28]，對亞精胺敏感程度存在差異。