不同水分胁迫下胡杨种子活力测定分析 Determination of Seed Vigor of Populus euphratica Oliv. under Different Water-Stress

doi:10.12677/WJF.2014.31001

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World Journal of Forestry 林业世界, 2014, 3, 1-4

http://dx.doi.org/10.12677/wjf.2014.31001 Published Online January 2014 (http://www.hanspub.org/journal/wjf.html)

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Determination of Seed Vigor of Po p ulus euphratica Oliv.

under Different Water-Stress

Zhenxi Wang1,2, Hong Su1,2

1College of Forestry and Horticu lture, Xinjian g Agricultural Un iversi ty, Urumqi

2Key Laboratory of Forestry Ecology and Industrial Technology in Arid Region, Education Department of Xinjiang, Urumqi

Email: wangzhen xi2003@163.com

Received : Dec. 8th, 2013; revised: Jan. 2nd, 2014; accepted: Jan. 15th, 2014

which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work i s properly cited . In accordance

Abstract: Usin g t he r ip e Populus euphratica Oliv. seed from the lower reaches of Tarim River as pla nt mate-

rials, seed vigor in two different storage conditions and under different water-st ress was determined in labo-

ratory conditions. The results showed that the seed of Populus euphratica Oliv. was not resistant to storage,

and that aging of the seeds could be effectively ext ended i n the st orage of sealed under 4˚C. Seed germination

had certain inhibiti ve e ffect in different concentrations of PEG. Seed germination rate and ger minat i on p o te n-

tial presented an obvious downward trend with the increase of the water-stress intensity. Because seed ger-

mination rate and germination potential remained relatively at a higher level under 26% PEG treat, so the

26% PEG could be as a critical concentration of see d vigor evalua tion.

Keywords: Water-Stres s; Populus euphratica Oliv. Seed; Stor a ge Conditions; Seed Vigor

不同水分胁迫下胡杨种子活力测定分析

王振锡 1,2，苏红1,2

1新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐

2新疆教育厅干旱区林业生态与产业技术重点实验室，乌鲁木齐

Email: wangzhen xi2003@163.com

收稿日期：2013 年12月8日；修回日期：2014年1月2日；录用日期：2014年1月15 日

摘要：以塔里木河下游采集的成熟胡杨种子为材料，采用室内实验法分别对不同贮藏条件下胡杨种

子活力和不同水分胁迫下的胡杨种子发芽率等进行了研究。结果表明，胡杨种子不耐贮藏，4℃密封

贮藏能够有效延长种子寿命；不同浓度的 PEG 胁迫处理对种子的萌发均有一定的抑制作用，种子的发

芽率、发芽势随胁迫强度的增加呈现明显下降趋势，26 %的PEG 胁迫处理时，胡杨种子的发芽率和发

芽势相对保持在较高水平，可以将其作为评价种子活力状况的关键浓度。

关键词：水分胁迫；胡杨种子；贮藏条件；活力测定

1. 引言

胡杨(Populus euphratica Oliv.)为杨柳科(Salicaceae)

杨属(Populus)的高大落叶乔木[1]，是杨属中最古老、最

原始的荒漠河岸林树种，为我国首批确定的 388 种珍

稀濒危植物中的渐危种[2]。自然分布于北非、中东及我

国西北干旱区的河岸和低湿的盐渍地，是中国西北荒

不同水分胁迫下胡杨种子活力测定分析

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漠和半荒漠地区的重要乔木树种，形态和生理上有其

独特的抗干旱胁迫机制。目前，仅在我国的荒漠区保

存有大面积林地，集中分布于塔里木盆地[3]。据上世纪

90 年代的调查结果，塔里木河干流胡杨林面积为 29.8

万hm2[4]。20 世纪 70 年代以来，由于塔里木河流域高

强度的水土资源开发利用，致使干流水量逐年减少，

下游断流，沿岸地下水位不断下降[5]，土壤干旱加剧，

导致塔里木河沿岸以地下水维持生存的天然胡杨林大

面积衰败。胡杨是构成塔里木河流域荒漠河岸生态系

统的主体，在改善生态环境、遏制沙漠化、保护生物

多样性等方面具有重要作用。

种子萌发和早期生长是植物生活史的重要阶段[6]，

这一时期植物体较为弱小，抵抗胁迫的能力低，死亡

率也较高，因此成为影响植物种群定居和分布最为关

键的时期[7-9]。种群的定居与扩大往往取决于种子萌发

和幼苗阶段植物与主要环境因子的关系，进而影响植

物天然更新状况和植被恢复的效果。虽然胡杨具有克

隆繁殖的能力，但通过种子进行有性繁殖依然是其扩

大种群和恢复的重要方式。因此，了解种子寿命及萌

发阶段对环境的适应特性具有重要意义。已有的研究

表明胡杨新成熟的种子在 15℃~40℃的萌发率均在

96%以上[10]，但是在恶劣的自然条件下胡杨种子成熟

后6~40 d丧失活力[11] 。

胡杨的有性繁殖对夏季洪水过后形成的河漫滩

具有极强的依赖性[12]。由于洪水的发生时间和流量的

大小具有不确定性，水分胁迫自然成为胡杨幼苗早期

成活的决定性限制因子。由此，本文开展了不同贮藏

方式和不同水分胁迫下胡杨种子的萌发特征研究，以

期为胡杨林的更新恢复提供科学的理论依据。

2. 材料与方法

2.1. 实验材料

2012 年8月下旬，在塔里木河下游英苏采集成熟

的胡杨种子，此时胡杨蒴果果皮由绿变黄，蒴果开裂、

吐絮，且种子呈现出明显的肉红色。胡杨种子采收后，

及时进行通风、去蒴果果皮、脱粒和贮藏。

2.2. 研究方法

2.2.1. 胡杨种子在不同贮藏条件下的活力测定

采用两种贮藏方式：1) 4℃密封。种子置于封口

广口瓶中，贮藏于冰箱冷藏室内，温度为 4℃左右。

2) 室温未密封。种子置于布袋中，在 20℃~25℃的室

内贮藏。

分别取不同贮藏方式下净种子 50 粒，在培养皿

内铺上滤纸，每个处理 3个重复，温度控制在 20℃~2 2℃，

每天光照约 12 h(试验室内散射自然光)。每天定时记

录发芽种子数，当连续 4 d不再有种子发芽时作为发

芽结束期。种子发芽计数以两片子叶形成，子叶变色，

胚根 > 2 mm 为标准。计算正常种子的发芽百分率。

间隔 10 天开展一轮实验。

2.2.2. 胡杨种子在不同水分胁迫下的活力测定

用聚乙二醇6000 (Polyethylene Glycol 6000,

PEG-6000)溶液模拟干旱胁迫处理。将 PEG-6000 配制

成浓度分别为 0%、10%、20%、22%、24%、26%、

28%和30%的溶液模拟干旱处理，将不同浓度的

PEG-6000 溶液加入培养皿中，温度控制在 20~22℃，

每天光照约 12 h (试验室内散射自然光)。将 4℃密封

贮藏的胡杨种子放入铺有滤纸的培养皿中，每个培养

皿随机选取 50 粒种子，每个胁迫处理 3个重复，间

隔10 天开展一轮实验，共完成 3轮实验。每次实验

结束时，计算最终的发芽率。种子萌发以两片子叶形

成，子叶变色，胚根 > 2 mm 为标准。每天定时记录

发芽种子数，当连续 4 d不再有种子发芽时作为发芽

结束期。

参照 GB/T3547.4-1995 农作物种子检验规程进行

发芽试验，计算种子发芽势和发芽率[13]。计算公式如

下。

3. 结果分析

3.1. 不同贮藏条件对胡杨种子活力的影响

根据不同贮藏方式下胡杨种子的发芽率实验数

据，得到图 1。由图 1可知，室温和冷藏条件下胡杨

()

( )

% 100%= ×发芽势发芽实验初期规定日期内正常发芽种子数量供试种子数量

(1)

( )

% 100%= ×发芽率发芽实验终期规定日期内正常发芽种子数量供试种子数量

(2)

不同水分胁迫下胡杨种子活力测定分析

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Figure 1. The change of germination rates of Populus euphratica

Oliv. seed in different storage conditions

图1. 不同贮藏条件下胡杨种子发芽率变化

种子发芽率随贮藏时间的延长，总体上均表现为逐渐

降低的趋势，室温贮藏条件下的种子发芽率始终低于

冷藏条件，而且冷藏条件下胡杨种子发芽率随时间延

长的下降速度远小于室温贮藏种子。室温贮藏条件下

胡杨种子发芽率随时间延长表现为“缓慢下降-迅速下

降-缓慢下降”的过程。其中 70 d~90 d时表现为快速

下降，种子发芽率由 76%迅速下降为 16%，到 120 d

时，种子几乎完全丧失活力。而冷藏条件下，胡杨种

子发芽率随时间延长也表现为“缓慢下降-迅速下降-

缓慢下降”的过程。在 0~80 d期间，胡杨种子发芽率

始终保持在 90%以上，在 80~90 d时段，发芽率快速

下降至 56%，直到 160d 时，种子活力完全丧失。由

此可见，室温条件下胡杨种子活力最大维持时间为

120 d，而冷藏条件下可达 160 d，120 d时，室温贮藏

胡杨种子活力完全丧失，但冷藏条件下胡杨种子发芽

率高达 50%。这充分说明冷藏贮藏有利于保持和延长

胡杨种子的活力。

3.2. PEG 模拟水分胁迫对胡杨种子

发芽率的影响

不同干旱胁迫下胡杨种子发芽率变化如表 1，图

2所示，从总体上看，随水分胁迫的加剧，胡杨种子

发芽率呈明显的逐渐下降趋势，表明胡杨种子的萌发

对水分因子具有很强的依赖性，水分亏缺将直接影响

种子的发芽率的高低。当 PEG 浓度为 0%时，胡杨种

子发芽率为 91%，而当 PEG浓度为 10%时，胡杨种

子的发芽率反而上升为 99%，比对照提高了 9%，由

此说明低浓度的干旱胁可能对胡杨种子的萌发具有

一定的促进作用；当 PEG 浓度为 20%时，其发芽率

Table 1. The effect of seed vigor of Populus euphratica O liv. in

different concentrations of PEG

表1. 不同浓度 PEG -6000 对胡杨种子活力的影响

聚乙二醇浓度(%) 发芽率(%) 发芽势(%)

0 91 92

10 100 97

20 70 77

22 67 62

24 67 59

26 55 36

28 42 16

30 1 0

Figure 2. Germ in ation rates of Populus eup h r atica Oliv. seed in

different concentrations of PEG

图2. PEG模拟水分胁迫对胡杨种子发芽率的影响

下降了 21%；也就是说在这个浓度下，胡杨种子萌发

开始受到明显的抑制，发芽率迅速下降；PEG 浓度在

22%和24%时，胡杨种子发芽率的下降幅度减小，发

芽率均较对照下降了 26%；而当 PEG 浓度为 26%和

28%时，其发芽率分别下降了 36%和49%，当 PEG 浓

度为 30%时，发芽率仅为 0.3%，即种子发芽完全被抑

制。由此，可以将胡杨种子水分胁迫的临界浓度确定

为28%。

3.3. PEG 模拟水分胁迫对胡杨种子发芽势影响

一般情况下，发芽势高的种子播种后发芽比较整

齐，因此发芽势常被作为反应种子品质的重要指标之

一。本研究中发芽试验以规定期限的最初 1/3期间内

种子发芽数占供试种子数的百分比来计算胡杨种子

的发芽势。根据实验数据可得表 1和图3，从表1和

图3可以看出，随着水分胁迫程度的增强，与发芽率

类似，胡杨种子发芽势总体也表现为下降趋势。丰水

不同水分胁迫下胡杨种子活力测定分析

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Figure 3. Germination pot en tial of Populus euphratica Oliv. seed in

different concentrations of PEG

图3. PEG模拟水分胁迫对胡杨种子发芽势的影响

条件下，胡杨种子发芽势为 92%，当 PEG 为10%时，

胡杨种子发芽势略有回升，达到 97%，此后随 PEG

浓度的提高，胡杨种子发芽势一直保持了下降的态势。

但当 PEG 浓度达到26%，胡杨种子的发芽势为 36%，

而相同胁迫梯度下发芽率为 55%，PEG 浓度继续下降

为28%时，胡杨种子发芽势仅为 16%，发芽率为 42%。

基于此，如果综合考虑不同水分胁迫下胡杨种子的发

芽率和发芽势指标，可以取 PEG 浓度为 26%作为评

价胡杨种子萌发耐旱性能的关键浓度，此时，发芽率

(55%)和发芽势(36%)相对保持在较高水平。

4. 结论与讨论

1) 胡杨种子活力保持时间的长短随种子贮存方

式的不同而表现出明显的差异性。室温和冷藏条件下，

胡杨种子发芽率均表现为随时间延长而呈递减趋势，

且室温贮藏条件下的种子发芽率始终低于冷藏条件，

而且冷藏条件下胡杨种子发芽率随时间延长的下降

速度远小于室温贮藏种子。室温贮藏下胡杨种子活力

能够保持 120 d，明显小于冷藏贮藏的 160 d。而且，

胡杨种子活力随时间延长表现为下降的过程中，出现

活力急剧衰退的时间也表现出显著差异，室温下在 70

d出现发芽率变化速率加快，而冷藏条件下具有明显

的延长作用，发芽率急速下降时间出现在 90 d。张琴

等对采自阿拉尔市的胡杨种子开展了室温未密封、室

温密封、4℃密封三种方式贮藏下种子活力变化的研

究，表明 4℃冷藏密封条件下种子活力与其它两种方

式贮藏存在显著差异[14] 。本研究结果与其具有一致性。

从植物生理角度来看，这主要是因为在冷藏条件下，

低温密封将种子的呼吸代谢控制在生命活动的较低

水平，种子活力得到了较好的保持，从而延长了种子

寿命。

2) 胡杨种子的萌发对水分因子具有很强的依赖

性，水分亏缺将直接影响种子的发芽率的高低。不同

浓度的 PEG 胁迫处理对胡杨种子的萌发均有一定的

延缓作用，种子的发芽率和发芽势对水分胁迫的反应

具有一致性，均是随胁迫梯度的增强呈现明显下降趋

势。此外，本研究结果还表明，在综合考虑发芽率和

发芽势指标来评价种子萌发过程中的抗旱性能时，由

于PEG浓度为 26%时，胡杨种子的发芽率和发芽势

相对保持在较高水平，因此可以将 PEG 浓度为 26%

作为关键浓度。

此外，本研究中低浓度 PEG 胁迫下对胡杨种子的

发芽率和发芽势有一定的促进作用，产生这一效果的

原因尚需进一步开展相关研究加以证实和探究。

项目基金

新疆维吾尔自治区青年自然科学基金项目(20112

11B14)、新疆农业大学校前期课题(XJAU2-00906)和

中国博士后基金共同资助。

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