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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)
OPEN ACCESS
1
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
Copyrigh t © 2014 Zhenxi Wang, Hong Su. Thi s is an open acc ess artic le distr ibuted un der the Crea tive Common s Attrib ution Lic ense,
which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work i s properly cited . In accordance
of the Creative Commons Attribution License all Copyrights © 2014 are reserved for Hans and the owner of the intellectual property
Zhenxi Wang, H ong Su. All Copyright © 2014 are guarded by law and by Hans as a guardian.
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
OPEN ACCESS
2
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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