紫花苜蓿和黄花苜蓿种子萌发期对PEG模拟干旱胁迫的响应

为了探知紫花苜蓿和黄花苜蓿种子萌发期对逆境胁迫的适应能力,采用8个不同浓度的聚乙二醇(PEG-6000)溶液模拟干旱条件,研究了紫花苜蓿和黄花苜蓿种子萌发和幼苗生长对干旱的响应,评价了二者的抗旱性。结果表明,在非干旱和干旱条件下,紫花苜蓿的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长、苗长均高于黄花苜蓿。轻度干旱(PEG 4%)可促进两种苜蓿的种子萌发;中度干旱(PEG 8%~12%)对两种苜蓿的种子萌发和幼苗生长产生显著抑制作用;重度干旱(PEG 16%~20%)抑制作用更强。黄花苜蓿受抑制程度大于紫花苜蓿。极端干旱条件(PEG 24%~32%)下,两种苜蓿的种子完全受到抑制,不能萌发,但种子活力依然存在。复水至水分条件适宜时,仍能萌发。参考隶属函数法采用多个相对指标的综合评价结果表明紫花苜蓿种子萌发期的抗旱性高于黄花苜蓿。     

6种冷季型草坪草抗旱性比较研究

为了明确6种草坪草(紫羊茅、高羊茅、羊茅、草地早熟禾、大青山早熟禾和少叶早熟禾)的抗旱性强弱顺序,试验在对照(30%~20%)、轻度干旱(20%~15%)、中度干旱(15%~10%)、重度干旱(10%~5%)4个水分胁迫梯度下,对6种冷季型草坪草的可溶性蛋白(SP)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的变化情况进行了测定。结果表明:随着干旱胁迫程度的加剧,6种草坪草的SP和MDA含量均呈现上升趋势,干旱胁迫由中度干旱改为重度干旱时MDA含量趋于下降;而随着干旱胁迫由轻度转至重度,SOD、POD和CAT活性呈现先升高后降低的变化趋势;运用隶属函数对6种草坪草抗旱性进行比较,得出抗旱性强弱次序为紫羊茅少叶早熟禾高羊茅草地早熟禾羊茅大青山早熟禾。     

10种禾草苗期抗旱性的比较研究

采用盆栽断水方式模拟土壤干旱胁迫,研究不同程度干旱胁迫对10种禾草苗期7种抗旱性特征的影响,结果表明,随着干旱胁迫程度增加,禾草叶片含水量及相对含水量降低,叶片相对电导率与可溶性糖含量升高,重度干旱胁迫时,草地雀麦、无芒雀麦、苇状羊茅、沙生冰草和草芦根冠比增加,其余草种均有所降低,重度干旱胁迫对禾草株高胁迫指数与干物质胁迫指数影响不大;通过聚类分析可以将10种禾草按苗期抗旱性大小分为3类,强抗旱性禾草有无芒雀麦、草地雀麦、苇状羊茅,中抗旱性禾草有沙生冰草、蓝茎冰草、长穗偃麦草、鸭茅,弱抗旱性禾草有紫羊茅、猫尾草、草芦;通过主成分分析进一步确定10种禾草苗期抗旱性由强到弱的顺序为无芒雀麦>苇状羊茅>草地雀麦>鸭茅>沙生冰草>长穗偃麦草>蓝茎冰草>草芦>猫尾草>紫羊茅.     

高羊茅和钝叶草对土壤缓慢水分胁迫的响应差异

以草坪草高羊茅(Festuca arundinacea)和钝叶草(Stenotaphrum secundatum)为材料,研究了盆栽条件下2种草的叶片和根系的质膜透性、抗氧化酶活性及膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量等生理性状对土壤缓慢干旱胁迫(生长60 d,覆盖率达95%以上后断水处理)的响应.结果表明,在干旱胁迫下,高羊茅的土壤含水量下降比钝叶草更为迅速,相对电导率和MDA含量的增加幅度也相应高于钝叶草.SOD、POD、CAT 3种抗氧化酶活性均表现出先升后降的变化,高羊茅抗氧化酶活性的下降时期出现的比钝叶草早.在相同程度的干旱胁迫下,由于植物失水速度差异所引起的植物细胞受伤害程度、体内膜脂过氧化物含量及活性氧保护酶活性出现下降时期上的差异可能是2种草坪草抗旱性机制差异的一个重要原因.     

青藏高原高寒草甸六种杂类草植物种子萌发期抗旱性研究

为了明晰种子萌发期干旱耐受性与种子相关性状的关系,本研究采用聚乙二醇(Polyethylene glycol, PEG)模拟干旱胁迫的方法对六种高寒草甸杂类草植物种子在不同程度干旱胁迫下的萌发率变化,以及种子大小、萌发率和系统发育距离与萌发干旱耐受性的关系进行了研究。结果表明,随着PEG浓度的增加,种子萌发率呈降低趋势;较低浓度PEG对半抱茎葶苈(Draba subamplexicaulis)、尼泊尔蝇子草(Silene nepalensis)、蓬子菜(Galium verum)种子萌发具有显著的抑制作用;较高浓度PEG对六种杂类草种子萌发均有显著的抑制作用。种子大小与萌发干旱耐受性正相关,即随着种子大小的增加,种子萌发阶段的抗旱性增加;而萌发率和系统发育距离与萌发干旱耐受性无相关性。综上,可以优先考虑大种子物种作为退化草地恢复中抗旱物种。     

聚乙二醇对羊茅属4种植物种子萌发特性的影响研究

用不同浓度聚乙二醇(PEG)溶液作为渗透胁迫剂,对羊茅属Festuca 4种牧草种子的萌发情况进行了研究.结果表明,低PEG浓度(5%)促进中华羊茅F.sinensis和西北羊茅F.kryloviana胚根的生长,较高PEG浓度(10%～15%)显著抑制4种羊茅植物胚根和胚芽的生长及种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的提高,PEG浓度对胚芽生长的抑制效应比胚根大.各植物胚根(芽)长、发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均随PEG浓度的增加呈显著降低变化(P＜0.05).胚根/胚芽比、发芽率、发芽势可作为羊茅属牧草种子萌发期抗旱性初步评定的鉴定指标.4种植物的抗旱性顺序为中华羊茅＞西北羊茅＞毛稃羊茅F.kirilovii和法恩苇状羊茅F.arundincea.     

陕北黄土丘陵沟壑区主要植物种子对干旱胁迫的萌发响应及抗旱性评价

陕北黄土丘陵沟壑区土壤水分匮乏是影响植被恢复的重要因素,而干旱胁迫对种子萌发的制约是植物自然更新的关键限制因子。本研究通过设置不同浓度梯度聚乙二醇(PEG-6000)溶液模拟不同的干旱胁迫条件,测定黄土高原丘陵沟壑区16种主要植物种子的萌发特性及抗旱性。结果表明,随PEG浓度的增加,16种植物种子的萌发均受到不同程度的抑制,种子的萌发时滞延长直至不萌发,种子的发芽势、发芽率、发芽指数和抗旱指数均呈下降趋势。而轻度的干旱胁迫(50 g·L-1)能促进部分种子的萌发,增加种子发芽率和发芽势。采用隶属函数法对16种植物种子的相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数和抗旱指数进行综合评价,结果发现,鬼针草(Bidens pilosa)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、狗尾草(Setaria viridis)种子萌发耐旱性最强,而大针茅(Stipa grandis)最弱。     

四种豆科牧草萌发期对干旱胁迫的响应及抗旱性评价

对陕北黄土高原主要的4种豆科牧草毛苕子、沙打旺、白花草木樨、尖叶胡枝子种子生物学特性及干旱胁迫条件下种子萌发特性进行了研究。结果表明,1)4种植物种子生物学特性各异,沙打旺和毛苕子种子含水量、累计吸水率均大于其他2种,尖叶胡枝子和毛苕子的种子活力大于沙打旺和白花草木樨;2)随着干旱胁迫程度的加剧,4种植物种子总萌发率、幼苗鲜重、抗旱指数及胚根和胚芽的生长均呈下降趋势,且白花草木樨下降幅度最大;3)低浓度的PEG-6000对尖叶胡枝子的种子萌发、沙打旺的胚芽生长以及它们的抗旱指数均具有一定的促进作用;4)采用隶属函数法对干旱胁迫下4种植物萌发期抗旱性进行了综合评价,结果显示,4种植物种子萌发期的抗旱性次序为:毛苕子＞尖叶胡枝子＞沙打旺＞白花草木樨。     

草坪草马蹄金与结缕草种子萌发期抗旱性比较

通过不同浓度分子量为6 000的聚乙二醇(PEG)溶液模拟干旱的方法及不同土壤含水量下成坪速度的试验,比较了马蹄金Dichondra repens与结缕草Zoysia japonica种子萌发期抗旱性强弱。结果表明,马蹄金、结缕草的发芽势随干旱胁迫强度的增加呈下降趋势,马蹄金比结缕草更易受影响,导致出芽整齐度降低;马蹄金种子萌发期抗旱性临界值为-11 bar,结缕草为-7 bar,若以发芽率作为抗旱性衡量标准,则马蹄金种子萌发期抗旱性比结缕草强;短期的轻度土壤水分胁迫有利于马蹄金和结缕草的成坪,严重土壤水分胁迫使成坪速度明显减慢,且结缕草比马蹄金更易受影响。     

PEG模拟干旱胁迫对四种荒漠植物种子萌发的影响

试验以内蒙古阿拉善荒漠4种优势植物:梭梭、红砂、驼绒藜和碱蓬种子为材料,在-3.0～0 MPa 的PEG渗透势下,研究了干旱胁迫对种子萌发的影响,探讨了经PEG浸种预处理后种子的萌发恢复能力。结果表明,随PEG渗透势的下降,梭梭、红砂、驼绒藜和碱蓬种子的萌发和初生根生长均受到不同程度的抑制,总体来看,PEG渗透势越低,抑制作用越明显。但是,轻度的干旱胁迫能促进红砂、驼绒藜和碱蓬种子的萌发,提高红砂和碱蓬种子的发芽指数,刺激了4种荒漠植物的初生根生长。4种荒漠植物种子萌发的最低渗透势阈值分别为-3.0,-2.1,-2.1和-1.5 MPa,说明梭梭种子萌发的抗旱性最强,而碱蓬的抗旱性最弱。经PEG浸种预处理的种子在适宜条件下可以恢复萌发,但浸种时间越长,种子受干旱胁迫的影响越大,甚至其萌发完全被抑制。短时间的PEG浸种预处理提高了红砂种子的发芽率,并显著提高了其发芽指数,刺激了梭梭、红砂、驼绒藜的初生根生长,而碱蓬的初生根生长则一直受到PEG浸种预处理的抑制。     

PEG模拟干旱胁迫下硅对紫花苜蓿萌发及生理特性的影响

在已知硅能提高植物抗逆性的基础上,采用实验室发芽法研究PEG干旱模拟下,硅对紫花苜蓿(Medicago satiava L.‘Sadie7’)萌发及生理的影响。初步探讨硅肥对紫花苜蓿抗旱性的调控机制,以期筛选出有效提高紫花苜蓿抗旱性的适宜硅肥浓度。结果表明:在一定干旱程度和适宜硅浓度下,紫花苜蓿种子发芽率、发芽势和胚根长有所提高,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性增加,而丙二醛(MDA)含量降低。在10%PEG胁迫下,施用1.00mmol·L~(-1)硅酸钾显著提高紫花苜蓿种子发芽势和发芽率,当硅酸钾浓度达到2.50mmol·L~(-1)时会抑制其发芽。在10%和15%PEG浓度下,1.00 mmol·L~(-1)硅酸钾处理后胚根长显著(P0.05)大于对照。在5%和10%PEG胁迫下,2.00mmol·L~(-1)硅酸钾处理显著提高了紫花苜蓿幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性;在15%PEG浓度下,2.50mmol·L~(-1)硅酸钾处理显著降低了幼苗丙二醛(MDA)含量,且提高过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性。干旱胁迫程度不同,所适宜的能提高紫花苜蓿抗旱性的硅酸钾浓度不同。研究表明,硅从紫花苜蓿种子萌发开始就作用其生理生化过程,并且提高其抗逆性。     

五氨基乙酰丙酸对逆境下草地早熟禾萌发及生长的影响

通过发芽试验,探讨不同浓度五氨基乙酰丙酸(5-ALA)对Cd胁迫、盐胁迫及干旱胁迫下草地早熟禾(Poa pratensis)种子萌发及幼苗生长的影响。本试验以草地早熟禾‘午夜’(Poa pratensis‘Midnight’)品种为材料,在Cd(2mg·L~(-1)),NaCl(50 mmol·L~(-1)),PEG(15%)3种处理下分别施加不同浓度的5-ALA(0,5,25,50,100mg·L~(-1)),分析了不同处理下种子发芽势、发芽率、可溶性蛋白等指标。结果表明:不同胁迫下较低浓度(5,25mg·L~(-1))5-ALA均能提高种子的发芽势、发芽率、芽长、根长等指标,而较高浓度(50,100mg·L~(-1))的5-ALA起抑制作用。综合比较4种不同浓度的5-ALA发现,25mg·L~(-1)对胁迫的缓解效应最优,其Cd胁迫下发芽势、发芽率分别比对照增加了21%,33.67%;NaCl胁迫下发芽势、发芽率分别增加了22.67%,23.67%;PEG模拟干旱胁迫下发芽势、发芽率分别增加了15.33%,10.67%。25mg·L~(-1) 5-ALA对NaCl,PEG胁迫下可溶性蛋白含量提高显著,分别提高了6.5和3.8μg·g-1,对于Cd胁迫,可溶性蛋白含量虽有提升但不显著。     

NaCl和等渗PEG4000胁迫对紫花苜蓿种子发芽及生理活性的影响

为比较等渗的NaCl和PEG溶液模拟盐分和水分胁迫条件对紫花苜蓿(Medicago sativa)种子发芽过程的影响,选取5个紫花苜蓿品种分别对其种子发芽率和胚根长度进行统计。结果表明:5个品种受2种胁迫后,其发芽率和胚根长度变化趋势相似,即NaCl能显著降低紫花苜蓿种子的发芽率(P<0.05),PEG4000则影响不大;其胚根长度变化趋势为:受NaCl胁迫后胚根较粗短,PEG4000胁迫后细而长。对受2种胁迫影响较小的中苜三号发芽后其电导率、脯氨酸和叶绿素含量的测定发现,胁迫后电导率均增大,但受NaCl胁迫处理的差异极显著(P<0.01);游离脯氨酸积累均增高,其中PEG4000胁迫处理后,脯氨酸的积累极显著增高(P<0.01);中苜3号受等渗NaCl胁迫后,叶绿素含量最低,对照是其含量的2.3倍(P<0.01),受PEG4000处理后叶绿素含量有所上升,但与对照相比差异不显著。由此说明等渗胁迫条件下,盐胁迫比干旱胁迫对中苜三号的伤害更大。     

盐旱交互对燕麦种子萌发及幼苗生理特性的影响

为揭示燕麦对岩溶生境即钙盐、干旱环境的适应机制,采用聚乙二醇(PEG-6000)设置0(CK)、-0.2、-0.4、-0.6、-0.8、-1.2 MPa模拟岩溶山区不同干旱环境,以氯化钙(CaCl₂)设置0(CK)、50、100、150、200 mmol·L^-1为外源钙离子浓度,模拟岩溶地区土壤钙环境,研究单一胁迫及交互胁迫对燕麦种子的萌发特征和幼苗生理特性的影响。结果表明,中低浓度的单一胁迫及交互胁迫均有利于促进燕麦种子萌发和增强幼苗超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶以及谷胱甘肽的活性,尤其在100 mmol·L^-1 CaCl₂+-0.6 MPa PEG交互胁迫下的发芽率较对照(CK)显著提高42.17%;双因素方差分析结果验证了盐旱交互胁迫比单一胁迫对燕麦的影响更为显著(P<0.05),通过隶属函数综合评价可知燕麦耐受性强弱为:交互胁迫>单一PEG胁迫>单一CaCl₂胁迫,且燕麦受CaCl₂胁迫的临界梯度为100 mmol·L^-1,PEG胁迫的临界梯度为-0.6 MPa,交互胁迫的临界梯度为100 mmol·L^-1 CaCl₂+-0.6 MPa PEG。上述结果说明,在岩溶山区的中低浓度盐旱交互区域种植燕麦能够更好地促进种子萌发和幼苗生长。本研究为燕麦在岩溶地区的引种栽培及抗逆育种研究提供了理论参考依据。     

盐旱胁迫对花花柴种子萌发与幼苗生理生化特性的影响

为探明花花柴(Karelinia caspica)种子萌发和幼苗对盐旱胁迫的耐受性,采用不同浓度的PEG-6000溶液和NaCl溶液模拟盐旱胁迫,研究盐旱胁迫对花花柴种子萌发及幼苗保护酶活性、相对电导率和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,1)花花柴种子最终萌发率随着NaCl和PEG胁迫程度的升高而降低,低浓度胁迫下的种子最终萌发率与对照无显著差异(P0.05);当PEG质量分数大于20%、NaCl溶液浓度大于100mmol·L-1时,各处理下的种子最终萌发率差异显著(P0.05)。2)NaCl浓度为200~300mmol·L-1和PEG质量分数为5%~15%胁迫下的花花柴幼苗叶片丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性随着胁迫时间延长逐渐升高;当幼苗在400~500mmol·L-1 NaCl和25%的PEG胁迫下时,叶片MDA含量随着胁迫时间延长逐渐升高;POD、SOD和CAT活性随着胁迫时间延长先升高后降低。可见,花花柴对逆境环境具有较强的适应能力;25%的PEG为其耐旱临界值,300mol·L-1 NaCl为其耐盐临界值。     

松嫩草地主要豆科牧草种子萌发期耐旱性差异研究

采用8个PEG渗透势梯度模拟干旱胁迫，探讨了松嫩草地8种豆科牧草种子萌发期抗旱性的差异。结果表明：紫花苜蓿、扁蓿豆、兴安胡枝子、细叶胡枝子和黄花草木樨5种小粒种子的发芽率、发芽势和活力指数等指标，在溶液渗透势下降到一0．6MPa后迅速下降，当渗透势下降到-0．8MPa时，各项指标为0；而五脉山黧豆、多茎野豌豆和山野豌豆3种大粒种子则在溶液渗透势下降到-0．3MPa时指标显著下降，下降到-0．6MPa时下降到0。小粒种子的抗早性明显好于大粒种子。在较低的溶液渗透势范围内，PEG有提高种子活力指数和促进幼苗生长的现象，是因为PEG对种子有引发作用，增强了种子的活性所致；PEG处理抑制胚芽生长，是幼苗调节营养分配以适应不良环境的结果。     

PEG胁迫对柳叶水甘草种子萌发及幼苗的影响

采用不同质量分数的聚乙二醇（PEG 6000）模拟干旱胁迫的方法,研究干旱胁迫对柳叶水甘草（Amsonia tabernaemontana）种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,1)5％PEG处理种子其萌发率、萌发速率系数、萌发指数和活力指数均高于对照组,随着胁迫质量分数递增,萌发率下降,复水后,仍能萌发,种子具有一定的抗旱性。2) 幼苗处理随着胁迫质量分数递增及胁迫时间延长,其叶片相对电导率、MDA含量显著增加;脯氨酸含量与叶片相对电导率和MDA含量呈极显著正相关,高质量分数PEG胁迫处理,脯氨酸含量增加;抗氧化酶SOD和POD活性先上升后下降。     

干旱风沙区煤炭基地12种草本植物对干旱胁迫的生理生态响应及抗旱性评价

为筛选适宜于西北干旱风沙区煤炭基地植被恢复建设需要的草本植物,以二色补血草、蒙古冰草、沙生冰草、沙打旺、草木樨、白三叶、苜蓿、甘草、沙蒿、碱蓬、蜀葵、沙米为试验材料,采用盆栽控制土壤水分的方法,研究了土壤自然渐进干旱胁迫下12种草本植物功能性状、光合特性及抗氧化保护酶的变化,并基于主成分分析与隶属函数值相结合的方法,对其抗旱性进行综合评价。结果表明:在土壤渐进干旱胁迫过程中,12种草本植物的株高(H)、比叶面积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)、叶片相对含水量(LRWC)与根冠比(R/S)均受到不同程度的影响,并在胁迫14 d后影响更显著(P<0.05)。渐进干旱胁迫至21 d(土壤含水量为1.35%),12种草本植物的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与蒸腾速率(T_r)均降低;超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量均升高;复水后,各草本植物SOD、CAT活性均降低,而MDA含量存在较大差异,其中蒙古冰草、沙生冰草、沙打旺与苜蓿的MDA含量均升高。主成分分析表明,功能性状与抗氧化保护酶等指标贡献率较大,可作为评价各草种适应干旱胁迫的重要指标。基于主成分分析与隶属函数值相结合的方法,综合评价12种草本植物的抗旱能力排序为:沙蒿>沙打旺>草木樨>蜀葵>蒙古冰草>碱蓬>白三叶>苜蓿=甘草>沙生冰草>二色补血草>沙米。     

低温层积处理对干旱和深埋胁迫下黑果枸杞出苗的影响研究

以低温层积处理和室温干燥储藏下的黑果枸杞果实和种子为研究对象,以沙为基质,对PEG-6000溶液模拟不同强度干旱胁迫及不同沙埋深度下的出苗率、出苗势、出苗指数及恢复发芽率进行研究。结果表明:1)对比PEG 溶液胁迫下的CK组,低温层积处理种子和果实出苗率比室温干燥处理分别提高了60.00%和16.66%,起始出苗天数分别缩短了7、9 d,说明低温层积能有效破除黑果枸杞种子和果实的休眠,提高其出苗率和出苗速率。2)在-0.03、-0.10 MPa PEG 溶液高渗透势下,种子和低温层积果实的出苗指标与CK处理差异性不显著(P>0.05),表明轻度的干旱胁迫不影响种子和低温层积的果实出苗,未层积处理的果实随干旱胁迫的加剧出苗各项指标呈阶梯式显著降低;-0.10 MPa PEG溶液的干旱胁迫成为黑果枸杞出苗的阈值。而干旱胁迫解除后,种子和果实仍能恢复萌发。3)种子和果实的最适播种深度分别为1和3 cm。可直接利用黑果枸杞果实播种育苗,是一件省时、省工且出苗率较高的一项适用技术。