狼尾草[Pennisetumalopecuroides（L.）Spreng]屬禾本科（Gramineae）狼尾草屬（Pennisetumspp.）多年生草種，因花序似狼尾而得名，起源于東亞和澳大利亞西部，中國也是其原產(chǎn)地之一，其野生資源在中國分布較廣，自東北、華北經(jīng)華東、華中及西南各省均有分布，多生長于海拔50～3200m的田岸、荒地、道旁及小山坡上[1]。

　　摘要：以不同滲透勢的聚乙二醇-6000（PEG-6000）溶液模擬干旱脅迫條件，對6份不同來源的狼尾草[Pennisetumalopecuroides（L.）Spreng]種質(zhì)資源的萌發(fā)特性和抗旱能力進行了研究。結(jié)果表明，低濃度的PEG脅迫除了對LW4的發(fā)芽有抑制作用外，對其他材料種子的萌發(fā)表現(xiàn)為促進作用；20%PEG濃度脅迫下所有狼尾草種子的發(fā)芽率急劇下降。在5%～15%的PEG-6000濃度下LW36和LW50的發(fā)芽率呈增加趨勢。低濃度滲透溶液下，大部分狼尾草種質(zhì)的發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)脅迫指數(shù)和萌發(fā)抗旱指數(shù)呈升高趨勢，但胚根和胚芽長度受抑程度較大；隨著濃度的增加，各指標均呈下降趨勢。采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法對狼尾草的相對發(fā)芽率、相對胚根和胚芽長度、抗旱指數(shù)、相對活力指數(shù)等8項指標進行抗旱性綜合評價，結(jié)果發(fā)現(xiàn)來自重慶的LW36和四川廣安的LW50抗旱性較強，而來自湖北鐘祥的LW49抗旱性相對較弱，其余材料居中。

　　關鍵詞：作物生產(chǎn)論文,PEG脅迫,狼尾草[Pennisetumalopecuroides（L.）Spreng],抗旱性,隸屬函數(shù)法

　　目前狼尾草主要用在園林造景和邊坡防護中，作為觀賞草，狼尾草葉色濃綠，整個植株呈噴泉狀，株形優(yōu)美，穗狀圓錐花序在開花時迎風飄逸，觀賞價值高，在園林應用中常在公園道路轉(zhuǎn)彎處或交匯點，也可單一成片種植或與其他花卉如地被菊、藍花鼠尾草、羽毛草等組合配置[2，3]。近年來，狼尾草因具有抗旱、耐粗放管理、維護費用低等優(yōu)點而作為生態(tài)草在高速公路邊坡防護和水土保持中得到利用。但目前無論是城市園林綠地建設還是生態(tài)修復后期的養(yǎng)護工作，水資源缺乏都是共同面臨的嚴重問題。本研究選擇華中地區(qū)不同生境下的狼尾草野生資源，采用PEG高滲溶液模擬干旱進行抗旱性研究，旨在篩選出耐旱節(jié)水的本土狼尾草資源。

　　1材料與方法

　　1.1供試材料

　　供試的狼尾草種質(zhì)材料共6份，均為野生資源，采自河南、湖北、四川、湖南等不同的生態(tài)環(huán)境下，具體見表1。2012年春季將材料種植在湖北省農(nóng)業(yè)科學院牧草資源圃，進行正常的田間養(yǎng)護管理，同年11月收獲成熟種子。

　　1.2試驗方法

　　選飽滿、健康、整齊一致的狼尾草種子作為發(fā)芽材料。種子先用75%的酒精消毒10s，之后1%次氯酸鈉溶液消毒3～5min，再用蒸餾水沖洗，吸干種子表面水分，置于鋪有2張濾紙的培養(yǎng)皿（直徑12cm）中，并用5mL不同濃度的PEG-6000溶液浸潤，每皿100粒，3次重復。試驗設5個水勢梯度：0MPa（0%）、-0.100MPa（5%）、-0.200MPa（10%）、-0.388MPa（15%）和-0.587MPa（20%），根據(jù)Michel等[4]有關PEG-6000溶液濃度與其滲透勢的關系計算并配制。置恒溫培養(yǎng)箱中觀察發(fā)芽情況，溫度25℃，無光照，濕度80%，發(fā)芽標準為胚芽長度達種子一半，胚根長度與種子等長[5]。每天向濾紙加等量不同濃度的PEG-6000溶液2mL，以保持水勢恒定。每天記錄發(fā)芽數(shù)，直至連續(xù)4d不再發(fā)芽為試驗結(jié)束。在第7天隨機取10株正常生長的幼苗，測定胚芽和胚根長度。

　　1.3測定項目及方法

　　1.3.1種子活力的測定計算發(fā)芽率（GR）、發(fā)芽勢（GE）、發(fā)芽指數(shù)（GI）及活力指數(shù)（VI），公式如下：GR=供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%；GE=種子發(fā)芽數(shù)達高峰時的正常發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%。GI=∑Gt/Dt，式中GI為發(fā)芽指數(shù)，Gt為t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽天數(shù)；VI=GI×Sx，Sx為種苗芽平均長度（cm），種苗長度在試驗完后測定。

　　1.3.2萌發(fā)抗旱指數(shù)及脅迫指數(shù)計算萌發(fā)抗旱指數(shù)（GDRI）=滲透脅迫下萌發(fā)指數(shù)/對照萌發(fā)指數(shù)[6]。其中，萌發(fā)指數(shù)=（1.00）nd2+（0.75）nd4+（0.50）nd6+（0.25）nd8，式中nd2、nd4、nd6、nd8分別為第2、4、6、8天的發(fā)芽率，1.00、0.75、0.50、0.25分別為相應萌發(fā)天數(shù)所賦予的抗旱系數(shù)。萌發(fā)脅迫指數(shù)（GSI）=處理發(fā)芽指數(shù)/對照發(fā)芽指數(shù)。

　　1.3.3種子萌發(fā)特性的計算包括相對胚芽長（REBL）、相對胚根長（RERL），并按照“相對性狀指標=滲透脅迫處理下各性狀測定值/對照各性狀測定值×100%”進行計算。

　　1.4數(shù)據(jù)處理

　　試驗數(shù)據(jù)處理采用Excel2007程序繪圖和SPSS16.0等軟件統(tǒng)計分析試驗數(shù)據(jù)。抗旱性綜合評價方法采用模糊數(shù)學中的隸屬函數(shù)法[7]。分別對所測的抗旱指標用下式求出每個種質(zhì)各指標的具體隸屬值。X（μ）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin），式中，X為某種質(zhì)某一指標的測定值；Xmax為所有待鑒定種質(zhì)某一指標測定值的最大值；Xmin為該指標中的最小值。求出每個狼尾草種質(zhì)各抗旱指標在不同PEG-6000濃度下的隸屬值，然后把每一指標在不同PEG-6000濃度下的隸屬值累加求平均值，最后再將每一種質(zhì)各抗旱指標的隸屬值累加求平均值，值越大，則抗旱性越強。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1不同PEG-6000濃度處理對6份狼尾草種子萌發(fā)特性的影響

　　發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)是衡量種子發(fā)芽能力的重要指標，分別反映了種子的發(fā)芽能力、發(fā)芽速度及幼苗生長情況，而活力指數(shù)則是種子活力水平的總體表現(xiàn)。從圖1可知，狼尾草LW36和LW50在5%～15%的PEG濃度脅迫下，發(fā)芽率均較對照高，且LW36在15%PEG濃度以下隨著PEG-6000濃度的升高其發(fā)芽率呈增加趨勢。LW9和LW29在10%的PEG-6000濃度處理以下，種子發(fā)芽率較對照提高，但當濃度增加到15%時，發(fā)芽率降低。LW4則在低5%的PEG-6000濃度脅迫下發(fā)芽即受阻，發(fā)芽率低于對照。在20%的PEG-6000高濃度處理下，6份狼尾草種子的發(fā)芽率均急劇下降，其中LW9和LW49種子發(fā)芽率為0。

　　發(fā)芽指數(shù)的變化規(guī)律與發(fā)芽率略有不同，見圖2。在5%的PEG-6000濃度處理下，除LW4發(fā)芽指數(shù)較對照下降外，其余5份材料均較對照升高。當PEG-6000濃度達10%時，LW36和LW50的發(fā)芽指數(shù)仍較對照明顯增加；而LW49和LW29則較對照有所下降。當PEG-6000濃度增加到15%時，僅LW36發(fā)芽指數(shù)較對照升高，其他材料的發(fā)芽指數(shù)則大幅下降。在20%的PEG-6000高濃度處理下所有材料的發(fā)芽指數(shù)均急劇下降，其中LW49的發(fā)芽指數(shù)為0。

　　在發(fā)芽率相同時，發(fā)芽勢越高的種子，其生命力越強。由圖3可知，LW4和LW9的發(fā)芽勢在未進行PEG-6000處理時較高，分別為65.33%和60.67%，明顯高于其他材料。在5%PEG-6000脅迫下，LW9和LW36的發(fā)芽勢均高于對照，其中LW36較對照增加38.9%。隨著PEG-6000濃度升高到15%，6份狼尾草的發(fā)芽勢均表現(xiàn)為降低，其中LW29的發(fā)芽勢降為0，20%PEG-6000濃度下所有材料的發(fā)芽勢均為0。

　　在不同PEG-6000濃度處理下，6份狼尾草種子的活力指數(shù)變化較大，除LW9和LW36在5%的PEG-6000濃度處理下、LW36在10%的PEG-6000濃度處理下其活力指數(shù)高于對照外，其余材料活力指數(shù)均較對照降低，且隨著PEG-6000濃度的增加，各材料的活力指數(shù)呈逐漸降低的趨勢。15%PEG-6000濃度處理下，LW29種子的活力下降為0；當PEG-6000濃度增加到20%時，除LW4的活力指數(shù)為37.5外，其余狼尾草種子的活力指數(shù)均為0。

　　2.2不同PEG-6000濃度處理對6份狼尾草種子萌發(fā)抗旱指數(shù)和萌發(fā)脅迫指數(shù)的影響

　　圖5、圖6分別是6份狼尾草種子在不同PEG-6000濃度處理下的萌發(fā)抗旱指數(shù)和萌發(fā)脅迫指數(shù)，結(jié)果表明，在5%的PEG-6000低濃度處理下，狼尾草LW9、LW36和LW50三份種質(zhì)的抗旱指數(shù)均大于1，其中LW50抗旱指數(shù)最高，為1.36；與之相反，另外3份材料的抗旱指數(shù)顯著降低，其中LW4最低，為0.76。萌發(fā)脅迫指數(shù)方面，除LW4較對照降低外，其余材料均大于1。當PEG-6000濃度升高到10%時，LW36和LW50抗旱指數(shù)仍大于1，分別為1.02和1.20，而其他狼尾草種質(zhì)的抗旱指數(shù)較對照下降，其中LW49最低，為0.21。在相同濃度的PEG-6000處理下，各材料的萌發(fā)脅迫指數(shù)變化與之相一致，除LW36和LW50高于對照外，其余材料均較對照低，且LW49最低。PEG-6000濃度為15%時，所有材料的萌發(fā)抗旱指數(shù)均較對照降低，但LW36降低幅度最小，為29%，其余在58%～93%之間。萌發(fā)脅迫指數(shù)LW36仍大于1，為1.14，其他材料均較對照降低，LW29最低，為0.18。在20%的PEG-6000濃度處理下，所有材料的萌發(fā)抗旱指數(shù)和萌發(fā)脅迫指數(shù)幾乎為0。

　　2.3不同PEG-6000濃度處理對6份狼尾草種子的相對胚根長和相對胚芽長影響

　　利用PEG-6000模擬干旱脅迫一般會對種子萌發(fā)過程中的胚根和胚芽產(chǎn)生影響。從圖7、圖8可以看出，隨著PEG-6000脅迫的加劇，6份狼尾草種子的相對胚根長均呈現(xiàn)出逐漸下降趨勢。5%PEG-6000脅迫下，相對胚根長度在80%～94%之間；相對胚芽長卻存在明顯差異，其中LW4最大，為115%；LW49最小，為73%。10%PEG-6000脅迫下，相對胚根長度受阻程度加劇，其中LW49下降最多，為63%；相對胚芽長度變化趨勢與之相一致。15%PEG-6000處理下，LW4相對胚根長最大，為46%，LW29相對胚根長則降為0；相對胚芽長也出現(xiàn)了類似情況。20%PEG-6000脅迫下，只有LW4和LW36保持較高的相對胚根長（均為22%）和相對胚芽長（分別為25%和13%）。

　　2.46份狼尾草種質(zhì)材料抗旱性綜合評價

　　種子萌發(fā)期的抗旱性是多因素互作的復雜綜合性狀，用單一指標進行抗旱性能評價難以全面反映植物的真實抗旱能力，因此本研究采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法，對6份狼尾草材料的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對胚根長和相對胚芽長等8項指標進行隸屬函數(shù)值計算，得出不同狼尾草種質(zhì)的抗旱隸屬函數(shù)總平均值（表2）。結(jié)果表明，狼尾草LW36的抗旱性最強，其總平均值為0.567；其次是LW50，總平均值為0.558；在6份狼尾草材料中，LW49的抗旱性最弱，其總平均值為0.355。

　　3小結(jié)與討論

　　用不同濃度的PEG-6000溶液模擬干旱處理種子，使之產(chǎn)生滲透脅迫來研究水分脅迫下種子的萌發(fā)特性目前已有較多報道。研究表明種子在高滲溶液中的吸水能力與植物的抗旱性呈正相關，吸水力強則種子在脅迫下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)相對較高，而吸水力弱的種子與之相反[8]。本試驗采用PEG-6000溶液模擬不同強度的干旱脅迫，對6份來自不同生態(tài)區(qū)域的狼尾草種質(zhì)資源的萌發(fā)特性和耐旱能力進行了研究。結(jié)果表明，5%的PEG-6000脅迫下80%以上的狼尾草種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)較對照增加，這與焦樹英等[9]對來自山東本地和引自美國的3種狼尾草在不同PEG濃度處理下的結(jié)果相一致，也與其他學者在胡枝子屬、羊茅屬、裸燕麥品種等有關低濃度PEG溶液促進種子萌發(fā)的研究結(jié)果相一致[10-13]。關于適宜濃度的PEG可促進種子萌發(fā)機理，有研究認為其降低了種子吸水速率，使種子膜系統(tǒng)得到了較好修復，并提前啟動了與萌發(fā)相關的各種代謝[14]，其促進種子萌發(fā)的程度根據(jù)植物種類、品種和種子最初質(zhì)量不同而異[15]。本試驗中，同年收獲的狼尾草種子，LW50和LW36在對照處理下發(fā)芽率僅為16.0%和26.7%，明顯低于其他4份材料的發(fā)芽率，其中LW4的發(fā)芽率分別是其的4.58倍和2.75倍，分析其原因，可能與這兩份材料從野外采集的時間有關，該材料是2011年11月份分別從重慶和四川野外采集，第二年直播大田，成熟后收集用于試驗用種，而其余材料均為2010年自野外采集，第二年種植試驗地，人為栽培馴化1年，在試驗用種時種子成熟好，發(fā)芽率也高，這與野生種在經(jīng)過栽培馴化后種子萌發(fā)特性較原始狀態(tài)下提高的相關研究結(jié)果相一致。在利用PEG-6000模擬干旱條件對6份狼尾草的脅迫處理中，發(fā)芽率低的LW50和LW36在5%～15%的PEG-6000濃度處理下均高于對照，而LW4在5%的低濃度處理下表現(xiàn)為發(fā)芽受阻，這種現(xiàn)象與Aschermann等[16]的研究結(jié)果相一致。隨PEG-6000濃度的增加，狼尾草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈降低趨勢，15%PEG-6000處理時，各指數(shù)均低于對照，發(fā)芽受到抑制，到20%PEG-6000處理下萌發(fā)能力顯著下降。說明一定濃度的PEG-6000脅迫能提高狼尾草種子的活性，但當干旱脅迫超過種子的承受限度時，其發(fā)芽率將會下降。

　　從野生植物資源中發(fā)掘抗旱性強的優(yōu)良材料進而選育新的品系或品種是充實中國國產(chǎn)草種資源庫的手段之一，也是發(fā)掘優(yōu)良抗旱基因的重要途徑。從本試驗結(jié)果可以看出，各種狼尾草種子抗旱性存在差異，初步分析可能與來源地的自然環(huán)境、氣候條件不同從而造成的生態(tài)適應性不同有關。而種質(zhì)材料的抗旱性通常也是由多種因素相互作用形成的一個復雜的綜合體，因此僅用單個指標評價存在一定的片面性[17，18]，多指標綜合評價更加客觀和全面。關于種子萌發(fā)期相對發(fā)芽率、相對活力指數(shù)、相對發(fā)芽指數(shù)、抗旱指數(shù)等多指標在抗性材料鑒定中應用廣泛，評價結(jié)果可靠[19，20]。本研究采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法通過8個指標對6份不同來源的狼尾草種質(zhì)材料萌發(fā)期的抗旱性進行綜合評價，發(fā)現(xiàn)其具體的抗旱性強弱順序為：LW36>LW50>LW9>LW4>LW29>LW49。

　　本試驗只是初步探討了PEG模擬干旱脅迫對6份狼尾草種質(zhì)材料的種子萌發(fā)和幼苗初生生長的影響，而干旱對植物不同生長發(fā)育階段的影響是否與萌發(fā)期表現(xiàn)一致，還有待進一步驗證。

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