【光照及干旱胁迫对木麻黄种子萌发的影响探究7800字（论文）】

光照及干旱胁迫对木麻黄种子萌发的影响研究目录TOC\o"1-2"\h\u31159光照及干旱胁迫对木麻黄种子萌发的影响研究 113752摘要： 131356关键词：干旱胁迫；木麻黄；种子萌发 1223481前言 2161822实验材料与方法 2197982.1实验材料 320110 34241 3153832.4数据处理 4256363结果与分析 493443.1光照和干旱胁迫下木麻黄种子萌发特性一般性统计 4142243.2不同光照处理对木麻黄种子萌发的影响 5186583.3不同光照处理对木麻黄幼苗生物量的影响 783453.4干旱胁迫对木麻黄种子萌发的影响 8299173.5不同干旱处理对木麻黄幼苗生物量的影响 10108854讨论 124535结论 1331512参考文献 14摘要：为研究木麻黄子萌发和幼苗生长对光照胁迫和干旱胁迫的响应，以期为木麻黄对光照和干旱耐受性提供理论参考，本文以成熟发育良好的木麻黄种子为研究材料，通过设置不同的光照梯度和不同的PEG溶液浓度梯度来分别模拟光照和干旱胁迫，研究二者对木麻黄种子的影响。实验结果表明：1）光照胁迫对木麻黄种子萌发影响不明显，但对种子活力有一定影响。半光梯度下的发芽率和发芽势均高于全光高于全黑梯度，但三者间差异不显著，表明木麻黄种子的发芽与光照强度、有无光照关系不大，有无光照都能萌发，光照不是木麻黄种子萌发所必需的条件。木麻黄种子的活力指数虽然半光高于全光高于全黑，但三者之间差异不大，半光梯度下的发芽指数明显高于全黑梯度且与全光梯度相差不大，说明光照胁迫对木麻黄种子活力大小有一定影响。2）低浓度PEG-600溶液模拟的干旱胁迫对木麻黄种子萌发影响不明显，但对种子活力有一定影响，木麻黄种子的萌发对低浓度PEG模拟的干旱胁迫有一定的适应性，但其种子活力收到干旱胁迫影响较大，当浓度达到25%时，种子便失去活力不再发芽。关键词：干旱胁迫；木麻黄；种子萌发1前言木麻黄（Casuarinaequisetifolia

Forst.）原产于东南亚、太平洋岛屿和澳大利亚，喜高温多湿气候，耐干旱也耐潮湿，广泛用于防沙林、干旱区造林和改良盐碱地。1950年我国开始引进木麻黄用于建造沿海防护林1919年福建泉州将其作为园林景观树种和道路绿化树种引进[2]。目前，木麻黄已成为中国东南沿海防护林的主要树种之一，在改善沿海水土环境、水土保持和防风固沙等方面起到了重要作用[3]，并具有极高生态服务价值，有学者研究发现，福建省的木麻黄林生态系统服务功能，生态价值能达到99%[4]。种子萌发期是大多数植物生活史中最为关键的发育阶段，对环境胁迫最为敏感[5]。种子的生物学特性不同，限制种子萌发的因素也不同。一般来说，光、水、化感物质、土壤pH值、盐分和凋落物可能是种子萌发的限制因素[6]。种子萌发是群落物种更新的关键和基础，它不仅影响着群落的建立、结构和动态，还直接影响着群落中物种的更新、分布和丰度，而不同的环境因素又会使种子的萌发发生相应的变化，种子的萌发率和萌发指数与种子萌发时所具备的外界环境因子有关，并且同一地区的不同物种以及不同地区的同一物种的种子的最适萌发温度都可能不同[7]。因此开展环境因子干扰对种子萌发的影响的实验，对研究植物群落形成、植物生长发育等意义重大。近年来，国内对于木麻黄的研究主要集中在对木麻黄立地质量评价、怎样充分发挥木麻黄生态潜力、木麻黄防护林的健康评价等方面[1]，而关于外界环境因子对木麻黄种子萌发的影响研究相对缺乏。种子萌发是植物生活史上的一个重要环节,研究种子的萌发特性及其与环境因子的关系是种子生理生态学中的重要内容。沿海地区自然环境恶劣，日照强度大，水分蒸发快，且表层沙壤保水能力弱，对凋落于土壤表面的木麻黄种子可能造成不利因素，但此类研究相对缺乏。其中，干旱胁迫是植物最常见的胁迫形式,是影响其种子萌发的重要因素。种子萌发对干旱胁迫的响应模式反映了其适应局地环境的生态机制，研究不同生境下植物的萌发特性可以揭示其生活史特征,为当地植物种类的开发利用提供重要依据[8]。为此，本研究以木麻黄种子为实验材料，模拟干旱及光照胁迫，研究光照、温度和水分条件互作对木麻黄种子萌发的影响，以期明确多种环境因子相互作用对木麻黄种子的萌发特性的影响。为开展木麻黄种群扩散的机制奠定基础，为开展木麻黄种群扩散的机制奠定基础，并为木麻黄的群落更替提供理论和实践依据。2实验材料与方法2.1实验材料实验前进行仪器消毒：将纱布和镊子放入沸水中煮沸6~9min；培养皿洗净放置在烘箱中烘干（120℃，1.5h）备用，用喷雾器对恒温培养箱喷洒甲醛，再密闭1-2d。选用颗粒饱满、大小一致成熟的木麻黄种子，先将种子用纱布包起来浸泡在1%的高锰酸钾溶液中5min，再用离子水连续冲洗3-5次，保证无消毒液残留，再将其置于均匀平摊于干燥滤纸上自然风干表面水分备用。将处理好的种子均匀置于铺有双层滤纸的培养皿中，每皿50粒，分别用去离子水充分润湿滤纸，各处理3个重复，去盖称量各培养皿质量。将培养皿放入恒温培养箱中，设置光照、半光照及黑暗条件3个梯度，在温度25℃、湿度为80%的条件下进行萌发实验。经常转换各重复的位置以确保培养条件一致。每天定点测量一次，早晚各补充一次损失质量的去离子水。每4d更换一次滤纸。用PEG-6000分别配置质量分数为5%、10%、15%、20%、25%共5个梯度的PEG溶液，另设置蒸馏水作为CK组，每组处理3个重复。将双层滤纸铺在培养皿中，再把处理过的种子均匀放置在滤纸上，每个培养皿放50粒，分别用不同浓度的PEG溶液充分润湿滤纸，去盖称量培养皿质量。再将培养皿置于温度为25℃，湿度80%，12h光照/12h黑暗的恒温培养箱中进行萌发实验，每4d更换一次滤纸，早晚各补充一次损失质量的对应浓度的溶液，并经常转换各重复的位置以确保培养条件一致。发芽标准为胚根长度等于种子长度，发芽结束期为连续4d不再有种子发芽。将3组重复中种子发芽最早那天作为该处理组发芽的开始期，从种子置床那天开始观察记录，以后每天定时记录发芽种子数。发芽率（%发芽势（发芽指数GI活力指数VI=GI×2.4数据处理使用Origin2018、Excel2016绘制图表，使用SPSS25.0软件对数据进行单因素分差分析和多重比较。3结果与分析3.1光照和干旱胁迫下木麻黄种子萌发特性一般性统计由表1经过单因素方差分析表明，不同光照条件下木麻黄种子的发芽率、发芽势、活力指数、株高差异均不显著。木麻黄种子的发芽指数间存在显著差异，进一步多重比较的结果表明，全光与全黑没有显著差异，半光与全光和全黑差异达到显著性水平。木麻黄种子萌发后其根长与鲜重存在显著性差异，多重结果表明半光处理下的根长与全光和全黑差异达到显著性水平，全光处理下的鲜重与半光和全黑差异达到显著性水平。不同干旱胁迫下木麻黄种子的各个萌发相关指标均存在显著差异。进一步多重比较结果表明其发芽率在PEG浓度25%处理下与其他各组差异达到显著性水平，发芽指数在PEG浓度5%以及10%的处理下与其他各组达到显著性水平。表1不同条件下木麻黄种子的萌发相关指标发芽率GR/%发芽势GP/%发芽指数GI活力指数VI株高/mm根长/mm鲜重/mg光照全光36.00±5.2915.33±4.3713.83±1.5414.25±3.0310.11±1.283.22±0.094.98±0.65全黑28.67±1.3312.00±1.1511.57±0.4511.90±0.3510.29±0.113.04±0.292.66±0.14半光38.00±3.4618.67±1.7615.50±1.1217.36±1.9211.14±0.421.48±0.172.62±0.29PEG5%35.33±3.7120.00±2.0014.67±1.8914.00±1.789.57±0.382.47±0.115.20±0.1510%30.00±1.1510.67±1.7611.13±1.037.17±0.626.68±1.282.45±0.113.80±0.3815%22.67±6.369.33±2.678.40±2.485.16±1.336.38±0.391.06±0.112.68±0.1020%22.00±7.217.53±2.487.53±2.483.50±1.883.48±1.770.55±0.281.51±0.7625%0000000注：不同小写字母表示处理间差异显著（P＜0.05），下同。3.2不同光照处理对木麻黄种子萌发的影响3.2.1不同光照梯度对木麻黄种子发芽率和发芽势的影响发芽率，发芽势是表示种子发芽能力的重要指标[9]，不同处理，其发芽能力会被胁迫。由图1以及图2可知在不同光照条件木麻黄种子的发芽率和发芽势表现出半光大于全光大于全黑。全光、全黑、半光条件下木麻黄种子发芽率分别为36.00%>28.67%>8.00%，发芽势分别为15.33>12.00>18.67%，因此在半光条件下木麻黄种子萌发得最好。三种光照处理下木麻黄种子的发芽率、发芽势均不存在显著性差异（P>0.05，下同）。图1不同光照对木麻黄发芽率的影响图2不同光照对木麻黄发芽势的影响3.2.2不同光照梯度对木麻黄种子发芽指数和活力指数的影响发芽率不能完整反映种子的活力以及出苗程度[10]因此本实验测定了不同光照条件下木麻黄种子的发芽指数，通过种子的发芽指数对其进行检验。种子活力的强弱可通过活力指数体现[11]。种子萌发的快慢与出苗情况则用发芽指数表现[12]。在不同光照条件木麻黄种子的发芽指数和活力指数表现出半光大于全光大于全黑（图3和图4）。发芽指数中，半光条件下最高，为15.50，全黑条件最低，为11.57；在活力指数中，半光最高，全黑最低，分别是17.36、11.90。发芽指数中除全黑和半光之间存在显著性差异（P<0.05，下同）外，全光与全黑以及半光之间并无显著性差异。种子的活力指数在全光、半光、全黑条件下均不存在显著性差异。图3不同条件对木麻黄发芽指数的影响图4不同条件对木麻黄活力指数的影响3.3不同光照处理对木麻黄幼苗生物量的影响由图5可知，随着光照梯度从全光到全黑，根长呈现先降低后增高的趋势（图5）。不同光照对木麻黄种子根长的处理在光照条件为全光处理下根长最大为3.22mm，在光照条件为半光处理下根长最短为1.48mm，半光条件处理下的根长与全光、全黑均有显著差异，而全光与全黑之间无显著性差异。图5不同条件对木麻黄幼苗根长的影响不同光照处理对木麻黄株高影响作用不明显（图6），其中各苗高大小为全光10.11mm、全黑10.29mm、半光11.14mm，各处理间无显著性差异。该结果表明不同光照条件对木麻黄种子萌发后幼苗生长的高度影响不明显。图6不同条件对木麻黄幼苗株高的影响在不同光照条件处理木麻黄种子中植株重鲜重表现为全光显著高于全黑与半光，全黑与半光之间基本持平（图7）。全光与全黑以及半光之间有显著性差异。全黑与半光之间无显著性差异。表明在木麻黄种子萌发过程中随着光照梯度从全光到全黑植株的物质积累逐渐降低，且降低趋势越来越缓。图7不同条件对木麻黄幼苗鲜重的影响3.4干旱胁迫对木麻黄种子萌发的影响3.4.1不同干旱处理对木麻黄种子发芽率和发芽势的影响木麻黄种子的萌发能力（发芽率、发芽势）随着PEG浓度的增加整体呈下降的趋势(图8、图9)。表明不同PEG浓度对木麻黄种子发芽率和发芽势存在抑制作用。CK组的发芽率最高为36.00，在PEG浓度到达25%时种子已不发芽。随着PEG浓度的增加发芽势呈小幅度增加后迅速下降的趋势在PEG浓度为5%时最高，在上述PEG浓度处理下木麻黄种子发芽势分别为15.33、20.00、10.67、9.33、7.53、0%。通过差异性分析可知，不同浓度PEG处理下在PEG浓度未达到25%时发芽率不存在显著性差异，当PEG浓度在5%时对比其他浓度存在显著性差异(P<0.05)，以上表面木麻黄种子在干旱胁迫下，种子的萌发潜力受到一定的影响，但影响不明显。图8不同PEG浓度对木麻黄发芽率的影响图9不同PEG浓度对木麻黄发芽势的影响3.4.2不同干旱处理对木麻黄种子发芽指数和活力指数的影响由图10、图11可知，5%PEG浓度提高了木麻黄种子的发芽指数，木麻黄种子的发芽指数与活力指数随着PEG浓度的上升整体为下降趋势，随着PEG浓度的增加，发芽指数分别为13.83、14.67、11.13、8.4、7.53、0，活力指数分别为14.25、14.00、7.17、5.16、3.5、0。种子发芽与活力指数是对比种子活力大小的两个首要指标[13-15]。通过差异性分析表明，不同浓度PEG处理间发芽指数和活力指数存在显著差异(P<0.05)。该结果表明木麻黄种子在干旱胁迫下，种子的活性随着PEG浓度的增加不断降低。图10不同PEG浓度对木麻黄发芽指数的影响图11不同PEG浓度对木麻黄活力指数的影响3.5不同干旱处理对木麻黄幼苗生物量的影响由表1以及图12可知木麻黄幼苗根长随着PEG浓度的增加逐渐降低。随着PEG浓度的增加，木麻黄幼苗根长分别为3.22、2.47、2.45、1.06、0.55、0mm。差异性分析表明，不同浓度PEG浓度处理间木麻黄幼苗根长存在显著差异(P<0.05)。该结果表明木麻黄幼苗在干旱胁迫下，幼苗根生长受到抑制。图12不同PEG浓度对木麻黄幼苗根长的影响由表1以及图13可知随着PEG浓度的增加木麻黄幼苗株高呈下降的趋势。发芽后幼苗生长的高度CK组最高为10.11mm，在PEG浓度到达25%是种子不发芽株高为0mm。CK处理与其他PEG浓度之间存在显著性差异(P<0.05)。该结果表明干旱胁迫对木麻黄幼苗株高具有抑制作用。图13不同PEG浓度对木麻黄幼苗株高的影响由表1以及图14可知，5%PEG浓度时木麻黄的鲜重最高，但随着PEG浓度的上升，木麻黄的鲜重呈整体下降趋势，不同浓度鲜重分别为4.89、5.20、3.80、2.68、1.51、0mg。通过差异性分析表明，不同浓度PEG处理间鲜重存在显著差异(P<0.05)。该结果表明在干旱胁迫下随着PEG浓度的增加木麻黄幼苗鲜重不断降低。图14不同PEG浓度对木麻黄幼苗鲜重的影响4讨论木麻黄生长迅速，萌芽力强，在东南沿海许多城市中木麻黄被采用为行道树，因此研究光照及干旱胁迫对木麻黄种子萌发的影响对海岸防风固沙以及城市行道树引种的选择具有重要的意义。种子萌发对植物种群的更新影响很大。如何应对种子萌发过程中的不利环境，对植物的生存具有重要意义[22]。PEG(聚乙二醇)对植物的毒性较小，可以使植物的组织和细胞处于干旱环境的胁迫下。在牧草、作物、观赏植物等抗旱性研究中得到了广泛的应用[16-21]。因此本实验利用3种不同光照梯度模拟光照胁迫以及５种不同的PEG浓度梯度模拟干旱胁迫，分析了木麻黄种子萌发特性。光照是影响种子萌发的重要环境因子，但不是木麻黄种子萌发的必要条件。光照对某些种子的萌发是所必须的，如对叶榕(Ficushispida)、益母草(Leonurusartemisia)的种子[23-25]；而对有斑百合(Liliumconcolor)、川百合(L.davidii)、毛百合(L.dauricum)种子的萌发有明显的促进作用[26]。本研究发现当在温度25℃、湿度为80%的条件下且补充损失质量的超纯水时，半光梯度下的发芽率和发芽势均高于全光高于全黑梯度但三者之间差异不显著，表明木麻黄种子的发芽率大小与光照强度有无光照关系不大，有无光照都能萌发，光照不是木麻黄种子萌发所必需的条件。半光梯度下的发芽指数明显高于全黑梯度且与全光梯度相差不大，活力指数虽然半光高于全光高于全黑但三者之间差异不大，说明光照胁迫对木麻黄种子活力大小有一定影响。水分对木麻黄种子影响随干旱胁迫强度而变化。影响种群稳定更新的重要环境因子之一是水分[27]，在干旱胁迫环境下，种子可以通过加速自身代谢和调节内渗透压来适应外部水分带来的胁迫，增强对干旱的耐受性[28]，种子的萌发由于收到干旱胁迫的影响进一步影响幼苗的发育，从而严重影响植物群落的更新，因此本研究针对干旱胁迫对木麻黄种子萌发的影响得出其发芽率与发芽势随着PEG浓度的增加整体呈下降的趋势，但除去25%PEG处理之外的各组处理间差异不显著，在PEG浓度达到25%时种子已经不发芽。其发芽指数在PEG浓度在0~5%时呈上升状态，不同浓度PEG处理间发芽指数和活力指数存在显著差异。表明木麻黄种子的萌发对低浓度PEG模拟的干旱胁迫有一定的适应性，但其种子活力收到干旱胁迫影响较大，当浓度达到25%时，种子便失去活力不再发芽。在种子萌发过程中幼苗的苗高根长鲜重等指标能够反映种子质量的优劣[29-31]。种子萌发后，植物的根、茎生长量是表征植物应答干旱胁迫能力的指标之一[32]，植物幼苗的株高、根长、鲜重整体随着PEG浓度的提高呈下降趋势且各组处理间差异显著，该结果表明干旱胁迫对木麻黄种子萌发过程有一定影响。结论本试验以发育良好的木麻黄种子通过使用不同浓度的PEG溶液模拟不同程度的干旱胁迫以及运用不同光照梯度模拟光照胁迫来测定光照及干旱胁迫对木麻黄种子萌发的影响。不同光照梯度处理下，木麻黄种子的萌发相关指标均随着光照梯度的降低（80%~0）呈现先增高后降低的趋势，发芽率、发芽势、活力指数间各组处理差异不显著，发芽指数在全黑处理下与其他组差异显著，表明光照胁迫对木麻黄种子萌发影响不明显，但对种子活力有一定影响。不同浓度PEG-6000溶液处理下，木麻黄种子的发芽率、活力指数随着PEG浓度的提高（0~25%）呈现下降趋势，其发芽势、发芽指数随着PEG浓度的提高呈先微增高后下降的趋势，当PEG浓度到达25%时种子不发芽。在PEG低浓度处理时各组种子的发芽率差异不显著，其发芽势和发芽指数以及活力指数差异显著，表明低浓度PEG-6000溶液模拟的干旱胁迫对木麻黄种子萌发影响不明显，但对种子活力有一定影响。本研究设置不同浓度的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫和不同的光照梯度模拟光照胁迫，分别研究二者对木麻黄种子萌发的影响，实验中没有涉及到二者相互作用下木麻黄种子萌发的情况以及选取的木麻黄种子类别较为单一，实验结论普遍性不足，在未来在研究时可以选取不同种类的木麻黄种子并进行多因素交互试验，使试验结论更具有普遍性，为木麻黄种子萌发的相关研究提供更具多元性的研究成果。参考文献仲崇禄,白嘉雨,张勇我国木麻黄种质资源引种与保存[J].林业科学研究,2005,18(3):345-350.刘强，张亚辉.海口地区木麻黄林根瘤调查及影响结瘤的因子探讨[J林业科学,2002,38(5):175-180叶功富,黄雍容,卢昌义,等.海岸带木麻黄林生态系统过程与可持续管理[J].世界林业研究,2012,25(3):32-37.叶功富,王珍,高伟,等.福建省沿海防护林生态系统服务功能及其评价[C]//中国科学技术协会、天津市人民政府.第十三届中国科协年会第16分会场-沿海生态建设与城乡人居环境学术研讨会论文集.中国科学技术协会、天津市人民政府:中国科学技术协会学会学术部,2011:11-18.伏兵哲，兰剑，李小伟，等.PEG-6000旱胁迫对16个苜蓿品种种子萌发的影响[J].种子，2012，31(4)：10-14.黄忠良,彭少麟,易俗,2001.影响季风常绿阔叶林幼苗定居的主要因素[J].热带亚热带植物学报,9(2):123-128.YOUSHENG

C,

SZIKLAI

O.

Preliminary

study

on

the

germination

ofToonasinensis(A.Juss.)roem.

seed

from

eleven

Chineseprovenances.Forest

Ecology

and

Management,

1985,

10(3):

269-281.赵晓英,任继周,王彦荣,等.3种锦鸡儿种子萌发对温度和水分的响应[J].西北植物学报,2005,25(2):211-217.武冲,

仲崇禄,张勇,等.聚乙二醇模拟干旱对三种木麻黄种子萌发的影响[J].中南林业科技大学学报，2011,31(2):22-26张晓元,江满霞,李泽良,等.种植密度对油菜重要农艺性状与收获指数的影响[J].安徽农业科学,2017,45(4):19-20.殷丽丽,陈晓亮,陈璐璐,等.NaCl、Na2SO4和Na2CO3对绿豆种子萌发的影响[J].作物杂志,2019(3):192-196.崔丰磊,周毅,杨萍,等.NaCl处理对水稻不同品种幼苗生长的影响[J].中国农业信息,2015(16):35-36,70.何淼，高耀辉，徐鹏飞，等．中国芒幼苗对上壤干旱胁迫的生理响[J]．安徽农业科学，2013，41(30):12125一12128.于志贤，耿棵，侯建华，等．盐胁迫对不同基因型向口葵种子萌发的影响[J]．种子2013，32(10):29-33.张凤银，陈禅友，胡志辉.PEG-6000胁迫对宿根天人菊种子萌发及幼苗生理特性的影响[J]．西北农林科技大学学报(自然科学版)，2014(01):132一136许耀照，曾秀存，王勤礼，等.PEG模拟干旱胁连对不同黄瓜品种种子萌发的景响[J].中国蔬菜，2010(14):54一59.于军，焦培培.聚乙二醇(PEG一6000)横拟干旱胁迫抑喇矮沙冬青种子的萌发[J].基因组学与应用生物学，2010，29(2):355—360.TurkanI

.

,

BorM.

,

0zdcmirF.

,

etal

.

Differential

response

soflipid

peroxidation

andantioxid

antsin

the

leaves

ofdroughttolerant

P.

acutifolius

Urayand

drought

-sensitive

P.

vulguris

L.

subject

edtopolyethyleneglycolmediate

dwaterstress

[

J