苜蓿和扁蓿豆萌发期耐盐指标筛选及耐盐性综合评价

为探究苜蓿(Medicago sativa L.)和扁蓿豆(Medicago ruthenica(L.)Trautv.)种子萌发期的耐盐性强弱,采用复盐溶液模拟盐胁迫的方法,研究了不同浓度梯度(0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%)盐胁迫对5份野生苜蓿和5份野生扁蓿豆种子萌发的影响。测定了发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长、苗长、幼苗干重,利用方差分析、相关分析、主成分分析、隶属函数分析和灰色关联分析进行了耐盐性综合评价。结果表明相同指标不同浓度盐溶液和不同材料之间多存在显著差异,各指标之间存在不同程度的相关关系。各指标中与耐盐强弱最相关的指标为幼苗干重,其关联度为0.752,其次为发芽率,关联度为0.745。供试10份材料中来源于中国内蒙古通辽市大青沟自然保护区的扁蓿豆和中国内蒙古呼和浩特武川县的扁蓿豆耐盐性较强,其综合耐盐D值和关联度均较高,分别为0.807、0.699和0.793、0.716。总体比较供试苜蓿和扁蓿豆材料,扁蓿豆萌发期耐盐性较强。     

海滨锦葵萌发期和苗期盐胁迫反应及耐盐性鉴定指标筛选

选用海滨锦葵自然群体为研究材料,以Na Cl溶液为盐胁迫,研究海滨锦葵在不同浓度盐胁迫下萌发期和幼苗期生长状况的变化,并筛选萌发期和幼苗期耐盐鉴定指标。结果表明,Na Cl胁迫下海滨锦葵种子发芽率、发芽势、发芽指数、下胚轴长、胚根长、鲜重、活力指数及幼苗株高均降低,并且各指标的盐害系数随着盐胁迫浓度的升高而升高。较低Na Cl浓度(0.5%~1.5%)胁迫下的幼苗地上干重和地上鲜重高于未用Na Cl胁迫的幼苗,2.0%和2.5%浓度的Na Cl胁迫抑制了地上干重和地上鲜重。1.0%和2.0%的Na Cl浓度分别是萌发期和幼苗期鉴定海滨锦葵耐盐性的适宜浓度,发芽率、发芽势、发芽指数、下胚轴长、根长、鲜重以及活力指数可以作为萌发期耐盐性的鉴定指标,株高、地上鲜重和地上干重可以作为幼苗期耐盐性的鉴定指标。     

聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫抑制矮沙冬青种子的萌发

本研究以新疆特有濒危保护植物矮沙冬青(A mmmopiptanthus nanus(M.Pop.)Cheng f.)的种子为材料,用不同渗透势浓度的聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫,探讨干旱胁迫对矮沙冬青种子发芽率、平均发芽速度、胚轴和胚根长度及发芽指数、活力指数的影响.结果表明,不同浓度PEG胁迫处理均降低了种子的发芽率,延缓了矮沙冬青种子萌发进程;种子的发芽率、发芽指数和活力指数均随胁迫强度的增加呈明显下降趋势.当-1.20 MPa的PEG胁迫处理的种子在试验结束时仍未能萌发,表明-1.20 MPa是矮沙冬青种子萌发的临界水势.PEG模拟干旱胁迫中,当PEG处理为-0.2 MPa时,虽然最终发芽率与对照一样,但其胚根、胚轴的长度都比对照短,说明矮沙冬青胚根、胚轴的生长比发芽率对干旱胁迫更敏感.干旱胁迫可能是导致矮沙冬青种群天然更新能力弱的原因之一.本研究将为矮沙冬青种质资源的保护和种群的恢复提供科学依据.     

干旱胁迫对3种狼尾草种子萌发和幼苗生长的影响

采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫和盆栽控水方法,研究了干旱胁迫对3种狼尾草种子萌发及苗期生长的影响.结果表明:低浓度的PEG(5%)胁迫会提高狼尾草种子的发芽率和发芽指数,当PEG体积分数大于10%时,3种狼尾草的种子发芽率随PEG浓度的增加显著下降(P<0.05),但根冠比增加;在高浓度PEG胁迫下,小穗狼尾草种子相对发芽指数大于羽绒狼尾草和巨人狼尾草,其抗旱半致死浓度和极限浓度高于巨人狼尾草;苗期盆栽控水8 d后,巨人狼尾草叶片的旱害级别高于羽绒狼尾草和小穗狼尾草,小穗狼尾草的叶片相对含水量、脯氨酸含量均高于巨人狼尾草,丙二醛含量低于巨人狼尾草.研究发现,提高苗期狼尾草叶片含水量和脯氨酸积累量有利于增强其抗旱性;小穗狼尾草的苗期抗旱性结果和种子的抗渗透胁迫表现一致,并证实其抗旱性最强.     

温度对干旱、盐胁迫下两种黄芪属种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨温度对干旱、盐胁迫下黄芪属种子萌发和幼苗生长特性的影响,以黄芪属蒙古黄芪和扁茎黄芪2种种子为研究对象,纯净水处理为对照组,NaCl、PEG处理为实验组,设置4个渗透势水平(0、-0.1、-0.3、-0.5 MPa),置于5种不同的温度(10、15、20、25、30 ℃)下,每日观察并记录两种种子萌发和幼苗生长情况。结果表明：旱盐胁迫下蒙古黄芪和扁茎黄芪种子萌发最适宜的温度分别为25和20 ℃左右;蒙古黄芪耐高温不耐低温,而扁茎黄芪恰恰相反;但25和20 ℃均适宜两种幼苗生长,包括胚根、胚轴和子叶的生长。蒙古黄芪各处理组(除未发芽的种子)的平均发芽时间都比扁茎黄芪长;NaCl胁迫程度的增加使得两种种子的最终发芽率降低,但蒙古黄芪的耐盐性高于扁茎黄芪;随着PEG胁迫程度的增加,二者的发芽均受到抑制,甚至会出现完全不萌发,但扁茎黄芪的耐旱性高于蒙古黄芪;在相同的渗透势时,尤其是-0.5 MPa,PEG比NaCl对两种种子的影响大;交互胁迫作用下,随着渗透势的增加两种幼苗的鲜重、干重以及胚根、胚轴、子叶的长和宽变化较大;利用Design Expert软件预测发现：温度25 ℃、NaCl渗透势为-0.1 MPa,温度24 ℃、PEG渗透势为-0.04 MPa的处理是蒙古黄芪种子萌发和幼苗生长达到最优化的组合;而扁茎黄芪最优化的组合则为23 ℃下NaCl渗透势为-0.07 MPa的处理,20 ℃下PEG渗透势为-0.13 MPa的处理。     

温度对干旱、盐胁迫下两种黄芪属种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨温度对干旱、盐胁迫下黄芪属种子萌发和幼苗生长特性的影响,以黄芪属蒙古黄芪和扁茎黄芪2种种子为研究对象,纯净水处理为对照组,NaCl、PEG处理为实验组,设置4个渗透势水平(0、-0.1、-0.3、-0.5 MPa),置于5种不同的温度(10、15、20、25、30℃)下,每日观察并记录两种种子萌发和幼苗生长情况。结果表明:旱盐胁迫下蒙古黄芪和扁茎黄芪种子萌发最适宜的温度分别为25和20℃左右;蒙古黄芪耐高温不耐低温,而扁茎黄芪恰恰相反;但25和20℃均适宜两种幼苗生长,包括胚根、胚轴和子叶的生长。蒙古黄芪各处理组(除未发芽的种子)的平均发芽时间都比扁茎黄芪长; NaCl胁迫程度的增加使得两种种子的最终发芽率降低,但蒙古黄芪的耐盐性高于扁茎黄芪;随着PEG胁迫程度的增加,二者的发芽均受到抑制,甚至会出现完全不萌发,但扁茎黄芪的耐旱性高于蒙古黄芪;在相同的渗透势时,尤其是-0.5 MPa,PEG比NaCl对两种种子的影响大;交互胁迫作用下,随着渗透势的增加两种幼苗的鲜重、干重以及胚根、胚轴、子叶的长和宽变化较大;利用Design Expert软件预测发现:温度25℃、NaCl渗透势为-0.1 MPa,温度24℃、PEG渗透势为-0.04 MPa的处理是蒙古黄芪种子萌发和幼苗生长达到最优化的组合;而扁茎黄芪最优化的组合则为23℃下NaCl渗透势为-0.07 MPa的处理,20℃下PEG渗透势为-0.13 MPa的处理。     

赤霉素浸种时长和施用浓度对重度干旱和盐胁迫下黄芪种子萌发的影响

为研究赤霉素(GA3)浸种时长和施用浓度对重度干旱和盐胁迫下膜荚黄芪种子萌发的影响,使用5个浓度(0、50、100、200、400 mg·L-1)的GA3将种子分别浸泡5个时长(6、12、24、36、48 h)后置入渗透势为-0.6 MPa的PEG和-0.9 MPa的Na Cl溶液中进行发芽试验,测定最终发芽率和平均发芽时间。结果表明:膜荚黄芪种子在两种胁迫下的发芽率均随GA3浸种时间的延长和浓度的上升呈逐渐增高的趋势,处理间差异显著(P0.05);Na Cl胁迫下,100 mg·L-1GA3浸种36 h处理发芽率最高,达到83.33%;而PEG胁迫下,100mg·L-1GA3浸种48 h处理发芽率最高,达到80.00%;使用200 mg·L-1以上浓度的GA3浸种超过24 h开始对萌发产生抑制;GA3浸种能促进种子萌发可能与改变种皮透性和促进胚的活化均相关。采用Design Expert软件通过响应面模拟得出,100 mg·L-1GA3浸种36 h为整合重度渗透胁迫下较为适用的处理组合。     

水分胁迫下紫花苜蓿和高粱种子萌发特性及幼苗耐旱性

利用PEG溶液(水势梯度:-0.1～-0.5MPa)模拟水分胁迫,研究了紫花苜蓿(品种:阿尔冈金和陇东)和高粱(品种:抗四)种子的萌发能力的变化及对萌发环境的最低水分需求,并进行种间差异比较.结果显示:PEG水分胁迫通过限制种子有效水分的吸收而抑制了其萌发,且随着胁迫强度的增加,萌发能力减弱,主要表现在:萌发率、吸水速率、萌发活力、萌发胁迫指数等随胁迫强度的增加而下降,根芽比则随之增加.另一方面,种子群体萌动、萌发和出苗达50%概率时间随胁迫强度的增加而越发延迟,且各阶段对环境临界水势的需求不同,出苗阶段最为严格,说明种子出苗过程对环境水分胁迫最为敏感,耐旱能力最弱.相比之下,在同等胁迫条件下,高粱种子的萌发能力较苜蓿种子受到影响较小,各个阶段对环境水势的需求也相对较为宽松.因此,苜蓿苗期对干旱胁迫的忍耐能力不及高粱,且出苗过程中对环境水分条件的需求存在品种间差异.     

模拟水分胁迫对不同种源麻楝种子萌发能力的影响

以麻楝6个种源种子为试验材料,用不同浓度的聚乙二醇(PEG)溶液模拟干旱胁迫,探讨干旱胁迫对种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及幼苗苗高和胚根长及根苗比的影响,为麻楝的引种和推广种植提供依据。结果显示:(1)不同水势胁迫处理均降低了麻楝种子的发芽率和发芽势,当水势为-0.40MPa时延缓了种子萌发进程;种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均随干旱胁迫强度的增加呈明显下降的趋势;当胁迫水势为-0.86MPa时,干旱胁迫处理的种子在试验结束时仍未能萌发,即-0.86MPa是麻楝种子萌发的临界水势。(2)当胁迫水势高于-0.40MPa时,麻楝幼苗的胚根长度与对照组差异不显著且长于对照组,说明高于-0.40MPa的水势有利于麻楝种子胚根的生长;麻楝幼苗苗高生长则是随着PEG浓度的升高而逐渐减缓。(3)适当的干旱胁迫可以增大各种源麻楝幼苗根苗比,且在胁迫水势高于-0.20MPa时都达到最大值。研究表明,麻楝种子具有一定的抗干旱胁迫的萌发能力,并以来自缅甸的Khin Aye Pale和泰国的Phu Wiang材料较强,来源于中国三亚和马来西亚Ulu Tranan的较弱。     

聚乙二醇模拟水分胁迫对沙地樟子松种子萌发影响研究

以引种区沙地樟子松种子为材料,观测了聚乙二醇(PEG)模拟水分胁迫对沙地樟子松种子萌发的影响.结果表明,不同浓度PEG处理胁迫对种子的萌发均有一定的延缓作用;种子的发芽率、发芽指数和发芽势随胁迫强度的增加呈现明显下降趋势.30%PEG处理的种子在试验结束后仍未能萌发,表明樟子松种子的萌发的临界PEG水分胁迫值小于30%,相当于-1.20MPa的水势.种子发芽后胚根和胚轴的生长亦受到PEG模拟水分胁迫,当PEG浓度为10%时(相当于-0.2MPa水势),胚根、胚轴的长度都较短,说明樟子松种子的胚根、胚轴的生长对PEG模拟干旱胁迫更敏感;但胚根/胚芽的比值随PEG模拟水分胁迫的强度增加而增加,表明樟子松种子萌发后对水分胁迫具有较强的适应性.由此可见,干旱胁迫影响引种区沙地樟子松种子的萌发可能是导致沙地樟子松人工林不能天然更新的因素之一.     

等渗的盐分和水分胁迫对杠柳种子萌发的影响

通过等渗的NaCl和PEG溶液模拟盐分和水分胁迫,设置渗透梯度,在控制条件下对杠柳种子的萌发过程中总萌发率、幼苗鲜重、胚根生长、种子活力、发芽值等指标系统研究,对种子萌发率与渗透势之间关系进行回归分析,主要结果包括：（1）杠柳种子萌发过程中总萌发率、幼苗鲜重、活力指数和发芽值四项指标均随NaCl和PEG溶液的渗透势降低逐渐下降,综合研究活力指数和发芽值表明渗透势≥-0.5 MPa和≤-1.4 MPa时,PEG对种子萌发抑制作用大于NaCl,其他情况相反;（2）杠柳种子逐日萌发率和胚根日变化研究表明,与NaCl相比,PEG推迟杠柳种子萌发,并且对胚根增长抑制作用较大;（3）建立盐分和水分胁迫条件下种子萌发率与渗透势回归方程,发现杠柳种子在PEG胁迫下的萌发临界值和极限值为-1.0和-1.4 MPa,在NaCl胁迫下是-0.9和-1.3 MPa,解除胁迫条件,不同处理的杠柳种子复水萌发率均达到100%。说明杠柳具有良好的耐盐抗旱的特性。     

外源水杨酸对干旱胁迫下小冠花种子萌发及幼芽生理特性的影响

以豆科牧草“绿宝石”小冠花为试材,研究PEG-6000(浓度8%和12%)模拟干旱胁迫下不同浓度外源水杨酸(0、0.5、1.0和2.0 mmol·L^-1)对小冠花种子萌发和幼芽生理特性的影响.结果表明: 0.5～1.0 mmol·L^-1水杨酸显著提高了干旱胁迫下小冠花种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和芽长,12%PEG胁迫下1.0 mmol·L^-1水杨酸处理小冠花幼芽干质量显著高于干旱处理.0.5～1.0 mmol·L^-1水杨酸处理显著提高了干旱胁迫下小冠花幼芽脯氨酸、可溶性蛋白含量,显著提高了过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性,显著降低了幼芽细胞电解质渗透率、H₂O₂含量、O₂^-·产生速率,其中以1.0 mmol·L^-1水杨酸处理效果最好.水杨酸浓度超过2.0 mmol·L^-1时对干旱胁迫没有缓解效应.表明适宜浓度的水杨酸(0.5～1.0 mmol·L^-1)可以提高小冠花幼芽渗透调节能力和抗氧化能力,促进小冠花生长,缓解干旱胁迫伤害.     

紫花苜蓿种子萌发及幼苗生理特性对PEG6000模拟渗透势的响应

用不同质量浓度PEG6000(0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%,渗透势分别为0、-0.06、-0.17、-0.32、-0.53、-0.79、-1.10 MPa)控制渗透势,研究紫花苜蓿种子萌发及幼苗生理特性对不同渗透势的响应.结果表明: 种子5项萌发指标均随渗透势降低呈先升后降趋势,-0.06 MPa时萌发指数和活力指数最高,-0.17 MPa时发芽率、发芽势和发芽指数最高;幼苗过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性和叶绿素含量均随渗透势降低呈先升后降趋势,-0.17 MPa时各指标值最高;叶绿素a/b随渗透势降低呈先降后升趋势,-0.06 MPa时最低;游离脯氨酸、丙二醛含量和相对电导率随渗透势降低而持续升高.渗透势为-0.06～-0.17 MPa时,种子萌发和幼苗生理综合评价结果最优,是最适宜种子萌发的渗透势条件,而当渗透势低于-0.79 MPa时,对种子萌发产生抑制.     

Changes in Germination and Seedling Traits of Sesame under Simulated Drought

Drought is considered one of the leading abiotic constraints to agricultural crop production globally. Present study was conducted to assess the effects of different drought treatments (viz. Control, 10% PEG, and 20% PEG) on seed germination, germination indices, seedling traits, and drought tolerance indices of sesame. Our results showed that maximum reduction in the studied parameters was observed at higher PEG concentration (i.e., 20% PEG). As compared to control, the drought treatments viz. 10% and 20% PEG decreased the values for germination indices, such as germination percentage, coefficient of variation of germination time, germination index, and seedling vigor index. Similarly, for seedling traits, the values were decreased for root length, shoot length, root shoot ratio, root fresh weight, shoot fresh weight, root dry weight and shoot dry weight under 10% and 20% PEG treatments significantly in comparison with control. Furthermore, relative to control, the values for drought tolerance indices, such as germination drought tolerance index, root length drought tolerance index, shoot length drought tolerance index, total seedling length drought tolerance index, root fresh weight drought tolerance index, shoot fresh weight drought tolerance index, total fresh weight drought tolerance index, root dry weight drought tolerance index, shoot dry weight drought tolerance index and total dry weight drought tolerance index were also reduced under 10% and 20% PEG treatments, respectively. Our results confirms that drought impact on seed germination and seedling traits could be quantified by using different indices which can further help to design drought adaptation and mitigation strategies. Based on these results it can be concluded that germination indices, seedling traits, and drought tolerance indices have great potential to simulate drought stress impacts on different crop traits thus they should be used in all kinds of stress related studies.     

Morpho-Physiological Responses of Alamo Switchgrass During Germination and Early Seedling Stage Under Salinity or Water Stress Conditions

Switchgrass (Panicum virgatum L.) is a warm perennial grass with valuable characteristics as a biofuel crop. To avoid competition with food crops, biofuel crops will be likely relegated to less productive soils such as marginal lands. Consequently, the salinity and water scarcity problems that commonly affect marginal lands compromise biofuel crop germination, emergence, and seedling establishment. The aims of this study were to study the germination and seedling growth of switchgrass under salinity and water stress and to describe the morpho-anatomical responses of the roots and leaves in the seedlings to these stress conditions. The effect of salt and water stress was assessed using sodium chloride (NaCl) and polyethylene glycol (PEG) 8000 at the same water potentials of ??0.8, ??1.0, and ??1.2 MPa. Seeds were moist prechilled for 7 days at 5 °C and germinated at 30/15 °C (8 h light/16 h dark). NaCl treatments (??0.8 and ??1.0 MPa) delayed germination rates but did not reduce the final germination percentage, whereas at a lower potential (??1.2 MPa), the final germination percentage was diminished. The effects of PEG (??1.0 and ??1.2 MPa) on the germination rate and final percentage were more detrimental than those induced by isosmotic concentrations of NaCl. PEG and NaCl reduced significantly the vigor index of ??0.8 to ??1.2 MPa. The morpho-anatomical changes such as the reduction in the root cross-sectional area and the thickening of the endodermis walls for both stress conditions and aerenchyma formation in the cortex under salinity could significantly contribute in the survival and tolerance during the early seedling stages.     

干旱胁迫对鹿角杜鹃种子萌发和幼苗生理特性的影响

为探明鹿角杜鹃种子萌发和幼苗生长期的耐旱性,以鹿角杜鹃干种子和90d苗龄幼苗为材料,采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟不同程度的干旱胁迫,研究干旱胁迫对其种子萌发、早期幼苗生长及幼苗的细胞膜透性、MDA含量、有机渗透调节物质和抗氧化酶活性的影响,并对种子萌发率、早期幼苗生长量与PEG胁迫浓度间进行了回归分析。结果表明:(1)5%~25%PEG胁迫范围内,随着干旱胁迫程度的增加,鹿角杜鹃种子的发芽启动时间推迟,发芽持续时间延长,发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和幼苗生长量显著降低;重度干旱胁迫(25%PEG)下,鹿角杜鹃种子完全未萌发。(2)发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及幼苗生长量的变化均与干旱胁迫程度呈极显著负相关关系,回归分析求得鹿角杜鹃种子萌发的半致死PEG干旱胁迫浓度为15.68%、半致矮PEG干旱胁迫浓度为15.37%。(3)随着PEG胁迫浓度的增加,鹿角杜鹃幼苗叶片SOD活性呈先升后降的趋势,但各胁迫处理仍显著高于CK(0%PEG);细胞膜透性、MDA、脯氨酸、可溶性糖含量、POD和CAT活性则在中度(15%~20%PEG)和重度胁迫下显著升高,与干旱胁迫程度呈极显著正相关关系。研究表明,干旱胁迫显著抑制了鹿角杜鹃种子萌发和早期幼苗生长,使其细胞膜受到损伤,同时鹿角杜鹃可通过体内渗透调节物质和抗氧化酶活性的增加来适应干旱环境,使得自身受抑制、损伤程度降到最低。     

水杨酸和阿斯匹林对小麦盐害的缓解作用

盐胁迫条件下水杨酸和阿斯匹林能提高小麦种子发芽率、发芽指数和活力指数,降低幼苗叶片质膜透性和盐胁迫对细胞膜的伤害,提高幼苗体内超氧化物歧化酶、过氧化物酶等细胞保护酶的活性,减少膜脂过氧化作用产物丙二醛的积累,降低根系Ｎａ＋和提高根系Ｋ＋ 的向上运输选择性。所有这些变化都有利于缓解盐胁迫对小麦的伤害,提高其对盐胁迫的适应性。     

混合盐碱胁迫对芹菜种子萌发的影响

NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3按不同比例混合,模拟盐度和pH变化规律与天然盐碱地相似的15种盐碱条件,探讨混合盐碱胁迫对芹菜(Apium graveolens)种子萌发的影响.结果表明:芹菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均随盐浓度的升高,pH的增大呈下降趋势.芹菜种子的萌发主要受盐浓度的影响,不同盐浓度间的影响差异大;当盐浓度为200 mmol/L时,基本不萌发.