试验材料是中国农业科学院畜牧研究所在山西太原种子扩繁基地扩繁的由俄罗斯种质库引进的扁穗冰草。于2009年开始扩繁种植, 2012年秋季收获种子, 种子处理后低温(5~10 ℃)避光保存至2013年春季开始试验处理。处理前种子的基本情况:批次为ZXY09P-6054, 千粒重为2.12 g, 初始含水量为9.77%, 初始发芽率为98%。

种子千粒重测定:按照国际种子检验规程, 测定种子千粒重^[10]。

种子最初含水量测定:根据国际种子检验规程规定测定种子最初含水量^[11]。

最初含水量=(M₂-M₃)/(M₂-M₁)× 100%。

式中:M₁为铝盒及盒盖重量(g); M₂为铝盒和盖及样品烘干前重量(g); M₃为铝盒和盖及样品烘干后重量(g)。

种子最终含水量测定:通过下列公式^[12]计算。

最终含水量=100%-最初重量× (100%-最初含水量)/最后重量。

计算达到最终含水量为4%、6%、10%和12%时的最后重量, 通过置于含有变色硅胶的干燥器内定期测定重量, 获得低于种子最初状态的含水量种子(4%和6%); 通过将种子放在相对湿度为70%~80%, 温度在25 ℃的环境条件下, 经常搅动种子, 定期测定重量, 获得高于种子最初状态的含水量种子(10%和12%)。

将含水量为4%、6%、10%和12%的扁穗冰草种子用铝袋密封包装分别贮藏在-15、4和20 ℃条件下贮藏10个月(2013年6月-2014年3月)备用。

种子发芽率测定:根据国际种子检验规程测定^[10]。采取纸上发芽, 每个培养皿放置100粒种子, 重复4次, 5 ℃下预冷7 d后移入发芽箱, 扁穗冰草每天光照8 h/温度20 ℃与黑暗16 h/温度30 ℃, 发芽率按14 d计。

发芽率=(发芽试验期间种子全部正常发芽数/供试种子数)× 100%

种子胚根长、胚芽长测定:在发芽试验结束的第14天, 对扁穗冰草的胚根长和胚芽长进行测量。

种子电导率测定:参照参考文献[13], 取种子50粒称重, 3次重复。用去离子水洗3次, 吸干表面浮水后, 置于100 mL的三角瓶中, 以未处理种子为对照。加去离子水30 mL, 加盖后在20 ℃恒温培养箱中放置24 h, 用FE30电导率仪测定浸出液的电导率。

种子中丙二醛(MDA)含量测定:采用硫代巴比妥酸法测定^[14], 用紫外可见光分光光度计在600 nm和532 nm波长下测定反应液的吸光值, 计算丙二醛的含量(nmol· g^-1)。

MDA含量(nmol· g^-1)=[6.45(A₅₃₂-A₆₀₀)-0.56A₄₅₀]× A× V/a/W。

式中:A为反应液体积; V为提取液总量; a为测定用提取液量; W为植物组织重量。

使用Microsoft Excel 2003对数据进行预处理, 采用SPSS 17.0对所测数据统计分析, 采用双因素方差分析对种子贮藏温度、种子含水量及其可能的交互作用进行分析(ANOVA), 并对发芽率与其它各指标的关系进行相关性分析(Person)。

贮藏温度、种子含水量及其互作对扁穗冰草种子的发芽率、胚根长和胚芽长均具有极显著影响(P< 0.01)。贮藏温度及温度和含水量的互作对电导率有极显著影响(P< 0.01)。而贮藏温度和含水量对种子丙二醛含量的影响均不显著(表1)。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 贮藏温度和种子含水量的主效应和交互作用分析 Table 1 The analysis of main effects and interactions between storage temperature and seed water content 指标 Parameter 项目 Item 温度 Temperature 含水量 Water content 温度× 含水量 Temperature× Water content 误差 Error df 2 3 6 36 发芽率 Germination percentage MS 2 411.9 963.81 991.81 7.74 F 311.43* * 124.45* * 128.07* * P 0.00 0.00 0.00 胚根长 Radicle length MS 17.43 15.05 13.75 0.5 F 34.99* * 30.21* * 27.61* * P 0.00 0.00 0.00 胚芽长 Plumule length MS 42.83 21.07 22.57 0.57 F 75.33* * 37.06* * 39.70* * P 0.00 0.00 0.00 电导率 Conductivity MS 1 686.13 320.35 1 066.11 155.35 F 10.85* * 2.06ns 6.86* * P 0.00 0.16 0.00 丙二醛 MDA MS 8.96 0.33 3.09 3.9 F 2.30ns 0.08ns 0.79ns P 0.12 0.97 0.59 Note: * * indicate significant difference at 0.01 level, ns indicate no significant difference. 注:* * 表示差异极显著 (P< 0.01), ns表示差异不显著。

表1 贮藏温度和种子含水量的主效应和交互作用分析 Table 1 The analysis of main effects and interactions between storage temperature and seed water content

同一含水量不同温度条件下, 均表现为随贮藏温度的升高发芽率降低; 含水量为12%的种子20 ℃贮藏后的发芽率为0(图1); 相同含水量不同温度条件下, -15 ℃的发芽率显著高于20 ℃处理的(P< 0.05), 而与4 ℃之间差异不显著(P> 0.05)。相同温度不同含水量条件下, 贮藏温度为-15 ℃和4 ℃时, 种子发芽率在4个不同含水量下无显著差异(P> 0.05)。20 ℃时, 4个含水量下种子的发芽率均差异显著(P< 0.05), 6%含水量的发芽率最高。以上结果表明, 扁穗冰草种子在-15 ℃条件含水量为6%时的发芽率最高, 低温和低含水量条件有利于保持种子的高生活力。

图1

Fig. 1

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图1 种子含水量和贮藏温度对扁穗冰草种子发芽率的影响Fig. 1 Effect of seed water content and storage temperature on the seed germination percentage of Agropyron cristatum 注:不同大写字母表示在相同温度下不同种子含水量间差异显著(P< 0.05); 不同小写字母表示相同种子含水量不同温度间差异显著(P< 0.05)。下同。 Note: Different capital letters under the same storage temperature indicate significant difference under different seed water content at 0.05 level; Different lower case letters for the same seed water content indicate significant differences under different storage temperature at 0.05 level. The same below.

扁穗冰草胚根长集中在6~7 cm, 没有明显规律。胚芽长集中在8 cm左右, 表现出贮藏温度越高、芽长越小的规律(图2和图3)。相同含水量不同温度条件下, 含水量12%的种子20 ℃贮藏后没有发芽, 含水量为6%的种子在20 ℃贮藏后, 种子胚根长、胚芽长显著低于其它两个温度(P< 0.05)。相同温度不同含水量条件下, 贮藏温度20 ℃时, 含水量为4%和6%之间的胚根、胚芽长差异显著(P< 0.05), 但与含水量为10%的差异不显著(P> 0.05)。贮藏温度为-15 ℃和4 ℃种子在各含水量间差异不显著(P> 0.05)。这表明, 低温低含水量有利于扁穗冰草种子胚根、胚芽生长。

图2

Fig.2

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	图2 种子含水量和贮藏温度对扁穗冰草根长的影响Fig.2 Effect of seed water content and storage temperature on the root length of Agropyron cristatum

图3

Fig.3

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	图3 种子含水量和贮藏温度对扁穗冰草芽长的影响Fig.3 Effect of seed water content and storage temperature on the bud length of Agropyron cristatum

温度和含水量对电导率的影响没有明显规律(图4)。种子含水量为12%时, 20 ℃下种子浸出液电导率最大。种子含水量为4%时, 4 ℃下种子浸出液电导率最小。在相同含水量不同温度条件下, 含水量为6%和10%的种子在不同温度贮藏后浸出液电导率均无显著差异(P> 0.05)。含水量为4%的种子在-15 ℃条件下贮藏后的电导率显著高于4 ℃的(P< 0.05)。而含水量为12%时, 20 ℃条件下贮藏后种子的浸出液电导率显著高于4 ℃(P< 0.05)。种子在相同温度不同含水量条件下, 贮藏温度为-15 ℃时, 4个含水量之间种子浸出液电导率均无显著差异(P> 0.05)。4 ℃贮藏条件下, 含水量为10%时的电导率显著高于4%时的电导率(P< 0.05)。20 ℃贮藏条件下, 含水量为12%时的电导率显著高于4%时的电导率(P< 0.05)。以上结果表明, 低温低含水量条件下的扁穗冰草种子浸出液的电导率较低, 说明种子原生质膜的结构和功能受到破坏的程度小, 种子活力高。

图4

Fig.4

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	图4 种子含水量和贮藏温度对扁穗冰草种子电导率的影响Fig.4 Effect of seed water content and storage temperature on the conductivity of Agropyron cristatum

种子含水量在6%、10%和12%时, MDA随贮藏温度的增加呈上升趋势; 而含水量在4%时, 随贮藏温度的增加呈现先增加后减少的趋势(图5)。相同含水量不同温度和相同温度不同含水量条件下, MDA含量差异均不显著(P> 0.05)。以上结果表明, 含水量为12%的种子在-15 ℃下MDA的含量最少。在此条件下贮藏对防止种子中脂质过氧化作用的加深最有效果, 即最有利于防止贮藏过程中种子的老化。

图5

Fig.5

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	图5 种子含水量和贮藏温度对扁穗冰草种子丙二醛的影响Fig.5 Effect of seed water content and storage temperature on MDA of Agropyron cristatum

对扁穗冰草种子各指标进行相关性分析发现, 胚根长与胚芽长极显著正相关(P< 0.01), 扁穗冰草胚根长与电导率显著正相关(P< 0.05)。发芽率和电导率呈负相关关系(P> 0.05), 丙二醛与胚芽长、电导率呈负相关关系, 其它各指标间相关不显著(P> 0.05)(表2)。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 扁穗冰草种子各指标相关关系 Table 2 The correlation between different indexes of Agropyron cristatum 指标 Perameter 发芽率 Germination rate 胚根长 Radicle length 胚芽长 Plumule length 电导率 Conductivity 丙二醛 MDA 发芽率Germination rate 1.00 胚根长Radicle length 0.18 1.00 胚芽长plumule length 0.27 0.90* * 1.00 电导率Conductivity -0.34 0.41* 0.02 1.00 丙二醛MDA 0.00 0.04 -0.13 -0.06 1.00 Note:* * and * show significant correlation at 0.01 and 0.05 level, respectively. 注:* * 表示极显著相关; * 表示显著相关。

表2 扁穗冰草种子各指标相关关系 Table 2 The correlation between different indexes of Agropyron cristatum