1、第 42 卷 第 6 期草 原 与 草 坪 2022 年外源赤霉素 GA3对偃麦草属植物种子萌发特性的影响田小霞，孟庆沂，毛培春，郑明利，孟林*（北京市农林科学院草业花卉与景观生态研究所，北京 100097）摘要：促进偃麦草属植物种子萌发是偃麦草属植物栽培草地成功建植的关键。通过不同浓度外源赤霉素 GA3溶液（0、500、1 000、1 500 和 2 000 mg/L）对长穗偃麦草、中间偃麦草和偃麦草种子进行浸种处理，分析外源 GA3对 3 种偃麦草属植物种子萌发及生理特性的影响。结果表明：随外源 GA3处理浓度的增加，3 种偃麦草属植物种子发芽率和发芽势均显著提高，1 500 mg/L 是
2、最适合打破种子休眠而萌发的浓度；GA3浸种处理促进了 3种偃麦草属植物种子胚根和胚芽的生长，提高了内源生长促进物质 IAA 和 GA3含量，降低生长抑制物质 ABA 含量，且提高了胚芽的 POD 活性，降低了 MDA 含量。1 500 mg/L外源 GA3浸种处理可较好地调控种子内源激素含量继而促进种子萌发，为偃麦草属植物种子高效生产和草地建植提供了理论依据。关键词：偃麦草属植物；赤霉素 GA3；种子萌发；生理特性中图分类号：S633.9 文献标志码：A 文章编号：1009-5500（2022）06-0095-06 DOI：10.13817/ki.cyycp.2022.06.013偃麦草属（E
3、lytrigia）植物是禾本科小麦族多年生根茎疏丛型草本植物，全世界已知 40 余种，起源于欧洲、中亚和中东，主要分布在温带、寒温带和寒带，我国有栽培历史和野生分布的约有 11 种，如偃麦草（E.repens）、长穗偃麦草（E.elongata）、中间偃麦草（E.intermedia）、毛偃麦草（E.trichophora）和硬叶偃麦草（E.smithii）1-2。其中，因长穗偃麦草、中间偃麦草和偃麦草具有较强的抗寒性、抗旱性、耐盐碱性及强抗病性，已成为小麦（Triticum aestivum）远缘杂交的重要亲本材料，也是我国北方地区防风固沙、水土保持和改良盐碱地等生态环境建设用的理想草种和重
4、要的优质牧草资源2-3。中间偃麦草和长穗偃麦草具短根茎，偃麦草具长根茎，均存在抽穗率和结实率相对较低的缺点，特别是在旱、盐等非生物逆境胁迫下种子发芽率低的问题更加突出，成为偃麦草属植物草地建植的主要限制条件4。种子萌发是植物生长发育的前提，而且种子萌发是一个复杂的生理生化变化过程，与内部贮藏的营养物质和内源激素变化密切相关。因此，寻找合适的外源赤霉素浓度处理偃麦草属植物种子，研究外源赤霉素作用下偃麦草属植物的种子发芽率、内源激素含量和 POD 酶活性的变化，为外源赤霉素 GA3应用于促进偃麦草属植物种子萌发期生长机制提供理论依据，同时也为偃麦草属植物草地建植提供新的技术手段。赤霉素是一种天然植
5、物生长调节剂，在植物的生长发育过程中发挥着重要作用，已在农业和园艺行业有多种应用。赤霉素可以打破种子的休眠，促进基因的表达，在短时间内提高种子的发芽率，还可通过激活种子内部的水解酶，刺激淀粉水解为葡萄糖，以提高种子的活力5-6。Kwon等7研究发现用 1.0 g/L 的GA3对杜茎山（Maesa japonica）种子浸泡后发芽率达收稿日期：2021-11-05；修回日期：2021-11-18基金项目：北 京 市 农 林 科 学 院 科 技 创 新 能 力 建 设 专 项（KJCX20200107，KJCX20170110）；河北省重点研发计划项目（19224205D）作者简介：田小霞（198
6、0-），女，山西长治人，副研究员，主要从事植物生理生态学研究。E-mail：.*通信作者。E-mail：95GRASSLAND AND TURF（2022）Vol.42 No.6 到了 100%。穆红梅等8对七叶树（Aesculus chinensis）种子萌发特性的研究发现，150 mg/L的 GA3浸种后种子发芽率可提高至 82%。邹竣竹9研究报道赤霉素浸种可有效增强野牛草（Buchloe dactyloides）种子发芽率、发芽势和发芽指数，其中 2 000 mg/L 浓度的处理效果最佳。基于此，通过外源 GA3浸种处理方法，对 3种偃麦草属植物种子萌发和生理特性开展试验研究，旨在筛选适
7、宜的外源 GA3处理浓度和方法，揭示 GA3对偃麦草属植物种子萌发特性的影响，为偃麦草属植物种子生产、草地高效建植及产业化应用提供理论依据。1材料和方法1.1试验材料供试材料中的 2 份偃麦草（ER049、ER057）、1 份长 穗 偃 麦 草（EE024）和 2 份 中 间 偃 麦 草（EI018 和EI026）的种子由美国国家植物种质资源库（USANationalPlantGermplasm System，NPGS）提供，1 份长穗偃麦草（EE030）种子由北京百斯特草业有限公司从加拿大引进并提供。1.2试验方法1.2.1种子处理试验筛选 3 种偃麦草属植物的 6份种质材料成熟饱满、大小一
8、致的种子，用 5%次氯酸钠消毒 20 min 后，蒸馏水冲洗 23 次，吸干种子表面水分，放置于的铺放 2 层滤纸培养皿中，每培养皿 50粒种子。GA3处理浓度为 0、500、1 000、1 500 和 2 000 mg/L，每处理用相应的 GA3溶液 10 mL 浸种，每处理6次重复，放入光照培养箱培养，培养箱内的条件控制为 25 （光照 16 h，黑暗 8 h）。种子发芽试验共 10 d，期间保持滤纸湿润并每天统计种子发芽数（以芽长超过种子长度的 1/2或超过根长视为发芽）。1.2.2测定指标与方法种子发芽率（GP）：（第 10天发芽种子数/供试种子总数）100%；种子发芽势（GV）：（第
9、 5天发芽种子数/供试种子总数）100%；发芽指数（GI）：GI=（Gt/Dt）式中：Gt为处理后 t日的发芽数，Dt为相应的发芽日数。种子活力指数（VI）：VI=GIS式中：GI为发芽指数，S为胚根长。胚根长和胚芽长：用直尺测量胚根和胚芽的自然伸长长度，每处理每重复随机选取 10株测定。生理指标测定：处理第 10天每处理每重复分别称取整株胚芽 0.1 g，加入 1 mL预冷提取液（甲醇水乙酸=80 20 1），4 C 浸 提 过 夜，8 000 r/min 离 心10 min，取 上 清 液，置 冰 上 测 定 内 源 GA3、生 长 素（IAA）和脱落酸（ABA）含量，均采用 RIGOL
10、L3000高效液相色谱仪测定。过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量均采用可见分光光度法测定（苏州科铭生物技术公司试剂盒），样品取自处理第 10 d 的整株胚芽 0.1 g，3次重复。1.2.3数据处理与分析试验数据处理分析和绘制图表采用 Excel 2010，数据方差分析和 Ducan 多重比较采用 SPSS 19.0数据软件。2结果与分析2.1不同浓度 GA3处理对种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的影响与对照相比较，2 000 mg/L 的 GA3对偃麦草属种质材料的发芽率和发芽势有显著抑制作用（图 1A，图1B）。经外源 GA3浸种处理后，3 种偃麦草属植物的种子发芽率和发
11、芽势均随 GA3浓度的增加而呈先升后降趋势。当 1 500 mg/L GA3处理时，3 种偃麦草属植物的种子发芽势和发芽率均达到峰值，其中长穗偃麦草种质材料 EE024 和 EE030 的种子发芽率分别为88.67%和 94.67%，发 芽 势 分 别 为 84.67%和84.00%，发芽率和发芽势均高于中间偃麦草和偃麦草；中间偃麦草种质材料 EI018 和 EI026 的发芽率和发芽势均高于偃麦草种质材料 ER049 和 ER057。当GA3处理浓度是 2 000 mg/L 时，长穗偃麦草、中间偃麦草和偃麦草种子发芽率和发芽势均呈下降趋势，低于其他 GA3浓度处理。随外源 GA3浓度的增加，
12、3 种偃麦草属植物种子发芽指数亦呈先升后降的趋势，在 GA3浓度为 1 500 mg/L 时，供试材料种子发芽指数均达到最大值，其中长穗偃麦草种质材料 EE024 和 EE030 的发芽指数分别为 33.66和 31.43，比对照分别高 10.79和 5.9（图 2A）。随着外源 GA3浓度增加，长穗偃麦草、中间偃麦草和偃麦草种子活力指数呈上升趋势，在 GA3浓度1 500 mg/L 处 理 后 达 到 最 大 值，其 中 长 穗 偃 麦 草96第 42 卷 第 6 期草 原 与 草 坪 2022 年EE024 和 EE030 的活力指数分别由对照的 149.10 和166.43 增加到 33
13、1.90 和 309.85。GA3浓度为 2 000 mg/L 时活力指数下降，长穗偃麦草 EE024 和 EE030的活力指数分别下降到了 162.14和 161.50，仍显著高于对照（图 2B）。2.2不同浓度激素处理对种子胚根和胚芽生长的影响随外源 GA3浓度的增加，3 种偃麦草属植物种子的胚根长和胚芽长均呈先升后降趋势，当 GA3浓度达到 1 500 mg/L 时达到最大值（图 3A，图 3B）。在GA3浓度达到 2 000 mg/L 时，胚根长和胚芽长下降，其中，长穗偃麦草、中间偃麦草和偃麦草的胚根长比GA3浓度 1 500 mg/L 分别下降了 27.89%、27.15%和20.0
14、2%，比对照高 9.05%、9.78%和 18.52%；长穗偃麦 草、中 间 偃 麦 草 和 偃 麦 草 的 胚 芽 长 比 GA3浓 度1 500 mg/L分别下降了 15.31%、4.70%和 3.30%，比对照分别高 8.80%、7.47%和 6.06%。2.3不同浓度激素处理对种子内源赤霉素、生长素和脱落酸含量的影响3种偃麦草属植物种子胚芽的内源 GA3含量和生长素 IAA 含量随外源 GA3浓度的增加均呈上升的趋势（图 4A 和图 4B），在外源 GA3浓度 1 500 mg/L 和2 000 mg/L 下，长穗偃麦草的内源 GA3含量分别较对照增加了 134.86%和 177.17
15、%，中间偃麦草内源 GA3含量分别增加了 91.41%和 147.20%，偃麦草分别增加了 42.89%和 73.55%；长穗偃麦草的内源 IAA 含量分别较对照增加了 21.24%和 30.29%，中间偃麦草生长素 IAA 含量分别增加了 32.29%和 41.20%，偃麦草分别增加了 28.13%和 32.24%；但长穗偃麦草的内 源 IAA 含 量 分 别 较 对 照 增 加 了 21.24%和30.29%，中间偃麦草 IAA 含量分别增加了 32.29%和41.20%，偃麦草分别增加了 28.13%和 32.24%（图 4B）。3 种偃麦草属植物种子胚芽的内源 ABA 含量随外源 GA
16、3浓度的增加则呈逐渐降低趋势（图 4C）。在外源 GA3浓度 1 500、2 000 mg/L 下，长穗偃麦草的内图 1GA3处理下 3种偃麦草属植物的种子发芽率和发芽势Fig.1GA3treatment on seed germination rate and seed germination potential of three Elytrigia species注：不同小写字母表示不同材料不同浓度间在 P0.05水平上差异显著，下同图 2GA3处理下 3种偃麦草属植物的种子发芽指数和活力指数Fig.2GA3treatment on seed germination index and seed vigor index of three Elytrigia species97GRASSLAND AND TURF（2022）Vol.42 No.6 源 ABA 含量分别较对照降低了 18.38%和 26.16%，中 间 偃 麦 草 内 源 ABA 含 量 降 低 了 17.41%和24.36%，偃 麦 草 降 低 了 20.08%和 22.45%（图 4C）。2.4不同浓度激素处理对种
