环境因子对濒危植物斑子麻黄种子萌发的影响

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摘要：摘要 斑子麻黄(Ephedra rhytidosperma Pachom)是生长于东阿拉善-西鄂尔多斯地区的特有濒危植物，为中国特有种。本试验在室内条件下研究斑子麻黄种子的萌发生物学特性，分析了环境因子对种子萌发和幼苗生长的影响，以期了解该物种种子萌发对环境因子的需求，

　　摘要 斑子麻黄(Ephedra rhytidosperma Pachom)是生长于东阿拉善-西鄂尔多斯地区的特有濒危植物，为中国特有种。本试验在室内条件下研究斑子麻黄种子的萌发生物学特性，分析了环境因子对种子萌发和幼苗生长的影响，以期了解该物种种子萌发对环境因子的需求，为濒危植物斑子麻黄的保护提供理论依据。结果表明，斑子麻黄的千粒重为5.152 g，种子水分含量为7.396%;萌发过程对水分胁迫敏感，聚乙二醇(PEG6000)胁迫水势为-0.3 MPa时萌发率开始较对照(0 MPa)显著下降，胁迫水势为-1.8 MPa时种子不能萌发;萌发过程对温度有较广的适应性，在5～30 ℃范围内，随着温度的升高，萌发率、萌发指数显著升高，种子活力在20 ℃时最大。

　　关键词 斑子麻黄;种子萌发;温度;干旱胁迫

　　斑子麻黄(Ephedra rhytidosperma Pachom)系麻黄科麻黄属矮小灌木，雌雄异株，为多年生强旱生植物，属于东阿拉善-西鄂尔多斯地区特有濒危植物。斑子麻黄为中国特有种，主要分布于宁夏贺兰山、中宁、中卫(天景山)以及内蒙古阿拉善左旗(贺兰山西坡)、甘肃靖远(宝积山)的山地或石地[1]，呈南北走向，明显受到经度地带性规律的制约。斑子麻黄适宜生长在降雨量380 mm以下的风沙干旱地区，属于根蘖类型植物，根系发达，一般深度在2 m以上，既有明显横走的水平根，又有垂直向下的垂向根，形成庞大的“T”形根系网，不仅耐瘠薄，而且抗旱抗寒，对干旱地区生态平衡具有不可代替的作用。同时，斑子麻黄作为闻名世界的药用植物，在中医药、蒙医药和西医药中都有广泛的应用，具有兴奋中枢神经、抗流感病毒、利尿等作用，极具经济价值。吕佳佳[2]研究气候变化对我国主要珍稀濒危物种分布的影响及其适应对策，结果表明，斑子麻黃在未来的气候变化中将从适宜的分布区消失。因此，对斑子麻黄的保护已迫在眉睫，研究斑子麻黄具有重要意义。

　　目前，国内对于斑子麻黄的研究仅限于亲缘关系[3]和植物化学成分[4]等方面，对斑子麻黄种子萌发的研究仍是一片空白。种子萌发是植物生活史中的一个重要环节，本文通过对斑子麻黄种子萌发特性方面的研究，探讨影响斑子麻黄种子萌发特性的环境因素，以期揭示斑子麻黄的生活史，为保护濒危植物斑子麻黄提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 试验材料

　　斑子麻黄种子，采集于贺兰山国家级自然保护区小口子，将种子带回实验室自然风干。试验前用蒸馏水清洗至少3遍，清洗后自然风干。

　　聚乙二醇(PEG6000)，是一种高分子渗透剂，被广泛用于模拟干旱试验。

　　1.2 种子千粒重及含水量测定

　　随机抽取100粒种子称重，计算千粒重，设10次重复;种子含水量的测定采用烘干法，随机取50粒种子，在105 ℃的烘箱中烘5 h后称重，计算水分含量，设3次重复。

　　1.3 环境因子对种子萌发和幼苗生长的影响

　　每个处理选50粒种子，均匀置于铺有滤纸、直径为10 cm的培养皿中，于人工智能培养箱中进行萌发试验，每天补充一定量蒸馏水，以保持滤纸湿润。培养条件为光照时间12 h/d、光照强度2 000 lx。

　　1.3.1 干旱胁迫培养试验。依据Michel等的PEG6000溶液配制方式，配置成为0 MPa(对照，CK)、-0.3 MPa、-0.6 MPa、-0.9 MPa、-1.2 MPa、-1.5 MPa和-1.8 MPa共7个水势梯度模拟干旱条件作为处理，设3次重复。依据《国际种子检验规程》，每隔12 h观察1次发芽情况，并用万分之一电子天平称量培养皿的重量，用蒸馏水补足其失水量，以保证溶液浓度。

　　1.3.2 不同温度处理培养试验。培养温度设7个水平，分别恒定在5、10、15、20、25、30、35 ℃。每个处理水平设3次重复。

　　1.4 数据统计

　　种子萌发以胚根突破种皮2 mm为标准，逐日统计发芽数，并于试验的第10天称量幼苗鲜重，计算萌发率、萌发指数和活力指数[5]。其中，萌发指数(GI)=Σ(GT/DT)，式中GT为第t日的萌发数，DT为相应的萌发日数;活力指数(VI)=GI×S，式中S为萌发第10日的幼苗鲜重。

　　1.5 数据分析

　　数据统计分析在Excel 2007和SPSS 17.0中进行，不同处理间萌发率、萌发指数和活力指数的差异性分析采用单因子方差分析(One-way ANOVA)。

　　2 结果与分析

　　2.1 斑子麻黄种子千粒重及其含水量

　　试验结果表明，斑子麻黄种子千粒重约为5.152 g，含水量为7.396%。麻黄种子种皮厚、致密，阻碍了萌发过程中对水分的吸收，降低了气体交换的速率[6]。因此，斑子麻黄采取r对策种子繁殖策略是适应环境对其繁殖限制的结果[7]。

　　2.2 环境因子对斑子麻黄种子萌发的影响

　　2.2.1 水分对斑子麻黄种子萌发的影响。由表1可知，PEG6000胁迫水势为-0.3 MPa时，种子萌发率、萌发指数和活力指数均显著低于对照(CK);随着胁迫程度的增加，种子萌发率、萌发指数和活力指数都显著降低;PEG6000胁迫水势为-1.8 MPa时，种子不能萌发。表明斑子麻黄在种子萌发阶段对干旱比较敏感。

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