水分胁迫对种子萌发的影响
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水分胁迫对种子萌发的影响
摘要：种子的萌发受多种因素的影响，其中水分这一胁迫因子也是不容忽视的。在这方面的研究都是用聚乙二醇模拟水分胁迫，旨在通过测定物种种子萌发率、萌发指数、萌发速率等指标来研究水分胁迫对种子萌发的影响。在此主要探究一下水分胁迫对一些干旱地区植物种子的影响。大部分结果显示不同水分胁迫下种子随着水势的下降，发芽率、发芽速度、发芽指数、苗高、根长、根茎比、幼苗干、鲜重等都出现不同程度的降低。
关键词：水分胁迫、种子萌发、萌发速率、萌发指数、萌发率。
Effect of on Germination of Seeds
Abstract： The of seeds have been effected by something. And it is
impossible that effect of water Stress on Germination of Seeds. The effect of
water stress on germination of seeds was studied, while different
treatments were simulated as different concentrations of polyethylene
glycol (PEG). The result showed that as water potential decreased,
germination percentage, speed of germination, germination index, vigor
index, sprout length, and dry weight of plant decreased in different
extent.
Key word: water Stress germination percentage the speed of
germination the index of germination
种子萌发时生活史的开始，是种群繁衍最关键的方式之一，也是环境自我更新能完成的必要条件。种子萌发对环境的适应能力是植物对环境适应性的最重要体现（1），但种子萌发阶段也是脆弱的，容易受不利环境因素的影响。这直接关系到种群的生存与发展所以研究种子的繁殖策略和对环境的适应能力是很有应用价值的。
种子的吸水特性有种子对水分的吸收速度吸水量来决定，一般可将种子吸水分为三个阶段：第一阶段是迅速的吸水，即种子的吸胀阶段，这个阶段种子内部进行的主要是物理变化；第二阶段种子吸水基本达到饱和，原来干种子中的水分由凝胶状态变为溶胶状态，使代谢加强，这个阶段也称为吸水的停滞期。此阶段种子开始进行膜的修复，各种生理功能开始启动，在一系列酶的作用下种子内储藏的有机物开始转化为可溶性物质，种子处于萌发状态；第三个阶段是胚根露出后出现另一个迅速吸水的代谢过程，生理吸水阶段。这个阶段种子又开始迅速吸水，以满足种子萌发需要（10）。种子吸胀后，其内部的生理生化过程开始启动，进入萌发待命状态，种子吸胀对萌发至关重要。
种植在在干旱地区的种子，干旱是种子萌发的最主要限制因素。根据“水分胁迫对黄土高原弃耕不同演替阶段5个优势种（黄蒿、冷蒿、赖草、车前、短花针茅）种子的萌发的影响”一文中得到生长在黄土高原的植物，干旱是种子萌发的最主要限制因素，种子对水分响应的敏感程度决定着植物在干旱环境中的适应能力，该地区的植物在长期干旱过程中形成明显的旱生结构和生理特点（2）。而在水分亏缺环境中种子在合适的时间与地点下萌发与幼苗的生长发育是研究植物生存对策的重要方面。种子自身结构和环境因素对种子萌发的作用最终影响到旱区植被的形成及演替（4）。
以上研究实验都是采用聚乙二烯（PEG-6000）作为水分胁迫剂模拟不同程度的干旱胁迫（6），测定指标包括种子吸水率、萌发率、萌发指数、萌发速率等。探讨了五个优势种对干旱胁迫的适应能力和萌发特性。经过试验最终得到的结论有：1、种子
吸水特性不同，萌发所需的时间不同；2、不同种子干重量不同；3、通常用萌发指数和发芽势共同表示发芽速度和种子萌发的整齐度。实验数据显示冷蒿的萌发指数和发芽势在不同的PEG渗透势下均最高，短花针茅均最低。其他居于这两者之间，且有随渗透势下降发芽势下降的趋势。与此相同一一对发芽速度等做了实验调查，并得出了结论。研究表明不同渗透势的PEG对黄蒿、冷蒿、赖草、车前、短花针茅植物种子的萌发均具有一定的抑制作用，种子的发芽率、发芽指数、发芽势随PEG浓度的增加总体呈下降趋势。PEG会降低种子的萌发率，推迟和延长种子的初始萌发时间，这一结果早有研究并已报道，且都一致（16-17）。
对以上实验我们分析有：上述实验5个种种子的吸水能力由强到弱为：冷蒿、黄蒿、车前、短花针茅赖草，这和种子大小顺序相反，即种子最小的冷蒿吸水能力最强，种子最大的赖草吸水能力最弱。实验分析显示该研究结果与王桔红等的研究结论相一致（11-15），物种间种子的萌发率、萌发速率与种子的大小呈显著的负相关系。他们发现种子有较大的水分需求，且大种子的比面值（表面积/体积）相对较小，种子吸涨能力不如小种子。干旱的生境中，小种子一方面获得最大水分利用率的速度比大种子快，另一方面小种子更有可能落入到一个促进水分吸收并且使其脱水最小化的微生境中。同时体积小且较圆的种子更易进入土壤，进而形成不同类型的种子库，因此在适应水分匮乏的而进行萌发方面是有利的。所以验证了物种间种子的萌发率、萌发速率与种子的大小呈显著的负相关系。
除此之外，水分胁迫对棉花种子萌发的影响这一研究也大同小异，不过价值也很大，近年来水资源缺乏已成为农业生产的严重障碍。据统计，世界上三分之一的耕地处于供水不足的状态。而棉田面积多分布于盐碱、干旱地区。因此每年都有大量棉田因为缺水而出苗困难，甚至不出苗，导致重播或改种其他的作物。所以有研究用PEG模拟土壤的自然水势，PEG处理种子的水分胁迫，实质是限制水分进入种子的速率（1），控制种子的吸水速率（2）。
实验过程及内容与上面一个实验差不多，都是用PEG制造不同的渗透水势，PEG浓度设五个分别为：10%、15%、20%、25%、30%，与之对应的水势分别为：-0.2MPa、-0.4MPa、-0.6MPa、-0.8MPa、-1.2MPa，实验中用蒸馏水作对照。测定以下指标：1、水分胁迫对发芽率的影响，实验结果显示，不同渗透势水分胁迫下种子的发芽率都呈现下降趋势。2、水分胁迫对发芽速度的影响，实验结果显示，随着水势的下降棉花种子的发芽速度逐渐减慢。3、水分胁迫对发芽指数的影响，发芽指数不但包括发芽的种子数，而且特别强调发芽的速度。所以发芽指数是良好的种子活性指标。结果显示，随着水势的下降棉花种子的发芽指数有逐渐下降的趋势。4、水分胁迫对幼苗干、鮮重的影响，实验结果显示，随着水势的下降，棉花幼苗鮮重呈递减趋势。还有更多指标的测定。最终结果显示与上一个研究结果类似。
参考以上及更多相关研究，我的实验设想如下：（1）取材选择干旱地区的植物种子作为材料。考虑到取材涉及到的几个问题，我选择玉米种子为材料。（2）采用聚乙二烯（PEG-6000）作为水分胁迫剂模拟不同程度的干旱胁迫（6），PEG制造不同的渗透水势，PEG浓度设五个分别为：10%、15%、20%、25%、30%，与之对应的水势分别为：-0.2MPa、-0.4MPa、-0.6MPa、-0.8MPa、-1.2MPa，实验中用蒸馏水作对照测定指标包括种子吸水率、萌发率、萌发指数、萌发速率、幼苗鮮重等。（3）统计数据进行分析，注意观察在不同水势胁迫下各个指标的变化。（4）讨论得到的实验结果。
实验结果预测，同渗透势水分胁迫下种子的吸水率、萌发率、萌发指数、萌发速率、幼苗鮮重都呈现下降趋势。或许在实验过程中会有误差，但是实验原理是不变的
即不同渗透势的PEG对种子萌发都是有抑制作用的。
