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(1.石河子大学生命科学学院，　新疆 石河子 832011；　2.石河子大学农学院，　新疆 石河子 832011)

荒漠地区具有降雨少蒸发强，温度高且昼夜温差大，盐旱胁迫频繁的特点[1]。为了增加植物生殖成功的几率，荒漠植物种子衍生出多种生存策略来适应多变的极端环境，如同一株植株上种子的异型性[2]，种子节律性休眠[3]以及两季开花[4]等。

两季开花(Bi-seasonal flowering)是指植物在一个生长季节内具有2个独立的花期，或是长期持续的花期具有2个开花高峰期，并且在整个花期内都可产生成熟种子的现象[5]。作为植物对外界生态环境的一种适应方式，两季开花确保了种子在合适时空下的萌发与生长，对植物的生殖成功及种群持续更新具有关键作用[6]。据报道，Picó等对Lobulariamaritima研究表明，种子的重量和萌发能力会随着花期的推移而显著不同[5]。王磊对多枝柽柳(Tamarixramosissima)的研究表明，春花期和夏花期种子的萌发速率受温度影响明显[7]。严成对密花柽柳(Tamarixarceuthoides)春夏两季种子的耐盐性进行探究，发现夏花期种子的耐盐性高于春花期[8]。然而，密花柽柳具有短暂的春花期(5月初至5月中旬)和结实持续时间较长的夏花期(6月上旬至8月下旬)[8]，不同时期种子的萌发特性是否与其他两季开花植物一样，表现出一定的差异性，不同时期产生的种子如何与胁迫频繁的荒漠环境相适应等问题尚缺乏系统的研究。

密花柽柳为柽柳科(Tamaricaceae)柽柳属(Tamarix)的多年生小乔木，具有两季开花结实现象，是西北干旱荒漠生态系统中广泛分布的关键种之一[9]。本试验以自然生境下密花柽柳不同时期(春花期及夏花期3个阶段)的种子为研究材料，对不同花期及同一花期不同时期的种子萌发和耐胁迫特性进行探究，以了解两季开花植物的生殖生态适应机制，为丰富和发展植物生活史进化理论提供参考。

1　材料与方法

1.1　研究区概况与研究材料

研究区位于古尔班通古特沙漠(84°31′～90°0′E，44°11′～46°20′N)，为典型的温带内陆荒漠气候。试验地位于古尔班通古特沙漠南缘的莫索湾荒漠区(86°13′66″E，44°43′29″N)，年平均气温6.8 ℃，年平均降雨量约120 mm[10]。

密花柽柳春花期为5月初至5月中下旬，之后有15～25 d的无花期，种子生于上年生老枝；夏花期为6月中旬至8月中旬，种子着生于当年生枝条顶端，结实期长，呈现出边开花边结实的现象[11]。果实为蒴果，成熟后三裂，每枚果实包含数10粒种子，种子褐色棒状，顶端具白色冠毛[5]。分别于2017年5月(春花期)、6月(夏花早期)、7月(夏花中期)和8月(夏花晚期)的中旬采集健康饱满种子，采集后立即开始实验。

1.2　研究方法

1.2.1不同时期种子在不同浓度NaCl盐胁迫下的萌发情况

利用NaCl溶液模拟种子生境下的盐胁迫环境，分别设置0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7 mol/L和0.8 mol/L 9个梯度，每组30粒，4个重复，并以蒸馏水为对照，用封口膜密封培养皿，防止溶液浓度发生变化。连续7 d，每4 h观测1次萌发状况。根据严成等[8]研究结果，在15～25 ℃的最适萌发温度条件下，检测种子在不同浓度盐溶液中的萌发率及萌发速率。经过7 d培养后，将NaCl溶液中未萌发的种子清洗后分别转移到蒸馏水中继续培养7 d，检测种子恢复萌发率和最终萌发率。实验结束后，分别计算种子在盐胁迫溶液中的萌发率(Ga)，蒸馏水清洗后种子的恢复萌发率(Gb)，最终萌发率(Gc)。计算公式：Ga=B/C×100%；Gb=(A-B)/(C-B)×100%；Gc=A/C×100%(式中：A是试验中全部萌发种子数量，B是盐溶液处理下的萌发种子数量，C是该处理参试种子数量)。

1.2.2不同时期种子在不同浓度PEG-6000胁迫下的萌发情况

使用PEG-6000溶液模拟种子萌发时的干旱环境，设置溶液质量分数梯度分别为5%、10%、20%、30%、40%和50%，每组30粒，4个重复，增加蒸馏水为对照。在全黑暗25 ℃恒温条件下培养[12]，连续7 d，每4 h观察1次种子在PEG-6000溶液中的萌发率及萌发速率。经过7 d培养后，将PEG-6000溶液中未萌发的种子清洗后分别转移到蒸馏水中继续培养7 d，检测种子恢复萌发率和最终萌发率。计算方法同1.2.1。

1.3　数据统计和分析

用SPSS 19软件对数据进行处理及显著性检验，图形处理软件为Origin 8.5。

2　结果与分析

2.1　不同浓度NaCl溶液对不同时期种子萌发的影响

2.1.1不同时期种子在不同浓度NaCl胁迫溶液中的萌发情况

春花期及夏花期各阶段种子随NaCl溶液浓度增加萌发率均呈下降趋势(图1)，初始萌发时间也随之延长，不同时期之间的萌发率差异显著(F=74.836，p=0.000)。春花期种子受盐胁迫影响较大，在0.3～0.5 mol/L浓度下，种子受盐胁迫情况较严重，萌发率仅为对照组的50%左右，萌发率低于夏花期各阶段。而夏花期各阶段在0.5～0.8 mol/L浓度下，耐盐萌发能力不一，表现为随季节推移，种子耐盐萌发能力逐渐下降，夏花早期种子耐盐能力最强，在0.8 mol/L浓度下萌发率仍接近50%，夏花中期在0.5～0.8 mol/L浓度中，种子萌发率随浓度升高而下降；0.8 mol/L浓度时种子不萌发，夏花晚期在浓度为0.7～0.8 mol/L时，种子无萌发现象。

注：不同小写字母表示在p=0.05水平有显著性差异(LSD检验)。下同。图2　密花柽柳种子在NaCl胁迫后的恢复萌发率

图1　密花柽柳种子在不同NaCl浓度下的萌发率

2.1.2不同时期种子在解除NaCl胁迫后的恢复萌发情况

对各浓度中未萌发种子进行恢复萌发，发现恢复萌发现象主要集中在0.6～0.8 mol/L浓度的溶液中(图2)。春花期及夏花期各阶段的恢复萌发率均低于50%，且有显著性差异(F=6.264，p=0.002)，春花期种子的恢复萌发率极低甚至无恢复萌发现象，显著低于夏花期各阶段，夏花中期的恢复萌发率最高，耐盐性最大。恢复萌发率最高的浓度值随时间的推移，呈现出先升高后降低的现象。

2.2　不同浓度PEG-6000溶液对不同时期种子萌发的影响

2.2.1不同时期种子在不同浓度PEG-6000胁迫溶液中的萌发情况

春花期及夏花期各阶段的种子在不同浓度PEG-6000溶液中的萌发结果如图3。从图3可见，不同时期种子萌发率均呈现出随着溶液浓度升高，萌发率逐渐下降的趋势，种子的初始萌发时间也明显延长，且不同时期之间的萌发率差异显著(F=17.632，p=0.017)。春花期及夏花期各阶段的种子在40%～50%浓度的溶液中，呈现出萌发率极低甚至不萌发的现象。春花期种子在干旱环境中的萌发能力低于夏花期各阶段，5%浓度下的萌发率已降低至60%。而夏花期各阶段的种子耐旱性呈现不同特性，夏花中期种子的耐旱萌发率最高，夏花早期与晚期耐旱萌发率较低。另一方面，春花期种子的萌发率随着浓度逐渐升高而逐渐降低，夏花各阶段种子的萌发随浓度升高呈现出高萌发率与不萌发2种现象，春夏花期种子萌发趋势不相同。

图3　不同PEG-6000浓度下密花柽柳种子的萌发率

2.2.2不同时期种子在解除PEG-6000胁迫后的恢复萌发情况

将不同浓度溶液中未萌发种子挑出并进行恢复萌发，仅30%～50%浓度中的种子具有恢复萌发现象(图4)。春花期恢复萌发率在各阶段中最低，夏花早期的恢复萌发率呈现出随浓度升高而降低的趋势，这与其他阶段均呈现出先升高后降低的趋势不相同。春花期及夏花期各阶段恢复萌发率均较高，达到50%以上，放入蒸馏水后迅速萌发，且呈显著性差异(F=4.318，p=0.022)。春花期种子的恢复萌发率低于夏花期各阶段，且夏花中期的恢复萌发率最高。

图4　PEG-6000胁迫后密花柽柳种子的恢复萌发率

3　讨　论

3.1　各阶段密花柽柳种子萌发对NaCl胁迫的响应

由于地处于温带荒漠气候，降水稀少、夏热冬寒，荒漠严酷的自然环境孕育了植物独特的生态适应性，两季开花结实植物在许多荒漠植物中就具有一定的代表性[13]。一般植物的种子会因盐胁迫而表现出发芽率下降，发芽时间推迟和延长[13]，甚至失去萌发活力而死亡的现象。密花柽柳不同时期的种子都具有一定的耐盐萌发能力，且夏花早期的耐盐性最高。但随着NaCl浓度的增加，种子的萌发率和萌发速率随之降低，直至不萌发，该现象也出现在盐穗木[14](Halostachyscaspica)及其他几种柽柳属植物中[15]。这种生态特性能帮助种子优先占领生境并迅速萌发，有利于对环境资源的利用和后期种群的定植。长期处于逆境中的植物，会调节自身以适应胁迫环境或缓解由胁迫造成的伤害[16]。密花柽柳不同时期的种子能在盐分降低后恢复萌发，表现出不同的恢复萌发能力，这与黄振英等[17]研究结果一致。自然生境中，夏花期各阶段种子面临盐分胁迫的程度要远高于春花期，种子因生境盐分浓度过高而被抑制萌发，进而保留在土壤中。一旦出现暴雨条件，胁迫程度会随之降低，部分种子可再次萌发，该特性一定程度上增加了种子的成活率，节约了繁殖资源。

3.2　密花柽柳各阶段种子萌发对干旱胁迫的响应

荒漠中水分是影响种子萌发的关键生态因子，也是制约植物生长和植被分布的重要因素之一，植物种子的萌发在干旱胁迫下表现为种子萌发率降低、初始萌发时间和萌发过程推迟等[18]。密花柽柳不同时期的种子在PEG-6000溶液中萌发率与萌发速率明显低于对照组，耐旱萌发特性上春花期种子小于夏花期各阶段，其中，夏花中期的耐旱性最高，出现该现象可能因为研究区在7月总体呈现出高温、少雨和干旱的气候特征[10]，种子生境的干旱胁迫程度加剧，因此，夏花中期种子通过提高耐旱特性，来抵御对应时期出现的生境压力。一旦解除干旱胁迫条件，夏花期3个阶段种子则会呈现出高萌发态势，而种子在春花期的恢复萌发率要明显低于夏花期3个阶段。对荒漠植物来说，种子在干旱胁迫下萌发率降低是对荒漠生境的一种适应机制[19]，避免了种子因缺乏连续降雨而造成已萌发幼苗的大量死亡。