外界因素對(duì)苦馬豆種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

劉紅玲，莊麗，齊曉麗，夏軍，李予霞

（1石河子大學(xué)師范學(xué)院，石河子832003；2石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，石河子832003）

外界因素對(duì)苦馬豆種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

劉紅玲1，莊麗2，齊曉麗2，夏軍2，李予霞2

（1石河子大學(xué)師范學(xué)院，石河子832003；2石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，石河子832003）

為了全面了解新疆苦馬豆種子萌發(fā)特性，為其繁育和人工種植提供研究基礎(chǔ)，研究了光照、溫度、NaCl、激素對(duì)苦馬豆（Sphaerophysa salsula）種子萌發(fā)的影響及苗期鹽脅迫對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：苦馬豆種子萌發(fā)率在光照與黑暗之間無(wú)顯著差異；35℃為其最適發(fā)芽溫度；低濃度NaCl（≤0．4%）能促進(jìn)苦馬豆種子萌發(fā)，且隨NaCl濃度增加，發(fā)芽率呈上升趨勢(shì)，NaCl濃度為0．4%，發(fā)芽率高達(dá)30%，而NaCl鹽濃度為2．8%時(shí)，其種子仍可萌發(fā)；5μmol／L的IAA處理的種子發(fā)芽率最高，發(fā)芽率達(dá)33．2%，其次是10μmol／L的2，4－D，發(fā)芽率達(dá)32．6%，10μmol／L的萘乙酸，發(fā)芽率達(dá)26．6%，10μmol／L的赤霉素，發(fā)芽率達(dá)26%；NaCl脅迫下，苦馬豆葉片中脯氨酸和丙二醛在60h內(nèi)均有1個(gè)急劇增加的過(guò)程。

苦馬豆；光照；溫度；NaCl；激素

苦馬豆又名羊尿泡、馬尿泡，矮小灌木，屬豆科苦馬豆屬，是干旱和半干旱地區(qū)重要的豆科植物，具抗逆性強(qiáng)、防風(fēng)固沙的作用，而且還具備較高的藥用價(jià)值。

苦馬豆在新疆的干旱地區(qū)有廣泛分布，同時(shí)其富含苦馬豆素、黃酮苷等成分，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、外周血管及免疫系統(tǒng)有藥理活性，而對(duì)牲畜具有一定的毒副作用［1－6］。

目前，關(guān)于其藥用成分和藥用價(jià)值的報(bào)道較多［1－4］，而關(guān)于其萌發(fā)及人工種植的報(bào)道較少［7］。本研究對(duì)苦馬豆種子的萌發(fā)所必需的基本條件進(jìn)行分析，以期為其種子繁育提供必要依據(jù)和方法，為大規(guī)模種植和開(kāi)發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1．1 實(shí)驗(yàn)材料

苦馬豆種子于2009年4月采收于新疆石河子市郊區(qū)，千粒重為4．535g。

1．2 方法

1．2．1 種子萌發(fā)處理

用0．1%HgCl對(duì)種子進(jìn)行消毒10min，無(wú)菌水將其沖洗干凈，并用濾紙擦干其表面水分。播入墊有2層紗布1層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒種子。以胚根突破種皮為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)，計(jì)算其發(fā)芽率［3］。

光照處理：3皿1組，共2組，分別置于黑暗和自然光處室溫培養(yǎng)，每天定時(shí)補(bǔ)足水至初始水量。

溫度處理：分別于15、20、25、30、35、40℃條件下萌發(fā)，每一溫度重復(fù)3次，光照時(shí)間為14h／10h。

NaCl處理：0（CK）、0．1%、0．2%、0．4%、

0．8%、1．6%、2．0%、2．4%、2．8%9個(gè)濃度梯度，將1g瓊脂加上100mL已配制成所需濃度的NaCl溶液中混合加熱，配制成瓊脂半固體培養(yǎng)基，并將消毒處理后的50粒種子的胚的一端豎直插入培養(yǎng)基中，在室溫下培養(yǎng)。

激素處理：選飽滿、成熟的種子，在培養(yǎng)皿中放人3層濾紙為發(fā)芽床，分別加入14mL濃度分別為5 、10 、20、1000μmol／L的 NAA、GA3、IAA、2，4－D溶液浸濕，將種子均勻擺放入，加蓋，以加入相同量蒸餾水為對(duì)照，置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)條件為溫度（28±0．5）℃ ，相對(duì)濕度80%，黑暗培養(yǎng)，進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，保持濾紙濕度，以胚根突破種皮2mm以上，在室溫條件下用濃度為0．1%浸種12h，蒸餾水作對(duì)照（CK），每處理50粒種子，重復(fù)3次。浸種結(jié)束后，蒸餾水沖洗種子3～5次，播種。

1．2．2 幼苗期鹽脅迫處理

當(dāng)苦馬豆植株第4片真葉長(zhǎng)出時(shí)，將其劃分為20個(gè)組，每組植株5棵，將1～5組為對(duì)照組，6～20組為實(shí)驗(yàn)組，再分別用配好的100mL 1．6%NaCl溶液對(duì)6～20組的植株進(jìn)行鹽脅迫處理。

1．2．3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

NaCl脅迫處理開(kāi)始前取樣1次，以后每12h取樣1次。脯氨酸含量測(cè)定參照磺基水楊酸法［8］、丙二醛含量的測(cè)定參照硫代巴妥酸法［9］。

2 結(jié)果與分析

2．1 光照對(duì)苦馬豆種子萌發(fā)的影響

不同植物種子的萌發(fā)對(duì)光照具有不同的要求。許多荒漠植物的種子，在光照和黑暗條件下均能萌發(fā)，一般黑暗中萌發(fā)較光好。

本實(shí)驗(yàn)中，黑暗條件下，苦馬豆種子的發(fā)芽率為18．67%，自然光條件下的發(fā)芽率為22%，方差分析結(jié)果表明光照與黑暗之間無(wú)顯著差異。

2．2 不同溫度對(duì)苦馬豆種子萌發(fā)的影響

由圖1可知，由于溫度過(guò)低，20℃以下種子不萌發(fā)；在25℃以上，隨著溫度的增加，種子發(fā)芽率迅速升高，35℃時(shí)達(dá)36%，＞35℃時(shí)發(fā)芽率急劇降低，因此，35℃為苦馬豆發(fā)芽的最適宜溫度。

圖1 不同溫度對(duì)苦馬豆種子萌發(fā)的影響Fig．1The influence of different temperature on seeds germination

2．3 NaCl脅迫對(duì)苦馬豆種子萌發(fā)的影響

由圖2可知，低濃度NaCl（≤0．4%）能促進(jìn)苦馬豆種子的萌發(fā)，隨NaCl濃度增加，發(fā)芽率呈上升趨勢(shì)，NaCl濃度為0．4%，發(fā)芽率高達(dá)30%，比對(duì)照增加了69．26%；NaCl濃度＞0．4%時(shí)，隨著 NaCl濃度增加，發(fā)芽率呈降低趨勢(shì)，尤其是NaCl濃度＞1．6%時(shí)，種子的發(fā)芽率急劇下降。NaCl鹽濃度為2．8%時(shí)，種子仍可萌發(fā)。

圖2 不同濃度NaCl對(duì)苦馬豆種子萌發(fā)的影響Fig．2The influence of different concentrationof NaCl on seeds germination

2．4 激素對(duì)苦馬豆種子萌發(fā)的影響

不同濃度激素處理大苦馬豆種子發(fā)芽率見(jiàn)表1。

由表1可知，在5μmol／L和10μmol／L濃度下NAA、GA3、IAA、2，4－D浸種處理均能提高苦馬豆種子的發(fā)芽率，其中 NAA、GA3、2，4－D在10μmol／L時(shí)發(fā)芽率最高，IAA在5μmol／L濃度時(shí)發(fā)芽率最高。在20μmol／L濃度下，4種激素均降低了苦馬豆種子的發(fā)芽率。而在1000μmol／L濃度下發(fā)芽率均為零。其中，5μmol／L IAA處理的種子發(fā)芽率最高，發(fā)芽率達(dá)33．2%，較CK提高了81．39%；其次是10μmol／L 2，4－D，發(fā)芽率達(dá)32．6%，較CK提高了77．91%；再次是10μmol／L的萘乙酸，發(fā)芽率達(dá)26．6%，較CK提高了54．65%；10μmol／L的赤霉素為最低處理為26%，較CK提高了51．16%。

表1 不同濃度激素處理下苦馬豆種子發(fā)芽率Tab．1The seeds germination percent on different treatments with different concentrations of hormones

選取不同激素最適濃度下的發(fā)芽率進(jìn)行方差分析，結(jié)果（圖3）表明：不同的激素處理后與對(duì)照間存在顯著差異，生長(zhǎng)素和2，4－D與對(duì)照間差異極顯著，萘乙酸與對(duì)照間差異顯著，而赤霉素與對(duì)照間差異不顯著。

圖3 最適濃度下不同激素對(duì)苦馬豆種子萌發(fā)的影響Fig．3The influence of the best concentration of different hormones on seeds germination

2．5 NaCl脅迫對(duì)幼苗葉片脯氨酸含量的影響

脯氨酸是分布最廣的一種相容滲透劑，在植物對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)中具有重要作用。NaCl脅迫對(duì)幼苗葉片脯氨酸含量的影響結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可知，在24h內(nèi)，苦馬豆體內(nèi)脯氨酸含量基本保持不變，在24h時(shí)開(kāi)始逐漸增加，到36h時(shí)開(kāi)始急劇增加，48h時(shí)增加的趨勢(shì)開(kāi)始減緩，在60h時(shí)苦馬豆體內(nèi)的脯氨酸含量還在不斷增加，此時(shí)脯氨酸含量已經(jīng)是開(kāi)始時(shí)含量的2．5倍。這說(shuō)明在60h內(nèi)，苦馬豆通過(guò)增加葉片中脯氨酸含量來(lái)維持滲透平衡。

圖4 NaCl脅迫處理對(duì)苦馬豆幼苗體內(nèi)脯氨酸含量的影響Fig．4The impact of salt stress treatment to praline content in the body of seedlings Swainsonine

2．6 NaCl脅迫對(duì)幼苗葉片丙二醛含量的影響

丙二醛是細(xì)胞膜受破壞的一種產(chǎn)物，其含量的多少標(biāo)志著細(xì)胞膜受破壞程度的大小，其升高與下降的原因是：體內(nèi)細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)是植物對(duì)適應(yīng)鹽堿性的表現(xiàn)。

NaCl脅迫對(duì)苦馬豆幼苗葉片丙二醛含量的影響結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5可知，丙二醛的含量逐漸增加，12 h時(shí)丙二醛含量急劇增加，36h時(shí)達(dá)最高點(diǎn)9．043×10－2μg／g，此時(shí)丙二醛的含量比對(duì)照高21．6倍。36 h時(shí)開(kāi)始急劇下降，在48h時(shí)下降幅度變緩。

圖5 NaCl脅迫處理對(duì)苦馬豆幼苗中丙二醛含量的影響Fig．5The impact of salt stress treatment on MDA content of seedlings Swains onine

3 討論

不同植物種子的萌發(fā)對(duì)外界環(huán)境條件要求不盡相同，只有小部分的植物如黑沙蒿［10］種子的萌發(fā)是嚴(yán)格需要光照的，大部分荒漠植物的種子不論在光照下還是黑暗中均能萌發(fā)?？囫R豆種子無(wú)論在光照或黑暗條件下均能萌發(fā)，黑暗條件下平均發(fā)芽率為18．67%，在自然光處平均發(fā)芽率為22%，而且二條件下萌發(fā)率無(wú)顯著差異。因此，光照對(duì)苦馬豆種子萌發(fā)無(wú)明顯促進(jìn)作用。不適當(dāng)?shù)臏囟葧?huì)不同程度地危害植物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。超出最適溫度范圍可使酶失活，從而使種子失去萌發(fā)力。本實(shí)驗(yàn)條件下苦馬豆種子萌發(fā)的最適溫度為35℃，溫度過(guò)高（＞40℃）或過(guò)低（≤20℃），種子均不會(huì)萌發(fā)。

多數(shù)鹽生植物在鹽脅迫下萌發(fā)受到抑制，在無(wú)鹽條件下萌發(fā)最好［11］。盡管大多數(shù)研究認(rèn)為，鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)具有顯著的抑制作用，但關(guān)于低濃度促進(jìn)萌發(fā)也有報(bào)道［2－14］。本研究的結(jié)果顯示，低NaCl脅迫有利于苦馬豆種子的萌發(fā)，鹽脅迫下該種子發(fā)芽率最適的NaCl濃度為0．4%，為0．1%～1．6%時(shí)，均有利于種子的萌發(fā)，高濃度鹽脅迫下種子萌發(fā)明顯受到抑制，但在2．8%的NaCl脅迫下，種子仍可萌發(fā)，說(shuō)明苦馬豆耐鹽性較強(qiáng)，低鹽濃度相對(duì)有利于其萌發(fā)。

外源激素可以影響種子的萌發(fā)、休眠，但不同激素種類對(duì)不同的植物種子外源植物激素可提高種子發(fā)芽率，這已在蔬菜、果樹(shù)、作物上得到了廣泛應(yīng)用［9］，不同激素對(duì)苦馬豆種子發(fā)芽率的影響的結(jié)果表明，NAA、GA3、IAA、2，4－D浸種處理均能提高苦馬豆種子的發(fā)芽率。其中，IAA處理的種子發(fā)芽率最高，其次是2，4－D，再次是萘乙酸，赤霉素最低。

植物鹽分脅迫下，體內(nèi)代謝調(diào)節(jié)物，如脯氨酸、丙二醛、可溶性糖、抗壞血酸、多元醇、植物激素均變化明顯，使植物在逆境下增強(qiáng)滲透調(diào)節(jié)能力［15－16］，尤其是脯氨酸，現(xiàn)已將其作為重要的抗鹽的生理指標(biāo)之一。本試驗(yàn)的結(jié)果顯示，在NaCl脅迫60h內(nèi)，苦馬豆幼苗中丙二醛含量的減少與脯氨酸含量的增加存在明顯的相關(guān)性，苦馬豆通過(guò)增加葉片中脯氨酸含量來(lái)維持滲透平衡，從而表現(xiàn)出了一定的抗鹽性。

［1］Gardner D R，Molyneux R J，Ralphs M H．Analysis of Swain－sonine：extractionmethods，detection，and measurement in populations of locoweeds （Oxytropis spp．）［J］．J Agric Food Chem，2001，49（10）：4573－4580．

［2］Wang S W，Li Y R，Sun J Y，et al．Experiment study of Swainsonine′s antineoplastic activity［J］．Medical Colleges of PLA，2003，18（3）：191－1921．

［3］Klein J L D，Roberts J D，George M D，et al．Swainsonine protects both murine and human haematopoietic systems from chemotherapeutic toxicity［J］．British Journal of Cancer，1999，80（12）：87－95．

［4］Oredipe O A，F(xiàn)urbert Harris P M，Green W R，et al．Swain－sonine stimulates bone marrow cell proliferation and differenti－ation in different strains of inbred mice［J］．Pharmacological Research，2003，47（1）：69－74．

［5］鄒林，楊鳴琦．苦馬豆素抗腫瘤作用研究進(jìn)展［J］．動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2006，27（4）：36－38．

［6］周明．苦馬豆總黃酮苷的降壓作用［J］．中國(guó)藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志，1987，1（4）：258．

［7］郭剛，劉永剛，石強(qiáng)，等．苦馬豆組織培養(yǎng)實(shí)生苗耐受鹽脅迫程度的研究［J］．新疆農(nóng)業(yè)科技，2008（5）：76．

［8］張殿忠，汪沛洪，趙會(huì)賢．測(cè)定小麥葉片游離脯氨酸含量的方法［J］．植物生理學(xué)通訊，1990，26（4）：62－65．

［9］王亞慶，劉敏，張守棟，等．鹽脅迫對(duì)鹽角草種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)效應(yīng)的研究［J］．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002（2）：69－71．

［10］Uang Z Y，Gutterman Y．Comparision of germination strategies of Artemisia ordosica with its two congeners from deserts of China and Israel［J］．Acta Bot Sin，2000，42（1）：71－80．

［11］Unga I A．Halophyte seed germination［J］．Botany Review，1982，44：233－264．

［12］劉麗娟，張文輝，王濤．NaCl脅迫對(duì)花棒種子萌發(fā)的影響［J］．干旱區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2007，25（3）：150－153．

［13］宋平，張啟翔，潘會(huì)堂，等．3種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)南紫薇種子萌發(fā)的影響［J］．種子，2009，28（3）：58－60．

［14］郝志剛，胡自治，朱興運(yùn)．堿茅耐鹽堿性的研究［J］．草業(yè)學(xué)報(bào)，1994，3（3）：27－36．

［15］李妍．鹽和PEG脅迫對(duì)絲瓜幼苗抗氧化酶活性及丙二醛含量的影響［J］．2009，27（2）：159－162．

［16］利容千，王建波．植物逆境細(xì)胞及生理學(xué)［M］．武漢：武漢大學(xué)出版社，2002．

Effects of Several Different Facts on the Germination
of the Seeds and the Seeding Growth of Sphaerophysa salsula

LIU Hongling1，ZHANG Li2，QI Xiaoli2，XIA Jun2，LI Yuxia2
（1Teachers College，Shihezi University，Shihezi 832003，China；2Life Science College，Shihezi University，Shihezi 832003，China）

This research is to offer the groundwork for seeding，breeding and planting of Sphaerophysa salsula after studying the effects of the light，temperature，NaCl，hormone on the germination of the seeds and the seeding growth of it．The results showed that the germination of the seeds is not influenced by light and 35℃is the best temperature to germinate．The low concentration of NaCl（≤0．4%）can improve in the germination rate of the seeds and with the increase the concentration of NaCl the germination rate also shows a increase trend．The best germination concentration is 0．4%，at this concentration the germination rate can be up to 30%，at the 2．8%concentration the seeds still can germinate；the highest germination is treated by 5μmol／L of IAA，the germination rate is 33．2%．Next is treated by 10μmol／L of 2，4－D，the germination rate is 32．6%．Againit is treated by 10μmol／L of NAA，the germination rate is 26．6%．The lowest germination is treated by GA3，the germination rate is 26%；There is a rapid increase in the praline and malondialdehyde under the salt stress within 60hours．

Sphaerophysa salsula；light；temperature；NaCl；hormone

S330．2

A

2010－02－13

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAD26B0901）

劉紅玲（1978－），女，講師，從事植物生物化學(xué)與基因工程研究；e－mail：liuhongling＠shzu．edu．cn。

李予霞（1970－），女，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，從事植物生物化學(xué)研究。