Na2CO3脅迫對綠豆種子萌發(fā)的影響

袁典 方興宇 賈逸清 吳文超 劉宏權(quán) 韓會玲

摘要 為研究綠豆種子萌發(fā)對Na2CO3脅迫響應(yīng)情況，分別采用0、20、40、60、80 mmol/L Na2CO3溶液對吉綠10號、HN1023-7-2、同111411、保綠201323-3和遼綠PB-02共5個品種的綠豆進行脅迫萌發(fā)試驗。結(jié)果表明，隨著Na2CO3溶液濃度的升高，5個綠豆品種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、胚根鮮重、胚根干重、胚芽鮮重、胚芽干重、活力指數(shù)、根冠比均有降低的趨勢，但低濃度（Na2CO3濃度≤20 mmol/L）鹽脅迫不會對種子萌發(fā)造成顯著性迫害。隨著Na2CO3處理濃度的升高，低濃度鹽處理與CK的胚芽鮮重?zé)o顯著差異，其余生長指標均顯著降低。綜合分析可知，HN1023-7-2耐鹽性最強，遼綠PB-02最差。該研究結(jié)果可為鹽堿地綠豆種植提供一定理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 綠豆;Na2CO3脅迫;種子萌發(fā);耐鹽性

中圖分類號 S 522? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）20-0032-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.20.009

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Effects of Na2CO3 Stress on Seed Germination of Mung Beans

YUAN Dian， FANG Xing-yu， JIA Yi-qing et al

（Urban and Rural Construction Institute， Hebei Agricultural University， Baoding， Hebei 071000）

Abstract In order to study the response of mung bean seed germination to Na2CO3 salt stress， 0， 20， 40， 60， 80 mmol/L Na2CO3 solutions were used to compare Jilu No. 10， HN1023-7-? Tong 111411 ， Baolu 201323-3 and Liaolu PB-0? and other five varieties of mung beans were used for stress germination experiments. The results showed that with the increase of Na2CO3 solution concentration， the five types of mung bean germination rate， germination potential， germination index， radicle fresh weight， embryo fresh weight， embryo dry weight， vigor index and radicle-to-shoot ratio all tended to decrease， but low concentration （Na2CO3 concentration ≤20 mmol/L） salt stress could not cause significant persecution to seed germination. With the increase of the concentration of Na2CO3 treatment， the fresh weight of germ-excepted germ was not significantly different from that of CK under the low-concentration salt treatment， and the other growth indexes were significantly reduced. Comprehensive analysis showed that HN1023-7-2 had the strongest salt tolerance and Liaolu PB-02 was the worst. The research results provided a certain theoretical basis for mung bean planting in saline-alkali land.

Key words Mung bean;Na2CO3 salt stress;Seed germination;Salt tolerance

基金項目 財政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部：國家現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系-食用豆（CARS-08-G-22）;河北省水利科研與推廣計劃項目（2017-5 2018-35）;河北省節(jié)水灌溉裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院基金支持（SC2018005）。

作者簡介 袁典（1996—），女，河北邯鄲人，碩士研究生，研究方向：咸水灌溉理論與技術(shù)。*通信作者：劉宏權(quán)，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士，從事農(nóng)田水肥調(diào)控及農(nóng)業(yè)水土資源優(yōu)化利用研究;韓會玲，教授，博士生導(dǎo)師，博士，從事水資源高效利用方面的研究。劉宏權(quán)和韓會玲為共同通信作者。

收稿日期 2021-03-12;修回日期 2021-04-08

土壤鹽漬化是由自然或人類活動引起的一種環(huán)境危害，全世界大約有8.31×108 hm2的土壤受到鹽漬化的威脅[1]。鹽脅迫和堿脅迫是妨礙植物生長、降低產(chǎn)量的主要逆境因子之一。大量試驗結(jié)果表明，鹽堿環(huán)境會限制植物生長，植物在不同生長階段耐鹽堿性不同，尤其是種子萌發(fā)期最為敏感;當增加鹽濃度時，種子的萌發(fā)受到抑制，并且抑制程度隨鹽濃度的升高而增加[2-4]。 綠豆（Vigna rabiata L.）屬于豆科草本植物，是一種短日照、喜熱的作物，生長期短，播種期彈性大，適應(yīng)性強，抗旱耐瘠薄，并且具有固氮和土壤栽培耐瘠薄能力[5]。綠豆是中國重要的糧食作物，在貧困地區(qū)是高經(jīng)濟價值的作物，但種植綠豆易受鹽害，影響經(jīng)濟效益，我國綠豆品種資源里，只有有限的耐鹽種質(zhì)[6]。綠豆具有一定的耐鹽性，鹽脅迫對不同品種的綠豆有不同的影響，因此探討鹽脅迫對綠豆種子萌發(fā)和生長可為其大面積鹽堿地種植提供理論依據(jù)。為研究綠豆種子萌發(fā)對Na2CO3脅迫響應(yīng)情況，筆者分別采用0、20、40、60、80 mmol/L Na2CO3溶液對吉綠10號、HN1023-7-2、同111411、保綠201323-3和遼綠PB-02共5個品種的綠豆進行脅迫萌發(fā)試驗。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗選用綠豆品種為吉綠10號、HN1023-7-2、同111411、保綠201323-3和遼綠PB-02。

1.2 方法

分別挑選大小一致、均勻飽滿的5個品種綠豆種子，用0.5%次氯酸鈉溶液為種子及玻璃培養(yǎng)皿消毒15 min，經(jīng)蒸餾水沖洗干凈后將綠豆種子均勻放置在墊有2層濾紙的發(fā)芽床上培養(yǎng)。Na2CO3處理溶液濃度分別設(shè)為20、40、60、80 mmol/L（pH分別為10.9、11.0、11.2、11.3），分別記為T1、T2、T3、T4處理，以蒸餾水處理為對照（CK）。試驗設(shè)3次重復(fù)，每個培養(yǎng)皿放入50粒經(jīng)過處理的種子。將所有培養(yǎng)皿分組放入人工模擬培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，培養(yǎng)箱設(shè)培養(yǎng)溫度為25 ℃，光照15 h（18 ℃），黑暗9 h，濕度調(diào)為50%，光照為15 000 lx。每 24 h 使用針管和移液槍更換1次相應(yīng)濃度的鹽溶液。從第2天開始，每當時段交替的時候調(diào)查記載種子發(fā)芽情況（胚芽的長度大于等于種子長度的50%時為發(fā)芽標準），連續(xù) 2 d 種子發(fā)芽數(shù)不變時調(diào)查結(jié)束（期間如有發(fā)霉的種子及時取出沖洗，嚴重發(fā)霉的種子及時丟掉并做好記錄，發(fā)芽床被污染應(yīng)及時更換發(fā)芽床）。

1.3 指標測定

1.3.1 種子萌發(fā)指標。

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/總種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢=第3天發(fā)芽種子數(shù)/總種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)=ΣGt/Dt

式中，Gt為在不同時間的發(fā)芽數(shù);Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日。

1.3.2

形態(tài)指標。第7天發(fā)芽結(jié)束后，每重復(fù)選取典型一致、完整的種子幼苗10株，濾紙吸干表面水分后用小刀將胚根和胚芽分離，分別用精度萬分之一的天平稱鮮重與干重，計算活力指數(shù)與根冠比。

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×種胚芽生長量（平均根重或芽重）

根冠比=地下部分鮮重或干重/地上部分鮮重或干重

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)取3次重復(fù)測定的平均值。采用Excel軟件對數(shù)據(jù)進行處理;采用SPSS 25統(tǒng)計軟件進行方差分析（使用LSD法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度Na2CO3對5個綠豆品種種子萌發(fā)的影響

不同濃度Na2CO3處理下，5個綠豆品種種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)見表1。結(jié)果表明，5種綠豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均隨Na2CO3濃度升高而呈降低的趨勢;5個品種的發(fā)芽率和發(fā)芽勢在T1和T2處理下均與CK差異不顯著，但5個品種的發(fā)芽率和發(fā)芽勢在T4處理下與CK有顯著差異。在T3處理下，只有HN1023-7-2和保綠201323-3的發(fā)芽率較CK差異達到了顯著水平，吉綠10號、同111411、遼綠PB-02共3個品種的發(fā)芽率均與CK差異不顯著，而5個品種的發(fā)芽勢均與CK差異達到了顯著水平;在T4處理下，5個品種的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均與CK差異達到了顯著水平，吉綠10號發(fā)芽率最高，同111411發(fā)芽勢最高。從發(fā)芽指數(shù)來看，吉綠10號、HN1023-7-2、保綠201323-3發(fā)芽指數(shù)在T1處理與CK下無顯著差異，而且發(fā)芽指數(shù)略高于CK，同111411、遼綠PB-02在T1處理下發(fā)芽指數(shù)高于CK，且與CK表現(xiàn)出顯著差異，吉綠10號、同111411、保綠201323-3在T2處理下發(fā)芽指數(shù)與CK有顯著差異，同111411在T2處理下發(fā)芽指數(shù)無顯著差異，遼綠PB-02 T2、T1處理有顯著差異，但與CK無顯著差異。隨著Na2CO3濃度升高，發(fā)芽指數(shù)降低，各品種綠豆發(fā)芽指數(shù)較CK差異越來越顯著。綜上所述，低濃度鹽脅迫不會對綠豆萌發(fā)造成影響，甚至還可促進其萌發(fā)，但3個指標對鹽濃度升高的敏感程度不同，從大到小排序為發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢、發(fā)芽率。SPSS軟件統(tǒng)計分析顯示，5個綠豆品種的萌發(fā)對鹽脅迫的響應(yīng)無顯著差異。

2.2 不同濃度Na2CO3對5個綠豆品種種子生長的影響

不同濃度Na2CO3處理下，5個綠豆品種的胚根鮮重、干重，胚芽鮮重、干重如表2所示。由表2可知，在T3、T4高鹽濃度處理下，所有品種均已死亡腐爛，說明5個綠豆品種對高濃度堿性鹽脅迫均不耐受;與CK相比，隨著Na2CO3處理濃度的升高，各品種胚根鮮重、干重越來越表現(xiàn)出顯著差異;與T1處理相比，在T2處理下5個品種胚根鮮重、干重有顯著差異;隨著Na2CO3處理濃度的升高，各品種胚根鮮重、干重減少;除HN1023-7-2外，其余品種胚芽鮮重在T1處理下與CK無顯著差異;所有品種胚芽鮮重在T2處理下降低且均較CK表現(xiàn)出顯著差異;除HN1023-7-2外，其余品種胚芽鮮重在T1、T2處理均表現(xiàn)出顯著差異;所有品種胚芽干重均隨Na2CO3處理濃度升高而減低，并較CK差異越來越顯著，這可能是因為隨著Na2CO3處理濃度的升高，胚芽生長變緩慢，長勢較差，干物質(zhì)積累量越來越少。品種間胚根鮮重?zé)o顯著性差異，胚根干重、胚芽鮮重、干重均為遼綠PB-02最低且與其他品種差異顯著。

不同濃度Na2CO3處理下，5種綠豆的活力指數(shù)及胚根冠比如圖1、2所示。隨著Na2CO3處理濃度的升高，5個綠豆品種活力指數(shù)與胚根冠比變化趨勢相似，都隨Na2CO3處理濃度升高而降低，表明在高鹽逆境下，5種綠豆生長受阻，種子活力降低，且根部的生長發(fā)育受抑制作用更加嚴重。在CK處理下，HN1023-7-2種子活力指數(shù)明顯高于其他4個綠豆品種的種子活力指數(shù)。在T1處理下，HN1023-7-2種子活力指數(shù)較CK顯著降低，降低的程度高于其他4個綠豆品種。在T2處理下，5個綠豆品種的種子活力指數(shù)較T1處理均降低，且降低的程度大致相同。在CK處理下，HN1023-7-2種子根冠比高于其他4個綠豆品種。在T1處理下，HN1023-7-2根冠較CK顯著降低，降低的程度大于其他4個綠豆品種。在T2處理下，5個綠豆品種的根冠比較T1處理均降低，且降低的程度大致相同。5個綠豆品種在Na2CO3脅迫下種子活力指數(shù)和根冠比降低趨勢相似。

綜合5個綠豆品種種子生長的總體表現(xiàn)可以看出，HN1023-7-2生長發(fā)育受鹽脅迫影響程度最小，同111411、保綠201323-3、吉綠10號中等，遼綠PB-02最大。

3 小結(jié)與討論

種子發(fā)芽是種子植物生命的起點，是種子植物生命活動最為強烈的一個階段[7]。植物種子耐鹽性在逆境脅迫下可分為萌動前和萌動后2個時期來評價，在萌動前期對種子進行抗性評價主要依據(jù)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標，而在萌動后期一般通過對種子的胚芽和胚根等與生長發(fā)育有關(guān)的形態(tài)指標的觀測來判斷種子抗逆能力[8]。從萌發(fā)情況來看，首先5種綠豆品種間并無顯著性差異，且低濃度Na2CO3處理對5種綠豆萌發(fā)無顯著差異，甚至?xí)龠M其萌發(fā)，這與張曉程[9]研究NaCl脅迫對四棱豆種子萌發(fā)及幼胚芽生長的影響得到的結(jié)論一致。隨著Na2CO3處理濃度的升高，所有參試材料的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均呈降低趨勢，這一結(jié)果與宗俊勤等[10]的研究結(jié)果一致，與小麥等禾本科作物的結(jié)論也類似。程大友等[11]認為，在高濃度的 NaCl 脅迫下，種子的發(fā)芽率顯著降低，這可能是由于高濃度NaCl的毒害作用對細胞的滲透調(diào)節(jié)作用、膜脂脂肪酸的組成及生理代謝酶活性等方面產(chǎn)生不良影響。其次與發(fā)芽率和發(fā)芽勢相比，發(fā)芽指數(shù)對鹽脅迫更加敏感，這可能是因為在中高濃度鹽脅迫下，種子雖能萌發(fā)，但發(fā)芽進程遲緩，種子的生命活動受到了抑制。劉建霞等[12]研究結(jié)果表明，鹽脅迫會影響綠豆種子的萌發(fā)，抑制幼苗的生長。從生長指標角度分析，隨著Na2CO3處理濃度的升高，各品種綠豆生長指標均呈降低趨勢且差異越來越顯著，種子活力越來越低，特別是胚根部位作為胚芽生長發(fā)育的重要器官受到了嚴重的抑制作用。T3、T4處理下，所有品種均無法正常生長且有發(fā)霉腐爛的現(xiàn)象，這可能是因為隨著鹽濃度的升高，種子吸水困難，影響種子內(nèi)多種酶的活動，從而代謝減慢，或者種子細胞膜結(jié)構(gòu)受到破壞，影響了其選擇透過性，從而造成離子毒害作用以致種子細胞死亡。INZ等[13]認為，植物在鹽脅迫后，質(zhì)膜會發(fā)生一系列的變化，其組分、透性、運輸、離子流等都會受到影響而發(fā)生變化，從而損害膜的正常生理功能，進而影響細胞的代謝作用，使得植物代謝過程發(fā)生變化，細胞的生理功能受到不同程度的破壞。孫振雷等[14]的研究表明，在同一Na2CO3濃度脅迫下，綠豆品種間各項指標的差異也達到顯著或極顯著水平，說明在Na2CO3脅迫下綠豆品種間的抗鹽性存在真實的差異，這是由各個綠豆品種的遺傳基因所決定的，與該試驗得出的結(jié)論相似。

該試驗結(jié)果表明，綠豆種子可以抵御低濃度堿性鹽Na2CO3的侵害，但中高濃度Na2CO3（≥60 mmol/L）脅迫明顯抑制了綠豆的正常生長?；诟髦笜司C合分析可知，不同綠豆品種中，HN1023-7-2耐鹽性最強，同111411、保綠201323-3、吉綠10號次之，而遼綠PB-02最差。

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