NaCl脅迫對五彩石竹和常夏石竹種子萌發(fā)的影響

陳海平，楊秀云，朱燁，邊俊

（1.陜西省寶雞市兒童公園，陜西 寶雞721000；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山西 太谷030801）

鹽分是影響植物生長和產(chǎn)量的一個重要環(huán)境因子，這些年已有很多有關(guān)鹽脅迫生物學(xué)及植物對高鹽反應(yīng)的研究，涉及到植物對鹽脅迫產(chǎn)生的一些復(fù)雜反應(yīng)等很多方面［1］。種子是植物重要的繁殖材料，因此從某種程度上來說，種子在發(fā)芽階段的抗鹽能力能夠反映該植物的耐鹽程度［2］。與生長相比，植物在種子萌發(fā)時更易遭受鹽害［3～6］。測定不同鹽濃度脅迫下的種子發(fā)芽情況是表證抗鹽能力的重要依據(jù)之一。種子萌發(fā)期是對鹽分作用最敏感的時期，植物種子在鹽分脅迫下是否發(fā)芽、發(fā)芽的快慢、種子活力狀況對于其能否在鹽漬地上存活是相當(dāng)重要的。

五彩石竹（Dianthus chinensis）花色豐富，花小而多，聚傘花序，花期在春夏兩季，可用于花壇、花境、花臺或盆栽，也可用于巖石園和草坪邊緣點綴；常夏石竹（Dianthus plumarius）常綠，葉形優(yōu)美，花色艷麗，且花具芳香，花期長，被廣泛用于點綴城市的大型綠地、廣場、公園、街頭綠地、庭院綠地和花壇、花境中，而且常夏石竹這一“冬不枯、夏不伏”的地被植物，越來越被現(xiàn)代化園林城市所認(rèn)同［7］?，F(xiàn)階段對五彩石竹和常夏石竹種子鹽脅迫的研究報道相對較少，本文通過研究不同濃度NaCl單鹽脅迫對五彩石竹和常夏石竹種子的萌發(fā)的影響，為五彩石竹和常夏石竹種子耐鹽性提供基礎(chǔ)依據(jù)，對指導(dǎo)其在鹽堿地的應(yīng)用具有重要的實踐應(yīng)用價值。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

實驗材料為五彩石竹、常夏石竹，為石竹科石竹屬，多年生草本花卉。五彩石竹種子千粒重為0.789g，常夏石竹種子千粒重為1.147g。

1.2 種子預(yù)處理

將上述種子用蒸餾水反復(fù)沖洗后，放在盛有蒸餾水的燒杯中，然后放在25±0.5℃恒溫箱中進行水浸催芽48h。

1.3 試驗方法

鹽分設(shè)置為NaCl單鹽溶液（用分析純試劑配制），濃度設(shè)置為0、0.5%、1.0%和1.5%。

用鋪有雙層濾紙（Φ＝9cm）的培養(yǎng)皿作為發(fā)芽床，將催芽后充分吸脹的種子放入發(fā)芽床中，每皿50粒，蓋上培養(yǎng)皿，并稱重，記錄第一天每個培養(yǎng)皿的重量。以蒸餾水處理為對照，3次重復(fù)。每天記錄正常發(fā)芽的種子數(shù)目，記錄后滴加蒸餾水至第一天培養(yǎng)皿的重量。實驗以3個重復(fù)中有一粒種子萌發(fā)即為該處理的發(fā)芽始期，連續(xù)4d不再有種子發(fā)芽為發(fā)芽結(jié)束期［5］。分別于開始萌發(fā)后第4天和最后一天統(tǒng)計種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率，并在發(fā)芽試驗結(jié)束后計算兩種種子的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽值、相對鹽害率、平均發(fā)芽天數(shù)以及發(fā)芽率較對照下降的百分比等指標(biāo)［9］。發(fā)芽試驗結(jié)束后，從培養(yǎng)皿內(nèi)取出植株幼苗，用方格紙量出胚根長，胚芽長，以及子葉的長度和寬度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS17.0統(tǒng)計分析軟件進行方差分析和多重比較檢驗，多重比較用LSD法。

（1）發(fā)芽率（Gp）＝n／N×100%（n為第n天累積發(fā)芽種子數(shù)，N為供試種子總數(shù)）相對發(fā)芽率（RGp）＝處理發(fā)芽率／對照發(fā)芽率發(fā)芽率下降百分比＝對照發(fā)芽率－處理發(fā)芽率；

（2）發(fā)芽勢（Ge）＝n／N×100%（n為第4天累積發(fā)芽種子數(shù)，N為供試種子總數(shù)）

相對發(fā)芽勢（RGe）＝處理發(fā)芽勢／對照發(fā)芽勢；

（3）發(fā)芽指數(shù)（Gi）＝Σ（Gt／Dt）（Gt為在時間t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）

相對發(fā)芽指數(shù)（RGi）＝處理發(fā)芽指數(shù)／對照發(fā)芽指數(shù)；

（4）相對鹽害率＝（對照發(fā)芽率一處理發(fā)芽率）×100%／對照發(fā)芽率

平均發(fā)芽天數(shù)（MLIT）＝（G1t1＋G2t2＋……＋Gntn）／（G1＋G2＋……＋Gn）（G為逐日發(fā)芽數(shù)，t為與G相對應(yīng)的天數(shù)）

通過每天1～3 min的刷牙，礦物質(zhì)會在牙齒上產(chǎn)生一定的沉積和交換作用，蛋白質(zhì)、維生素會通過口腔表皮細(xì)胞的吸收滲透到微血管，再將其帶入體內(nèi)循環(huán)。根據(jù)相關(guān)醫(yī)學(xué)研究資料[20，21]過口腔表面可以吸收較大比例的營養(yǎng)物質(zhì)。

（5）發(fā)芽值（GV）＝PV·MDG（PV為高峰值＝發(fā)芽高峰時的百分?jǐn)?shù)／發(fā)芽高峰日的天數(shù)，MDG為日平均發(fā)芽率＝總發(fā)芽率／總發(fā)芽天數(shù)）

相對發(fā)芽值（RGV）＝處理發(fā)芽值／對照發(fā)芽值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鹽濃度脅迫對兩種石竹種子發(fā)芽率的影響

對五彩石竹、常夏石竹種子11d的累積發(fā)芽率的統(tǒng)計結(jié)果表明（表1，表2），發(fā)芽率與對照相比，均有明顯的降低，說明鹽脅迫抑制了五彩石竹、常夏石竹種子的萌發(fā)。五彩石竹種子在對照條件下主要發(fā)芽階段為著床后的第一天和第二天，發(fā)芽率占總發(fā)芽率的80.95%，而在鹽脅迫條件下，第一天和第二天的發(fā)芽率急劇下降，最小值為NaCl濃度1.5%的發(fā)芽率4.00%。與五彩石竹不同，常夏石竹是在著床后的幾天才逐漸表現(xiàn)出差異，種子無鹽脅迫條件下的發(fā)芽率為62.67%，而在1.5%NaCl濃度下僅有5.33%?？傮w分析表明，五彩石竹與常夏石竹相比具有較好的抗鹽性。

表1 不同NaCl濃度下五彩石竹種子11d的累積發(fā)芽率／%Table 1 Accumulating germination percentage of Dianthus chinensis seeds in 11days

表2 不同NaCl濃度下常夏石竹種子11d的累積發(fā)芽率／%Table 2 Accumulating germination percentage of Dianthus plumarius seeds in 11days

2.2 不同鹽濃度脅迫對兩種石竹種子發(fā)芽整齊度的影響

發(fā)芽整齊度是衡量種子優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)。發(fā)芽勢和平均發(fā)芽天數(shù)這兩個指標(biāo)，能較好地反映種子萌發(fā)的速度和整齊性［10］。種子群起始萌發(fā)天數(shù)的推遲、發(fā)芽所需時間的延長和發(fā)芽率的降低，這些指標(biāo)的變化，都充分說明了鹽脅迫對種子萌發(fā)的抑制作用。在鹽脅迫下，兩種植物種子的平均發(fā)芽天數(shù)均隨著鹽濃度的增加而延長。從圖1可以看出，五彩石竹、常夏石竹種子在NaCl單鹽脅迫下，與對照相比，平均發(fā)芽天數(shù)均有所延長。其中五彩石竹種子在NaCl濃度為1.0%脅迫下，平均發(fā)芽天數(shù)的最大值為4.12d，常夏石竹種子在NaCl濃度為0.5%脅迫下，平均發(fā)芽天數(shù)的最大值為5.70d，而這兩種石竹種子在對照條件下的平均發(fā)芽天數(shù)分別為2.15d和4.49d。方差分析的結(jié)果表明，不同濃度NaCl單鹽脅迫下兩種石竹種子的平均發(fā)芽天數(shù)差異不顯著。

圖1 NaCl單鹽脅迫對兩種石竹種子平均發(fā)芽天數(shù)的影響Fig.1 Effect of salt stress on MLIT of two Dianthus plants

由圖2可見，在不同濃度NaCl單鹽脅迫下，兩種石竹種子的相對發(fā)芽勢與對照相比，均有降低的趨勢，并且均隨著鹽濃度的增加而降低。五彩石竹的相對發(fā)芽勢在1.0%NaCl濃度時急劇下降，從0.5%NaCl濃度的77.38%下降到19.05%，由此可見，1.0%NaCl濃度對五彩石竹種子發(fā)芽有強烈的抑制作用。常夏石竹的相對發(fā)芽勢在NaCl濃度0.5%時急劇下降，從對照條件下的100%下降到35.57%，可見NaCl濃度0.5%對常夏石竹種子發(fā)芽有強烈的抑制作用。

圖2 NaCl單鹽脅迫對兩種石竹種子相對發(fā)芽勢的影響Fig.2 Effect of salt stress on relative germination vigor（RGe）of two Dianthus plants

2.3 鹽脅迫對兩種石竹種子相對發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽值的影響

發(fā)芽值和發(fā)芽指數(shù)是種子萌發(fā)的綜合指標(biāo)。從圖3可以看出，在對照條件下，兩種石竹種子的相對發(fā)芽指數(shù)均達到最大值，并且均隨著鹽濃度的增加而下降。五彩石竹在NaCl濃度0.5%和NaCl濃度1.0%的條件下，相對發(fā)芽指數(shù)均有大幅度的下降，分別為57.43%、18.73%；常夏石竹的相對發(fā)芽指數(shù)在NaCl濃度0.5%時急劇下降，從對照條件下的100%下降到27.48%。

圖3 鹽脅迫對兩種石竹種子相對發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.3 Effect of salt stress on relative germination index（RGi）of two Dianthus plants

圖4 鹽脅迫對兩種石竹種子相對發(fā)芽值的影響Fig.4 Effect of salt stress on relative germination value（RGV）of two Dianthus plants

2.4 不同鹽脅迫對兩種石竹種子萌發(fā)的抑制作用

不同濃度NaCl單鹽脅迫下五彩石竹和常夏石竹的相對鹽害率分析表明（圖5），兩種植物種子隨著鹽濃度的增加，相對鹽害率均逐漸增大。五彩石竹的相對鹽害率在NaCl濃度0.5%的條件下僅有14.06%，而在NaCl濃度為1.0%急劇上升到73.44%；常夏石竹在NaCl濃度0.5%的條件下高達51.06%，由此可見，較低濃度的NaCl鹽溶液對常夏石竹種子的發(fā)芽就會產(chǎn)生明顯的鹽害作用。

發(fā)芽率下降百分比是反映種子在脅迫環(huán)境下的發(fā)芽率與對照相比下降的一個指標(biāo)。由圖6可見，兩種石竹種子在NaCl單鹽脅迫下，發(fā)芽率下降百分比隨著鹽濃度的增加逐漸增大。其中五彩石竹在1.0%NaCl濃度下下降最明顯，比0.5%濃度下下降了31%；常夏石竹在0.5%濃度下下降最明顯與對照相比下降了40%。

圖5 鹽脅迫對兩種石竹種子相對鹽害率的影響Fig.5 Effect of salt stress on relative rate of harm by salt of two Dianthus plants

2.5 不同鹽脅迫對兩種石竹種子萌發(fā)生長情況的影響

圖6 鹽脅迫下兩種石竹種子發(fā)芽率下降百分比變化趨勢圖Fig.6 Effect of salt stress on decrease rate of germination percentage（Gp）of two Dianthus plants

兩種石竹種子萌發(fā)生長情況見表3、表4。對五彩石竹和常夏石竹種子的萌發(fā)生長情況統(tǒng)計分析表明，在不同NaCl濃度的鹽脅迫下，兩種石竹種子種子胚根、胚芽、子葉的長度和寬度，與對照相比，均有所減小，說明鹽脅迫抑制了兩種石竹種子的萌發(fā)生長狀況。五彩石竹的胚根、胚芽、子葉的長度和寬度在NaCl濃度1.0%時急劇縮短，而且對胚根、胚芽有極顯著的抑制作用，胚根從6.89 mm下降到1.98mm，胚芽從6.90mm 下降到0.26mm。而常夏石竹的胚根、胚芽、子葉的長度和寬度在NaCl濃度0.5%時急劇縮短，而且對胚根、胚芽有極顯著的抑制作用，胚根從15.95mm下降到8.64mm，胚芽從13.38mm下降到6.08mm。

表3 不同NaCl濃度下五彩石竹幼苗生長情況Table 3 Germination conditions of Dianthus chinensis seed

表4 不同NaCl濃度下常夏石竹幼苗生長情況Table 4 Germination conditions of Dianthus plumarius seeds

3 結(jié)論

通過試驗可以看出，隨著NaCl鹽濃度的增加，五彩石竹、常夏石竹種子的萌發(fā)均表現(xiàn)出一定的“滯后”效應(yīng)，主要表現(xiàn)為發(fā)芽率的降低以及開始發(fā)芽所需時間的延長。通過五彩石竹的平均發(fā)芽天數(shù)可以看出，五彩石竹在鹽脅迫下平均發(fā)芽天數(shù)的延遲比較“平緩”。五彩石竹的相對發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽值、相對鹽害率和發(fā)芽率下降百分比均表現(xiàn)出在NaCl濃度達到1.0%時受到強烈的抑制作用，而且五彩石竹的胚根、胚芽、子葉的長度和寬度在NaCl濃度1.0%時急劇縮短。通過常夏石竹的5種觀測指標(biāo)可以看出，在NaCl的濃度達到0.5%時就受到強烈的抑制作用，其胚根、胚芽、子葉的長度和寬度急劇縮短。由此可知，兩種石竹種子耐NaCl脅迫能力為五彩石竹＞常夏石竹。

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