NaCl脅迫對高粱種子萌發(fā)特性的影響

楊 彬，張一中，柳青山

（山西省農業(yè)科學院高粱研究所，山西晉中030600）

土壤鹽漬化是一個世界性問題，是影響農業(yè)生產和生態(tài)環(huán)境的重要問題之一[1]。種子萌發(fā)是植物生活周期的重要階段，在此期間，其生理活動極易受到外界環(huán)境的干擾，從而影響植物的生長和發(fā)育，而鹽脅迫就是影響種子萌發(fā)的重要因子之一[2]。對于大多數(shù)作物，種子萌發(fā)和早期幼苗階段對環(huán)境脅迫最為敏感[3]。種子耐鹽性是進行植物耐鹽性早期鑒定及進行耐鹽品種早期選擇的基礎[4]。國內外對許多作物芽期的耐鹽性進行了廣泛研究，對玉米[5-6]和甜菜[7]鹽脅迫處理研究表明，隨著鹽濃度的增加，種子的發(fā)芽率降低，發(fā)芽時間推遲。對棉花[8]、小麥[9]、谷子[10]芽期的耐鹽性也都有研究。

近年來，提高高粱耐鹽性、培育耐鹽品種以及高粱耐鹽機理的研究越來越多地受到人們的關注[11-13]。本試驗以NaCl溶液作為鹽脅迫溶液，研究了高粱種子在NaCl脅迫下的萌發(fā)特性，旨在為高粱的耐鹽性篩選提供簡便適宜的評價指標。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為高粱保持系Tx623B。NaCl為分析純試劑，試驗用水為去離子水。

1.2 試驗方法

采用NaCl溶液進行鹽脅迫，共設置7個質量濃度，分別為 0（CK），3，6，9，12，15，20 g/L。選取籽粒飽滿、大小一致且無病蟲傷害的高粱種子，經0.1%的HgCl2消毒10 min，雙蒸水沖洗5次后，均勻擺放在直徑為9 cm的培養(yǎng)皿（鋪有2層濾紙）中，每皿20粒，分別加入上述不同濃度的NaCl溶液9 mL，每個處理3次重復。培養(yǎng)皿放在組培室恒溫培養(yǎng)，溫度25℃，光照時間14 h/d，光照強度3 000 lx。每天用移液槍向培養(yǎng)皿中加入6 mL相應的處理溶液，并在同一時間記錄發(fā)芽數(shù)（以胚根長等于種子長、芽長等于種子長的1/2記為發(fā)芽[14]），觀察發(fā)芽速率，培養(yǎng)7 d后測定相關指標。

1.3 測定項目及方法

測定項目：發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽率。測定方法參照王秀玲等[15]的方法進行。

發(fā)芽率=第7天的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽勢＝第4天的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

相對發(fā)芽率＝鹽處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率×100%；

發(fā)芽指數(shù)＝∑Gt/Dt。

式中，Gt指t日內的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應的發(fā)芽天數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用SPSS16.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，對發(fā)芽率等數(shù)據(jù)反正弦轉化后進行單因素方差分析（one-way ANOVA）[16]，并采用Duncan方法進行多重比較，在0.05概率水平確定各個平均值之間的差異顯著性。用Excel 2003進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 NaCl脅迫對高粱種子發(fā)芽率的影響

不同質量濃度NaCl溶液對高粱種子處理的結果（表1）表明，鹽脅迫對高粱種子的萌發(fā)造成了明顯的抑制作用。隨著NaCl質量濃度的增加，發(fā)芽率呈逐漸下降趨勢。NaCl質量濃度為3，6，9 g/L時，高粱種子的發(fā)芽率與對照差異不顯著，說明NaCl質量濃度低于9 g/L時，對高粱種子的發(fā)芽率影響不大；當NaCl質量濃度為12 g/L時，高粱種子的萌發(fā)受到嚴重影響，與對照及其他處理之間有顯著差異，發(fā)芽率只有38.3%；而當NaCl質量濃度為15，20 g/L時，發(fā)芽率幾乎為0。表明隨著鹽脅迫強度的增加，抑制程度也急劇增加。

從萌發(fā)曲線（圖1）看，高粱種子的發(fā)芽率隨NaCl質量濃度的不斷增大而呈下降趨勢，NaCl質量濃度與種子發(fā)芽率呈極顯著負相關，相關系數(shù)為0.913 5（P＜0.01），其回歸方程為y＝-5.717x＋111.2，R2＝0.849 9。這一結果與王秀玲等[15]的研究結果一致。

表1 NaCl脅迫對高粱種子發(fā)芽率的影響

2.2 NaCl脅迫對高粱種子相對發(fā)芽率的影響

為便于研究高粱種子萌發(fā)時的耐鹽程度，測得高粱種子在不同NaCl質量濃度處理下的發(fā)芽率后，以對照所對應的發(fā)芽率為基數(shù)，其他質量濃度下的發(fā)芽率與其相比，分別計算相對發(fā)芽率，然后將相對發(fā)芽率與相對應的鹽質量濃度之間進行相關回歸分析。結果（圖2）表明，NaCl脅迫下的相對發(fā)芽率隨鹽溶液質量濃度的升高而降低，相對發(fā)芽率與NaCl溶液質量濃度呈顯著負相關，其相關系數(shù)為 0.921 8（P＜0.01），回歸方程為 y＝-5.915x＋115.0，R2＝0.849 7。其結果與圖1的觀察結果基本一致。

2.3 NaCl脅迫對高粱種子發(fā)芽時間的影響

鹽溶液除了能降低高粱種子的萌發(fā)率外，還可延緩種子的初始萌發(fā)時間，降低種子的萌發(fā)速率。由圖3可知，12 g/L以下的NaCl溶液中，種子在2 d內都能夠開始萌發(fā)，12 g/L的NaCl溶液中種子在第3天才開始萌發(fā)，15 g/L的NaCl溶液中到第4天才有少量種子開始萌發(fā)，而20 g/L的NaCl溶液中一直到第7天種子也沒有萌發(fā)。過高濃度的鹽分處理下高粱種子根本不萌發(fā)，這說明當鹽脅迫超過一定濃度時，將會抑制種子的生理活性。隨著萌發(fā)時間的增加，萌發(fā)速率逐漸減小，且低濃度鹽的萌發(fā)高峰時間較高濃度鹽開始的早。由圖3還可知，在6～12 g/LNaCl溶液中，種子萌發(fā)隨鹽濃度的增加變化較大，說明這個區(qū)間可作為高粱種子在NaCl溶液的萌發(fā)鹽敏感區(qū)間。

2.4 NaCl脅迫對高粱種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽勢反映種子發(fā)芽的快慢和整齊度，發(fā)芽指數(shù)能夠反映種子在整個發(fā)芽期的綜合活力。從表2可以看出，隨著鹽質量濃度的增大，高粱種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均逐漸降低。在0，3，6，9 g/LNaCl質量濃度下，高粱種子的發(fā)芽勢之間差異不顯著，而在12 g/L NaCl質量濃度下的發(fā)芽勢與0，3，6，9 g/L之間差異都達顯著水平（P＜0.05）。除3 g/LNaCl質量濃度下的發(fā)芽指數(shù)與對照差異不顯著外，6，9，12 g/LNaCl質量濃度下的發(fā)芽指數(shù)與對照差異都達顯著水平（P＜0.05）。而在15，20 g/L NaCl質量濃度下，高粱種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)幾乎為0，說明高濃度NaCl溶液會強烈抑制種子萌發(fā)。對高粱種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)分別與鹽濃度作相關分析得出，它們都與鹽濃度呈極顯著負相關（P＜0.01），相關系數(shù)分別為 0.902 3，0.951 2。

表2 NaCl脅迫對高粱種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響

3 討論

種子萌發(fā)是植物生命的起始，也是植物生活史中對外界環(huán)境壓力反應最為敏感的時期[17]。多數(shù)研究表明，鹽脅迫對種子萌發(fā)有顯著的抑制作用[18-19]；但也有學者得出了低濃度的鹽脅迫對種子萌發(fā)或幼苗生長具有促進作用，而高濃度則轉為抑制作用的結論[12，19]。

本試驗研究表明，隨著鹽溶液濃度的增大，高粱種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)明顯降低，但在NaCl質量濃度低于9 g/L時，高粱種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率與對照差異不大；NaCl質量濃度高于9 g/L時，抑制作用顯著。這與在野大豆[18]、冬小麥[20]上的研究結論一致。高濃度鹽可顯著抑制種子萌發(fā)，這種現(xiàn)象可能與高濃度鹽離子的毒害作用有關，也可能與細胞膜在受到鹽脅迫后，膜蛋白、膜透性等正常的生理功能發(fā)生了改變有關[21]。本試驗相關分析表明，NaCl質量濃度與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均呈極顯著負相關（P＜0.01）。施月婕等[22]研究表明，蕪菁種子的發(fā)芽與鹽溶液的濃度呈顯著負相關；而湯華等[23]研究表明，玉米發(fā)芽率與鹽濃度無顯著相關性，這可能與選取的作物品種和設置的鹽濃度不一樣有關。本試驗只是對高粱種子的萌發(fā)特性進行了研究，至于鹽脅迫對其幼苗形態(tài)、生理生化性狀及光合機制的影響仍需進一步探討。

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