蕹菜和豆瓣菜對(duì)NaCl鹽脅迫的響應(yīng)

張鳳銀 ，李為 ，萬(wàn)茜

（1.江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，武漢，430056；2.中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所）

土壤鹽脅迫是影響植物生長(zhǎng)、降低農(nóng)作物產(chǎn)量的主要逆境因素之一[1]。我國(guó)鹽漬地有2 700萬(wàn)hm2左右，占耕地面積的10%左右[2～3]。近年來(lái)，由于設(shè)施園藝的特點(diǎn)及肥水管理不當(dāng)，導(dǎo)致許多土壤產(chǎn)生次生鹽漬化[4]。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，人們極為重視植物耐鹽機(jī)理、提高植物耐鹽性、增加鹽脅迫下農(nóng)作物的產(chǎn)量等方面的研究工作。種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)是植物生命周期的關(guān)鍵時(shí)期。種子耐鹽性及其機(jī)制是植物耐鹽性早期鑒定的基礎(chǔ)[5]。在鹽脅迫下植物種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的生理指標(biāo)變化常被用來(lái)反映植物受鹽脅迫影響程度，比較不同植物或同種植物不同品種的耐鹽性能[6～8]。蕹菜（Ipomoea aquaticaForsk.），又名空心菜、竹葉菜、藤菜，是旋花科蔓生一年生或多年生植物，以嫩梢及嫩葉食用，在中國(guó)栽培廣泛，其中華南、西南最多，是夏秋渡淡的優(yōu)良綠葉菜之一。豆瓣菜（Nasturtium officinaleR.Br.），別名西洋菜、水田芥、水焊菜，是十字花科豆瓣菜屬的多年生水生蔬菜，以嫩莖葉供食用。是一種特種蔬菜，主要種植在西南和華南等地，尤其以廣東栽培歷史最久，栽培面積最大[9]。這兩種蔬菜除了露地栽培外，也可以進(jìn)行保護(hù)地栽培。其耐鹽性方面研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)試圖在蕹菜和豆瓣菜種子萌發(fā)過(guò)程中，用不同濃度的NaCl溶液脅迫，研究這兩種蔬菜對(duì)NaCl鹽脅迫的響應(yīng)，比較它們耐鹽性能強(qiáng)弱，旨在為兩者的耐鹽機(jī)理的研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以泰國(guó)空心菜與云南豆瓣菜的種子為供試材料，分別由廣聯(lián)種苗行及武漢市蔬菜科學(xué)研究所提供。NaCl試劑為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

①種子處理 蕹菜和豆瓣菜種子經(jīng)精選后，用蒸餾水浸泡5 h，然后將種子擺放在鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，加入NaCl溶液10 mL，每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)放50粒種子，置于溫度為（25±1）℃，濕度為85%的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。NaCl濃度設(shè)置為0%（CK）、0.1%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%及1.5%等7個(gè)濃度梯度。每天更換濾紙，并添加10 mL原濃度NaCl溶液，以保證各處理濃度相對(duì)穩(wěn)定。每個(gè)處理重復(fù)3次。

②測(cè)定方法 以胚根伸出種皮2 mm作為種子發(fā)芽標(biāo)志。從培養(yǎng)的次日起觀察種子的發(fā)芽情況，并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)，第10天結(jié)束發(fā)芽試驗(yàn)。發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，從每個(gè)處理的每個(gè)重復(fù)中隨機(jī)取幼苗15株，測(cè)量其主根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)。各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算公式如下，發(fā)芽勢(shì)（%）=第4天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；發(fā)芽率（%）=第 10天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%； 發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt，Gt為在t日的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；活力指數(shù)=S×Gi， 式中Gi為發(fā)芽指數(shù)，S為平均芽長(zhǎng)。相對(duì)鹽害率（%）=（對(duì)照發(fā)芽率-鹽處理發(fā)芽率）/對(duì)照發(fā)芽率×100%。

表1 鹽脅迫對(duì)蕹菜及豆瓣菜種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

③數(shù)據(jù)處理 用DPS2000統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，多重比較采用新復(fù)極差測(cè)驗(yàn)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl鹽脅迫對(duì)蕹菜、豆瓣菜種子發(fā)芽勢(shì)影響

發(fā)芽勢(shì)反映種子發(fā)芽速度和整齊度。從表1可知，不同濃度NaCl對(duì)兩種蔬菜種子萌發(fā)速度的影響不同。與對(duì)照相比，NaCl濃度≤0.6%時(shí)，對(duì)蕹菜種子發(fā)芽勢(shì)影響不顯著（P＞0.05），而 NaCl濃度≥0.9%時(shí)，則顯著降低蕹菜種子發(fā)芽勢(shì)（P＜0.05）。其中，0.9%、1.2%、1.5%NaCl的蕹菜種子發(fā)芽勢(shì)分別較對(duì)照降低11.7、17.8和44.9個(gè)百分點(diǎn)。0.1%NaCl處理的豆瓣菜種子發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照差異不顯著（P＞0.05），但NaCl濃度≥0.3%時(shí)，各處理豆瓣菜的發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照間存在顯著差異（P＜0.05），尤其NaCl濃度0.9%以上時(shí)，發(fā)芽勢(shì)為0。因此，NaCl鹽脅迫均可延緩兩種蔬菜種子的萌發(fā)，且濃度越高，抑制越嚴(yán)重。兩種蔬菜種子發(fā)芽勢(shì)開(kāi)始受NaCl顯著抑制的最低濃度不同，豆瓣菜為0.3%，而蕹菜為0.9%。

2.2 鹽脅迫對(duì)蕹菜、豆瓣菜種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率反映種子發(fā)芽的潛在能力。表1結(jié)果表明，與對(duì)照相比，NaCl溶液濃度≤0.9%時(shí)，對(duì)蕹菜種子發(fā)芽率影響不顯著（P＞0.05），但當(dāng) NaCl溶液濃度≥1.2%時(shí)，蕹菜種子發(fā)芽率顯著下降（P＜0.05），濃度越高，發(fā)芽率下降幅度越大。其中，1.2%、1.5%NaCl溶液處理的蕹菜種子發(fā)芽率分別較對(duì)照降低了7.0和29.5個(gè)百分點(diǎn)。當(dāng)NaCl溶液濃度≤0.3%時(shí)，對(duì)豆瓣菜種子的發(fā)芽率影響不顯著（P＞0.05），但當(dāng) NaCl溶液濃度≥0.6%時(shí)，豆瓣菜種子發(fā)芽率顯著下降（P＜0.05）。其中，0.6%NaCl的豆瓣菜種子發(fā)芽率只有對(duì)照的20%，NaCl溶液濃度超過(guò)0.9%時(shí)，豆瓣菜種子完全不能萌發(fā)，萌發(fā)率為0。因此，隨濃度的增加，兩種蔬菜的發(fā)芽率均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，且蕹菜種子萌發(fā)率開(kāi)始明顯受抑制，NaCl濃度（1.2%） 高于豆瓣菜的（0.6%），NaCl濃度≥0.9%時(shí)，豆瓣菜種子完全不能萌發(fā)，而1.5%NaCl脅迫下，蕹菜仍有24.0%種子能萌發(fā)。

2.3 鹽脅迫對(duì)蕹菜、豆瓣菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)也是反映種子發(fā)芽速度和整齊程度的一項(xiàng)指標(biāo)。從表1可知，與對(duì)照相比，NaCl溶液濃度≤0.3%時(shí)對(duì)兩種蔬菜種子的發(fā)芽指數(shù)影響不大（P＞0.05），但當(dāng) NaCl溶液濃度≥0.6%時(shí)，則發(fā)芽指數(shù)顯著降低（P＜0.05），且 NaCl溶液濃度越高，下降幅度越大。其中，0.6%、0.9%、1.2%、1.5%NaCl溶液處理的蕹菜種子發(fā)芽指數(shù)分別較對(duì)照降低了6.0、15.8、16.8和31.5。0.6%NaCl溶液處理的豆瓣菜種子的發(fā)芽指數(shù)相對(duì)于對(duì)照降低了88.3%；當(dāng)NaCl溶液濃度在0.9%以上時(shí)，豆瓣菜種子不能萌發(fā)，其發(fā)芽指數(shù)為0。

2.4 鹽脅迫對(duì)蕹菜、豆瓣菜種子活力指數(shù)的影響

活力指數(shù)不僅反映種子活力的大小，也反映幼苗的生長(zhǎng)狀況。從表1可以看出，低濃度的NaCl處理的兩種蔬菜種子的活力指數(shù)影響不顯著，高濃度顯著降低活力指數(shù)。其中，與對(duì)照相比，當(dāng)NaCl溶液濃度低于0.6%時(shí)，對(duì)蕹菜幼苗活力指數(shù)影響不大，但當(dāng)NaCl溶液濃度高于0.6%時(shí)，蕹菜幼苗的活力指數(shù)顯著受到影響，且隨著濃度的升高，幼苗活力指數(shù)下降明顯。0.9%、1.2%、1.5%NaCl溶液處理后的蕹菜幼苗種子活力指數(shù)分別較對(duì)照降低了85.4%、95.9%和99.7%。當(dāng)NaCl溶液濃度在0.1%～0.3%時(shí)，豆瓣菜的活力指數(shù)與對(duì)照差異不顯著，而NaCl濃度超過(guò)0.6%時(shí)，豆瓣菜種子因種子均不能萌發(fā)，活力指數(shù)為0，與對(duì)照差異極顯著。

表2 鹽脅迫對(duì)蕹菜及豆瓣菜幼苗根、芽生長(zhǎng)和相對(duì)鹽害率的影響

2.5 鹽脅迫對(duì)蕹菜、豆瓣菜幼苗生長(zhǎng)的影響

從表2可知，與對(duì)照相比，0.1%～0.3%的NaCl對(duì)蕹菜幼苗根的生長(zhǎng)影響不顯著，0.6%以上的NaCl顯著抑制根的生長(zhǎng)，且濃度越高，抑制越嚴(yán)重。其中，0.6%、0.9%、1.2%、1.5%NaCl的蕹菜幼苗根長(zhǎng)分別較對(duì)照縮短了22.5%、54.1%、84.7%、91.0%。0.1%NaCl促進(jìn)豆瓣菜根的生長(zhǎng)，而0.3%的NaCl抑制根的生長(zhǎng)。

NaCl對(duì)蕹菜和豆瓣菜芽生長(zhǎng)的影響與對(duì)其相應(yīng)根的影響趨勢(shì)一致。與對(duì)照相比，0.1%～0.3%的NaCl對(duì)蕹菜幼苗芽的生長(zhǎng)影響不大，但濃度在0.6%以上時(shí)則顯著抑制蕹菜幼苗芽的生長(zhǎng)，且濃度越高，芽的生長(zhǎng)抑制越嚴(yán)重。0.6%、0.9%、1.2%、1.5%NaCl處理的蕹菜幼苗芽長(zhǎng)分別較對(duì)照降低了29.1%、48.8%、83.5%、90.6%。在豆瓣菜中，0.1%NaCl促進(jìn)芽的生長(zhǎng)而0.3%NaCl抑制芽的生長(zhǎng)。

2.6 蕹菜、豆瓣菜的相對(duì)鹽害率比較

相對(duì)鹽害率反映植物受鹽脅迫程度。從表2可知，高于1.2%NaCl對(duì)蕹菜種子萌發(fā)顯著抑制，而高于0.6%NaCl對(duì)豆瓣菜萌發(fā)也有顯著抑制，因此豆瓣菜對(duì)鹽脅迫較敏感，其耐鹽能力較蕹菜差。

3 結(jié)論與討論

低濃度NaCl促進(jìn)番茄[6]、黃瓜[7]等種子萌發(fā)，而對(duì)芙蓉葵[5]、光果甘草和苦豆子[8]等種子萌發(fā)影響不大。本試驗(yàn)中，低濃度的NaCl對(duì)蕹菜和豆瓣菜種子萌發(fā)影響均不大。因此，低濃度NaCl對(duì)種子萌發(fā)的影響與植物的種類有關(guān)。

隨著NaCl脅迫濃度的增加，蕹菜和豆瓣菜的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率以及發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這與前人在芙蓉葵[5]、光果甘草和苦豆子[8]以及棉花[10]等上的研究結(jié)果相似。說(shuō)明NaCl濃度越高對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用越大。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，蕹菜和豆瓣菜種子萌發(fā)對(duì)NaCl鹽脅迫的敏感度不同。以發(fā)芽率來(lái)說(shuō)，NaCl濃度超過(guò)0.9%時(shí)，豆瓣菜種子完全不能萌發(fā)，而蕹菜在NaCl濃度為1.5%時(shí)，仍有24%的種子可以萌發(fā)。這說(shuō)明豆瓣菜種子萌發(fā)對(duì)NaCl鹽脅迫比蕹菜更敏感，更易受傷害。

在鹽脅迫下，植物碳同化減少，滲透調(diào)節(jié)消耗以及維持生長(zhǎng)能耗增加等原因，往往導(dǎo)致植株生長(zhǎng)量減少[11]。本試驗(yàn)中，隨鹽脅迫濃度的增加，蕹菜和豆瓣菜幼苗根和芽生長(zhǎng)量均較對(duì)照顯著下降。這與司馬義·巴拉提等[8]、聞杰等[12]分別在光果甘草和苦豆子及紫薇中的研究結(jié)果相似。低濃度NaCl對(duì)植物生長(zhǎng)的影響也與植物種類有關(guān)。0.1%NaCl促進(jìn)豆瓣菜根和芽的生長(zhǎng)，而低于0.6%的NaCl對(duì)蕹菜幼苗生長(zhǎng)影響不大。低濃度的NaCl促進(jìn)豆瓣菜的生長(zhǎng)，也許是離子的滲入激活了某些代謝過(guò)程中的某些酶，使發(fā)芽物質(zhì)的更加充分，從而促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)[13]。高濃度NaCl均抑制蕹菜和豆瓣菜幼苗的生長(zhǎng)。NaCl濃度為0.3%時(shí)，明顯抑制豆瓣菜幼苗的生長(zhǎng)，而蕹菜在NaCl濃度超過(guò)0.6%時(shí)才開(kāi)始顯著抑制幼苗的生長(zhǎng)。因此，這也說(shuō)明豆瓣菜幼苗的生長(zhǎng)對(duì)NaCl鹽脅迫比蕹菜更為敏感。

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