鹽脅迫對3 個高粱保持系種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

張一中，周福平，張曉娟，邵 強，柳青山，楊 彬

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，山西晉中030600）

鹽脅迫是影響植物生長、降低農(nóng)作物產(chǎn)量的主要逆境因素之一[1]。如何能使作物正常生長在鹽漬生境中，并能獲得較高的產(chǎn)量，一直是人們關(guān)注的焦點[2]。前人通過鹽脅迫對谷子、冬小麥、油菜和棉花的種子萌發(fā)和生理代謝等方面進行了研究[3-6]。趙旭等[4]研究了不同濃度NaCl脅迫對4種不同基因型冬小麥種子發(fā)芽及出苗的影響，結(jié)果表明，鹽脅迫下小麥種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)下降，且活力指數(shù)對鹽害反應(yīng)最為敏感；鹽脅迫抑制小麥發(fā)芽期間芽和根的生長，且在低鹽濃度（50 mmol/L）下根受抑制敏感程度大于芽，鹽濃度上升則相反。常紅軍等[7]采用不同濃度的NaCl脅迫處理，研究河南省常見的4個玉米品種的萌發(fā)特性及生理生化特性，結(jié)果表明，4個玉米品種的發(fā)芽率、光合速率、生物量均隨鹽分濃度的增加而下降；在30 mmol/L NaCl脅迫下，有利于玉米種子萌發(fā)和生物量積累。蘇實等[8]研究了不同濃度NaCl脅迫對番茄種子發(fā)芽、幼苗生長及其離子吸收、分布的效應(yīng)，結(jié)果表明，25～100 mmol/LNaCl脅迫對番茄的影響主要表現(xiàn)為推遲發(fā)芽，但最終并不影響發(fā)芽率，而隨著NaCl濃度的進一步增加，番茄發(fā)芽率明顯降低；25～300 mmol/L NaCl處理均可顯著抑制幼苗生長，使干物質(zhì)積累下降。

而高粱是世界5大作物之一，具有較強的耐鹽耐旱性，廣泛種植于干旱、半干旱地區(qū)[9]。目前，有關(guān)高粱耐鹽性的研究大多集中在NaCl脅迫對不同高粱品種芽期和幼苗期的影響上[9-10]，但是對高粱種質(zhì)材料耐鹽性的研究相對較少。

筆者利用不同濃度NaCl溶液模擬鹽脅迫環(huán)境，選擇發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、鹽害指數(shù)、根長、幼苗長度和幼苗鮮質(zhì)量7項指標(biāo)，比較3個高粱保持系在NaCl脅迫下的鹽害情況，旨在了解鹽脅迫下高粱萌發(fā)期的生長情況，初步篩選出萌發(fā)期耐鹽的高粱種質(zhì)，為耐鹽高粱新品種選育提供種質(zhì)資源和理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試高粱保持系為0122B，39B，67B，均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所糯高粱研究室提供。NaCl為分析純試劑，試驗用水為蒸餾水。

1.2 試驗方法

試驗于2013年5月在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所組培實驗室進行。選取籽粒飽滿、大小一致且無病蟲傷害的高粱種子，經(jīng)0.1%的HgCl2消毒10 min，雙蒸水沖洗5次后，均勻擺放在直徑為10 cm的培養(yǎng)皿（鋪有2層濾紙）中，每皿30粒。分別用1/5 Hoagland溶液（對照）和3，6，9 g/L的NaCl溶液處理（處理液用1/5 Hoagland溶液配制），每個處理重復(fù)3次，每皿每天分別加入上述處理溶液6 mL。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記發(fā)芽）。培養(yǎng)7 d后，計算發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽率，并從每個重復(fù)中取有代表性的5株測量其根長、幼苗長度、鮮質(zhì)量，并計算平均值。

1.3 測定指標(biāo)及方法

參照文獻[10]的方法測定發(fā)芽率（GR）、發(fā)芽勢（GE）、發(fā)芽指數(shù)（GI）、鹽害指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用SPSS19.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，按照y＝arcsin[sqrt（x/100）]對發(fā)芽率等百分率數(shù)據(jù)進行反正弦轉(zhuǎn)化，然后進行單因素方差分析（one-way ANOVA）[11]；采用Duncan的方法進行多重比較，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(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對3 個高粱保持系發(fā)芽勢的影響

高粱種子在NaCl溶液脅迫下，發(fā)芽勢降低，種子萌發(fā)緩慢。從表1可以看出，3個高粱保持系的發(fā)芽勢具有較一致的變化規(guī)律，即均隨NaCl質(zhì)量濃度的增加呈下降趨勢，且不同品系的下降幅度不同。NaCl質(zhì)量濃度為3 g/L時，39B的發(fā)芽勢與對照間差異達顯著水平（P＜0.05），而0122B和67B的發(fā)芽勢與對照間差異未達顯著水平（P＞0.05），且保持系0122B，39B，67B的發(fā)芽勢分別比對照下降了15.28%，10.10%，7.80%，其中，67B下降幅度最??；NaCl質(zhì)量濃度為6 g/L時，0122B，39B，67B的發(fā)芽勢與對照間差異達顯著水平（P＜0.05），分別較對照下降了25.00%，46.06%，17.18%，其中，39B下降幅度最大；NaCl質(zhì)量濃度為9 g/L時，0122B，39B，67B的發(fā)芽勢與對照間差異達顯著水平（P＜0.05），分別較對照下降了43.05%，68.18%，20.31%，其中，39B下降幅度最大。根據(jù)發(fā)芽勢下降幅度對3個高粱保持系耐鹽性進行分級得出，耐鹽性大小順序為67B＞0122B＞39B。

表1 鹽脅迫對3 個高粱保持系發(fā)芽勢的影響%

2.2 鹽脅迫對3 個高粱保持系發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是反映種子發(fā)芽能力的重要指標(biāo)，鹽脅迫會使種子的發(fā)芽能力受到影響，且鹽脅迫強度越大，發(fā)芽率越低。從圖1可以看出，隨NaCl質(zhì)量濃度的增加，3個高粱保持系的發(fā)芽率呈下降趨勢，不同品系的下降幅度不同。NaCl質(zhì)量濃度為3 g/L時，只有67B的發(fā)芽率與對照間差異顯著（P＜0.05），0122B和39B的發(fā)芽率與對照間均無顯著性差異，表明這2個保持系的發(fā)芽過程對低鹽脅迫具有一定的適應(yīng)性和調(diào)節(jié)能力；NaCl質(zhì)量濃度為6 g/L時，0122B的發(fā)芽率與對照間差異不顯著（P＞0.05），39B和67B的發(fā)芽率與對照間差異顯著（P＜0.05）；NaCl質(zhì)量濃度為9 g/L時，0122B，39B，67B的發(fā)芽率與對照間差異均達顯著水平（P＜0.05），發(fā)芽率較對照分別下降了33.33%，46.15%，30.72%。根據(jù)發(fā)芽率下降幅度，對3個高粱保持系耐鹽性進行分級得出，耐鹽性大小順序為67B＞0122B＞39B。

由圖1可知，鹽脅迫對不同高粱保持系發(fā)芽的影響差異明顯，說明不同高粱保持系萌發(fā)期的耐鹽性不同。為了考察3個高粱保持系對NaCl脅迫的適應(yīng)性強弱，以0 g/LNaCl處理為對照，計算不同質(zhì)量濃度下各保持系高粱種子的鹽害指數(shù)，比較各保持系種子受到NaCl脅迫后的發(fā)芽情況，結(jié)果列于表2。

表2 鹽脅迫對3 個高粱保持系萌發(fā)期鹽害指數(shù)影響 %

由表2可知，3個保持系的鹽害指數(shù)隨NaCl質(zhì)量濃度的升高而增大，3個保持系中，39B在NaCl質(zhì)量濃度為3 g/L時鹽害指數(shù)最小；在NaCl質(zhì)量濃度為6g/L時，鹽害指數(shù)大幅度增加，而此質(zhì)量濃度下0122B的鹽害指數(shù)最小；在NaCl質(zhì)量濃度為9g/L時，根據(jù)鹽害指數(shù)對3個高粱保持系耐鹽性進行分級得出，耐鹽性大小順序為67B＞0122B＞39B。

2.3 鹽脅迫對3 個高粱保持系發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是衡量種子活力的重要指標(biāo)，在一定程度上可以反映種子發(fā)芽速度、發(fā)芽整齊度和幼苗健壯的潛勢，發(fā)芽指數(shù)越高說明種子在發(fā)芽前期發(fā)芽越多，種子活力越強[12]。圖2顯示，隨著鹽質(zhì)量濃度的升高，3個高粱保持系的發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，且各處理間大多存在顯著性差異，但下降趨勢和幅度不盡相同。NaCl質(zhì)量濃度為3 g/L時，39B和67B的發(fā)芽指數(shù)與對照間均無顯著性差異（P＞0.05），說明低鹽脅迫可能不會抑制這2個保持系的萌發(fā)；NaCl質(zhì)量濃度為6 g/L時，67B的發(fā)芽指數(shù)與對照間無顯著性差異（P＞0.05），39B的發(fā)芽指數(shù)下降幅度最大；NaCl質(zhì)量濃度為9 g/L時，保持系0122B，39B，67B的發(fā)芽指數(shù)與對照間均達到顯著性差異（P＜0.05），較對照分別下降了44.9%，65.4%，24.6%，根據(jù)發(fā)芽指數(shù)下降幅度對3個高粱保持系耐鹽性進行分級得出，耐鹽性大小順序為67B＞0122B＞39B。

2.4 鹽脅迫對3 個高粱保持系幼苗長度和根長的影響

從表3可以看出，鹽脅迫下3個保持系的幼苗長度隨NaCl質(zhì)量濃度的升高而減小。NaCl質(zhì)量濃度為3 g/L時，0122B的幼苗長度與對照間差異顯著（P＜0.05），而39B和67B的幼苗長度與對照間差異不顯著（P＞0.05），且有一定程度的增加，說明低鹽脅迫可以促進高粱幼苗的生長；當(dāng)鹽質(zhì)量濃度增加到6 g/L時，保持系0122B，39B，67B的幼苗長度與對照間差異性均達顯著水平（P＜0.05）；NaCl質(zhì)量濃度為9g/L時，根長分別比對照下降了64.3%，66.4%，61.4%。根據(jù)幼苗長度下降幅度，對3個高粱保持系耐鹽性進行分析得出，耐鹽性大小順序為67B＞0122B＞39B。

表3 不同鹽脅迫對3 個高粱保持系幼苗長度影響 cm

由表4可知，鹽脅迫下3個保持系的根長隨NaCl脅迫質(zhì)量濃度的升高而減小。0122B，39B，67B的根長在各質(zhì)量濃度鹽脅迫下與對照間差異均達顯著水平（P＜0.05）；NaCl質(zhì)量濃度達9 g/L時，0122B，39B，67B 的根長分別比對照下降了70.4%，78.9%，69.9%，根據(jù)其對各保持系耐鹽性進行分級得出，耐鹽性大小順序為67B＞0122B＞39B?？傮w上鹽脅迫對幼根的抑制作用大于幼苗，這主要是由于根是最先接觸到水分和鹽溶液的器官，同時也是受滲透脅迫和離子毒害作用最明顯的部位。

表4 不同鹽脅迫對3 個高粱保持系根長的影響 cm

2.5 鹽脅迫對3 個高粱保持系幼苗鮮質(zhì)量的影響

生物量變化是植物對鹽脅迫的綜合反映，是評價脅迫程度和植物抗鹽能力的可靠指標(biāo)[12]。由表5可知，隨著鹽質(zhì)量濃度的增大，3個高粱保持系的幼苗鮮質(zhì)量整體上均下降。NaCl質(zhì)量濃度為3 g/L時，0122B的幼苗鮮質(zhì)量與對照間差異顯著（P＜0.05），而39B和67B的幼苗鮮質(zhì)量與對照間差異不顯著（P＞0.05），67B的幼苗鮮質(zhì)量還有一定增加；NaCl質(zhì)量濃度達9 g/L時，0122B，39B，67B的幼苗鮮質(zhì)量分別比對照下降了36.8%，35.9%，26.0%。根據(jù)其下降幅度，對各保持系耐鹽性進行分級得出，耐鹽性大小順序為67B＞0122B＞39B。

表5 不同鹽脅迫對3 個高粱保持系幼苗鮮質(zhì)量影響 g

3 結(jié)論與討論

種子發(fā)芽是對植物育種材料的耐鹽性進行早期快速評價的重要指標(biāo)[13]，有關(guān)鹽脅迫對作物種子萌發(fā)的影響已有一些報道。燕麥[14]、秦艽[15]、沙棗[16]、小麥[17]種子萌發(fā)的研究表明，低鹽環(huán)境促進了種子的萌發(fā)和幼苗生長，隨著鹽脅迫的增強，種子發(fā)芽率降低、生長受顯著抑制。本研究結(jié)果表明，當(dāng)NaCl質(zhì)量濃度為3 g/L時，0122B的發(fā)芽勢、發(fā)芽率與對照間差異未達顯著水平，但發(fā)芽指數(shù)與對照間差異顯著；39B只有發(fā)芽率與對照間差異顯著，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)與對照間均無顯著性差異；67B的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)與對照間無顯著性差異，發(fā)芽率與對照間差異顯著，說明NaCl脅迫下，同一鑒定指標(biāo)不同高粱保持系和同一保持系不同指標(biāo)都存在差異，不同高粱保持系耐鹽特性不同，這與高建明等[18-19]研究的相一致。高粱耐鹽能力具有一個臨界值，NaCl濃度小于此耐鹽臨界值時對高粱萌發(fā)影響不明顯，但是隨著鹽脅迫的增強，3個高粱保持系的發(fā)芽指標(biāo)與對照相比均顯著性下降，這主要是由于在高鹽環(huán)境下種子不能從外界吸收足夠的水分來合成萌發(fā)所需的各種酶和結(jié)構(gòu)蛋白，難以完成細(xì)胞分裂分化、胚生長，從而降低了種子發(fā)芽率[12]。

鹽脅迫對作物種子萌發(fā)的影響不僅表現(xiàn)在發(fā)芽率上，還表現(xiàn)在幼苗幼根上，而生物量變化是植物對鹽脅迫的綜合反映。本研究結(jié)果表明，在高粱萌發(fā)后幼苗生長過程中，隨著鹽脅迫的增強，高粱的幼苗幼根均顯著性下降，但是NaCl質(zhì)量濃度為3 g/L時，39B和67B的幼苗長度比對照分別增加了1.13%和0.72%，67B的幼苗鮮質(zhì)量比對照增加了6.25%，說明低鹽環(huán)境對高粱幼苗生長有輕微促進作用，這與前人的研究結(jié)果相一致[20-21]。但低質(zhì)量濃度的鹽處理并不是對所有高粱保持系都有促進作用，本研究結(jié)果表明，保持系0122B的種子萌發(fā)時沒有表現(xiàn)出促進作用。

高粱是中度耐鹽作物，在我國具有豐富的種質(zhì)資源，對高粱種質(zhì)資源進行耐鹽性評價，從中選出耐鹽種質(zhì)加以利用，對開發(fā)利用鹽堿化土壤具有重要意義[22]。本研究通過鹽脅迫下不同高粱保持系萌發(fā)期的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)的測定及幼苗長度、根長、幼苗鮮質(zhì)量的綜合測定，判斷3個高粱保持系的耐鹽性67B最高，0122B次之，39B最弱。通過比較3個高粱保持系在鹽脅迫下發(fā)芽指標(biāo)及幼苗生長情況的變化，可為選育更具耐鹽性的新品種提供理論依據(jù)和種質(zhì)資源。

［1］杜長城，楊靜慧，任慧朝，等.不同品種紫花苜蓿的耐鹽性篩選試驗[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，14（5）：14-16.

［2］王寶山.逆境植物生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2010：18.

［3］田伯紅，王素英，李雅靜，等.谷子地方品種發(fā)芽期和苗期對NaCl脅迫的反應(yīng)和耐鹽品種篩選 [J].作物學(xué)報，2008，34（12）：2218-2222.

［4］趙旭，王林權(quán)，周春菊，等.鹽脅迫對不同基因型冬小麥發(fā)芽和出苗的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23（4）：108-112.

［5］史偉，黃江.鹽脅迫對2個油菜品種種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].種子，2009，20（10）：96-97.

［6］楊淑萍，危常州，梁永超.鹽脅迫對海島棉不同基因型幼苗生長及生理生態(tài)特征的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2010，30（9）：2322-2331.

［7］常紅軍，馬燦玲.鹽脅迫對4個玉米品種的萌發(fā)及生長的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34（17）：4273-4274.

［8］蘇實，練薇薇，楊文杰，等.鹽脅迫對番茄種子萌發(fā)和幼苗生長的效應(yīng)[J].華北農(nóng)學(xué)報，2006，21（5）：24-27.

［9］李志華.遼雜系列高粱雜交種耐鹽性鑒定報告[J].雜糧作物，2008，28（5）：305-306.

［10］孫璐，周宇飛，汪澈，等.高粱品種萌發(fā)期耐鹽性篩選與鑒定[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（9）：1714-1722.

［11］張海艷，趙延明.NaCl脅迫對糯玉米種子發(fā)芽和幼苗生長的影響[J].植物生理學(xué)通訊，2010，46（3）：291-293.

［12］宋曉艷，安君.鹽脅迫對野大豆種子萌發(fā)特性的影響[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2008（1）：41-43.

［13］逯明輝，孫彪，溫世君，等.不同類型辣椒種子發(fā)芽期的耐鹽耐旱性分析[J].種子，2010，29（12）：1-3.

［14］蘆翔，汪強，趙惠萍，等.鹽脅迫對不同燕麥品種種子萌發(fā)和出苗影響的研究[J].草業(yè)科學(xué)，2009，26（7）：77-81.

［15］蔡子平，王宏霞，漆燕玲，等.NaC1脅迫對秦艽種子萌發(fā)的影響[J].北方園藝，2011（6）：182-184.

［16］王柏青，王耀輝.混合鹽堿脅迫對沙棗種子萌發(fā)的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，36（12）：11-12.

［17］王翠花，李春龍，張冬梅，等.鹽脅迫對不同品種小麥種子萌發(fā)的影響[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，24（3）：291-293.

［18］高建明，夏卜賢，袁慶華，等.高粱種質(zhì)材料幼苗期耐鹽堿性評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2012，23（5）：1303-1310.

［19］秦嶺，張華文，楊延兵，等.不同高粱品種種子萌發(fā)耐鹽能力評價[J].種子，2009，28（11）：7-10.

［20］谷思玉，周連仁，王佳佳.不同品種玉米萌發(fā)期耐鹽性的比較[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2011，27（33）：34-39.

［21］職明星，李秀菊.NaCl脅迫對玉米萌發(fā)及幼苗生理的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（4）：31-32.

［22］郭曉麗.鹽脅迫下不同高粱材料的生理特性分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（6）：1260-1262.