海水脅迫對須苞石竹種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

摘要：為比較須苞石竹（Dianthus barbatus L.）種子對鹽堿的耐受性，利用1%、5%、10%、15%、20%、30%濃度的海水處理須苞石竹種子，觀察其種子萌發(fā)和幼苗生長的情況。結(jié)果表明，須苞石竹種子的萌發(fā)參數(shù)各項(xiàng)指標(biāo)以及幼苗根長、苗長均隨著海水濃度的增加而有不同程度地降低。發(fā)芽率在海水濃度10%以內(nèi)、發(fā)芽勢與發(fā)芽指數(shù)在海水濃度5%以內(nèi)、簡化活力指數(shù)在海水濃度15%以內(nèi)均與對照清水的差異不顯著（P>0.05）；根長在海水濃度20%以內(nèi)、幼苗長在海水濃度5%以內(nèi)與清水的差異不顯著（P>0.05）。說明須苞石竹對低濃度海水具有一定的耐受性。

關(guān)鍵詞：須苞石竹（Dianthus barbatus L.）；種子萌發(fā)；幼苗生長；海水脅迫

中圖分類號：S681.5；S604；Q948.113 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）16-3874-04

中國的鹽堿土地總面積約為3.4×107 hm2，其中已開墾的約有6.7×106 hm2；因灌溉不當(dāng)而使耕地形成的次生鹽漬化土地約有6.7×106 hm2，約占耕地總面積的10%[1]，所以開發(fā)利用好鹽堿土地資源對中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。種子是植物重要的繁殖材料，與生長相比，植物在種子萌發(fā)時(shí)更易遭受鹽害[2-4]，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堿程度[5]。須苞石竹（Dianthus barbatus L.）又名美國石竹、五彩石竹、十樣錦，為石竹科（Caryophyllaceae）石竹屬（Dianthus L.）多年生宿根草本植物，株高50～60 cm，全株無毛，莖直立，葉片披針形；頭狀花序，花色紅紫，具白色斑紋，花果期5～10月；可采用播種和扦插方式繁殖。須苞石竹耐寒性強(qiáng)，花色極其豐富，觀賞性高，是優(yōu)良的庭園花卉植物，在園林綠化中的應(yīng)用較為廣泛[6]?？萍脊ぷ髡邔κ駥儆^賞植物進(jìn)行了多領(lǐng)域的研究，包括鮮切花保鮮、基因轉(zhuǎn)化、組織培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)等方面[7-12]，但對逆境脅迫下石竹種子發(fā)芽情況的研究較少[13，14]。試驗(yàn)通過不同濃度海水脅迫須苞石竹種子，觀察其對須苞石竹種子發(fā)芽的影響，以期為須苞石竹在鹽堿地墾區(qū)發(fā)揮綠化作用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2012年10月在連云港市振興花卉市場購買發(fā)育良好、子粒飽滿的須苞石竹種子。海水取自江蘇省連云港市連云區(qū)的連島大沙灣，粗濾后使用，鹽度27.7‰（海水密度計(jì)，上海華晨醫(yī)用儀表有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗(yàn) 用3 mg/L 的KMnO4將須苞石竹種子消毒15 min，流水沖洗，濾紙吸干后放入洗凈的培養(yǎng)皿（視為育苗床）中，培養(yǎng)皿內(nèi)放2層濾紙，每培養(yǎng)皿中放50粒種子[15]。

用去離子水將海水配制成濃度（體積分?jǐn)?shù)）分別為1%、5%、10%、15%、20%、30%的海水溶液，設(shè)去離子水為對照，共7種處理，分別澆灌培養(yǎng)皿中的須苞石竹種子，每處理重復(fù)3次，計(jì)有21個(gè)培養(yǎng)皿（育苗床）。然后將7種處理置于平均氣溫為（23±3）℃、平均空氣相對濕度50%的室內(nèi)環(huán)境下培養(yǎng)，定期補(bǔ)充相應(yīng)處理的海水（去離子水），保證各處理濃度的相對穩(wěn)定。

1.2.2 種子萌發(fā)參數(shù) 從試驗(yàn)的第二天開始觀察須苞石竹種子的萌發(fā)動(dòng)態(tài)，每隔24 h觀察一次，并記錄種子的發(fā)芽數(shù)量。以種子根長與種子長度相等時(shí)視為發(fā)芽，萌發(fā)量連續(xù)3 d不增加視為萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)束[16]，這個(gè)結(jié)束時(shí)間在試驗(yàn)開始的第16天，而且在試驗(yàn)開始的第六天對照的發(fā)芽數(shù)量達(dá)到日發(fā)芽的最高值；發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后，從每皿中隨機(jī)抽取10株幼苗，分別測量其根長、苗長，取平均值，并計(jì)算有關(guān)萌發(fā)參數(shù)。試驗(yàn)中相關(guān)萌發(fā)參數(shù)公式如下：

發(fā)芽率=培養(yǎng)第16天的萌發(fā)種子數(shù)/參試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽勢=第六天的發(fā)芽種子數(shù)/參試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑（逐日發(fā)芽種子數(shù)/對應(yīng)發(fā)芽日）；

簡化活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×幼苗平均根長[17]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 利用Mocrosoft Excel 2000和SPSS 11.0軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和做圖，試驗(yàn)數(shù)據(jù)都以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表述。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水脅迫對須苞石竹種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是鑒別種子發(fā)芽整齊度的主要指標(biāo)，是種子在適宜條件下發(fā)芽并生長成正常幼苗的初步生活能力[18]，是生產(chǎn)上檢測種子質(zhì)量的重要萌發(fā)參數(shù)之一。海水脅迫對須苞石竹種子發(fā)芽率的影響結(jié)果見表1、圖1。從表1、圖1可見，在試驗(yàn)的7種處理下，當(dāng)海水濃度在5%以內(nèi)（含5%）時(shí)，須苞石竹種子的發(fā)芽率（海水濃度1%是48.67%、海水濃度5%是50.00%）與對照的發(fā)芽率（50.67%）差別不大，即使其下降趨勢也較平緩；而當(dāng)海水濃度超過5%后，發(fā)芽率迅速下降，如海水濃度10%是44.67%；并且當(dāng)海水濃度達(dá)到 15%以上時(shí)發(fā)芽率（海水濃度15%為38.00%、海水濃度20%為27.33%）急劇下降，海水濃度到30%時(shí)的發(fā)芽率最低，只有12.67%，僅為對照發(fā)芽率的約1/4。方差分析結(jié)果表明，與對照相比，海水濃度1%～10%的處理對須苞石竹種子發(fā)芽率的影響差異不顯著（P>0.05）；而當(dāng)海水濃度達(dá)到15%以上后，須苞石竹種子的發(fā)芽率與對照的發(fā)芽率之間呈顯著的差異（P<0.05）。

2.2 海水脅迫對須苞石竹種子發(fā)芽勢的影響

發(fā)芽勢是用來評價(jià)種子的發(fā)芽速度和發(fā)芽整齊度的萌發(fā)參數(shù)，是指種子在發(fā)芽和出苗期間活性強(qiáng)度及種子特性的綜合表現(xiàn)[18]。在植物種子發(fā)芽率相同的條件下，發(fā)芽勢越高，在土里播種后長出的幼苗活力越高。海水脅迫對須苞石竹種子發(fā)芽勢的影響結(jié)果見表1、圖2。從表1、圖2可見，當(dāng)海水濃度為1%時(shí)，須苞石竹種子的發(fā)芽勢（36.00%）隨海水濃度的增加而略有提高，但與對照（33.33%）相比，增加的幅度并不明顯，差異不顯著（P>0.05）；當(dāng)海水濃度大于1%以后，須苞石竹種子的發(fā)芽勢出現(xiàn)下降；而當(dāng)海水濃度在5%時(shí)，須苞石竹種子發(fā)芽勢（31.33%）與對照之間的差異還處在不顯著水平（P>0.05）；但當(dāng)海水濃度繼續(xù)上升達(dá)10%及以上后，須苞石竹種子的發(fā)芽勢（海水濃度10%是22.00%、海水濃度15%是18.67%、海水濃度20%是11.00%）迅速下降，與對照之間呈顯著差異水平（P<0.05），并且海水濃度30%處理的須苞石竹種子發(fā)芽勢（2.67%）幾乎接近于0，發(fā)芽勢約為對照的1/12。

2.3 海水脅迫對須苞石竹種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是衡量種子活力的另一個(gè)重要指標(biāo)。海水脅迫對須苞石竹種子發(fā)芽指數(shù)的影響結(jié)果見表1、圖3。從表1、圖3可見，當(dāng)海水濃度在5%以內(nèi)（含5%）時(shí)，須苞石竹種子的發(fā)芽指數(shù)（海水濃度1%是4.12、海水濃度5%是4.13）受海水濃度的影響不大，與對照（4.24）比較下降不顯著（P>0.05）；但當(dāng)海水濃度超過5%以后，則須苞石竹種子的發(fā)芽指數(shù)（海水濃度10%是3.22、海水濃度15%是2.74、海水濃度20%是1.80）急劇下降，且與對照差異顯著（P<0.05）；當(dāng)海水濃度達(dá)30%時(shí)，須苞石竹種子發(fā)芽指數(shù)僅為0.94，約為對照的1/5，與對照的差異顯著（P<0.05）水平進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.4 海水脅迫對須苞石竹種子簡化活力指數(shù)的影響

簡化活力指數(shù)綜合了發(fā)芽率和器官生長量兩個(gè)重要因素，更能反映種子的綜合活力狀況，在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用更為廣泛[17]。海水脅迫對須苞石竹種子簡化活力指數(shù)的影響結(jié)果見表1、圖4。從表1、圖4可見，隨著海水濃度的增加，當(dāng)海水濃度在5%以內(nèi)（含5%）時(shí)，須苞石竹種子的簡化活力指數(shù)呈先緩慢下降后緩慢上升（對照是12.70、海水濃度1%是9.78、海水濃度5%是12.30）的波動(dòng)，但與對照的差異不顯著（P>0.05）；當(dāng)海水濃度大于5%以后，須苞石竹種子的簡化活力指數(shù)呈下降趨勢（海水濃度10%為9.92、海水濃度15%為9.21），不過與對照的差異還是不顯著（P>0.05）；然而在20%、30%的海水濃度處理后，須苞石竹種子的簡化活力指數(shù)由對照的12.70陡然下降到5.38 和1.16，與對照之間的差異達(dá)到了顯著水平（P<0.05）。其中30%的海水濃度處理后，須苞石竹種子的簡化活力指數(shù)約為對照的1/11。

2.5 海水脅迫對須苞石竹幼苗根長、苗長的影響

不同濃度海水處理對須苞石竹幼苗根長的影響結(jié)果見表2、圖5。由表2、圖5可以看出，海水濃度在20%以下（含20%）時(shí)，隨海水濃度的增加，須苞石竹幼苗根長的下降趨勢比較平緩，其間有小幅的波動(dòng)（對照是25.17 mm、海水濃度1%是20.13 mm、海水濃度5%是24.57 mm、海水濃度10%是22.20 mm、海水濃度15 %是23.13 mm、海水濃度20%是19.63 mm），但與對照之間的差異都不顯著（P>0.05）；當(dāng)海水濃度到30 %時(shí)，根長急劇下降（8.80 mm），與對照之間的差異達(dá)到了顯著水平（P<0.05）。不同濃度海水處理對須苞石竹幼苗長度的影響結(jié)果見表2、圖6。由表2、圖6可見，隨著海水濃度的增加，當(dāng)海水濃度在5%以內(nèi)（含5%）時(shí)，須苞石竹的幼苗長度呈先緩慢下降后緩慢上升（對照是28.80 mm、海水濃度1%是25.07 mm、海水濃度5%是27.13 mm）的波動(dòng)，但與對照的差異不顯著（P>0.05）；當(dāng)海水濃度大于5%以后，須苞石竹的幼苗長度呈下降趨勢（海水濃度10%是22.33 mm、海水濃度15%是19.80 mm、海水濃度20%是17.90 mm、海水濃度30%是6.90 mm），與對照之間的差異達(dá)到了顯著水平（P<0.05）；尤其是海水濃度達(dá)30%時(shí)，幼苗長度與對照的長度相差了21.9 mm，顯示出與對照之間的差異達(dá)到了最大。

3 討論

1）須苞石竹種子對低濃度海水具有一定的耐受性，當(dāng)海水濃度低于5%時(shí)，須苞石竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、簡化活力指數(shù)與對照（清水）差異不顯著（P>0.05）。試驗(yàn)中須苞石竹種子的耐海水萌發(fā)參數(shù)減半濃度[19]在20%～30%，說明須苞石竹種子萌發(fā)對低濃度海水具有一定的耐受性，如果對須苞石竹進(jìn)行抗鹽脅迫鍛煉，有可能培育出適于鹽堿墾區(qū)種植的新品種。

2）高濃度海水對須苞石竹種子的萌發(fā)參數(shù)影響較大。種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、簡化活力指數(shù)等與植物本身的生物學(xué)特性有關(guān)，并且與種子所處的環(huán)境的關(guān)系更為密切[20]。當(dāng)海水濃度高于5%后，須苞石竹種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與海水濃度的差異達(dá)到了顯著水平（P<0.05），并隨海水濃度的增加而降低；尤其是當(dāng)須苞石竹種子在海水濃度達(dá)到30%時(shí)，發(fā)芽率僅約為對照的1/4、發(fā)芽勢約為對照的1/12、發(fā)芽指數(shù)約為對照的1/5、簡化活力指數(shù)約為對照的1/11，表明海水濃度超過須苞石竹種子的耐受能力后，會對須苞石竹種子的細(xì)胞產(chǎn)生離子脅迫、滲透壓改變等作用，使種子膜系統(tǒng)發(fā)生變化，對膜上的運(yùn)輸、透性等產(chǎn)生負(fù)面影響，從而使種子的正常生理代謝受到抑制。試驗(yàn)結(jié)果與陳海平等[13]對石竹屬植物種子萌發(fā)受單鹽抑制的耐受性結(jié)論進(jìn)行比較，在相同的NaCl濃度下，須苞石竹種子的耐鹽性低于對單鹽的耐受性，說明海水中復(fù)雜的成分綜合作用抑制了種子的萌發(fā)。

3）海水脅迫對須苞石竹幼苗的抑制作用大于對根部的抑制作用。須苞石竹幼苗的根長與莖葉長可以反映出植物萌發(fā)后的長勢。試驗(yàn)中當(dāng)海水濃度達(dá)到10%時(shí)，須苞石竹幼苗的生長就受到了較強(qiáng)的抑制，這可能是由于較高濃度海水因滲透脅迫、離子脅迫和營養(yǎng)虧缺等原因使莖葉細(xì)胞生長受限造成的[15]。而根部則在海水濃度達(dá)30%后與清水處理差異顯著（P<0.05），在1%～20%海水濃度間生長情況與清水處理差異不顯著（P>0.05），可能是由于海水脅迫下須苞石竹幼苗根部發(fā)生離子替換、滲透調(diào)節(jié)以及胚乳中淀粉降解產(chǎn)物（前期）、光合作用產(chǎn)物（后期）向根系轉(zhuǎn)運(yùn)、儲存所致[21]，說明須苞石竹幼苗根部對海水的耐受性高于幼苗莖葉對海水的耐受性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙可夫，李法曾，張福鎖，等.中國鹽生植物[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

[2] 趙可夫.鹽生植物[J].植物學(xué)通報(bào)，1997，14（4）：1-12.

[3] 苑盛華，楊傳平，焦喜才，等.鹽漬條件下林木種子的萌發(fā)特性[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，24（6）：41-46.

[4] 劉友良，汪良駒.植物對鹽脅迫的反應(yīng)和耐鹽性[A].余叔文，湯章城.植物生理和分子生物學(xué)[C].北京：科學(xué)出版社，1998.752-769.

[5] PARIDA A K， DAS A B. Salt tolerance and salinity effects on plants[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety，2005， 60（3）：324-349.

[6] 張建芳，楊學(xué)軍，潘遠(yuǎn)智，等.航天誘變對須苞石竹SP1代植株生理指標(biāo)及抗氧化酶的影響[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，39（6）：24-25，37.

[7] 梁海英，張雪平.硝酸鈣對香石竹切花保鮮效果的影響[J].北方園藝，2011（12）：142-144.

[8] 曾海濤. 靛藍(lán)基因表達(dá)載體的構(gòu)建及香石竹CHS啟動(dòng)子克隆研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)， 2004.

[9] 李 欣，張彥妮，陳立新，等.須苞石竹組織培養(yǎng)和快速繁殖[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37（3）：12-13，52.

[10] 盧珍紅，張玲敏，陳 敏，等.不同基肥處理對香石竹母本采穗量及鮮重的影響[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，23（5）：116-117.

[11] 吳 琰，董 靜，郭寶林，等.轉(zhuǎn)CBF1基因地被石竹的抗寒性評價(jià)[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（5）：59-62.

[12] 鄒吉濤，錢迎倩.香石竹原生質(zhì)體再生的研究[J].云南植物研究，1988，10（2）：1-3.

[13] 陳海平，楊秀云，朱 燁，等.NaCl脅迫對五彩石竹和常夏石竹種子萌發(fā)的影響[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012， 32（3）：249-250.

[14] 金研銘，葛冬梅，趙國禹，等.鎘脅迫對石竹種子萌發(fā)、葉片葉綠素及同工酶的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（25）：11972-11973.

[15] 邵世光，張 雷，趙亞慶，等.海水脅迫對醴腸種子萌發(fā)的影響[J].北方園藝，2011（19）：158-160.

[16] 邵世光，張 雷，倪美華，等.海水脅迫對牽牛種子萌發(fā)的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（4）：747-749.

[17] 喻方圓，周景莉，洑香香.林木育苗質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)[M].北京：中國林業(yè)出版社，2008.71-77.

[18] 陳丁紅.種子發(fā)芽勢對作物田間出苗率的重要性探討[J].中國種業(yè)，2012（3）：49-50.

[19] 劉玉艷，于鳳鳴，曹慧穎，等.鹽脅迫對紫花地丁種子萌發(fā)的影響[J].北方園藝，2011（5）：82-84.

[20] 吳 敏，曹幫華.鹽脅迫下鹽堿地和非鹽堿地絨毛白蠟種子的發(fā)芽和生理特性研究[J].種子，2006，25（4）：4-7.

[21] 王 贊，吳彥奇，毛 凱.狗牙根研究進(jìn)展[J].草業(yè)科學(xué)，2001， 18（5）：37-41.