鹽脅迫下硝普鈉浸種對草地早熟禾種子萌發(fā)的影響

周 麗，金 寧，張德罡，贠旭疆，3

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；3.農(nóng)業(yè)部全國畜牧總站，北京 100025)

鹽脅迫下硝普鈉浸種對草地早熟禾種子萌發(fā)的影響

周 麗1，金 寧2，張德罡1，贠旭疆1，3

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；3.農(nóng)業(yè)部全國畜牧總站，北京 100025)

2014年9月采用紙上發(fā)芽法(TP)，研究鹽脅迫下硝普鈉浸種對草地早熟禾種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。結(jié)果表明：隨著硝普鈉濃度的升高，草地早熟禾種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚芽和胚根長、幼苗鮮重均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。硝普鈉對草地早熟禾種子的萌發(fā)具有低濃度促進(jìn)而高濃度抑制的雙重效應(yīng)，在鹽脅迫下SNP 溶液浸種濃度為0.25 mmol/L時(shí)抗鹽效果最佳，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)分別為44.7%，25.3%和12.2%，活力指數(shù)為0.224 7、0.938 5，胚芽和胚根長為1.12 cm、1.08 cm，幼苗鮮重為0.020 8 g。

草地早熟禾；種子萌發(fā)；硝普納；鹽脅迫

草地早熟禾(Poapratensis)為禾本科主要的冷季型草坪草，以其適應(yīng)性廣、植株低矮、綠期長、坪質(zhì)優(yōu)美等特性，廣泛應(yīng)用于綠地、公園、運(yùn)動(dòng)場建設(shè)[1]。但草地早熟禾存在發(fā)芽速度慢、成坪時(shí)間長、幼苗生長弱等缺點(diǎn)。

種子萌發(fā)是植物繁殖過程的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對種子萌發(fā)特性及其生態(tài)因子關(guān)系的研究是種子生理生態(tài)學(xué)的重要研究[2]，土壤鹽漬化是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的全球性問題[3]，我國是鹽漬化土地面積大，危害較嚴(yán)重的國家之一[4]。我國 1億 hm2耕地中約有 700萬 hm2鹽堿地[5]，鹽脅迫作為植物逆境脅迫的普遍形式，是影響種子萌發(fā)的重要因素，因此在鹽堿化比較嚴(yán)重的地區(qū)建植草坪時(shí)，需選出耐鹽堿能力較強(qiáng)的草種[6]。硝普鈉(SNP)是外源一氧化氮(NO)的直接供體，可在水溶液中釋放出NO，促進(jìn)種子萌發(fā)[7]。0.15 mmol/L的SNP大約產(chǎn)生0.2 μmol/L的NO[8]。近年來國內(nèi)關(guān)于NO提高植物的抗鹽性的研究多見于小麥[9，10]、玉米[11，12]、黃瓜[13]，研究外源NO供體硝普鈉(SNP)對草地早熟禾種子萌發(fā)的影響， 旨在探討SPN對牧草種子萌發(fā)的調(diào)節(jié)作用，以期為生產(chǎn)實(shí)踐中選擇浸種的SNP濃度和進(jìn)一步開展植物耐鹽調(diào)控機(jī)理研究和耐鹽品種的選育提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

草地早熟禾午夜Ⅱ號的種子購于甘肅百綠草業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司。試驗(yàn)前，選擇成熟、飽滿且大小適中、均勻一致的種子作為萌發(fā)試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)方法

種子發(fā)芽試驗(yàn)，采用紙上發(fā)芽(TP)方法[14]， 將種子置于直徑為9 cm 的培養(yǎng)皿中進(jìn)行培養(yǎng)。試驗(yàn)開始先將種子用10 g/L的HgCl2溶液浸種15 min 進(jìn)行消毒[15]。再將浸種后的種子用去離子水洗凈5～6次，晾干待用。

1.2.1 浸種處理 用4個(gè)不同濃度硝普鈉(SPN)溶液在25℃下進(jìn)行浸種處理，溶液濃度分別0.125、0.25、0.5、1.0 mmol/L，以蒸餾水浸種為對照(CK)，浸種時(shí)間均為24 h 。

1.2.2 干旱脅迫萌發(fā)試驗(yàn) 浸種后，用蒸餾水沖洗3 次備用。SPN浸種各處理分別添加到含4 mL 鹽溶液(125 mmol/L NaCl)的培養(yǎng)皿上進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，每個(gè)培養(yǎng)皿共添加50粒種子，每處理3個(gè)重復(fù)。在25℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)暗萌發(fā)，再用稱重法補(bǔ)充蒸發(fā)的水分，保持溶液的濃度恒定。每天觀察并記錄發(fā)芽種子數(shù)(以胚根長等于種子長或胚芽長等于種子長度一半為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn))，當(dāng)連續(xù)2 d種子的發(fā)芽數(shù)不變時(shí)視為發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束，試驗(yàn)結(jié)束后測定并計(jì)算種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)。

1.2.3 測定項(xiàng)目和方法 在第12 d統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢、第21 d(發(fā)芽試驗(yàn)的最后1 d)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，并測量幼苗胚芽長、胚根長和幼苗鮮重[16]。

發(fā)芽率(%)=(供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%

發(fā)芽勢(%)=(6 d內(nèi)供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%

發(fā)芽指數(shù)(Gi)=∑Gt/Dt

式中：Gt為在t日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)[17]。

活力指數(shù)(VI1)=幼苗長度(cm)×發(fā)芽率(%)

活力指數(shù)(VI2)=幼苗鮮重(g)×發(fā)芽率(%)[18]

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)用平均值正負(fù)標(biāo)準(zhǔn)誤差表示，SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行差異顯著性分析，Excel 2003制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 硝普鈉浸種對種子萌發(fā)的影響

SNP浸種處理對草地早熟禾種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用(表1)。各濃度SNP浸種處理后，其草地早熟禾種子的發(fā)芽率，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均較對照高，且隨著SNP 濃度的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。 其中，以0.25 mmol/L濃度處理效果最好，其發(fā)芽率為44.7%，比對照高14%，發(fā)芽勢為25.3%，為對照的1.8倍，平均發(fā)芽指數(shù)為12.2%，約為對照的1.7倍。其次是SNP 0.125 mmol/L濃度處理的效果，其發(fā)芽率為42.7%，比對照高12%，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)分別為21.3%、11.3%，均約為對照的1.5倍。當(dāng)SNP濃度逐漸升高到0.5 mmol/L和1.0 mmol/L，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均降低，但都高于對照，說明SNP在0～1.0 mmol/L濃度浸種對草地早熟禾種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，作用因濃度不同而略有差異，以SNP 0.125～0.25 mmol/L最佳。

表1 不同濃度SNP 處理下草地早熟禾種子萌發(fā)指標(biāo)Table 1 Effect of SNP on seed germination of kentucky bluegrass

注：同列不同小寫字母表示差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)，下同

2.2 硝普鈉浸種對種苗活力指數(shù)的影響

在SNP 0～1.0 mmol/L濃度浸種處理下，草地早熟禾種苗活力指數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢，以濃度為0.25 mmol/L SNP處理效果最好(表2)，在該濃度下，活力指數(shù)VI1、VI2均呈現(xiàn)最大值，分別為0.224 7、0.938 5，是對照組的3.2和1.6倍，與其他各處理差異顯著(P<0.05)。當(dāng)SNP濃度為1 mmol/L時(shí)，活力指數(shù)VI1、VI2分別為0.058 3和0.278 6，與SNP 0 mmol/L和0.5 mmol/L兩個(gè)濃度處理間差異不顯著(P>0.05)，說明低濃度SNP顯著提高了草地早熟禾幼苗的活力指數(shù)，對幼苗生長有促進(jìn)作用，而高濃度SNP表現(xiàn)出抑制種苗作用。

表2 不同濃度SNP 處理下草地早熟禾種苗萌發(fā)活力指數(shù)Table 2 Effect of SNP on vigor index of kentucky bluegrass

2.3 硝普鈉浸種對胚芽和胚根長的影響

SNP 0.125 mmol/L和0.25 mmol/L濃度處理，胚芽和胚根長度均高于對照(P<0.05)，經(jīng)過SNP處理后均能不同程度的提高鹽脅迫下幼苗胚芽和胚根長度，所有處理以0.25 mmol/L濃度處理，胚芽和胚根最長，分別為1.12 cm、1.08 cm。在SNP0.5 mmol/L濃度處理下，草地早熟禾胚芽長低于對照，胚根略高于對照，接近對照，但差異不顯著(P>0.05)。說明SNP濃度為0.5 mmol/L時(shí)，對草地早熟禾幼苗的影響作用不大。在SNP 1.0 mmol/L濃度處理下草地早熟禾胚芽和胚根長低于對照，差異顯著(P<0.05)。說明SNP濃度為1.0 mmol/L時(shí)，對草地早熟禾幼苗有抑制作用。由此可見 ，在鹽脅迫條件下，低濃度SNP處理促進(jìn)胚芽和胚根生長，高濃度SNP處理對幼苗的生長產(chǎn)生了抑制作用(圖1，2)。

圖1 不同濃度SNP 處理下草地早熟禾種子的芽長Fig.1 Effects of different concentrations of SNP treatments on shoot length of Kentucky bluegrass

圖2 不同濃度SNP 處理下草地早熟禾種子萌發(fā)的根長Fig.2 Effects of different concentrations of SNP treatments on root length of Kentucky bluegrass

2.4 硝普鈉浸種對幼苗鮮重的影響

鹽脅迫下，SNP 0～1.0 mmol/L浸種對草地早熟禾幼苗鮮重的影響總體呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(圖3)。SNP 0.5、1.0 mmol/L兩處理，幼苗鮮重均與對照組差異不顯著(P>0.05)。與對照幼苗鮮重0.013 2 g相比較，SNP 0.5 mmol/L處理幼苗鮮重為0.013 5 g，沒有提高幼苗的鮮重。SNP 1.0 mmol/L處理幼苗鮮重0.008 9 g，比對照減少了33%。當(dāng)SNP 0.125 mmol/L、0.25 mmol/L處理與其他各處理幼苗鮮重均差異顯著(P<0.05)，且都不同程度的提高鹽脅迫下幼苗鮮重，分別提高了15%、58%，其中，SNP 0.25 mmol/L處理效果更好。因此，低濃度SNP浸種對鹽脅迫草地早熟禾幼苗生物量的積累起到促進(jìn)作用，而高濃度SNP浸種反而起到抑制作用。

3 討論與結(jié)論

發(fā)芽率反映了種子發(fā)芽的多少，發(fā)芽勢反映了種子發(fā)芽的快慢和整齊度，發(fā)芽指數(shù)能夠反映種子在整個(gè)發(fā)芽期的綜合活力。活力指數(shù)能反映種子萌發(fā)速度和幼苗整齊度，這兩者均與草坪的成坪速度和成坪質(zhì)量密切相關(guān)[19]。芽長和根長表現(xiàn)種子幼苗是否生長良好。研究表明，低濃度SNP處理能促進(jìn)草地早熟禾種子在模擬鹽脅迫下的萌發(fā)，高濃度SNP處理對種子萌發(fā)和幼苗生長產(chǎn)生了抑制作用。結(jié)合發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)以及幼苗的生長情況、幼苗鮮重的最適濃度，在生產(chǎn)實(shí)踐中建議使用0.25 mmol/L濃度的SNP溶液處理草地早熟禾種子。為了進(jìn)一步探討硝普鈉浸種對草地早熟禾種子萌發(fā)期的抗鹽性的影響，有必要對其相關(guān)生理生化指標(biāo)進(jìn)行測定和研究。

鹽脅迫能通過滲透脅迫、離子毒害和離子失衡來抑制植物生長[20]。作物在種子萌發(fā)階段對鹽分最敏感[21]。有研究表明，植物在受到鹽脅迫時(shí)，其體內(nèi)會發(fā)生一系列生理生化反應(yīng)，而在施用外源NO后，可很大程度上提高種子的萌發(fā)減輕脅迫對植株造成的傷害[22]。也有研究發(fā)現(xiàn)，NO提高植物耐鹽性的機(jī)理一方面與其能提高植株的抗氧化能力有關(guān)，另一方面也與其能調(diào)節(jié)植物離子平衡相關(guān)[23-26]。NO可以促進(jìn)植物的防衛(wèi)反應(yīng)，誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生抗性反應(yīng)，提高植物的抗氧化能力和增強(qiáng)抗逆性。此研究結(jié)果與樊波等[27]的研究結(jié)果相一致，都發(fā)現(xiàn)隨著SNP浸種濃度的增大，促進(jìn)種子萌發(fā)的效果表現(xiàn)出先升高后降低趨勢，而且低濃度SNP的促進(jìn)效果最明顯。不同之處在于樊波等[27]的研究中效果最佳濃度為0.05 mmol/L，略低于此研究結(jié)果的0.25 mmol/L，可能是由于他們未在鹽脅迫條件下浸種并且浸種時(shí)間與此試驗(yàn)不同所致。SNP作為外源NO的直接供體，控制好其浸種的濃度和浸種時(shí)間，對生產(chǎn)實(shí)踐有非常重要的意義。

總之，SNP溶液浸種后相對提高了草地早熟禾種子的萌發(fā)抗鹽性，研究結(jié)果表明，在鹽脅迫下SNP 溶液浸種濃度為0.25 mmol/L時(shí)抗鹽效果最佳。

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Effect of seed soaking with sodium nitroprusside on seed germination of Kentucky bluegrass

ZHOU Li1,JIN Ning2,ZHANG De-gang1,YUN XU-jiang1，3

(1.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China；2.CollegeofHorticulture,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China；3.NationalAnimalHusbandryService,MinistryofAgriculture,Beijing100025,China)

The effect of sodium nitroprusside (SNP) on the seed germination of kentucky bluegrass (KB) under salt stress was studied by using paper towel method in September 2014.The results showed that the germination rate,germination potential,germination index,vigor index,shoot length,root length and fresh weight showed an increasing and then decreasing pattern along with the increase of SNP concentration.SNP had double effects on the seed germination of KB (positive effect at low concentration and negative effect at high concentration).The optimum concentration of SNP for resisting salt stress was 0.25 mmol/L and the germination rate,germination potential,germination index were 44.7%,25.3% and 12.2%,the vigor index were 0.224 7 and 0.938 5,the shoot length and root length were 1.12 cm and 1.08 cm,the fresh weight of seedling was 0.020 8 g respectively.

kentucky bluegrass;seed germination;salt stress;sodium nitroprusside

2015-04-09；

2015-04-28

農(nóng)業(yè)農(nóng)村資源等監(jiān)測統(tǒng)計(jì)(畜牧)項(xiàng)目(213 0111)資助

周麗(1990-)，女，甘肅省榆中縣人，在讀碩士研究生。 E-mail：zhouzhoulili19@163.com 贠旭疆為通訊作者。

Q 945.78

A

1009-5500(2015)05-0055-05