NaCl對(duì)鹽節(jié)木種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響及促進(jìn)根尖生長(zhǎng)的細(xì)胞學(xué)研究

房娟娟，武玉玲，劉云，宮慧芳，馬榮崗，胡靈芝，陳惠

(山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041004)

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NaCl對(duì)鹽節(jié)木種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響及促進(jìn)根尖生長(zhǎng)的細(xì)胞學(xué)研究

房娟娟**，武玉玲**，劉云**，宮慧芳，馬榮崗，胡靈芝，陳惠*

(山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041004)

為了篩選基于MS培養(yǎng)基的鹽節(jié)木種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的最佳NaCl濃度，及初步探討NaCl滲透脅迫作用(使用MS鹽消除了NaCl的離子毒害作用)促進(jìn)根生長(zhǎng)的機(jī)制, 以MS為基本培養(yǎng)基研究了不同濃度的NaCl(0～700 mmol/L)對(duì)貯存7年的鹽節(jié)木種子在三角瓶中萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，并用光學(xué)顯微鏡對(duì)適宜鹽濃度促進(jìn)鹽節(jié)木根伸長(zhǎng)的初步機(jī)制進(jìn)行了根尖形態(tài)與細(xì)胞學(xué)觀察。結(jié)果表明, 1)儲(chǔ)藏7年的種子仍有活力，對(duì)照組的活力指數(shù)和萌發(fā)率分別為3.36和74.46%，但萌發(fā)時(shí)間與前人比較有所延遲。2)鹽節(jié)木種子的萌發(fā)具有不同步性，初始萌發(fā)天數(shù)為6～8 d，萌發(fā)可持續(xù)到25～30 d。3)基于 MS培養(yǎng)基鹽節(jié)木種子萌發(fā)最佳濃度為100～200 mmol/L，與對(duì)照比可使萌發(fā)時(shí)間提早2 d，且鹽害率為負(fù)值。4)幼苗生長(zhǎng)適宜的NaCl濃度范圍為100～300 mmol/L，最佳濃度為200 mmol/L；鹽對(duì)幼苗表型的影響是MS0和NaCl>300 mmol/L的MS培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的幼苗在1個(gè)月內(nèi)能促進(jìn)多數(shù)幼苗下胚軸變紅，3～4個(gè)月后多數(shù)幼苗同化枝變紅，而附加100～200 mmol/L NaCl的培養(yǎng)基植株大多數(shù)呈綠色。5)根尖細(xì)胞學(xué)觀察可知：MS附加100和200 mmol/L NaCl促進(jìn)根生長(zhǎng)的原因是：NaCl促進(jìn)了根尖分生組織細(xì)胞的分裂和伸長(zhǎng)區(qū)與成熟區(qū)細(xì)胞的伸長(zhǎng)，因而加速了根冠細(xì)胞的程序性細(xì)胞死亡，表現(xiàn)為根冠細(xì)胞脫落加快。本研究為鹽節(jié)木耐鹽機(jī)理的繼續(xù)深入研究打下了一定的基礎(chǔ)。

鹽節(jié)木；NaCl濃度；種子萌發(fā)；幼苗生長(zhǎng)；細(xì)胞學(xué)觀察；組織培養(yǎng)法

鹽節(jié)木(Halocnemumstrobilaceum)屬于藜科(Chenopodiaceae)鹽節(jié)木屬(Halocnemum) 的一種多年生矮小肉汁半灌木,分布于非洲北部到歐洲的地中海，直到亞洲西部地區(qū)的鹽堿地上[1]，在我國(guó)主要分布于新疆和甘肅北部地區(qū),是鹽生荒漠群落建群種之一[1-2]，屬于多汁鹽柴類半灌木荒漠群落類型[3]，在有些地區(qū)能夠形成單優(yōu)群落[4]。鹽節(jié)木具有很強(qiáng)的耐鹽能力，甚至能夠在土壤表面具有5～10 cm厚鹽殼的生境中存活[5]，鹽節(jié)木是秋季牲畜的優(yōu)良飼料，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前，關(guān)于鹽節(jié)木的研究人們已關(guān)注了種子的萌發(fā)[1,6]、鹽對(duì)幼苗根長(zhǎng)的影響[1,7]、群落特征[8-9]以及體內(nèi)植物次生代謝產(chǎn)物類物質(zhì)如黃酮、 咖啡酸酯及香豆素等的提取和資源開發(fā)[10-11]等方面的研究。最近，也開始涉及耐鹽基因的克隆和表達(dá)方面的研究[12]。

關(guān)于鹽節(jié)木種子萌發(fā)的研究，已有Qu等[1]及高瑞如等[6-7]的文獻(xiàn)報(bào)道，他們驗(yàn)證了鹽分是限制鹽節(jié)木種子萌發(fā)的因素之一，光照能提高鹽節(jié)木的萌發(fā)率,最適萌發(fā)溫度為25～30℃等。鹽節(jié)木種子為小粒種子，前人對(duì)鹽生植物小粒種子一般采用在沙基中或培養(yǎng)皿水浸濾紙表面萌發(fā)[1,6-7,12-13]的方法，該方法受溫度濕度不穩(wěn)、需稱重法補(bǔ)水、水淹、細(xì)菌滋生和沙埋機(jī)械阻力[14]等因素的影響；而且，單鹽NaCl溶液由于Na+毒害作用使得適宜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的濃度低于土鹽復(fù)合鹽的濃度[6]。曾幼齡等[15]研究表明，鹽堿地區(qū)鹽脅迫下植物的萌發(fā)生長(zhǎng)受抑制與滲透脅迫和離子毒害兩種效應(yīng)有關(guān)，并且鹽生植物中起主要抑制作用的是滲透脅迫而不是離子毒害，本文利用組織培養(yǎng)法，基于MS培養(yǎng)研究不同濃度NaCl對(duì)儲(chǔ)存7年之久的鹽節(jié)木種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，主要反映的是NaCl的滲透脅迫作用，旨在篩選基于MS培養(yǎng)基的最佳NaCl濃度，研究長(zhǎng)期貯存鹽節(jié)木種子的活力，為進(jìn)一步研究NaCl對(duì)鹽節(jié)木滲透脅迫的耐鹽機(jī)理建立有效的研究方法。該法是在無(wú)菌、恒溫、恒濕及營(yíng)養(yǎng)充分的條件下進(jìn)行的，不需要補(bǔ)水,可以克服前人方法的缺點(diǎn),經(jīng)過(guò)連續(xù)轉(zhuǎn)移繼代培養(yǎng)還可以清晰地觀察到不同鹽濃度對(duì)幼苗不同時(shí)期的生長(zhǎng)發(fā)育表型的變化。前人只做過(guò)不同鹽濃度對(duì)鹽節(jié)木幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)的影響[1], 但對(duì)促進(jìn)根生長(zhǎng)的根尖形態(tài)學(xué)和細(xì)胞學(xué)方面尚未研究。本研究擬進(jìn)行以下3個(gè)方面的研究：1)基于MS培養(yǎng)基，pH=5.8條件下，鹽節(jié)木種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)的最佳NaCl濃度的確定；2)儲(chǔ)存7年的鹽節(jié)木種子活力探究；3)適宜NaCl濃度促進(jìn)鹽節(jié)木幼苗根生長(zhǎng)的細(xì)胞學(xué)探究。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

鹽節(jié)木種子由本單位高瑞如老師于2003年采自新疆古爾班通古特沙漠南緣五家渠市蔡家湖鹽節(jié)木自然分布的群落中，種子貯于牛皮紙袋中，在室溫 (20～27℃)下通風(fēng)處保存3年后轉(zhuǎn)到4℃保存4年。于2010年10月-2011年2月進(jìn)行種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。2013年補(bǔ)充了幼苗根尖細(xì)胞學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)。種子千粒重為(0.093±0.004) g，長(zhǎng)(0.673±0.069) mm，寬(0.439±0.038) mm。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1培養(yǎng)基的配制 MS為基本培養(yǎng)基，實(shí)驗(yàn)共設(shè)置7個(gè)NaCl濃度梯度(100,200,300,400,500,600,700 mmol/L)和1個(gè)對(duì)照組(0 mmol/L)，每組設(shè)置6個(gè)重復(fù)，調(diào)pH為5.8，瓊脂8 g/L，蔗糖10 g/L，將培養(yǎng)基分裝于100 mL錐形瓶中，每瓶40 mL，共48瓶。

1.2.2種子的消毒及接種 取適量種子于eppendorf (EP)管中，在超凈工作臺(tái)內(nèi)用70%乙醇處理1 min后用0.1%(w/v)升汞消毒8 min，無(wú)菌水沖洗3～4次，吸去多余水分。用解剖針挑取消毒后的成熟種子，每次1粒，接種在培養(yǎng)基上，每瓶30粒。培養(yǎng)溫度25℃左右，光周期為12 h光照/12 h 黑暗，相對(duì)濕度為50%左右，光照強(qiáng)度約3000 lx, 每月更換1次新鮮培養(yǎng)基。

1.2.3鹽節(jié)木種子萌發(fā)指標(biāo)的計(jì)算方法 種子接種后，1～2 d觀察1次，以胚根露出種皮且胚根長(zhǎng)度大于等于種子長(zhǎng)度作為萌發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，分別在接種后的10,15,20,25,30 d統(tǒng)計(jì)萌發(fā)率。 種子發(fā)芽率(%)=萌發(fā)種子粒數(shù)/接種種子粒數(shù)×100；種子發(fā)芽勢(shì)(%)=發(fā)芽初期比較集中的天數(shù)的發(fā)芽率(30 d)；發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt，式中,GI為在t日的發(fā)芽數(shù)(30 d)，Dt為發(fā)芽天數(shù)[16]；活力指數(shù)=(胚芽長(zhǎng)+胚根長(zhǎng))×發(fā)芽指數(shù)；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%[17]；相對(duì)發(fā)芽率=(鹽處理發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率)×100%[18]。

1.2.4幼苗生長(zhǎng)發(fā)育表型的觀察 分別培養(yǎng)1,2,3,4個(gè)月后，從各個(gè)鹽濃度組選取30株代表性幼苗測(cè)量其株高和根長(zhǎng)，并對(duì)4個(gè)月植株進(jìn)行拍照。

1.2.5幼苗根尖的細(xì)胞學(xué)及形態(tài)觀察 鹽節(jié)木種子同步化萌發(fā)5 d后，選取形態(tài)大小相同的幼苗轉(zhuǎn)接到含瓊脂10 g/L直徑90 cm的培養(yǎng)皿中，實(shí)驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)NaCl濃度梯度(100, 200, 300, 400 mmol/L)和1個(gè)對(duì)照組(0 mmol/L)，每組設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每皿30株幼苗分3行排列，進(jìn)行平板垂直培養(yǎng)，培養(yǎng)10和30 d后，各選取10株代表性幼苗，截取約0.8 cm長(zhǎng)的根尖，將根尖浸入2/3 HCG透明液(HCG透明液：80 g水合氯乙醛，10 mL甘油，溶于30 mL蒸餾水中)中透明5 min，然后在OLYPUS-X51 型顯微鏡下，對(duì)生長(zhǎng)30 d的幼苗根尖包括根冠區(qū)和生長(zhǎng)10 d的幼苗根尖通過(guò)仔細(xì)對(duì)焦對(duì)伸長(zhǎng)區(qū)、成熟區(qū)細(xì)胞進(jìn)行了細(xì)胞學(xué)觀察，并攝片。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和作圖,采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1基于MS培養(yǎng)基不同NaCl濃度對(duì)種子萌發(fā)的影響

從表1可知，MS培養(yǎng)基中附加NaCl濃度小于等于400 mmol/L時(shí)，可促進(jìn)鹽節(jié)木種子提早萌發(fā)，過(guò)高鹽濃度會(huì)抑制并延遲種子的萌發(fā)。半數(shù)種子萌發(fā)所需時(shí)間與初始萌發(fā)時(shí)間略有不同，高于300 mmol/L鹽濃度后就表現(xiàn)為萌發(fā)延遲。所以附加100～300 mmol/L NaCl的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，能促進(jìn)鹽節(jié)木種子提早1～2 d萌發(fā)。

圖1表明,種子萌發(fā)天數(shù)低于10 d時(shí)，MS附加100～400 mmol/L NaCl培養(yǎng)基上的種子萌發(fā)率均高于對(duì)照組，500 mmol/L NaCl與對(duì)照相當(dāng)，600和700 mmol/L NaCl對(duì)種子萌發(fā)有強(qiáng)烈抑制。 萌發(fā)天數(shù)超過(guò)15 d后，僅100和200 mmol/L兩個(gè)濃度對(duì)鹽節(jié)木種子的萌發(fā)有促進(jìn)作用，其他濃度都表現(xiàn)為抑制作用，并且隨著鹽濃度的增高，抑制作用增強(qiáng)。經(jīng)多重比較分析發(fā)現(xiàn)，100 mmol/L NaCl處理組與對(duì)照組相比均具有顯著性差異，故100 mmol/L NaCl為鹽節(jié)木種子萌發(fā)的最適鹽濃度。

表1 不同NaCl濃度下種子初始萌發(fā)時(shí)間與半數(shù)種子萌發(fā)所需時(shí)間Table 1 The initiate time for seeds germination and the requiring time for half seeds germination under different concentration of NaCl

圖1 MS附加不同NaCl濃度培養(yǎng)基上鹽節(jié)木種子的萌發(fā)率

2.2基于MS培養(yǎng)基不同濃度NaCl對(duì)種子活力的影響

由表2可知，不同濃度的NaCl脅迫處理1個(gè)月后對(duì)鹽節(jié)木種子的萌發(fā)有明顯的影響，種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)隨NaCl濃度的升高表現(xiàn)為先升高后下降的趨勢(shì)，在100 mmol/L NaCl濃度時(shí)達(dá)到最大。從相對(duì)發(fā)芽率和相對(duì)鹽害率可以看出低濃度鹽(100～200 mmol/L NaCl)處理對(duì)其萌發(fā)有促進(jìn)作用，而高濃度鹽(300～700 mmol/L NaCl)處理強(qiáng)烈抑制了種子的萌發(fā)。從活力指數(shù)方面分析，300 mmol/L NaCl處理下表現(xiàn)為最大，生物量最高?？傮w說(shuō)明鹽節(jié)木可以耐受一定濃度范圍的NaCl而生存，低鹽環(huán)境尤其100～200 mmol/L NaCl顯著提高了種子的萌發(fā)指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)，對(duì)種子萌發(fā)是有益的，高鹽環(huán)境不利于其萌發(fā)。

表2 不同NaCl濃度下種子發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)鹽害率及相對(duì)發(fā)芽率Table 2 Seed relative germination rate, germination vigor, germination index, vigor index and relative salt injury rate of H.strobilaceum under different concentration of NaCl

注:以上是培養(yǎng)1個(gè)月后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，每處理統(tǒng)計(jì)30株植株，SPSS 13.0軟件計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差、多重比較分析顯著性差異，同列不同字母表示差異顯著 (P<0.05).

Note:Above statistics results were made from seed cultured for one month, mean±SE for thirty replications, Duncan’s multiple range test by SPSS 13.0 software, different letters within the same column indicate significant differences (P<0.05).

2.3基于MS培養(yǎng)基不同NaCl濃度對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響

由圖2A,圖3可知，在含MS附加100～500 mmol/L NaCl培養(yǎng)基上培養(yǎng)的鹽節(jié)木幼苗地上部分即株高均高于對(duì)照組MS0培養(yǎng)基上培養(yǎng)的植株，含600～700 mmol/L NaCl培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的植株，株高低于MS0上培養(yǎng)的植株。同一時(shí)期相比，MS附加200 mmol/L NaCl培養(yǎng)基上的植株明顯高于其他組，如在4個(gè)月時(shí)在此培養(yǎng)基上的植株株高是對(duì)照組植株的1.88倍，可以看出鹽節(jié)木的生長(zhǎng)能耐受一定濃度范圍的鹽脅迫，在此濃度范圍內(nèi)，對(duì)鹽節(jié)木的生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，且最佳NaCl濃度是200 mmol/L。在此濃度上生長(zhǎng)的植株除了株高高于其他處理組外，植株表型為生長(zhǎng)比較健壯，同化枝呈現(xiàn)綠色，其他處理組除了植株矮化外，綠苗減少，同化枝大多數(shù)呈紅色，可能是由于鹽脅迫使得植物體內(nèi)產(chǎn)生較多花青素的原因。當(dāng)鹽濃度為700 mmol/L NaCl時(shí)，植株死亡。

圖3 MS附加不同NaCl濃度培養(yǎng)基上生長(zhǎng)4個(gè)月的鹽節(jié)木幼苗

由圖2B可以看出，幾乎每個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期，NaCl濃度在100～300 mmol/L培養(yǎng)基上的實(shí)驗(yàn)組植株的根長(zhǎng)均比對(duì)照組要長(zhǎng)，說(shuō)明在此濃度范圍內(nèi)，NaCl對(duì)根生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，大于400 mmol/L時(shí)，根長(zhǎng)變短，起抑制作用。在附加200 mmol/L NaCl的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的幼苗根長(zhǎng)最長(zhǎng)，且顯著高于對(duì)照組和其他實(shí)驗(yàn)組，可見幼苗根生長(zhǎng)的最適鹽濃度也為200 mmol/L。

2.4NaCl對(duì)鹽節(jié)木幼苗根尖生長(zhǎng)的形態(tài)學(xué)與細(xì)胞學(xué)研究

如圖4所示,對(duì)照組幼苗根尖呈錐形，直徑小，顏色深，透明液脫色困難，根冠部分相對(duì)不活躍，由于根尖分生組織相對(duì)處于靜止?fàn)顟B(tài)，根冠脫落細(xì)胞數(shù)目少；而鹽濃度100～200 mmol/L培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的植株，其根尖直徑變大，顏色變淺，根尖生長(zhǎng)點(diǎn)部分有較多的分泌物；鹽濃度為300～400 mmol/L時(shí)，根冠部分相對(duì)增厚，根冠細(xì)胞脫落變慢。這種現(xiàn)象間接說(shuō)明在一定鹽濃度(100～200 mmol/L)能夠促進(jìn)根冠包裹的根尖分生組織分裂加快，加速細(xì)胞程序性死亡，造成脫落物質(zhì)增多，根冠變薄，對(duì)鹽節(jié)木根的生長(zhǎng)起到了促進(jìn)作用。

如圖5所示,與對(duì)照相比，在100～200 mmol/L NaCl培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的幼苗根尖，伸長(zhǎng)區(qū)和成熟區(qū)的細(xì)胞變窄變長(zhǎng)，單位面積內(nèi)細(xì)胞數(shù)目逐漸增多。而分生區(qū)因太短不好區(qū)分，沒有攝片。由此可知，適宜鹽濃度能夠加快根尖分生區(qū)細(xì)胞的分裂速度，致使伸長(zhǎng)區(qū)和成熟區(qū)細(xì)胞數(shù)目增多，根尖變粗。

圖4 含不同NaCl濃度MS培養(yǎng)基生長(zhǎng)1個(gè)月的鹽節(jié)木幼苗根尖

圖5 含不同NaCl濃度的MS培養(yǎng)基上生長(zhǎng)10 d的鹽節(jié)木幼苗根尖細(xì)胞學(xué)觀察

3 討論

前人用培養(yǎng)皿濕濾紙表面萌發(fā)法和沙培法[1,6-7,13]研究其種子萌發(fā)率，但因水淹、細(xì)菌滋生、沙埋機(jī)械阻力、種子(褐色)與沙培基質(zhì)難于區(qū)分等原因，使研究和統(tǒng)計(jì)存在一定的困難，對(duì)結(jié)果的可靠性有一定影響。本研究采用組織培養(yǎng)法，培養(yǎng)基與鹽節(jié)木種皮的顏色區(qū)別明顯，便于觀察。而且，培養(yǎng)是在無(wú)菌、恒溫、恒濕等優(yōu)越條件下進(jìn)行，不受其他不利因素影響，對(duì)最適鹽濃度的篩選和種子萌發(fā)率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可靠性提高，為進(jìn)一步研究其耐鹽機(jī)理打下了一定的基礎(chǔ)，也為其他小粒鹽生植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)最佳耐鹽濃度的篩選提供了可以借鑒的方法。

本研究表明,100～200 mmol/L NaCl是鹽節(jié)木種子萌發(fā)較適宜的鹽濃度范圍，幼苗生長(zhǎng)的最適宜濃度為200 mmol/L。該結(jié)論與高瑞如等[6]采用培養(yǎng)皿濕濾紙表面萌發(fā)法所得研究結(jié)果有所不同，高瑞如等[6]的結(jié)果顯示,當(dāng)單鹽NaCl溶液電導(dǎo)率為3.125 dS/m(相當(dāng)于0.32%；57 mmol/L NaCl)時(shí)，鹽節(jié)木種子萌發(fā)率達(dá)到最高，幼苗根長(zhǎng)達(dá)到最大，比本研究的最適濃度100～200 mmol/L要低很多。而土鹽(復(fù)合鹽)溶液15.630 dS/m(相當(dāng)于1.0%；285 mmol/L NaCl)與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果100～300 mmol/L NaCl種子萌發(fā)率相差不大，進(jìn)一步證明了MS培養(yǎng)基中其他鹽離子與NaCl存在拮抗作用，進(jìn)而提高了幼苗的耐鹽性，也說(shuō)明MS培養(yǎng)基在一定程度內(nèi)能夠模擬土鹽，從而較為準(zhǔn)確地反映出植物適鹽的真正規(guī)律。曾幼齡等[15]的研究表明，鹽堿地區(qū)鹽生植物受到滲透脅迫和離子毒害兩種脅迫的影響，并且主要是滲透脅迫而不是離子毒害，基于MS培養(yǎng)基研究，消除了離子毒害作用，主要反映的是NaCl的滲透脅迫作用，從而為進(jìn)一步研究NaCl對(duì)鹽節(jié)木的滲透脅迫機(jī)制打下了基礎(chǔ)。

觀察鹽節(jié)木幼苗表型可知：生長(zhǎng)在無(wú)NaCl的MS0培養(yǎng)基和含鹽高于300 mmol/L的MS培養(yǎng)基上的植株，1個(gè)月內(nèi)下胚軸表現(xiàn)為紅色，3～4個(gè)月后同化枝呈紅色，而生長(zhǎng)在適宜鹽濃度培養(yǎng)基上的植株大多數(shù)為綠色，說(shuō)明無(wú)鹽和高鹽對(duì)鹽節(jié)木幼苗都有脅迫作用，引起體內(nèi)花青素的生物合成，以提高抗逆性[19]。

與前人的研究結(jié)果相似，鹽節(jié)木種子的萌發(fā)具有不同步性。Qu等[1]采用新收種子進(jìn)行研究，直到第15天仍然有開始萌發(fā)的種子，而本研究用貯存7年的種子，在無(wú)鹽的MS培養(yǎng)基上萌發(fā)率可高達(dá)74%，只是萌發(fā)時(shí)間延遲，萌發(fā)可持續(xù)到第25～30天，說(shuō)明陳舊種子仍有萌發(fā)力，可能由于種子劣變導(dǎo)致了萌發(fā)時(shí)間的延遲。另外，其他鹽生植物的種子也存在萌發(fā)的不同步性[13，20-21]。那么，鹽生小粒種子同步化萌發(fā)有待進(jìn)一步研究。

另外，本研究用透明液處理鹽節(jié)木根尖后進(jìn)行了形態(tài)學(xué)和細(xì)胞觀察，發(fā)現(xiàn)不同鹽濃度處理下根尖形態(tài)尤其根冠形態(tài)和根尖伸長(zhǎng)區(qū)、成熟區(qū)細(xì)胞長(zhǎng)度和數(shù)目有差異，反映到宏觀方面就是幼苗根長(zhǎng)的不同，有關(guān)鹽節(jié)木這方面的研究還未見報(bào)道，本研究也為其他鹽生植物耐鹽機(jī)理的研究提供了可以借鑒的方法。

4 結(jié)論

本研究采用組織培養(yǎng)法，以MS為基本培養(yǎng)基，研究了不同NaCl濃度對(duì)鹽節(jié)木種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，此外，還對(duì)適宜NaCl濃度促進(jìn)根尖生長(zhǎng)的形態(tài)學(xué)和細(xì)胞學(xué)進(jìn)行了觀察，結(jié)論如下：1)儲(chǔ)藏7年的種子仍有活力，對(duì)照組的活力指數(shù)和萌發(fā)率分別為3.36和74.46%，但萌發(fā)時(shí)間與前人[1]比較有所延遲，且萌發(fā)具有不同步性，萌發(fā)時(shí)間可從6 d持續(xù)到25～30 d。2)基于MS培養(yǎng)基，鹽節(jié)木種子萌發(fā)的最佳NaCl濃度范圍為100～200 mmol/ L，不僅能提早萌發(fā)1～2 d，萌發(fā)率提高到84.00%，且鹽害率為負(fù)值。3)基于MS培養(yǎng)基，鹽節(jié)木幼苗生長(zhǎng)的最佳NaCl濃度為200 mmol/L。地上部分耐鹽濃度高，100～400 mmol/L甚至500 mmol/L NaCl都有促進(jìn)作用;根的耐鹽濃度較低100～300 mmol/L NaCl有促進(jìn)作用。4)低濃度的鹽(100～200 mmol/L)促進(jìn)根生長(zhǎng)的原因是NaCl能促使根尖生長(zhǎng)點(diǎn)代謝旺盛，分裂加快, 也促進(jìn)了根伸長(zhǎng)區(qū)和成熟區(qū)細(xì)胞數(shù)目的增多，長(zhǎng)度增加, 從而促進(jìn)了根冠細(xì)胞的程序性死亡即脫落加快,最終促進(jìn)了根的伸長(zhǎng)。

總之，本研究基于MS培養(yǎng)基，消除了NaCl的離子毒害作用，主要體現(xiàn)了其滲透脅迫作用，篩選出了鹽節(jié)木種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的最佳NaCl濃度，分別為100和200 mmol/L，也初步通過(guò)對(duì)根尖的形態(tài)學(xué)和細(xì)胞學(xué)觀察，了解到NaCl促進(jìn)鹽節(jié)木根生長(zhǎng)的機(jī)制是加快了根尖分生區(qū)細(xì)胞的分裂和伸長(zhǎng)區(qū)、成熟區(qū)細(xì)胞的伸長(zhǎng),從而加速了根冠的程序性細(xì)胞死亡。本研究為鹽節(jié)木耐鹽機(jī)理的深入研究奠定了一定基礎(chǔ)，并提出了新的研究課題——鹽節(jié)木種子同步化萌發(fā)研究。

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Effects of NaCl on seed germination and seedling growth ofHalocnemumstrobilaceumFANG Juan-Juan**, WU Yu-Ling**, LIU Yun**, GONG Hui-Fang, MA Rong-Gang, Hu Ling-Zhi,

CHEN Hui*

CollegeofLifeScience,ShanxiNormalUniversity,Linfen041004,China

In order to identify the optimal NaCl concentration in MS (Murashige and Skoog) medium for seed germination and growth ofHalocnemumstrobilaceum, and to reveal the primary mechanism of salt osmotic stress (using MS salt medium) promotion of root growth in this species.We used MS medium as a basic medium and added different concentrations of NaCl (0-700 mmol/L) and measured the response of seed germination and seedling growth by culturing seeds stored for 7 years.In addition seedling root tips were cultivated on media with optimum salt concentration to allow morphological and cytological observations under a light microscope.After 7 years of storage seed retained vigor; the seed vigor index and seed germination rate of the control treatment was 3.36 and 74.46% respectively, but germination time appeared to be delayed.Seed germination was not synchronized, beginning after 6-8 days and continued for 25-30 days.The optimum concentration of NaCl in MS medium for seed germination ranged from 100 to 200 mmol/L and compared with the control group, seeds germinated 2 days earlier.However, at NaCl concentrations over 400 mmol/L seed germination was strongly inhibited.The most appropriate salt concentration range in MS medium for seedling growth was 100-300 mmol/L and the optimum concentration was 200 mmol/L.Observation of plant phenotype revealed that seedlings cultured on media with no or medium salt (>300 mmol/L) produced red hypocotyls and subsequently red pigmentation in most plant tissue (3-4 months growth).Root tips from seedlings cultured in medium salt conditions had accelerated root tip cell division and elongation and subsequently promoted root cap cell death and abscission.This investigation provided a good foundation for further study on the salt resistance mechanism ofH.strobilaceum.

Halocnemumstrobilaceum; NaCl concentration; seed germination; seedling growth; cytological observation; tissue culture

10.11686/cyxb2015058

http://cyxb.lzu.edu.cn

2015-01-27；改回日期：2015-03-18

山西師范大學(xué)高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(SD2011CXSY-9，SD2012CXSY-38)資助。

房娟娟(1988-),女，山西襄汾人,碩士。E-mail:839652226@qq.com。武玉玲(1989-),女，山西洪洞人,本科。E-mail:32852624@qq.com。劉云(1990-)，女,山西平遙人,在讀碩士。

房娟娟, 武玉玲, 劉云, 宮慧芳, 馬榮崗, 胡靈芝, 陳惠.NaCl對(duì)鹽節(jié)木種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響及促進(jìn)根尖生長(zhǎng)的細(xì)胞學(xué)研究.草業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 24(12):196-203.

FANG Juan-Juan, WU Yu-Ling, LIU Yun, GONG Hui-Fang, MA Rong-Gang, HU Ling-Zhi, CHEN Hui.Effects of NaCl on seed germination and seedling growth ofHalocnemumstrobilaceum.Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(12):196-203.

**共同第一作者These authors contributed equally to this work.

*通信作者Corresponding author.E-mail:xhchen_0809@163.com