琉璃苣種子萌發(fā)期對(duì)NaCl脅迫的響應(yīng)

陳 葉，席江彤，羅光宏

（河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院， 甘肅 張掖734000）

琉璃苣（Borago officinalis L．）又名紫花草，為紫草科草本植物。古代琉璃苣用作治療腫脹、炎癥、咳嗽和呼吸道疾病的傳統(tǒng)植物藥物，有生熱，調(diào)節(jié)異常黑膽質(zhì)，生濕補(bǔ)腦，祛寒補(bǔ)心，爽心悅志，潤(rùn)燥消炎，止咳平喘等功效［1］?，F(xiàn)代臨床研究發(fā)現(xiàn)，琉璃苣油對(duì)脂質(zhì)代謝有一定的調(diào)節(jié)作用，對(duì)肝臟具有保護(hù)作用［2］。其種子富含人體所必需的氨基酸和油脂，含油量大于30%，其中γ－亞麻酸含量超過(guò)20%［3］。前人對(duì)植物的耐鹽性已有大量研究［4－6］。但鹽脅迫對(duì)琉璃苣的影響未見(jiàn)報(bào)道，本研究以NaCl處理琉璃苣種子為切入點(diǎn)，設(shè)計(jì)不同梯度，探究琉璃苣對(duì)NaCl的忍受性和自我調(diào)節(jié)機(jī)理，為合理選擇琉璃苣的種植區(qū)域提供參考。

1 材料與方法

1．1 材 料

種子由民樂(lè)縣琉璃苣種植基地提供，采收于2013年10月。

1．2 方 法

1．2．1 種子萌發(fā)的測(cè)定

選取規(guī)格20cm×15cm×10cm的發(fā)芽盒，洗凈晾干，鋪2層發(fā)芽紙置床。實(shí)驗(yàn)共設(shè)0（ck）、0．1%、0．2%、0．3%、0．4%、0．5%、0．6%7個(gè)處理 NaCl鹽濃度，3次重復(fù)。選取籽粒飽滿、大小一致的種子點(diǎn)播于發(fā)芽盒，每盒點(diǎn)播100粒種子。將各處理置于光照2 000lx（8h）、溫度（25±1）℃、濕度70%的培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn)。發(fā)芽期間每天定時(shí)觀察，并記錄種子發(fā)芽數(shù)和補(bǔ)水。待發(fā)芽實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)定發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、苗高、根長(zhǎng)；稱取根和苗的鮮重；計(jì)算發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)鹽害率。

發(fā)芽率（%）＝∑Gt／T×100%；發(fā)芽勢(shì)（%）＝（n／N）×100%（式中：n為種子發(fā)芽高峰時(shí)的正常發(fā)芽粒數(shù)，N 為供試種子數(shù)）；發(fā)芽指數(shù)＝∑Gt／Dt（式中：Dt為置床之日算起的日數(shù)，Gt為相應(yīng)各日的正常發(fā)芽數(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%。

1．2．2 幼苗生理指標(biāo)的測(cè)定

待種子發(fā)芽15d后，采用乙醇與丙酮浸提法測(cè)定葉綠素含量；采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定幼苗丙二醛（MDA）含量；采用磺基水楊酸浸提法測(cè)定幼苗游離脯氨酸含量；以電導(dǎo)法測(cè)定相對(duì)電解質(zhì)滲透率［12］。

1．2．3 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Excel 2003和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件對(duì)本實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 NaCl處理對(duì)琉璃苣種子萌發(fā)的影響

由表1所示，NaCl處理濃度在0．1%和0．2%時(shí)，種子的發(fā)芽率比ck分別高出7．99%和4．33%；發(fā)芽指數(shù)比ck分別高出1．62和0．74；發(fā)芽勢(shì)比ck分別高出9．67個(gè)和7．21個(gè)百分點(diǎn)，處理間差異不顯著，說(shuō)明低濃度對(duì)種子的萌芽有促進(jìn)作用；當(dāng)濃度在0．2%以上時(shí)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)均呈下降趨勢(shì)，并隨鹽濃度增加，對(duì)種子萌發(fā)的抑制逐漸增加；鹽濃度在0．3%時(shí)與ck相比，差異達(dá)顯著；當(dāng)鹽濃度在0．4%以上時(shí)各處理與ck相比，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)均達(dá)顯著水平（p＜0．05），種子萌發(fā)率在50%以下，但0．3%與0．4%之間不顯著。說(shuō)明NaCl濃度較低時(shí)，對(duì)發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)有促進(jìn)作用，濃度較高時(shí)有抑制作用。發(fā)芽率與鹽濃度的線性回歸方程為Y＝1．461 2－0．070 1 X（Y 為發(fā)芽率，X 為鹽濃度，R＝0．90），為進(jìn)一步明確琉璃苣的耐鹽性，算得耐鹽臨界值（Y＝50%）為0．37，極限值（Y＝0%）為0．65，表明琉璃苣有一定的耐鹽性。

由表1可看出，NaCl對(duì)琉璃苣種子相對(duì)鹽害率呈先降后升，NaCl濃度在0．2%以下時(shí)，對(duì)琉璃苣種子發(fā)芽相對(duì)鹽害率為負(fù)；當(dāng)NaCl濃度＞0．2%時(shí)，各處理對(duì)琉璃苣種子發(fā)芽的相對(duì)鹽害率為正，且隨著鹽濃度的增加相對(duì)鹽害率逐步升高。各處理與ck相比，鹽害率的差異達(dá)顯著水平（p＜0．05）；在高鹽濃度（0．5%～0．6%）時(shí)，相對(duì)鹽害率急速增加，極大地傷害了種子活力?？傮w趨勢(shì)表明低濃度NaCl不抑制琉璃苣發(fā)芽，并有促進(jìn)作用，但隨著鹽濃度升高，鹽害加重。

表1 不同濃度NaCl脅迫對(duì)琉璃苣種子萌發(fā)的影響

2．2 NaCl脅迫對(duì)琉璃苣幼苗生長(zhǎng)的影響

2．2．1 對(duì)琉璃苣幼苗苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)、苗重、根重的影響

由表2可看出，低濃度的鹽對(duì)琉璃苣幼苗的苗高、根長(zhǎng)、苗重和根重影響不明顯，且各指標(biāo)在NaCl濃度為0．1%時(shí)達(dá)最大值；當(dāng)處理濃度為0．3%時(shí)，根和苗的生長(zhǎng)開(kāi)始受到影響，除苗高差異較小外，其根長(zhǎng)、苗重和根重與ck相比差異達(dá)顯著水平（p＜0．05）。說(shuō)明在鹽脅迫下琉璃苣幼苗生長(zhǎng)隨濃度的增加呈逐漸降低趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn) 也 表 明，NaCl處 理 為 0．3%、0．4%、0．5%、0．6%時(shí)，苗 高 分 別 比 ck 降 低 了 2．80%、13．08%、26．48%、40．81%；根 長(zhǎng) 降 低 了 8．27%、12．66%、18．60%、25．90%；苗 重 分 別 比 ck 降 低 了5．06%、10．11%、13．91%、21．49%；根 重 分 別 比 ck 降 低 了10．23%、19．01%、24．85%、27．78%，由數(shù)據(jù)說(shuō)明，NaCl脅迫對(duì)地上部分的影響大于地下部分。分析表明鹽對(duì)琉璃苣根和苗生長(zhǎng)的影響表現(xiàn)出低促高抑效應(yīng)。

表2 不同濃度NaCl脅迫對(duì)琉璃苣幼苗生長(zhǎng)的影響

2．2．2 對(duì)琉璃苣幼苗葉片葉綠素的影響

從表3可知，在NaCl脅迫下，葉片葉綠素的含量隨鹽濃度的升高呈下降趨勢(shì)，二者呈負(fù)相關(guān)性。與ck相比，NaCl濃度為0．1%時(shí)，葉片中葉綠素間差異不顯著；當(dāng)濃度在0．2%以上時(shí)，葉綠素含量顯著下降（p＜0．05），且在 NaCl濃度為0．6%時(shí)，含量達(dá)最低值，比對(duì)照下降了37．6%。表明鹽濃度的增加抑制了葉綠素的合成，進(jìn)而抑制了生長(zhǎng)。

表3 不同濃度NaCl脅迫對(duì)琉璃苣幼苗生理指標(biāo)的影響

2．2．3 對(duì)琉璃苣幼苗脯氨酸含量的影響

脯氨酸是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可維持細(xì)胞正常的滲透勢(shì)。如表3所示，不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫下，隨鹽濃度升高，脯氨酸含量不斷積累，當(dāng)鹽濃度≥0．2%時(shí)，脯氨酸含量與ck相比呈顯著增加；鹽濃度為0．5%時(shí)，達(dá)最大值，當(dāng)鹽濃度為0．6%時(shí)，脯氨酸含量快速下降但仍高于ck。說(shuō)明隨鹽濃度的增加，細(xì)胞的自我保護(hù)也在逐漸增強(qiáng)，對(duì)脅迫產(chǎn)生一定的忍受性。

2．2．4 對(duì)琉璃苣幼苗MDA的影響

MDA的含量與植物受傷害程度密切相關(guān)。如表3所示，隨鹽濃度的增加MDA含量逐漸增加，二者之間呈正相關(guān)。與ck相比，鹽濃度≥0．4%時(shí) MDA明顯增加，差異顯著（p＜0．05）。說(shuō)明鹽脅迫使膜脂過(guò)氧化加劇，幼苗受害程度不斷增加，植物調(diào)節(jié)能力已不再明顯。

2．2．5 對(duì)琉璃苣葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響

膜透性（以相對(duì)電導(dǎo)率表示）可用來(lái)間接的表示細(xì)胞膜的受傷程度。如表3所示，隨著NaCl脅迫的增加，琉璃苣幼苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率逐漸升高，二者呈正相關(guān)性。與ck相比，不同處理電導(dǎo)率分別升高了14．1%、33．7% 、43．9% 、48．7%、74．8%、115．2% ，且 在鹽濃度為0．2%時(shí)，電導(dǎo)率間差異達(dá)顯著水平（p＜0．05）。說(shuō)明隨著NaCl脅迫濃度的增加，其細(xì)胞膜系統(tǒng)受到的破壞程度在加重。

3 結(jié)論與討論

發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)是評(píng)價(jià)種子發(fā)芽的指標(biāo)之一，它反映了種子發(fā)芽速度、發(fā)芽整齊度和幼苗健壯的潛勢(shì)。大多數(shù)研究者認(rèn)為，鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)有顯著的抑制作用，但郭建華［7］等、那桂秋等［8］得出了低濃度的鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)或幼苗生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，而高濃度則轉(zhuǎn)為抑制作用的結(jié)論。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，NaCl濃度在0．2%以下時(shí)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)均高于ck，說(shuō)明低濃度不抑制琉璃苣種子發(fā)芽，且對(duì)種子的萌芽有促進(jìn)作用；當(dāng)處理濃度在0．2%以上時(shí)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)均呈下降趨勢(shì)，并對(duì)種子萌發(fā)的抑制程度逐漸增加。NaCl對(duì)琉璃苣種子相對(duì)鹽害率呈先降后升，NaCl濃度在0．2%以下植物不受鹽害；當(dāng)NaCl濃度在0．4%以上時(shí)的各處理與ck相比，鹽害率的差異達(dá)顯著水平（p＜0．05），正常代謝進(jìn)程被明顯擾亂。總體對(duì)種子的萌芽表現(xiàn)出低促高抑效應(yīng)。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，葉片葉綠素含量是衡量植物在鹽脅迫下耐鹽性的重要生理指標(biāo)之一［9］。在本研究中，隨著NaCl處理濃度的增大，琉璃苣葉片中葉綠素量逐漸減少，二者呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)鹽濃度大于0．3%時(shí)，葉綠素含量顯著下降。這與克熱木等［10］認(rèn)為外界NaCl脅迫處理能降低植物葉綠素量結(jié)論一致。說(shuō)明鹽脅迫激發(fā)了琉璃苣幼苗葉片中葉綠素酶的作用，使光合色素的分解大于合成。

有報(bào)道指出，在正常情況下，植物體內(nèi)Pro的含量很低，但是遇到逆境條件時(shí)，會(huì)大量積累。多數(shù)研究表明鹽脅迫下Pro大量積累，并通過(guò)維持滲透調(diào)節(jié)，穩(wěn)定蛋白質(zhì)，保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定［11］，因此Pro積累被作為衡量植株耐鹽性的指標(biāo)。本研究表明，隨著鹽濃度的增加琉璃苣幼苗中Pro含量不斷累積，與ck相比，在鹽濃度為0．2%～0．5%時(shí)，含量顯著增加，膜的穩(wěn)定性較好，但鹽濃度達(dá)0．6%時(shí)，Pro含量卻出現(xiàn)急速下降，比0．5%下降了11．3%。說(shuō)明隨著琉璃苣幼苗受脅迫影響，滲透調(diào)節(jié)能力也在增強(qiáng)，但增強(qiáng)到一定程度，膜穩(wěn)定性變差，機(jī)體調(diào)控下降。

本研究認(rèn)為，隨著NaCl脅迫的增加，琉璃苣幼苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率逐漸升高，二者呈正相關(guān)性，且在鹽濃度為0．2%開(kāi)始，電導(dǎo)率間差異達(dá)顯著水平（p＜0．05）。說(shuō)明隨著NaCl脅迫濃度的增加，其細(xì)胞膜系統(tǒng)受到的破壞程度在加重。這與史雨剛等認(rèn)為植物遭受鹽脅迫時(shí)，會(huì)出現(xiàn)生理干旱現(xiàn)象，表現(xiàn)為細(xì)胞脫水，膜脂分子結(jié)構(gòu)發(fā)生紊亂，膜因此收縮出現(xiàn)空隙，引起膜透性的增加，使得大量小分子向組織外進(jìn)行滲透，從而使外滲液的電導(dǎo)值增大的結(jié)論相一致［12］。

鹽堿脅迫導(dǎo)致植物中MDA含量增加的報(bào)道已有很多，其含量越高，表明植物受傷害的程度就越大［13］。在本研究中，隨著NaCl濃度的增加，MDA含量呈增加趨勢(shì)，二者呈正相關(guān)，說(shuō)明隨鹽濃度增大膜脂過(guò)氧化程度也越高，自由基的產(chǎn)生和消除平衡遭到破壞，琉璃苣幼苗受到的傷害也在逐漸增加。

綜上所述，NaCl對(duì)琉璃苣種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響表現(xiàn)出低促高抑效應(yīng)，對(duì)地上部分的影響大于地下部分。本研究初步表明，琉璃苣有一定耐鹽力，但在鹽濃度為0．4%時(shí)，發(fā)芽率已受明顯影響，在0．6%時(shí)，發(fā)芽率僅為20．33%，鹽害率高達(dá)61．88%，由此可推斷0．6%為極限濃度。今后將對(duì)不同琉璃苣品種在鹽漬化土壤環(huán)境中進(jìn)行耐鹽性鑒定，進(jìn)一步研究琉璃苣的耐鹽能力。

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