外源物質(zhì)對鹽脅迫下野生石竹種子萌發(fā)的影響

潘立雪 陳晨霞 王 浩 鄭 婷 馮麗美 姜云天（通化師范學(xué)院 吉林 通化 134002）

長白山區(qū)野生石竹(Dianthus chinensisL.)為石竹科多年生草本植物，主要生長于山坡、林緣、林間草地及疏林下，其株型矮小，莖稈似竹，花色艷麗，花期長，耐寒、耐旱，可用于園林綠化。除此之外，石竹全草可入藥，其味苦、性寒，具有清熱利尿、破血通經(jīng)的功效，主治急性泌尿系統(tǒng)感染、婦女經(jīng)閉、濕疹等癥[1]。因此，該野生資源具有較高的觀賞和藥用價值。目前人們已對中國石竹[2～3]、常夏石竹[4]、美國石竹[5]等栽培品種的繁育及耐鹽性等方面進行了研究。本研究以長白山區(qū)野生石竹種子為材料，探究NaCl脅迫對石竹種子萌發(fā)的影響，以及水楊酸、甜菜堿、24-表油菜素內(nèi)酯3 種外源物質(zhì)對NaCl 脅迫下石竹種子萌發(fā)的調(diào)控效應(yīng)，以期為鹽漬化環(huán)境下提高石竹成活率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料。野生石竹種子，2018年秋季采于白山市撫松縣漫江鎮(zhèn)。經(jīng)吉林師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院姜恩來教授鑒定為石竹科石竹(Dianthus chinensisL.)的成熟種子。

1.2 試驗方法。選取飽滿的石竹種子用0.05%的KMnO4溶液消毒10 min，蒸餾水沖洗數(shù)遍備用。將消毒后的種子分別經(jīng)1.0 mmol/L 水楊酸(SA)、1.6 mmol/L 甜菜堿(GB)和4.0×10-4mmol/L 24-表油菜素內(nèi)酯(EBR)浸種12 h，對照不進行浸種處理，所有處理分為2 組，每個處理3次重復(fù)。將浸種后的種子分別放入鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)(φ12cm)，每皿種子30 粒，其中一組沿著培養(yǎng)皿內(nèi)壁緩緩加入220 mmol/LNaCl 溶液15 ml，另一組加入等量蒸餾水(記為SA、GB、EBR處理)；對照一組加入等量蒸餾水(記為CK)，另一組加入對應(yīng)濃度的NaCl 溶液(記為NaCl 處理)，將所有處理后的種子置于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進行培養(yǎng)，箱內(nèi)溫度設(shè)定為25 ℃。每隔24 h 觀察種子發(fā)芽情況，以胚根突破種皮開始記錄種子發(fā)芽數(shù)。第3 d 計算發(fā)芽勢，第7 d 結(jié)束發(fā)芽試驗，相關(guān)指標的計算公式如下：發(fā)芽率(%)=(萌發(fā)種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；發(fā)芽勢(%) = (第3 d 發(fā)芽種子數(shù)/ 供試種子總數(shù)) ×100%；發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt，Gt表示不同天數(shù)(t，d)的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×苗鮮重。

1.3 數(shù)據(jù)處理。用Microsoft Excel 2019 和IBM SPSS Statistics 20.0 對數(shù)據(jù)進行整理及方差分析，以S-N-K法進行多重比較。

表1 外源物質(zhì)對NaCl 脅迫下石竹種子萌發(fā)指標的影響

2 結(jié)果與分析

2.1 外源物質(zhì)對NaCl 脅迫下石竹種子萌發(fā)指標的影響。由表1 可見，外源水楊酸(SA)、甜菜堿(GB)和24-表油菜素內(nèi)酯(EBR)處理的石竹種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均高于對照(CK)，分別較CK 增加20.01%、6.16%、9.24%和2.25%、4.13%、31.79%，且SA 處理的發(fā)芽率和EBR 處理的發(fā)芽指數(shù)與CK 差異顯著(P＜0.05)，而GB 處理的發(fā)芽勢和活力指數(shù)則較CK 下降9.53%和1.96%，SA 和EBR 處理的發(fā)芽勢和活力指數(shù)分別較CK 增加0.00%、4.76%和25.49%、96.08%，且EBR 處理的活力指數(shù)與CK 達到差異顯著水平(P＜0.05)，說明3 種外源物對石竹種子萌發(fā)均具有一定的促進作用。當石竹種子處于220 mmol/L NaCl 脅迫條件下，石竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均低于對照(CK)，且發(fā)芽率與CK 并無顯著差異(P＞0.05)，僅下降9.22%，而其他3 個指標均與CK 差異顯著(P＜0.05)，說明NaCl 脅迫抑制了石竹種子萌發(fā)，影響了種子的出苗整齊度。石竹種子經(jīng)3 種外源物質(zhì)浸種預(yù)處理后，NaCl+EBR 處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于NaCl處理，分別較NaCl 處理增加6.77%、57.18%、9.06%和56.25%，但4 項萌發(fā)指標均低于CK，而NaCl+GB處理的4 項萌發(fā)指標則分別較NaCl 處理下降52.55%、14.27%、51.92%和6.25%；NaCl+GB 處理的發(fā)芽勢和活力指數(shù)分別較NaCl 處理增加23.83%和6.25%，而發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)則顯著低于NaCl 處理。

表2 各指標的隸屬函數(shù)值及綜合排序

2.2 外源物質(zhì)對NaCl 脅迫的緩解效果綜合評價。為了進一步明確SA、GB 和EBR 對NaCl 脅迫下石竹種子萌發(fā)的調(diào)控效應(yīng)，采用隸屬函數(shù)法，對各處理的萌發(fā)指標進行綜合評價，結(jié)果如表2 所示，EBR 的隸屬函數(shù)平均值最大，其次為SA，而GB 的隸屬函數(shù)平均值略低于CK；在220 mmol/L NaCl 處理下，NaCl + EBR 處理的隸屬函數(shù)平均值大于NaCl 處理，而NaCl + SA 和NaCl + GB 處理的隸屬函數(shù)平均值則均小于NaCl 處理，說明4.0 ×10-4mmol/L EBR對NaCl 脅迫下石竹種子萌發(fā)的調(diào)控效果最優(yōu)，有效緩解了鹽脅迫對石竹種子萌發(fā)的抑制作用，而SA 和GB 對鹽脅迫并無緩解作用，反而加重了鹽脅迫對種子萌發(fā)的傷害。

3 結(jié)論與討論

適宜濃度的鹽溶液會促進種子萌發(fā)[6]，而一旦鹽分含量過高則會導(dǎo)致種子萌發(fā)率下降[7]，最終影響出苗整齊度以及種苗成活率。添加適量水楊酸(salicylic acid，SA)[8～9]、甜菜堿(glycine betaine，GB)[10]等外源物質(zhì)不僅可以提高植物的抗逆性，而且能夠促進鹽脅迫下植物種子萌發(fā)及幼苗生長，對鹽害具有較好的緩解作用。本研究結(jié)果表明，220 mmol/LNaCl 處理顯著抑制了石竹種子萌發(fā)，而4.0 ×10-4mmol/L 外源24-表油菜素內(nèi)酯有效緩解了NaCl 脅迫對石竹種子萌發(fā)的抑制作用，其種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)明顯提高，這與燕麥(Avena sativa)[11]上的研究結(jié)果相似；1.0 mmol/L 水楊酸能夠提高NaCl 處理下石竹種子的發(fā)芽勢和活力指數(shù)，而對NaCl 處理下發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)則具有抑制作用，這與蔣小滿等[12]研究結(jié)果類似，水楊酸對鹽脅迫下三角濱藜(Atriplex triangularis)種子的萌發(fā)率并無提高，反而加劇了鹽脅迫的抑制作用；但是1.6 mmol / L 外源甜菜堿則對NaCl 脅迫下石竹種子萌發(fā)指標呈現(xiàn)出“抑制作用”，對NaCl 脅迫并無緩解作用。因此，在實際生產(chǎn)中，可選擇適宜的外源物質(zhì)來進行浸種預(yù)處理，以緩解鹽脅迫對石竹種子萌發(fā)帶來的傷害。