鹽脅迫對藜麥種子萌發(fā)特性的影響

時丕彪 李亞芳 耿安紅 王軍 王春云 彭亞民 顧閩峰 費月躍

摘要[目的]研究不同濃度鹽脅迫對藜麥種子萌發(fā)特性的影響。[方法]對不同濃度NaCl處理下藜麥種子的各項發(fā)芽指標進行差異分析。[結果]隨著NaCl濃度的增加，藜麥種子的初始發(fā)芽時間和萌發(fā)高峰均隨之推遲，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長、苗高及幼苗鮮重均呈逐漸下降的趨勢，而相對鹽害率逐漸升高。1.0%的NaCl脅迫下，藜麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)、相對鹽害率及根長與對照相比差異不顯著；當NaCl濃度高于2.0%時，藜麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長、苗高及幼苗鮮重均顯著低于對照，而相對鹽害率顯著高于對照；3.0%鹽脅迫下種子萌發(fā)完全受到抑制。[結論]藜麥能在0～1.0%的鹽濃度范圍內生長良好，是一種高耐鹽作物。該研究結果可為藜麥在鹽堿地的開發(fā)利用和耐鹽作物新品種選育提供參考。

關鍵詞藜麥；鹽脅迫；種子萌發(fā)；發(fā)芽指標

中圖分類號S512.9文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）26-0029-03

Effect of Salt Stress on Seed Germination Characteristics of Quinoa

SHI Pibiao，LI Yafang，GENG Anhong，F(xiàn)EI Yueyue* et al

（ Xinyang Agricultural Experiment Station of Yancheng City， Yancheng， Jiangsu 224049）

Abstract[Objective]The variation of seed germination indices under the treatment of different contents of NaCl were analyzed.[Method]Differences of germination indexes for quinoa seeds of different NaCl concentration treatments were analyzed.[Result]With the increasing of NaCl concentration， the initial germination time and germination peak of quinoa seeds were delayed， germination rate， germination potential， germination index， viability index， root length，seedling length and fresh weight were gradually decreased， while relative salt injury rate was gradually increased. The germination rate， germination potential， viability index， relative salt injury rate and root length didn′t show significant differences compared with control when the NaCl contents were less than 1.0%. But when the contents were above 2.0%， the germination rate， germination potential， germination index， viability index， root length， seedling length and fresh weight were obviously lower than control，and relative salt injury rate was significantly higher than control；seed germination was inhibited completed when the contents were 3%. [Conclusion]It indicated that quinoa seeds could be resistant to highconcentration salt and grew well in the salt content range of 0-1.0%. The study provided a reference for the development and utilization of quinoa in salinealkali land and the breeding of salt tolerant varieties.

Key wordsQuinoa；Salt stress；Seed germination；Germination indices

藜麥（Chenopodium quinoa Willd.）是莧科藜屬一年生雙子葉草本作物，原產于南美洲安第斯山區(qū)，富含優(yōu)質完全蛋白質和人體必需的9種氨基酸[1-3]，是聯(lián)合國糧農組織（FAO）認定的唯一一種單體植物即可滿足人體基本營養(yǎng)需求的食物[4]。藜麥能適應多種非生物脅迫環(huán)境條件，具有較高的耐鹽堿性、耐旱性和耐寒性[5-10]，在土壤肥力偏低的情況下仍能正常生長。

土壤鹽漬化是影響農業(yè)生產發(fā)展的重要限制因素之一，全球范圍內每年約有1%的耕地面積退化成為鹽堿地，嚴重降低了農作物產量[11-12]。我國是世界鹽堿地大國之一，目前鹽漬化土地面積在3 500萬hm2以上，分布廣泛，主要集中在西北、華北和沿海地區(qū)，潛在的鹽漬化土地面積也在逐年增加[13-15]。加快耐鹽作物品種選育進程以提高鹽漬化土地的利用效率，是促進我國土壤改良、農業(yè)生產與生態(tài)環(huán)境改善的一個重要舉措。相關研究表明，種子萌發(fā)期和幼苗生長期是作物對鹽脅迫較為敏感和脆弱的時期[16-18]，避開這個時期后，作物能夠較好的生長發(fā)育。藜麥是一種耐鹽作物，但對其萌發(fā)期耐鹽性的鑒定鮮見報道。該研究探討了不同濃度鹽脅迫對藜麥種子萌發(fā)特性和幼苗生長狀況的影響，為耐鹽作物品種選育及沿海灘涂鹽堿地藜麥的種植提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

鹽藜1號，由鹽城市新洋農業(yè)試驗站藜麥課題組選育和提供。

1.2方法

用不同濃度NaCl溶液（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）對藜麥種子進行鹽脅迫處理，以重蒸水處理種子為對照。采用濾紙培養(yǎng)皿法將已消毒的供試種子均勻置于鋪有2層濾紙的方形培養(yǎng)皿（12 cm×12 cm×5 cm）中，每皿100粒種子，分別加入等量的上述不同濃度NaCl溶液，以浸濕濾紙為宜，每個處理3次重復，密封后置于25 ℃恒溫光照培養(yǎng)箱，光暗周期為16 h/8 h。以胚芽長度達到種子長度的1/2作為種子發(fā)芽的標準[19]，每天對培養(yǎng)皿中藜麥種子的發(fā)芽情況進行觀察和記錄，統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)。

1.3測定指標

培養(yǎng)至第3天時，統(tǒng)計發(fā)芽勢；第7天時，統(tǒng)計發(fā)芽率；第10天時，從每個處理挑選具有代表性的5株幼苗，分別測量其根長、苗高及鮮重。

發(fā)芽勢=（3 d內發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%

發(fā)芽率=（正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑（與發(fā)芽日數(shù)相對應的每天發(fā)芽種子數(shù)/發(fā)芽日數(shù)）

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×幼苗根長

相對鹽害率=（對照組發(fā)芽率-處理組發(fā)芽率）/對照組發(fā)芽率×100%

根長抑制率=（對照組根長-處理組根長）/對照組根長×100%

苗高抑制率=（對照組苗高-處理組苗高）/對照組苗高×100%

鮮重抑制率=（對照組鮮重-處理組鮮重）/對照組鮮重×100%

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

分別采用Microsoft Office Excel 2007、SPSS Statistics 17和Origin 8軟件進行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析與制圖。

2結果與分析

2.1鹽脅迫對藜麥種子萌發(fā)進程的影響

不同濃度鹽脅迫均在一定程度上降低了藜麥種子的萌發(fā)率，并且隨著鹽濃度逐漸升高，種子的起始萌發(fā)時間往后推遲（圖1）。處理1 d后，0～1.5% NaCl溶液處理的種子萌發(fā)率均已超過60%；2.0% NaCl濃度的環(huán)境下，仍有3～4粒種子能夠萌發(fā)；2.5% NaCl濃度處理的種子在處理后第2天才開始萌發(fā)；濃度為3.0%的鹽脅迫下種子萌發(fā)完全受到抑制，在整個試驗過程中都沒有萌發(fā)。從圖1可以看出，藜麥種子的萌發(fā)高峰也隨著鹽濃度的升高而延后。0～1.5% NaCl濃度處理的種子在第2天達到萌發(fā)高峰，萌發(fā)率在85%以上，而2.0%～2.5% NaCl溶液處理的種子在第4天才達到高峰期，且萌發(fā)率明顯低于對照，說明高濃度鹽脅迫對藜麥種子萌發(fā)具有一定的抑制作用。

2.2鹽脅迫對藜麥種子發(fā)芽的影響

從表1可以看出，隨著鹽濃度的增加，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)總體呈下降的趨勢，3.0% NaCl溶液處理的種子始終沒有萌發(fā)。0.5%～1.0% NaCl溶液處理下，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和活力指數(shù)與對照相比差異不顯著，說明一定濃度范圍內鹽脅迫對藜麥種子萌發(fā)的影響較?。划擭aCl溶液濃度為2.0%～2.5%時，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和活力指數(shù)都顯著低于對照，說明較高濃度鹽溶液顯著抑制種子的萌發(fā)。從發(fā)芽指數(shù)來看，它隨著NaCl濃度的升高而逐漸減小，各鹽脅迫處理與對照相比，均達到差異顯著水平。

2.3鹽脅迫對藜麥種子相對鹽害率的影響

相對鹽害率反映了萌發(fā)期鹽脅迫對種子的傷害程度[20]，與耐鹽性成反比

關系，即相對鹽害率越小其耐鹽性越強[21]。由圖2可以看出，隨著NaCl濃度的增加，藜麥種子的相對鹽害率也逐漸升

高，說明種子受傷害的程度在逐漸加大。當鹽濃度為

2.4鹽脅迫對藜麥幼苗根長、苗高及鮮重的影響

從圖3可以看出，不同濃度NaCl處理嚴重抑制藜麥幼苗根和莖的伸長以及鮮重的增加，并且濃度愈大，抑制程度愈強。當NaCl濃度為1.0%時，幼苗的根長與對照相比差異不顯著，說明藜麥根系能在0～1.0%的鹽濃度范圍內正常生長；NaCl濃度不低于1.5%時，能顯著抑制根的伸長，濃度達3.0%時，根的伸長完全受到抑制。除0.5% NaCl脅迫下幼苗的苗高和鮮重與對照沒有顯著性差異外，其他鹽濃度脅迫下幼苗的苗高和鮮重均顯著低于對照；1.0% NaCl處理下幼苗的苗高和鮮重分別為3.96 cm和13.6 mg，抑制率分別為26.3%和32.9%；當NaCl濃度為2.0%時，苗高和鮮重分別為1.38 cm和9.4 mg，抑制率分別達74.2%和53.2%；當鹽濃度為3.0%時，苗高抑制率和鮮重抑制率均達100%。從圖3還可以看出，在1.0%～2.5%的高濃度鹽脅迫下，藜麥幼苗根長的下降幅度明顯高于苗高和鮮重的下降幅度，說明高濃度鹽脅迫對根的抑制作用大于莖。

注：小寫字母不同表示差異顯著（P<0.05）

Note：Different small letters mean significant differences （P<0.05）

圖3不同濃度NaCl脅迫下藜麥幼苗的根長、苗高、鮮重及其抑制率

Fig.3Root length，plant height，fresh weight and their inhibition rate of quinoa seedlings under different concentrations of NaCl stress

3結論與討論

種子萌發(fā)是高等植物生命周期中一個極其重要而又容易受到傷害的階段，對植株形態(tài)建成及后期的生長發(fā)育起著決定性的作用[22]。因此，植物群體正常的形態(tài)建成依賴于種子萌發(fā)對發(fā)芽環(huán)境各方面的適應性。發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)是評價種子發(fā)芽能力的常用指標，反映出種子發(fā)芽的快慢、整齊度和幼苗生長健壯的潛能[23]。

鹽脅迫抑制種子萌發(fā)主要是因為高濃度NaCl溶液破壞了細胞質膜的完整性，使膜的選擇透過性降低甚至完全喪失，大量的Na+、Cl-積累在細胞中，降低了K、Ca等元素的比例，造成細胞內離子失衡，代謝紊亂，水勢降低，種子吸水困難，不能正常萌發(fā)[24-25]。該研究結果表明，與對照相比，不同濃度鹽脅迫均降低了鹽藜1號種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)以及幼苗的根長、苗高和鮮重，而增加了種子的相對鹽害率；隨著鹽濃度逐漸增加，鹽藜1號種子的初始萌發(fā)時間和萌發(fā)高峰期均往后延遲；2.5%NaCl溶液脅迫下，2 d后才有3～4粒種子開始萌發(fā)；NaCl濃度達3.0%時，種子萌發(fā)完全受到抑制；0～1.5% NaCl溶液處理的種子在第2天時達到萌發(fā)高峰期，萌發(fā)率均高于85%；而2.0%～2.5% NaCl溶液處理的種子在第4天才達到高峰期，萌發(fā)率分別為85%和48%，說明高濃度鹽脅迫抑制鹽藜1號種子的萌發(fā)；0.5%～1.0%的NaCl脅迫對鹽藜1號種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)、相對鹽害率及根長影響較小，可能是因為在該鹽濃度范圍內，細胞通過滲透調節(jié)來加強根對水分的吸收；當NaCl濃度高于2.0%時，鹽藜1號種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長、苗高及幼苗鮮重均顯著低于對照，而相對鹽害率顯著高于對照，說明種子受Na+或Cl-毒害的程度更加嚴重。

綜合分析表明，鹽濃度為1.0%時，鹽藜1號種子的各項發(fā)芽指標，如發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及幼苗根長、苗高和鮮重均較高，相對鹽害率偏低，因此可認為鹽藜1號種子能在0～1.0%的鹽濃度范圍內生長良好，鹽藜1號是一個高耐鹽品種。該研究結果可為藜麥在沿海灘涂鹽堿地的開發(fā)利用和耐鹽作物新品種選育提供參考。

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