NaCl脅迫對紅小豆種子萌發(fā)的影響

姜雪琪 樊忠慧 張衛(wèi)東

摘要[目的]研究NaCl脅迫下紅小豆種子萌發(fā)過程中生長發(fā)育的變化規(guī)律。[方法]選用冀紅12紅小豆為試驗(yàn)材料，采用9種不同濃度的NaCl溶液處理10 d，測定不同濃度NaCl脅迫對紅小豆種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、苗高、根長、側(cè)根數(shù)等生理指標(biāo)的影響。[結(jié)果]紅小豆種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)在低濃度NaCl脅迫下呈上升趨勢，高濃度NaCl脅迫下呈下降趨勢且各濃度之間差異顯著。苗高、根長、側(cè)根數(shù)等生長指標(biāo)均隨NaCl濃度的升高而降低。[結(jié)論]高濃度NaCl脅迫對紅小豆種子的萌發(fā)和生長具有抑制作用，且濃度越高抑制越顯著。

關(guān)鍵詞 NaCl脅迫；紅小豆；萌發(fā)；抑制作用

中圖分類號 S501 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）02-0045-02

Abstract [Objective]To study the change rule of growth and development in the process of red bean seed germination under NaCl stress.[Method] Red 12 red bean was chosen as research material， the processing of 10 d with 9 different concentrations of NaCl solution was done， and effect of different concentrations of NaCl stress on seed germination potential，germination rate， germination index， vigor index， seedling height， root length， lateral root number， etc. were studied.[Result]The results showed that germination rate and germination index of red bean rose under low NaCl concentration， high concentrations of NaCl showed a decreasing trend and the difference between the concentration was significant. Growth index of seedling height， root length， lateral root number， etc. decreased with the increase of NaCl concentration.[Conclusion] High concentration of NaCl stress on germination and growth of red bean has an inhibittong effect， and the higher the concentration， inhibition effect is more obvious.

Key words NaCl stress；Red bean；Germination；Inhibition effect

隨著全球性環(huán)境的惡化，土壤鹽漬化程度呈上升趨勢，土壤鹽漬化影響農(nóng)作物生產(chǎn)問題已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)[1]。我國是土壤鹽漬化比較嚴(yán)重的國家，土壤鹽漬地約占耕地面積的10%，制約了我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，如何提高植物的耐鹽性，使農(nóng)作物產(chǎn)量不受鹽漬土的影響一直是人們關(guān)注的課題[2-3]。於丙軍等[4]對大豆苗期鹽害離子效應(yīng)進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，Na+和Cl-都是構(gòu)成大豆鹽害的毒性離子，且Na+、Cl-和NaCl對各大豆品種發(fā)芽率均有明顯抑制作用。鹽漬土產(chǎn)生較強(qiáng)Na+和Cl-的毒害作用，耐鹽性低的植物在鹽漬土中難以生存[5]。植物種子萌發(fā)是植物生活史中的重要階段[6]，同時(shí)也是對鹽脅迫較為敏感的時(shí)期，常將植物種子萌發(fā)期的耐鹽性作為該品種的耐鹽性[7]。紅小豆屬中度耐鹽性農(nóng)作物，為豆科植物赤小豆（Vigna umbeuata Ohwi et Ohashi）或赤豆（Vigna angutaris Ohwi et Ohashi）的干燥成熟種子，是我國主要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物。紅小豆的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是五谷雜糧之首，是國內(nèi)市場的緊俏貨并具有較高的藥用價(jià)值，研究其耐鹽性對于提高紅小豆產(chǎn)量、改善土壤質(zhì)量、增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入等都具有重要意義。

目前國內(nèi)外有關(guān)鹽脅迫對植物生長、發(fā)育、生理生化指標(biāo)的影響及其機(jī)理與調(diào)控的研究較多，研究的作物品種包括高粱、大豆、小麥、水稻等。研究表明，NaCl溶液濃度較低時(shí)，對種子萌發(fā)的影響較小，當(dāng)NaCl溶液濃度較高時(shí)，對種子萌發(fā)有顯著的抑制作用[8]，且低濃度的鹽脅迫能夠促進(jìn)種子幼苗的生長，高濃度的鹽脅迫抑制生長且鹽濃度較高時(shí)抑制更為明顯[9]。有關(guān)紅小豆萌發(fā)期抗鹽機(jī)理方面的研究較少。為驗(yàn)證紅小豆種子在NaCl脅迫下是否也有相似生理指標(biāo)的變化，筆者選取冀紅12紅小豆種子為試驗(yàn)材料，測定NaCl脅迫下種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、萌發(fā)指數(shù)、活力指數(shù)等種子萌發(fā)、生長等生理參數(shù)，分析NaCl脅迫對紅小豆種子萌發(fā)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及處理

供試材料為冀紅12號，由河北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

挑選籽粒飽滿的冀紅12種子500粒，用0.1%HgCl2消毒10 min，三蒸水清洗，加入蒸餾水，將其放入25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)浸泡24 h。準(zhǔn)備24個(gè)培養(yǎng)皿，每皿放入4層無菌紗布，將其用高壓滅菌鍋進(jìn)行滅菌，再將浸泡過的紅小豆分別放入24個(gè)培養(yǎng)皿中，每皿20粒，每天更換新鮮紗布和營養(yǎng)液，整個(gè)試驗(yàn)在25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方法

NaCl脅迫濃度設(shè)置為0、32.5、65.0、97.5、130.0、162.5、195.0、227.5、260.0 mmol/L 9個(gè)濃度梯度。將24個(gè)培養(yǎng)皿隨機(jī)分成8組，每組3個(gè)培養(yǎng)皿，每天處理1次并記錄其發(fā)芽數(shù)，每次加25 mL處理溶液，處理溶液使用Hoagland營養(yǎng)液配制，共處理10 d。第4天計(jì)算發(fā)芽勢，第4～7天計(jì)算發(fā)芽指數(shù)，第7天計(jì)算發(fā)芽率，第10天隨機(jī)取9株（每皿取3株）測量苗高、根長、側(cè)根數(shù)、葉長、根重、葉重指標(biāo)。

發(fā)芽率=第7天全部正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢=第4天種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)（GD）=（Gt/Dt）

式中，Gt為t天內(nèi)發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

活力指數(shù)=第7天幼苗總鮮重/種子發(fā)芽數(shù)[5]

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析（ANOVA）的顯著差異法比較在同一NaCl脅迫下不同濃度間的差異是否顯著。數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，顯著性水平設(shè)為0.05。采用GraphPad Prism 5進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl脅迫下紅小豆種子萌發(fā)率隨時(shí)間的變化

當(dāng)NaCl濃度為195.0、227.5和260.0 mmol/L時(shí)紅小豆種子全部死亡。由圖1可知，隨著時(shí)間的增加，各濃度下紅小豆種子發(fā)芽率逐漸趨于平穩(wěn)，除濃度為32.5 mmol/L在第5天后萌發(fā)率高于對照組，其余試驗(yàn)組均隨著NaCl濃度的增大而降低。對照組種子在第5天后萌發(fā)率趨于平穩(wěn)；在NaCl濃度為32.5、65.0、97.5、130.0 mmol/L時(shí)，種子發(fā)芽率在第7天后趨于平穩(wěn)；在NaCl濃度為162.5 mmol/L時(shí)，種子發(fā)芽率在第6天后趨于平穩(wěn)。

2.2 不同濃度NaCl脅迫下紅小豆種子萌發(fā)參數(shù)與生物量的變化

由表1可知，發(fā)芽勢隨著NaCl濃度的增加呈下降趨勢，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)除NaCl濃度為32.5 mmol/L組高于對照組外，其他試驗(yàn)組均隨NaCl濃度的增加呈下降趨勢。

NaCl濃度達(dá)162.5 mmol/L時(shí)種子極少萌發(fā)，濃度達(dá)195 mmol/L 后種子不再萌發(fā)。NaCl濃度為0～162.5 mmol/L種子發(fā)芽勢呈下降趨勢，當(dāng)NaCl濃度為130.0 mmol/L時(shí)，種子發(fā)芽勢比NaCl濃度為0、32.5、65.0和97.5 mmol/L的試驗(yàn)組降低了70.00%、45.00%、16.66%和5.00%。除NaCl濃度為97.5 mmol/L與 130.0 mmol/L組差異不顯著外，其他濃度組發(fā)芽勢差異顯著；除NaCl濃度32.5 mmol/L組發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)高于對照組外，其余試驗(yàn)組發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均隨NaCl濃度的增加而降低，發(fā)芽率各濃度組之間差異顯著，當(dāng)NaCl濃度為130.0 mmol/L時(shí)，種子發(fā)芽率比NaCl濃度為0、32.5、65.0和 97.5 mmol/L 的試驗(yàn)組降低了55.00%、66.66%、40.00%和10.00%；發(fā)芽指數(shù)除NaCl濃度為97.5與130.0 mmol/L組差異不顯著外，其他濃度組發(fā)芽指數(shù)差異顯著，當(dāng)NaCl濃度為130.0 mmol/L時(shí)，種子發(fā)芽指數(shù)比NaCl濃度為0、32.5、65.0和97.5 mmol/L試驗(yàn)組降低了7.85%、9.76%、5.23%和1.19%。

紅小豆種子的苗高、根長、葉長、葉重在NaCl濃度為0、32.5和65.0 mmol/L時(shí)各組之間差異顯著，其他濃度組之間差異不顯著；側(cè)根數(shù)在NaCl濃度為32.5和65.0 mmol/L時(shí)，2個(gè)濃度組之間差異顯著，其他濃度組之間差異不顯著；根重除NaCl濃度為0和32.5 mmol/L組差異顯著，其他濃度組之間差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

該研究表明，低濃度NaCl脅迫對紅小豆種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，高濃度NaCl脅迫抑制紅小豆種子的萌發(fā)且濃度越高抑制作用越明顯，NaCl濃度過高種子就不再萌發(fā)。紅小豆種子萌發(fā)及生長指標(biāo)均隨NaCl濃度的升高而降低，且濃度越高降低趨勢越明顯。對于發(fā)芽率而言，高濃度NaCl脅迫抑制種子萌發(fā)。其原因在于NaCl脅迫可引起滲透脅迫、離子毒害、營養(yǎng)虧缺等，還具有高pH脅迫的效果[10]。研究表明，NaCl濃度增加可能會影響細(xì)胞中某些酶的活性，楊秀玲等[11]研究發(fā)現(xiàn)，NaCl脅迫下α-淀粉酶的活性降低，崔瑋等[12]研究發(fā)現(xiàn)，NaCl脅迫影響黃瓜種子中蛋白酶活性，導(dǎo)致黃瓜種子中可溶性蛋白質(zhì)含量降低。因此，NaCl脅迫抑制種子中儲藏物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化可能是NaCl脅迫抑制種子萌發(fā)的原因之一[13]。NaCl脅迫會導(dǎo)致過多的鹽離子進(jìn)入植物體內(nèi)，造成離子失衡，對植物產(chǎn)生毒害效應(yīng)[14]，主要是由于Na+破壞了參與各項(xiàng)生理活動酶的活性，影響了植物的生長代謝。

該研究表明，紅小豆種子萌發(fā)過程中，低濃度NaCl脅迫對種子萌發(fā)影響較小或能夠促進(jìn)種子的萌發(fā)，而高濃度NaCl脅迫對紅小豆種子的萌發(fā)抑制明顯，且濃度越高對種子傷害越大、抑制越顯著，NaCl濃度達(dá)到一定程度時(shí)，種子將不再萌發(fā)。從該試驗(yàn)結(jié)果看，NaCl脅迫對紅小豆的各項(xiàng)生理指標(biāo)也有抑制作用，均隨NaCl濃度的增大呈逐漸降低趨勢。

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