不同鹽脅迫對(duì)假葦拂子茅種子萌發(fā)與幼苗生長的影響

冷家明， 尚天翠， 毛錦龍， 劉 影，3*

(1. 伊犁師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 新疆 伊寧 835000；2. 伊犁師范學(xué)院生物與地理科學(xué)學(xué)院， 新疆 伊寧 835000；3. 新疆高校天然產(chǎn)物化學(xué)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 伊寧 835000)

鹽分脅迫是自然界中一種主要的非生物脅迫，是影響植物生長的重要因素之一。生長于鹽漬環(huán)境中的植物會(huì)不同程度的受到鹽分脅迫的影響，分別表現(xiàn)在整株水平上，植物的生長速率降低，葉片受傷以及根芽比增加等[1]。種子萌發(fā)是植物生活周期的重要階段，在此期間，其生理活動(dòng)很容易受到外界環(huán)境的干擾，從而影響植物的生長和發(fā)育，而鹽脅迫就是影響種子萌發(fā)的重要因子之一。假葦拂子茅(Calamagrostispseudophragmites)為禾本科中生多年生根莖型禾草，是低濕地草甸或沼澤化草甸的優(yōu)勢種或主要伴生種，在飼草、園林景觀、人工濕地、水土保持等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。目前，有關(guān)假葦拂子茅的研究報(bào)道主要集中在其群落特征及生物量的調(diào)查[2]，種群冬眠構(gòu)建的結(jié)構(gòu)[3]，生殖構(gòu)件特征[4-7]，水分儲(chǔ)存能力[8]等方面，對(duì)其鹽脅迫機(jī)制的探究還未見報(bào)道，本文僅對(duì)其原理做初步探究。

1 材料與方法

1.1 材料

供試假葦拂子茅種子采集于伊犁霍城縣大西溝河岸。

1.2 試驗(yàn)方法

采用紙上發(fā)芽法。挑選大小一致、飽滿無破損的種子作為試驗(yàn)材料，用10% NaClO表面消毒10 min后用無菌水沖洗多次。試驗(yàn)用Na2CO3和NaHCO3處理液濃度分別為0，5，10，20，50和100 mmol·L-1共6個(gè)梯度；NaCl不同處理液濃度分別為0，30，50，100，150，200，300 和350 mmol·L-1。

試驗(yàn)方法：在洗凈烘干的培養(yǎng)皿里墊兩層濾紙，分別移取相應(yīng)的Na2CO3，NaHCO3和NaCl處理液浸濕濾紙(本試驗(yàn)處理液的用量為2 mL)，然后均勻擺入經(jīng)消毒后挑選好的種子，每個(gè)培養(yǎng)皿培養(yǎng)30粒種子，每個(gè)處理組均為3次重復(fù)，擺放完畢后置于25℃，4 000 Lx 的HPG-400型全自動(dòng)光照培養(yǎng)箱，每2天用相應(yīng)類型及其濃度的溶液沖洗2～3次后，添加5～8 mL 對(duì)應(yīng)溶液以確保濃度不變，并避免淹水脅迫。同時(shí)，每3天換一次濾紙，防止溶液中離子沉淀影響試驗(yàn)結(jié)果。每天記錄各皿發(fā)芽的種子數(shù)，共培養(yǎng)7天。隨機(jī)選取6粒發(fā)芽種子測定胚根和胚芽長度。

1.3 數(shù)據(jù)分析

以胚芽長至1 mm作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每天定時(shí)記錄種子發(fā)芽數(shù)。種子萌發(fā)7天后，用刻度尺分別測量種子的根長和芽長。試驗(yàn)結(jié)束后計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和根芽比。

假葦拂子茅種子的發(fā)芽率，發(fā)芽勢，發(fā)芽指數(shù)的計(jì)算公式如下：

發(fā)芽率(GP)=第7天正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢(GE)=第3天正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

根芽比=根長/芽長

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及作圖均使用Excel 2010，并就不同處理的結(jié)果用DPS 7.05軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)假葦拂子茅種子萌發(fā)的影響

2.1.1NaHCO3脅迫對(duì)假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響 由圖1可知，隨著NaHCO3濃度的增加，假葦拂子茅種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢。當(dāng)Na2CO3濃度≥10 mmol·L-1時(shí)，溶液對(duì)種子萌發(fā)有顯著抑制作用。

2.1.2Na2CO3脅迫對(duì)假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響 由圖2可知，假葦拂子茅種子的萌發(fā)率隨Na2CO3的增加而顯著降低。同時(shí)，種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)也均隨Na2CO3濃度的增加而降低。當(dāng)Na2CO3濃度≥10 mmol·L-1時(shí)，溶液對(duì)種子萌發(fā)有顯著抑制作用。

2.1.3NaCl脅迫對(duì)假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響 中性鹽NaCl脅迫處理下，假葦拂子茅種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)如圖3所示。隨著NaCl濃度的增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)不同程度的抑制效應(yīng)。即使NaCl的濃度達(dá)到350 mmol·L-1時(shí)，假葦拂子茅種子的發(fā)芽率依然可以保持在40%左右，而發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)也維持在20%左右。

圖1 NaHCO3脅迫對(duì)假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.1 Effect of NaHCO3 stress on germination percentage, germination potential and germination index of C. pseudophragmites注：不同小寫字母表示不同濃度間差異顯著(P<0.05)，下同Note: Different lowercase letters indicate significant difference among different extract concentrations at the 0.05 level．The same below

圖2 Na2CO3脅迫對(duì)假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.2 Effect of Na2CO3 stress on germination percentage, germination potential and germination index of C. pseudophragmites

圖3 NaCl脅迫對(duì)假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.3 Effect of NaCl stress on germination percentage, germination potential and germination index of C. pseudophragmites

2.2 鹽脅迫對(duì)假葦拂子茅幼苗生長的影響

3種鹽脅迫處理對(duì)假葦拂子茅幼苗的苗高和根的伸長生長均具有不同程度的抑制作用，且抑制效應(yīng)隨鹽溶液濃度的增加而增強(qiáng)(表1)。其中，堿性鹽Na2CO3在低濃度時(shí)就與對(duì)照間存在著差異。同時(shí)，3種鹽脅迫下，根冠比在整在隨鹽溶液的增加而下降。

表1 3種不同鹽脅迫對(duì)假葦拂子茅幼苗生長的影響Table 1 Effects of different salts stress on the seedling growth of C. pseudophragmites

3 討論與結(jié)論

在種子生物學(xué)領(lǐng)域，常用發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)來評(píng)價(jià)種子發(fā)芽的狀況，其結(jié)果可以反映種子發(fā)芽的潛力和種子活力。本文的結(jié)果顯示，在中性鹽NaCl、堿性鹽Na2CO3和NaHCO3的脅迫處理下，假葦拂子茅種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均隨著溶液濃度的升高而逐漸下降，即抑制效應(yīng)隨鹽溶液的濃度增加而增加。這3種鹽溶液低濃度時(shí)對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用并不顯著，說明低濃度的鹽脅迫對(duì)假拂子茅種子萌發(fā)影響不大。高濃度堿性鹽Na2CO3和NaHCO3對(duì)種子萌發(fā)的脅迫效應(yīng)較強(qiáng)。崔瑋等[9]對(duì)黃瓜(CucumissativusL.)種子的研究發(fā)現(xiàn)，堿性鹽的脅迫效應(yīng)顯著高于中性鹽。在本研究中，即使中性鹽NaCl的濃度高達(dá)350 mmol·L-1時(shí)，假葦拂子茅種子的發(fā)芽率仍然維持在40%左右，這與前人的研究結(jié)果相似。劉建新等[10]對(duì)燕麥(AvenasativaL.)的研究發(fā)現(xiàn)，堿性鹽脅迫處理對(duì)幼苗生長具有顯著抑制作用。黃立華等[11]對(duì)等羊草(Leymuschinensis)的研究發(fā)現(xiàn)，高Na+和高pH協(xié)同脅迫是抑制羊草種子萌發(fā)和根芽生長的主要因素。在本研究中，隨著Na+濃度增加，3種鹽脅迫對(duì)假葦拂子茅幼苗的根長與苗高的抑制效應(yīng)逐漸增強(qiáng)。同時(shí)，在較低濃度下，低濃度Na2CO3比同為堿性鹽的NaHCO3及中性鹽NaCl對(duì)假葦拂子茅苗高和根的伸長生長的抑制效應(yīng)更強(qiáng)，說明高pH也會(huì)抑制假葦拂子茅的幼苗生長，且二者具有協(xié)同效應(yīng)。