3種外源物質(zhì)浸種對NaCl脅迫下馬齒莧種子萌發(fā)的影響

董靜　邢錦城　王茂文

摘要：通過單獨測定不同濃度氯化鈣（CaCl2）、水楊酸（SA）、甜菜堿（GB）浸種對馬齒莧種子萌發(fā)指標的影響，探究外源物質(zhì)對鹽脅迫抑制馬齒莧種子萌發(fā)的緩解作用，并利用正交試驗設(shè)計混配上述試劑，研究提高馬齒莧種子耐鹽性的3種浸種劑的最佳濃度配比。結(jié)果表明，200.0 mmol/L NaCl脅迫下，馬齒莧種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均顯著下降，表現(xiàn)出明顯的抑制效應；20.0 mmol/L CaCl2、1.0 mmol/L 水楊酸、10.0 mmol/L 甜菜堿分別浸種處理對鹽脅迫下馬齒莧種子萌發(fā)具有促進作用，各項發(fā)芽指標均有一定程度升高；用10.0 mmol/L CaCl2、0.5 mmol/L 水楊酸、5.0 mmol/L 甜菜堿混合浸種時，提高馬齒莧種子萌發(fā)效果最佳，且顯著優(yōu)于單劑處理。本研究表明，適宜濃度范圍的外源物質(zhì)復配浸種處理可顯著提高馬齒莧種子的發(fā)芽率，緩解鹽脅迫作用。

關(guān)鍵詞：馬齒莧；鹽脅迫；氯化鈣；水楊酸；甜菜堿；復合浸種；種子萌發(fā)

中圖分類號： Q945.78文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）14-0103-04

馬齒莧（Portulaca oleracea L.）又名長壽菜，屬馬齒莧科馬齒莧屬一年生肉質(zhì)草本植物，莖葉富含ω-3不飽和脂肪酸、多糖、生物堿、黃酮類物質(zhì)，是我國衛(wèi)生部門認定的藥食同源型植物資源之一，廣泛分布于世界溫帶和熱帶地區(qū)[1-4]。馬齒莧萌芽階段對鹽脅迫較為敏感，鹽堿地栽培經(jīng)常出現(xiàn)缺苗現(xiàn)象，提高馬齒莧萌發(fā)期和苗期的耐鹽性，對沿海灘涂地區(qū)大面積栽培推廣利用具有重要意義。

種子能否在鹽脅迫下萌發(fā)成苗是植物在鹽堿條件下生長發(fā)育的前提。研究表明，通過外源物質(zhì)處理可促進鹽脅迫下植物種子的萌發(fā)，提高幼苗的耐鹽性，從而獲得較高的出苗率和成活率，但關(guān)于馬齒莧種子萌發(fā)方面的研究鮮有報道[5-7]。本試驗初步研究了不同濃度外源氯化鈣（CaCl2）、水楊酸（SA）、甜菜堿（GB）浸種對鹽脅迫下馬齒莧種子萌發(fā)的影響，旨在探究這3種外源物質(zhì)與提高種子耐鹽性之間的關(guān)系，并確定浸種的最佳處理濃度，以期促進解決鹽漬地馬齒莧出苗差的問題，為馬齒莧在鹽堿灘涂地區(qū)的生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)和實踐指導。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試馬齒莧種子由江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所提供，為栽培馬齒莧品種蘇馬齒莧1號。

1.2試驗方法

選取籽粒成熟、大小均勻一致的馬齒莧種子，用0.1%次氯酸鈉溶液消毒5 min，蒸餾水沖洗3～5次，用濾紙吸干種子表面水分。然后將種子分別浸泡于不同濃度的CaCl2、水楊酸、甜菜堿溶液中，浸泡4 h后蒸餾水沖洗3次并濾干。CaCl2濃度分別為2.5、5.0、10.0、20.0、40.0 mmol/L；水楊酸濃度分別為0.25、0.50、1.00、1.50、2.00 mmol/L；甜菜堿濃度分別為2.5、5.0、10.0、20.0、40.0 mmol/L。

每個處理挑選50粒種子均勻擺放于直徑為10 cm并鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，分別加入6 mL 200 mmol/L NaCl模擬鹽脅迫，封口膜密封以保持濃度不變，每個處理3次重復。本試驗設(shè)有預試驗（蒸餾水浸種、蒸餾水培養(yǎng)、無鹽分脅迫）。另取經(jīng)蒸餾水浸種預處理的種子用NaCl處理作為對照，記為CK，置于人工氣候箱中培養(yǎng)，晝、夜溫度分別為28、25 ℃，光照時間為12 h/d，光照度為15 000 lx。

以胚根長1 mm為萌芽標志，每天定時調(diào)查種子萌發(fā)數(shù)，在4 d時調(diào)查發(fā)芽勢，7 d時調(diào)查發(fā)芽率并結(jié)束發(fā)芽試驗。發(fā)芽結(jié)束后按以下公式計算發(fā)芽指標。

發(fā)芽勢=4 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽率=7 d內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt（式中Gt為t日的發(fā)芽數(shù)，t為相應的發(fā)芽日數(shù)）[8]。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行分析處理。

2結(jié)果與分析

2.1單劑處理對NaCl脅迫下馬齒莧種子發(fā)芽的影響

2.1.1CaCl2處理對馬齒莧種子發(fā)芽的影響

由前期預試驗結(jié)果可知，在非鹽脅迫下（蒸餾水浸種）馬齒莧種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)分別為（88.67±1.15）%、（82.67±153）%、20.04±0.72。從表1可以看出，在200 mmol/L NaCl脅迫處理下（CK），馬齒莧種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)顯著低于蒸餾水處理。表明鹽脅迫能延緩馬齒莧種子萌發(fā)速度、顯著抑制種子發(fā)芽。

鹽脅迫顯著降低了馬齒莧種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)，而CaCl2浸種處理能緩和這一趨勢。其中CaCl2濃度為5.0、10.0、20.0 mmol/L 浸種處理后促進效果最為明顯，發(fā)芽勢比CK分別提高14.64%、34.17%、5123%；發(fā)芽率分別提高35.30%、41.22%、70.61%（P<005）；發(fā)芽指數(shù)分別提高25.22%、70.03%、21.96%。

由此可知，較低濃度的CaCl2浸種處理對鹽脅迫下馬齒莧種子萌發(fā)無顯著性影響，5.0～20.0 mmol/L CaCl2可顯著提高種子發(fā)芽效果。在 200.0 mmol/L NaCl脅迫處理下，20.0 mmol/L CaCl2處理效果最好，其次為10.0 mmol/L CaCl2處理。

2.1.2水楊酸處理對馬齒莧種子發(fā)芽的影響

200 mmol/L NaCl脅迫下，通過不同濃度的水楊酸浸種處理，馬齒莧種子發(fā)[CM（18*1]芽勢和發(fā)芽率均有不同程度的提高（表2）。

水楊酸浸種處理下馬齒莧種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均有小幅提高；而0.50～1.50 mmol/L 水楊酸浸種處理顯著提高了鹽脅迫下馬齒莧種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率；當水楊酸濃度為 1.00 mmol/L 時，馬齒莧種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率最高，分別比CK提高63.45%、106.0%（P<0.05），促進萌發(fā)效果最顯著。1.50 mmol/L 水楊酸浸種處理后，發(fā)芽勢、發(fā)芽率分別較CK提高48.81%、58.87%（P<0.05）；1.50 mmol/L 水楊酸處理時，發(fā)芽指數(shù)提高最為顯著，比CK提高89.32%（P<0.05）。endprint

綜上所述，200 mmol/L NaCl脅迫下，1.00 mmol/L 水楊酸處理促進馬齒莧種子萌發(fā)效果最好，1.5 mmol/L 水楊酸促進效果次之。

2.1.3甜菜堿處理對馬齒莧種子發(fā)芽的影響

表3顯示，經(jīng)甜菜堿處理后，鹽脅迫下馬齒莧種子萌發(fā)指標均有不同程度的提高。當甜菜堿濃度為5.0 mmol/L時，發(fā)芽勢和發(fā)芽率分別比CK提高46.36%、47.13%（P<0.05）。當甜菜堿濃度為 10.0 mmol/L 時，發(fā)芽勢達到最高，比CK提高58.54%（P<0.05）。20.0 mmol/L 以下濃度甜菜堿浸種顯著提高了鹽脅迫下馬齒莧種子發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)，且隨甜菜堿濃度增加呈先增加后降低趨勢，在10.0 mmol/L時達到最高點，分別為43.33%、5.92。甜菜堿濃度增加至40.0 mmol/L時，鹽脅迫下馬齒莧發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與CK相比均沒有顯著性差異（P>0.05）。

綜上所述，200.0 mmol/L NaCl脅迫下，10.0 mmol/L 甜菜堿處理促進馬齒莧種子萌發(fā)效果最好，5.0 mmol/L 甜菜堿促進效果次之。

2.2試劑復合處理對NaCl脅迫下馬齒莧種子發(fā)芽的影響

在單獨測定各試劑提高鹽脅迫下馬齒莧種子萌發(fā)的基礎(chǔ)上，選擇各試劑浸種效果最好的3個濃度進行混配，采用 L9（34） 正交試驗設(shè)計3種因素、3種濃度水平（表4）。通過測定各處理對馬齒莧種子萌發(fā)特性的影響，確定CaCl2、水楊酸、甜菜堿對提高馬齒莧種子耐鹽性的最佳濃度配比，篩選對馬齒莧種子萌發(fā)有顯著增效作用的試劑組合。

經(jīng)過不同濃度配比的CaCl2、水楊酸、甜菜堿組合浸種，NaCl脅迫下馬齒莧種子各萌發(fā)指標均表現(xiàn)出明顯差異（表5）。T1～T9處理下馬齒莧種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均高于CK，其中T2、T4、T5處理促進效果最為顯著，發(fā)芽勢比CK鹽處理分別提高 89.06%、98.79%、75.63%；發(fā)芽率分別提高1.65倍、1.59倍、1.06倍；發(fā)芽指數(shù)分別提高62.91%、107%、83.68%。T4處理發(fā)芽勢為54.33%，顯著高于其他處理組合；T2處理馬齒莧種子的發(fā)芽率最高，其次為T4，二者差異不顯著；T4處理下發(fā)芽指數(shù)提高亦最顯著，其次為T8處理。由此可知，200.0 mmol/L NaCl脅迫下，T4處理，即 10.0 mmol/L CaCl2、0.5 mmol/L 水楊酸、5.0 mmol/L 甜菜堿復合浸種效果顯著好于其他組合。

由表6可以看出，T4處理下，馬齒莧種子萌發(fā)指標與各單劑浸種相比均有不同程度的提高。與CaCl2最適濃度浸種相比，T4組合處理后，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)分別提高3145%、51.73%、69.34%，均達顯著水平（P<0.05）；比水楊酸最適濃度浸種分別提高21.63%、25.72%、12.08%；比甜菜堿最適濃度浸種分別提高25.39%、37.51%、17.57%。由此可見，T4復合處理對提高馬齒莧種子在鹽脅迫條件下的發(fā)芽指標效果最明顯。

3結(jié)論與討論

種子萌發(fā)是植物生長發(fā)育和形態(tài)建成的基礎(chǔ)。研究表明，鹽脅迫對植物種子的萌發(fā)和幼苗生長具有顯著的抑制作用[9]。外源Ca、水楊酸、甜菜堿是提高植物抗逆性的重要分子，相關(guān)研究證明，外源CaCl2、水楊酸、甜菜堿處理能夠提高鹽地堿蓬、番茄、玉米等植物的抗逆性。本試驗以馬齒莧為試驗材料，得到了相同的結(jié)論。

劉麗云研究表明，外源CaCl2處理可顯著提高鹽脅迫下小麥種子的發(fā)芽率，并在一定濃度范圍內(nèi)隨CaCl2濃度的增大而逐漸提高[10]。外源CaCl2通過增加膜結(jié)合Ca2+量從而提高逆境下細胞膜的穩(wěn)定性，作為一種刺激改變某些蛋白質(zhì)翻譯轉(zhuǎn)錄過程，可誘導新的抗脅迫蛋白質(zhì)產(chǎn)生，提高植物抗逆性[11]。本研究結(jié)果表明，5.0～20.0 mmol/L CaCl2浸種處理對NaCl脅迫下馬齒莧種子萌發(fā)具有促進作用，其中用 20.0 mmol/L CaCl2浸種對提高種子的發(fā)芽效果最好。這與何麗丹等研究外源Ca對鹽脅迫下鹽地堿蓬（Suaeda salsa）種子萌發(fā)的影響結(jié)果[12]一致。

水楊酸是植物抗病反應和誘導植物對非生物逆境反應的抗逆信號分子，可誘導植物體內(nèi)產(chǎn)生抗逆相關(guān)蛋白，提高保護酶活性，增加滲透物質(zhì)及次生代謝產(chǎn)物，參與復雜的應激響應，從而提高抗逆性[13-17]。Raskin研究發(fā)現(xiàn)，水楊酸及其類似物可誘導植物產(chǎn)生抗鹽性，這可能與增強植物對鹽脅迫的抵抗能力有關(guān)[18]。逆境脅迫下，水楊酸在植物種子萌發(fā)過程中發(fā)揮著重要作用。許多研究表明，水楊酸可降低膜透性，增強種子活力，降低鹽脅迫對細胞膜的傷害，從而提高種子的發(fā)芽率，如鹽地堿蓬[12]、西瓜[19]、黃瓜[20]等。但在某些植物中也出現(xiàn)了與研究結(jié)果相反的報道，如鹽生植物三角濱藜[21]、水稻[22]等。在本研究中，0.5～2.0 mmol/L水楊酸浸種顯著促進了鹽脅迫下馬齒莧種子的萌發(fā)。當水楊酸濃度為 1.0 mmol/L 時，馬齒莧種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均達到最大值，顯著高于其他濃度處理，效果最好。

逆境環(huán)境下，甜菜堿可在植物中積累，通過滲透調(diào)節(jié)和穩(wěn)定PSⅡ放氧復合體、細胞膜、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)及酶類等途徑保護逆境下的高等植物，從而減輕鹽脅迫對植物及種子的傷害，促進芽苗的生長[23-25]。研究表明，外源甜菜堿可以提高堿蓬、畢氏海蓬子及鹽角草等植物種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢[12]。在本研究中，甜菜堿濃度為2.5～20.0 mmol/L時，可促進馬齒莧種子萌發(fā)，隨濃度增大，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均出現(xiàn)先增加后降低的趨勢，且均在濃度為10.0 mmol/L時達到最高值。當甜菜堿濃度提高至40.0 mmol/L時，發(fā)芽率和發(fā)芽勢出現(xiàn)了顯著性降低，表明高濃度甜菜堿對鹽脅迫下馬齒莧種子萌發(fā)促進作用不明顯。由此推測，適宜濃度范圍內(nèi)的甜菜堿溶液具有緩解鹽脅迫的作用，而較高濃度則可能會和鹽害產(chǎn)生疊加效應，抑制種子萌發(fā)。endprint

大量的試驗證明，復合試劑浸種可以促進植物種子萌發(fā)，增強芽苗的抗逆性，提高幼苗的成活率[26-28]。

本試驗研究結(jié)果表明，CaCl2、水楊酸、甜菜堿組合能夠提高馬齒莧種子的耐鹽性，其中T4處理，即濃度為 20.0 mmol/L CaCl2、1.0 mmol/L 水楊酸、2.5 mmol/L 甜菜堿組合能夠顯著提高馬齒莧種子在鹽脅迫下的發(fā)芽率。與各單劑均處于最佳浸種濃度時相比，T4處理發(fā)芽率提高 21.63%～3145%，發(fā)芽勢提高25.72%～51.73%，發(fā)芽指數(shù)提高12.08%～69.34%。

通過上述分析可以看出，最適復配浸種處理效果優(yōu)于試劑單獨處理，且濃度并非所有試劑最適濃度相加。20.0 mmol/L CaCl2、1.0 mmol/L 水楊酸、2.5 mmol/L 甜菜堿組合浸種能夠提高馬齒莧種子的耐鹽性，其原因可能是適宜濃度的外源試劑促進了種子內(nèi)膜的修復，阻止胞內(nèi)溶質(zhì)外滲，同時提高相關(guān)逆境抵御酶活性，從而提高鹽脅迫下種子的出苗率[29]。綜上所述，采用20.0 mmol/L CaCl2、1.0 mmol/L 水楊酸、2.5 mmol/L 甜菜堿組合浸種處理對提高馬齒莧種子萌發(fā)效果最好，顯著優(yōu)于其他單劑處理，說明該組合對提高馬齒莧種子的耐鹽性具有一定的作用。

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