NaCl對(duì)喀斯特山區(qū)野生燕麥種子萌發(fā)的影響

蹇黎　秦小軍

摘要：為了解喀斯特山區(qū)野生燕麥種子對(duì)鹽脅迫耐性的遺傳機(jī)制，利用不同濃度NaCl對(duì)喀斯特山區(qū)野生燕麥種子進(jìn)行萌發(fā)處理。結(jié)果表明，在不同溫度和NaCl濃度脅迫下，野生燕麥種子萌發(fā)受到明顯抑制，鹽濃度小于 150 mmol/L 時(shí)，20 ℃ 培養(yǎng)的野生燕麥種子萌發(fā)受到鹽脅迫程度小于25 ℃；隨鹽濃度增加，野生燕麥種子萌發(fā)特性（發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)）均有所下降；野生燕麥種子的耐鹽臨界度為50 mmol/L，極限耐鹽度為200 mmol/L。

關(guān)鍵詞：NaCl；野生燕麥；發(fā)芽率；發(fā)芽勢(shì)；活力指數(shù)；喀斯特山區(qū)

中圖分類號(hào)： S512601文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

文章編號(hào)：1002-1302（2017）16-0076-02

收稿日期：2016-04-15

基金項(xiàng)目：貴州省科學(xué)技術(shù)基金（ 編號(hào)：黔科合J字[2012]2012號(hào)）；畢節(jié)學(xué)院科學(xué)研究基金（編號(hào)：院科合字G2012011號(hào)）。

作者簡(jiǎn)介：蹇黎（1978—），女，四川廣元人，博士，副教授，主要從事植物分子育種研究。E-mail：zggyjl@163com。

燕麥（Avena sativa L）是一年生糧飼兼用禾本科作物，具有很高的營(yíng)養(yǎng)、藥用價(jià)值以及作為飼料帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，播種面積及產(chǎn)量?jī)H次于水稻、小麥、大麥、玉米和高粱[1-3]。生長(zhǎng)在地表干旱、土層淺薄、自然災(zāi)害頻發(fā)、石漠化程度高等生態(tài)環(huán)境惡劣的喀斯特山區(qū)的野生燕麥種質(zhì)資源，具有一套自我生長(zhǎng)繁殖的遺傳調(diào)控機(jī)制體系，蘊(yùn)藏著多種耐逆境脅迫相關(guān)的特異基因資源，是我國(guó)珍稀的野生物種資源。通過(guò)對(duì)喀斯特山區(qū)野生燕麥種質(zhì)資源抗逆相關(guān)基因的鑒定和分析，以改善關(guān)聯(lián)植物的環(huán)境適應(yīng)能力，也為燕麥新品種的選擇培育提供抗逆性強(qiáng)的優(yōu)異種質(zhì)資源。更為重要的是，可以構(gòu)建喀斯特山區(qū)野生燕麥種質(zhì)資源抗逆特異基因的鑒定和優(yōu)異蛋白質(zhì)表達(dá)的技術(shù)平臺(tái)，以此為提高我國(guó)麥類相關(guān)作物的抗性效果和育種水準(zhǔn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

目前，除了部分學(xué)者對(duì)野生燕麥與小黑麥、節(jié)節(jié)麥、野生二粒小麥、一粒小麥進(jìn)行了雜交育種，美國(guó)農(nóng)業(yè)部科學(xué)家從野生燕麥種質(zhì)資源中提取出抗銹?。╟rownrust）基因外，對(duì)野生燕麥種質(zhì)資源的抗旱、耐鹽、耐堿等多種抗環(huán)境脅迫基因的研究還較少[4-6]。因此，本研究擬利用不同濃度NaCl溶液對(duì)喀斯特山區(qū)野生燕麥種子進(jìn)行處理，對(duì)野生燕麥種子鹽脅迫的耐性生理作用機(jī)制進(jìn)行分析，以期為野生燕麥種質(zhì)資源的耐環(huán)境脅迫特異基因的深入研究和利用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

11材料

試驗(yàn)材料均采自貴州省16個(gè)不同的喀斯特山區(qū)，采集高度為海拔700～1 900 m，每個(gè)樣本植株都具備生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)好、抗性強(qiáng)、籽粒大而飽滿等多種優(yōu)良性狀。

12方法

121種子處理

對(duì)野生燕麥種子進(jìn)行次氯酸鈣消毒后，選優(yōu)質(zhì)飽滿種子18份，每份300粒（3次重復(fù)）。其中1組為對(duì)照（蒸餾水培養(yǎng)）。

122脅迫處理

在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿上放100粒優(yōu)質(zhì)野生燕麥種子，然后按設(shè)置的NaCl濃度梯度（0、25、50、75、100、125、150、175、200 mmol/L）分別在20、25 ℃條件下進(jìn)行培養(yǎng)，第1次加入溶液量是以種子吸脹飽和為準(zhǔn)。在培養(yǎng)過(guò)程中，每天保持濾紙濕潤(rùn)。試驗(yàn)重復(fù)3次。

123脅迫指標(biāo)測(cè)定

芽長(zhǎng)達(dá)02 cm為萌芽標(biāo)志。

發(fā)芽勢(shì)=7 d的發(fā)芽種子總數(shù)/種子播種總粒數(shù)×100%；

發(fā)芽率=14 d的種子發(fā)芽粒數(shù)/種子播種總粒數(shù)×100%；

活力指數(shù)（VI）=GI×S[S為胚根的平均長(zhǎng)度；GI= Gt/Dt（Gt為t d種子發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)種子發(fā)芽的天數(shù)）]；

苗高和根長(zhǎng)測(cè)定：發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后，在每個(gè)處理的3次重復(fù)中隨機(jī)抽取30株進(jìn)行測(cè)定；

鹽害指數(shù)=（對(duì)照發(fā)芽率-鹽處理發(fā)芽率）/對(duì)照發(fā)芽率×100%；

耐鹽極限值：種子在最適溫度條件下，發(fā)芽率為0時(shí)的NaCl濃度。

124數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析采用Excel和SPSS 190軟件。

2結(jié)果與分析

21不同濃度NaCl溶液對(duì)野生燕麥種子發(fā)芽勢(shì)的影響[HT]

不同濃度NaCl溶液處理對(duì)野生燕麥種子發(fā)芽勢(shì)影響不相同。從圖1可以看出，低濃度鹽會(huì)對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生促進(jìn)作用，當(dāng)鹽濃度達(dá)到一定程度后發(fā)芽勢(shì)會(huì)隨著鹽濃度的增加而降低。20 ℃條件下，低于100 mmol/L鹽濃度處理的野生燕麥種子的發(fā)芽勢(shì)略高于對(duì)照組；當(dāng)鹽濃度達(dá)到100 mmol/L及以上時(shí)，其種子的發(fā)芽勢(shì)會(huì)隨著濃度的增加而下降。即20 ℃時(shí)鹽濃度小于100 mmol/L處理種子會(huì)對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，鹽濃度大于等于100 mmol/L處理種子會(huì)對(duì)萌發(fā)有抑制作用；當(dāng)濃度為200 mmol/L時(shí)，對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)產(chǎn)生完全抑制。25 ℃條件下，除鹽濃度為25 mmol/L時(shí)對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生促進(jìn)作用外，其余濃度均對(duì)野生燕麥種子萌發(fā)有抑制作用，當(dāng)鹽濃度為175、200 mmol/L 時(shí)，其發(fā)芽勢(shì)為0，產(chǎn)生完全抑制。不同溫度條件下的發(fā)芽勢(shì)相比較而言，25 ℃條件下鹽濃度對(duì)野生燕麥種子的萌發(fā)產(chǎn)生的抑制作用明顯高于20 ℃下。

22不同濃度NaCl溶液對(duì)野生燕麥種子發(fā)芽率的影響

相同溫度不同鹽濃度、不同溫度相同鹽濃度條件下，喀斯特山區(qū)野生燕麥種子的發(fā)芽率均不相同。從圖2可以看出，鹽濃度和種子發(fā)芽率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著鹽濃度的增加，種子的發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)。不同溫度條件下，鹽濃度對(duì)野生燕麥種子的抑制也不相同，脅迫程度為25 ℃>20 ℃。在 175 mmol/L（25 ℃）、200 mmol/L（20、25 ℃）條件下，種子的發(fā)芽率受到完全抑制。在低鹽脅迫下，發(fā)芽率下降幅相對(duì)小于高鹽脅迫，即種子的發(fā)芽率在高鹽脅迫時(shí)呈快速減小趨勢(shì)。

23不同濃度NaCl溶液對(duì)野生燕麥種子活力指數(shù)的影響[HT]

不同溫度相同鹽濃度以及相同溫度不同濃度NaCl溶液條件下野生燕麥種子的活力指數(shù)也不相同。從圖3可以看出，野生燕麥種子在不同溫度和鹽脅迫下其活力指數(shù)均比對(duì)照低，隨著鹽濃度的增加種子的活力指數(shù)降低，當(dāng)鹽濃度達(dá)到一定量時(shí)，種子萌發(fā)失去活力，指數(shù)為0。相同鹽濃度在不同溫度條件下，對(duì)種子萌發(fā)的脅迫程度也不盡相同，當(dāng)種子萌發(fā)到14 d，鹽濃度達(dá)到200 mmol/L（20、25 ℃）、175 mmol/L（25 ℃）時(shí)，野生燕麥種子均未萌發(fā)，其活力指數(shù)為0。由此可以看出，野生燕麥種子萌發(fā)的活力耐鹽性與溫度之間也存在密切關(guān)系，即種子在20 ℃時(shí)耐鹽性略高于25 ℃時(shí)。

24鹽害指數(shù)的測(cè)定

種子萌發(fā)時(shí)受鹽脅迫的程度可以通過(guò)種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽時(shí)間等指標(biāo)進(jìn)行衡定。從圖4可知，隨著鹽濃度的增加，種子萌發(fā)時(shí)受到的鹽害指數(shù)也會(huì)上升，當(dāng)鹽濃度為 200 mmol/L（20、25 ℃）、175 mmol/L（25 ℃）時(shí)，種子的鹽害指數(shù)達(dá)到100%。在20 ℃條件下，當(dāng)鹽濃度達(dá)到 100 mmol/L 時(shí)，其脅迫指數(shù)超過(guò)50%；而在25 ℃條件下，除鹽濃度 25 mmol/L 外， 其余處理鹽濃度下的鹽害指數(shù)均達(dá)到70%以

上。由此可知，野生燕麥種子萌發(fā)的極限耐鹽度為 200 mmol/L、耐鹽臨界度為50 mmol/L。

25不同濃度NaCl溶液對(duì)野生燕麥苗高和根長(zhǎng)的影響[HT]

種子萌發(fā)14 d時(shí)測(cè)定幼苗的生長(zhǎng)情況（圖5）可知，野生燕麥的生長(zhǎng)均不同程度受到鹽害的影響。與對(duì)照相比，20 ℃、鹽濃度為25 mmol/L時(shí)，苗高只有對(duì)照的一半；20 ℃條件下，除鹽濃度75、100 mmol/L之[JP3]間苗高等高（77 mm）外，其余鹽濃度下培養(yǎng)的野生燕麥種子的高度之間存在明顯的差異。

3結(jié)論與討論

種子的萌發(fā)是指相對(duì)靜止的種胚開始進(jìn)行一系列生理生化和形態(tài)生長(zhǎng)活動(dòng)。在這期間，種子的萌發(fā)不但會(huì)受到外界環(huán)境的影響，也會(huì)受到自身內(nèi)在因素的影響。而鹽堿脅迫是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育、降低植物活性及產(chǎn)量品質(zhì)的主要逆境因素之一。大量的研究表明，鹽脅迫會(huì)破壞種子細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，致使其代謝紊亂，大大降低種子萌發(fā)的活力甚至喪失萌發(fā)的能力。有關(guān)鹽脅迫的影響在高粱、小麥、火龍果等上已做了相關(guān)研究， 表明不同植物間的耐鹽脅迫程度也不盡相

同，包括一些鹽生植物的種子耐鹽度也不例外[7-9]。在不同鹽濃度脅迫中，可以根據(jù)種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)來(lái)鑒定該種子的耐鹽程度。

本研究中，不同溫度和鹽濃度條件下，種子的萌發(fā)受到影響的程度也不相同，且鹽濃度和種子萌發(fā)之間存在負(fù)相關(guān)性，即隨著鹽濃度的增加，鹽脅迫程度加大，抑制作用也越顯著，種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)都在不斷地下降，當(dāng)鹽濃度上升到一定量時(shí)，種子的萌發(fā)特性不能得到表達(dá)并受到完全抑制。相對(duì)而言，當(dāng)鹽濃度小于150 mmol/L時(shí)，20 ℃培養(yǎng)的野生燕麥種子萌發(fā)受到鹽脅迫程度略小于 25 ℃。因此，也可以證實(shí)生長(zhǎng)繁殖在鹽堿含量高的喀斯特山區(qū)的野生燕麥自身具有一套適應(yīng)逆境的遺傳調(diào)控機(jī)制。

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