常壓室溫等離子體對(duì)NaCl脅迫下二月蘭種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

董亞茹+趙東曉+陳傳杰+杜建勛+孫景詩(shī)

摘要：以二月蘭種子為試驗(yàn)材料，采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法研究不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫下常壓室溫等離子體（ARTP）處理對(duì)二月蘭種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：在清水處理?xiàng)l件下，ARTP處理降低了幼苗地上部和地下部鮮質(zhì)量，處理10 min時(shí)根長(zhǎng)顯著增加，出苗率顯著降低；在5 g/L NaCl處理?xiàng)l件下，ARTP處理對(duì)二月蘭種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響；在10 g/L NaCl處理?xiàng)l件下，ARTP處理對(duì)二月蘭幼苗株高無(wú)顯著影響，但顯著降低了出苗率，處理10 min時(shí)發(fā)芽率顯著降低，但幼苗地上部鮮質(zhì)量顯著增加。

關(guān)鍵詞：二月蘭；NaCl脅迫；種子萌發(fā)；常壓室溫等離子體（ARTP）；幼苗生長(zhǎng)

中圖分類號(hào)：S681.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2017）12-0037-04

Abstract Using Orychophragmus violaceus seeds as test materials， the effects of atmospheric and room temperature plasmas（ARTP） on the seed germination and seedling growth of Orychophragmus violaceus under different concentrations of NaCl stress were studied by adopting the paper germination method of Petri dish. The results showed that under the condition of water treatment， the aboveground and underground fresh weight of the seedlings reduced with the plasma treatments， while the root length increased but the emergence rate reduced significantly after treated for 10 minutes. Under the condition of 5 g/L NaCl treatment， ARTP treatments had no significant effect on the seed germination and seedling growth. Under the condition of 10 g/L NaCl treatment， ARTP treatments had no significant effect on the plant height， but the emergence rate decreased significantly， and the germination rate reduced but the aboveground fresh weight increased significantly after treated for 10 minutes.

Keywords Orychophragmus violaceus； NaCl stress； Seed germination； Atmospheric and room temperature plasmas （ARTP）； Seedling growth

等離子體被稱為除氣體、液體、固體以外物質(zhì)的第四態(tài)[1]，等離子體處理種子技術(shù)已成為物理農(nóng)業(yè)技術(shù)中重要的一種。相對(duì)于其他傳統(tǒng)誘變技術(shù)，常壓室溫等離子體（ARTP）誘變育種技術(shù)的顯著特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、設(shè)備簡(jiǎn)單、條件溫和、安全性高、誘變速度快，而且突變率高等[2]。由于其獨(dú)特的功能和潛在的應(yīng)用價(jià)值， ARTP誘變系統(tǒng)被應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如生物、化學(xué)凈化劑和熱敏感性醫(yī)療儀器消毒等方面[3]。利用等離子體處理種子的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于大豆[4]、 小麥[5]、 番茄[6]、黃瓜[7]等多種農(nóng)作物。因此，等離子體有望成為高效進(jìn)化育種的新方法。

本研究對(duì)二月蘭種子進(jìn)行不同時(shí)間常壓室溫等離子體（ARTP）處理，并在不同質(zhì)量濃度的NaCl環(huán)境中進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)，旨在探索ARTP處理對(duì)NaCl脅迫下二月蘭種子萌發(fā)特性和幼苗生長(zhǎng)的影響，以期探尋在NaCl脅迫下能顯著促進(jìn)二月蘭種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的ARTP處理時(shí)間，為二月蘭育種及在鹽漬化土壤中的人工栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試種子為2017年采收的二月蘭種子。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 ARTP 誘變方法 選取健壯、飽滿、大小一致的二月蘭種子用75%乙醇消毒3 min，蒸餾水沖洗5～6次，25℃下蒸餾水浸種48 h，用無(wú)菌濾紙瀝干水，備用。以99.99%高純度氦氣作為工作氣體，處理時(shí)間為0、10、20、30 min。

1.2.2 室內(nèi)培養(yǎng)皿萌發(fā)試驗(yàn)

每個(gè)培養(yǎng)皿（Ф=90 mm）鋪兩層無(wú)菌濾紙，放置處理好的二月蘭種子50粒。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)不同質(zhì)量濃度NaCl處理，0、5、10 g/L，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。每24 h觀察種子萌發(fā)情況，并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，以突破種皮的胚軸長(zhǎng)度達(dá)到種子自身長(zhǎng)度作為判斷種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)。各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)計(jì)算公式如下：

發(fā)芽率GP=n/N （n為第10天時(shí)的種子發(fā)芽數(shù)，N為供試種子總數(shù)）；

出苗率= m/N （m為具有完整子葉和根系且株高在1 cm以上的幼苗數(shù)，N為供試種子總數(shù)）。

1.2.3 幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 14 d后，每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取10株幼苗，測(cè)定幼苗株高、根長(zhǎng)、地上部和地下部鮮質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理endprint

所有數(shù)據(jù)均用Microsoft Excel統(tǒng)計(jì)并制圖。應(yīng)用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)不同處理下的種子發(fā)芽率、出苗率、幼苗株高和根長(zhǎng)等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性分析（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 ARTP處理對(duì)NaCl脅迫下二月蘭種子發(fā)芽率及出苗率的影響

由圖1可以看出，在NaCl濃度為0、5 g/L時(shí)，不同時(shí)間ARTP處理對(duì)二月蘭種子發(fā)芽率并無(wú)顯著影響，發(fā)芽率都在95%以上；而在10 g/L NaCl濃度下，ARTP處理10 min顯著降低了二月蘭種子發(fā)芽率。ARTP處理10、20 min顯著降低種子在清水中的出苗率；在NaCl濃度為5 g/L時(shí)，不同時(shí)間ARTP處理對(duì)出苗率沒(méi)有顯著影響；而10 g/L NaCl濃度下，ARTP處理10 min后，出苗率顯著下降，30 min時(shí)，出苗率僅為8.33%。

2.2 ARTP處理對(duì)NaCl脅迫下二月蘭幼苗株高和根長(zhǎng)的影響

從圖2可以看出，NaCl脅迫下ARTP處理的二月蘭幼苗株高與對(duì)照無(wú)顯著差異，但不同時(shí)間ARTP處理對(duì)根長(zhǎng)有一定影響。在NaCl濃度為0 g/L情況下，ARTP處理10 min顯著提高了幼苗根長(zhǎng)，而20、30 min處理下與對(duì)照無(wú)顯著差異。在NaCl濃度為5 g/L的情況下，不同時(shí)間ARTP處理的幼苗根長(zhǎng)有所降低，但差異不顯著。在NaCl濃度為10 g/L情況下，ARTP處理30 min顯著降低根長(zhǎng)，其他處理雖也降低根長(zhǎng)，但未達(dá)顯著水平。

2.3 ARTP處理對(duì)NaCl脅迫下二月蘭幼苗地上和地下部鮮質(zhì)量的影響

從圖3可以看出，在NaCl濃度為0 g/L情況下，ARTP處理10、30 min均顯著降低幼苗地上部鮮質(zhì)量；而在NaCl濃度為5 g/L情況下，幼苗地上部鮮質(zhì)量變化不大；在NaCl濃度為10 g/L情況下，ARTP處理10 min提高了幼苗地上鮮質(zhì)量。由圖3還可以看出，在NaCl濃度為0、10 g/L情況下，ARTP處理均降低了幼苗地下部鮮質(zhì)量，而在NaCl濃度為5 g/L情況下幼苗地下部鮮質(zhì)量無(wú)顯著變化。

3 討論與結(jié)論

種子萌發(fā)是受多種內(nèi)外因素影響的復(fù)雜過(guò)程。不同植物或不同品種在不同鹽濃度下，生長(zhǎng)會(huì)受到不同程度的影響。研究脅迫條件下種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的特性可以在一定程度上反映植物對(duì)脅迫的耐受性[8]。

從本試驗(yàn)結(jié)果可以看出，將常壓室溫等離子體（ARTP）處理過(guò)的二月蘭種子置于不同質(zhì)量濃度的NaCl溶液中，其萌發(fā)狀態(tài)發(fā)生了不同的變化。在清水條件下，ARTP處理降低了幼苗地上和地下部鮮質(zhì)量，處理10 min時(shí)顯著增加了根長(zhǎng)，降低了出苗率；在 5 g/L NaCl脅迫條件下，ARTP處理對(duì)二月蘭種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)均無(wú)顯著影響；在10 g/L NaCl脅迫條件下，不同時(shí)間ARTP處理對(duì)二月蘭幼苗株高無(wú)顯著影響，但顯著降低了出苗率，處理10 min時(shí)發(fā)芽率顯著降低且幼苗地上部鮮質(zhì)量顯著增加。

ARTP處理種子可以促進(jìn)種子萌發(fā)以及提高植株抗脅迫能力已經(jīng)在多種植物中得到驗(yàn)證[9，10]。但從本試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在10～30 min等離子體處理時(shí)，5 g/L NaCl脅迫下對(duì)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)抑制不明顯，在10 g/L NaCl脅迫下明顯抑制了出苗率及根長(zhǎng)。猜測(cè)可能是處理時(shí)間太長(zhǎng)，造成種子體內(nèi)遺傳物質(zhì)損傷，細(xì)胞膜通透性改變、 酶結(jié)構(gòu)改變[2]等變化，但也不排除其他客觀因素。大氣等離子體處理對(duì)植物生長(zhǎng)的影響是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于等離子體與細(xì)胞的作用機(jī)制及其突變機(jī)理的認(rèn)識(shí)還十分有限，因此，對(duì)于如何高效地利用這一技術(shù)進(jìn)行誘變育種工作還需要進(jìn)一步系統(tǒng)的研究。

參 考 文 獻(xiàn)：

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