6-BA處理對鹽堿脅迫下菘藍種子萌發(fā)的影響

劉清瑋， 宋宇鵬， 高延輝

(1.吉林農業(yè)科技學院，吉林吉林 132101； 2.吉林農業(yè)大學，吉林長春 130118)

土壤鹽漬化是限制農業(yè)生產(chǎn)的主要因素之一，全世界可耕地面積中大約有1/10的鹽漬化土地，我國有1億多公頃各種鹽漬化土壤[1]，土壤鹽漬化問題已經(jīng)成為世界灌溉農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素，嚴重影響著現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展。菘藍(Isatisindigotica)為十字花科菘藍屬二年生草本植物，主要靠種子繁殖[2-3]，是中國傳統(tǒng)中藥材植物，其根入藥稱為“板藍根”，其葉入藥稱為“大青葉”，具有清熱解毒、涼血消斑之功效[4]，廣泛用于預防和治療多種疾病，為40種常用大宗藥材品種之一。菘藍是深根植物，適應性很強，對自然環(huán)境和土壤要求不嚴，耐寒、怕澇、喜溫暖，易種植于土層深厚、疏松肥沃、排水良好的沙質土壤中，在我國有較廣泛的分布[5]。長期以來，人們對鹽脅迫的研究大多集中在農作物方面，而在藥用植物方面的研究甚少。關于激素處理對鹽脅迫下菘藍種子萌發(fā)狀況影響的研究尚未見報道。本研究以菘藍種子為試驗材料，通過不同濃度的6-BA處理，考察在鹽、堿脅迫下菘藍種子的萌發(fā)狀況，以期為研究外源激素在菘藍耐鹽堿性表現(xiàn)中發(fā)揮的作用提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菘藍種子為當年采摘的新種子，由吉林農業(yè)大學提供；主要儀器為恒溫培養(yǎng)箱等。

1.2 方法

挑選籽粒大小相當、飽滿的種子，以清水洗凈后用75%乙醇和0.1% HgCl2消毒，用無菌水沖凈后用吸水紙吸干種子表面的水分備用。將菘藍種子分別置于裝有0、200、400、600、800、1 000 mg/L 6-BA的燒杯中，置于24 ℃恒溫培養(yǎng)箱中放置24 h(由預試驗結果確定最佳處理時間)。

處理后將種子用蒸餾水洗凈，均勻播于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿30粒種子，各設3次重復，于24 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)10 d。培養(yǎng)過程中每天向培養(yǎng)皿中加入相應鹽、堿溶液，脅迫環(huán)境分別用30、60、90、120 mmol/L NaCl，25、50、75、100 mmol/L Na2CO3(分析純)模擬，以濾紙保持濕潤為標準。逐日統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長、下胚軸長等數(shù)據(jù)。相關計算公式如下：

發(fā)芽率(GR)=(∑Gt/T)×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)；

活力指數(shù)(VI)=S×∑(Gt/Dt)。

式中：Dt為從置床之日算起的時間，d；Gt為相應各日的正常發(fā)芽數(shù)，個；S為第7天每株平均鮮質量；∑(Gt/Dt)為第7天的發(fā)芽指數(shù)[6]。

耐鹽指數(shù)=∑鹽脅迫下最長根的平均值/∑對照下最長根的平均值[7]。

待種子發(fā)芽至第7天時，從每個培養(yǎng)皿中隨機抽取10株菘藍，用刻度尺測定其胚根長、下胚軸長。

2 結果與分析

2.1 6-BA對鹽脅迫下菘藍種子萌發(fā)的影響

2.1.1 不同濃度6-BA處理對不同濃度鹽脅迫下菘藍種子

發(fā)芽率的影響 由圖1可知，鹽脅迫下菘藍種子的萌發(fā)都受到不同程度的抑制，隨著脅迫溶液濃度的增加，菘藍種子的發(fā)芽率呈下降趨勢，對鹽環(huán)境反應明顯。而經(jīng)6-BA處理后，大部分濃度脅迫下的種子萌發(fā)率均有提升，但當6-BA濃度達到一定程度后，發(fā)芽率又呈現(xiàn)下降趨勢，即存在低濃度促進發(fā)芽，高濃度抑制發(fā)芽的現(xiàn)象。當6-BA處理濃度為 600 mg/L 時，各組發(fā)芽率均達到最大值，分別較對照提高15.4%、17.2%、19.9%、39.9%、44.5%，均與對照相比達到顯著或極顯著差異。

2.1.2 不同濃度6-BA處理對不同濃度鹽脅迫下菘藍種子發(fā)芽指數(shù)的影響 從圖2可以看出，經(jīng)過不同濃度6-BA處理后，菘藍種子的發(fā)芽指數(shù)均高于對照，且在一定范圍內隨著6-BA濃度的升高呈上升趨勢，但當激素濃度高于 600 mmol/L 時對發(fā)芽指數(shù)有抑制作用。當6-BA處理濃度為400 mg/L時，30、60 mmol/L濃度鹽脅迫下的種子發(fā)芽指數(shù)最高；當6-BA處理濃度為600 mg/L時，90、120 mg/L濃度鹽脅迫下的種子發(fā)芽指數(shù)最高。方差分析表明，200、400 mg/L 6-BA處理后，種子發(fā)芽指數(shù)較對照差異顯著(P<0.05)；600 mg/L激素處理后的發(fā)芽指數(shù)較對照差異極顯著(P<0.01)，200、400、600 mg/L 6-BA處理發(fā)芽指數(shù)與對照相比分別提升5.2%、7.5%、25.6%。

2.1.3 不同濃度6-BA處理對不同濃度鹽脅迫下菘藍種子活力指數(shù)的影響 圖3顯示，鹽脅迫后菘藍種子的活力指數(shù)較對照呈下降趨勢。經(jīng)不同濃度6-BA處理后，菘藍種子的活力指數(shù)較對照多數(shù)有所升高， 當6-BA濃度達到400～600 mg/L 時，對種子活力的促進作用最大，均與對照呈顯著或極顯著差異。由結果可知，適當濃度的6-BA能增強種子的強壯度，從而提升種子活力。

2.1.4 不同濃度6-BA處理對不同濃度鹽脅迫下菘藍胚根、下胚軸長度的影響 由圖4、圖5可以看出，不同濃度的 6-BA處理對各濃度鹽脅迫下的種子胚根長、下胚軸長均呈現(xiàn)先促進后抑制現(xiàn)象，且分別在600、400 mg/L處理時達到最大值。方差分析表明，不同濃度的激素處理對30 mmol/L鹽脅迫下胚根長影響較小，差異不顯著；當激素濃度為 600 mmol/L 時，對各鹽脅迫濃度種子胚根長、下胚軸長的促進作用達到最大，均與對照呈極顯著差異。另外，空白激素處理組在60、90、120 mmol/L NaCl脅迫下，菘藍胚根長度分別比對照下降 14.7%、49.2%、60.7%，下胚軸長度分別比對照下降25.00%、43.75%、59.40%，可見胚根受鹽的影響比胚軸大。

2.1.5 不同濃度6-BA處理對不同濃度鹽脅迫下菘藍耐鹽指數(shù)的影響 由圖6可知，在90～120 mmol/L鹽濃度范圍內，隨著NaCl脅迫濃度的增大，激素0濃度處理組的耐鹽指數(shù)較對照分別下降21.0%、25.4%、35.6%、50.2%，菘藍種子耐鹽指數(shù)隨著鹽濃度升高整體上呈下降趨勢。隨著6-BA濃度的升高，對菘藍種子耐鹽指數(shù)呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，當激素濃度為400 mg/L時，菘藍種子耐鹽指數(shù)提升至最大值，分別較對照提高44.9%、61.2%、25.5%、34.3%、74.5%。然而當激素處理濃度為600 mg/L時，耐鹽指數(shù)即開始明顯下降，此時鹽環(huán)境對菘藍種子的萌發(fā)起抑制作用。

2.2 6-BA處理對不同濃度堿脅迫下菘藍種子萌發(fā)的影響

2.2.1 不同濃度6-BA對不同濃度堿脅迫下菘藍種子發(fā)芽率的影響 堿脅迫下菘藍種子的萌發(fā)都受到不同程度的抑制，由圖7可知，隨著堿脅迫濃度的增加，菘藍種子的發(fā)芽率降低。當Na2CO3濃度為25 mmol/L時，受堿脅迫抑制作用較輕，說明菘藍種子能適應弱堿的生存環(huán)境；當Na2CO3濃度大于75 mmol/L時，任何6-BA處理濃度下的菘藍種子發(fā)芽率均在50%以下，此時菘藍種子受堿抑制作用較強，6-BA對菘藍種子促進作用不明顯。整體來看，6-BA處理濃度為400～600 mg/L時對堿脅迫下菘藍種子萌發(fā)率的促進作用最好，均與對照組呈顯著或極顯著差異。

2.2.2 不同濃度6-BA對不同濃度堿脅迫下菘藍種子發(fā)芽指數(shù)的影響 由圖8可以看出，菘藍種子的發(fā)芽指數(shù)隨著堿濃度升高而降低，且差異明顯。然而經(jīng)過不同濃度6-BA處理后，菘藍種子的發(fā)芽指數(shù)在不同程度上大多有所提高。當6-BA濃度低于600 mg/L時，發(fā)芽指數(shù)隨著6-BA濃度的升高而升高，并在600 mg/L處理下達到最大值；當6-BA濃度大于600 mg/L時，菘藍種子的發(fā)芽指數(shù)隨著6-BA濃度的升高而下降。結果說明，高濃度6-BA對菘藍種子發(fā)芽指數(shù)的促進作用減弱。

2.2.3 不同濃度6-BA對不同濃度堿脅迫下菘藍種子活力指數(shù)的影響 由圖9可知，菘藍種子的活力指數(shù)隨著堿濃度的升高而下降，經(jīng)過不同濃度6-BA處理后，菘藍種子的活力指數(shù)都有所改善。各脅迫組均在6-BA濃度為600 mg/L時種子活力達到最高值，且與對照呈極顯著差異，而過高濃度的6-BA處理對菘藍種子的活力指數(shù)產(chǎn)生抑制作用。

2.2.4 不同濃度6-BA對不同濃度堿脅迫下菘藍種苗胚根長的影響 由圖10可知，菘藍種子的胚根長隨著堿濃度的升高而逐漸變短，經(jīng)過6-BA處理后菘藍種子的胚根長較對照生長較快，當6-BA濃度為600 mg/L時，對胚根伸長的促進作用最大，之后隨著6-BA濃度的變大，其促進作用降低甚至呈現(xiàn)抑制作用。當Na2CO3濃度大于50 mmol/L時，菘藍種子的胚根長不足對照組的1/2，即使經(jīng)過不同濃度6-BA處理，也沒有顯著的變化，說明高濃度堿對菘藍種子胚根長有很強的抑制作用。

2.2.5 不同濃度6-BA對不同濃度堿脅迫下菘藍種苗下胚軸長的影響 由圖11可以看出，菘藍種子的下胚軸伸長隨著Na2CO3濃度的升高而減緩，當Na2CO3濃度大于75 mmol/L時，菘藍種子的下胚軸不足對照組的1/2，且與其他濃度處理相比差異明顯，可見堿的抑制作用強烈。經(jīng)過不同濃度 6-BA 處理的菘藍種子，下胚軸伸長有明顯改善，當6-BA處理濃度為400 mg/L時，對菘藍種子的下胚軸伸長的促進作用最大，大部分處理組種子的下胚軸長均達到最大值，并與其對照組相比差異極顯著。

3 結論與討論

由本研究中6-BA對鹽脅迫下菘藍種子萌發(fā)影響的結果可知，隨著鹽脅迫濃度的升高，對菘藍種子萌發(fā)表現(xiàn)出明顯的抑制趨勢。當鹽脅迫濃度為30 mg/L時，對種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長、下胚軸長、耐鹽指數(shù)等指標的抑制作用較小，說明雖然鹽脅迫會對菘藍種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制，但低濃度時種子萌發(fā)率仍能保持在72%以上，種子活力、種苗生長情況也良好；當鹽脅迫濃度達到60 mg/L以上時，對發(fā)芽率、種子活力、種苗生長等的影響較大，種子萌發(fā)總體表現(xiàn)不佳，說明菘藍種子不適合高濃度的鹽脅迫環(huán)境。

通過對6-BA對鹽脅迫下菘藍種子萌發(fā)影響的結果進行分析，發(fā)現(xiàn)不同水平的6-BA處理對不同濃度鹽脅迫下種子萌發(fā)的作用表現(xiàn)如下：不同濃度6-BA處理的種子對低鹽環(huán)境中種子萌發(fā)表現(xiàn)出低濃度促進、高濃度抑制現(xiàn)象，相同水平激素處理后在高鹽濃度脅迫環(huán)境下的菘藍種子雖然也呈現(xiàn)出相似的趨勢，但是高濃度激素處理后的種子萌發(fā)率較對照組高，即仍表現(xiàn)出一定程度的促進作用，而這一現(xiàn)象的分界點主要集中在60 mmol/L鹽濃度處。以上現(xiàn)象說明，適當濃度的6-BA處理能夠顯著促進菘藍種子的萌發(fā)，并且對高鹽脅迫環(huán)境下的菘藍種子存在保護作用。另外，激素處理對種苗生長的影響也呈現(xiàn)相似的表現(xiàn)。

由6-BA處理對不同濃度堿脅迫下菘藍種子萌發(fā)影響的結果可知，隨著堿脅迫濃度的升高，對菘藍種子萌發(fā)表現(xiàn)出一定的抑制作用。在低濃度堿環(huán)境下，即Na2CO3濃度為 25 mmol/L 時菘藍種子萌發(fā)率仍然能維持在70%以上，但當Na2CO3濃度大于50 mmol/L時，種子萌發(fā)率等各項指標均明顯下降，組間差異顯著。說明在低濃度的堿環(huán)境下菘藍種子能夠保證較高水平的萌發(fā)率，但高堿濃度對其種子活力等影響較大，不利于菘藍種子萌發(fā)與種苗生長。

通過對6-BA處理對不同濃度堿脅迫下菘藍種子萌發(fā)的影響研究中的數(shù)據(jù)進行分析表明，不同水平的6-BA處理對菘藍種子萌發(fā)的各項指標總體存在低時濃度促進、高濃度時促進作用降低的現(xiàn)象，即在本試驗設計的最高6-BA濃度1 000 mmol/L處理下，各指標在不同濃度堿脅迫環(huán)境下，菘藍種子萌發(fā)仍能較對照組表現(xiàn)出普遍性促進作用或與對照接近。以上現(xiàn)象說明，適當濃度的6-BA處理有利于菘藍種子適應堿脅迫環(huán)境，并能對其產(chǎn)生保護作用。此外，6-BA處理對種苗生長的影響也呈現(xiàn)出相似的表現(xiàn)。

總之，菘藍種子對低鹽、堿脅迫環(huán)境有一定的適應能力，總體萌發(fā)表現(xiàn)良好，高濃度的鹽、堿脅迫環(huán)境不利于菘藍種子萌發(fā)。而利用適當濃度的6-BA對種子進行處理，可提高菘藍種子在脅迫環(huán)境下的萌發(fā)表現(xiàn)。

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