水楊酸對鹽脅迫黑果枸杞種子萌發(fā)的影響

郝 轉

(1.陜西省河流濕地生態(tài)與環(huán)境重點實驗室，陜西 渭南 714099； 2.渭南師范學院 化學與環(huán)境學院， 陜西 渭南 714099)

種子萌發(fā)是植物生活周期的重要階段，種子萌發(fā)期間的生理活動極易受到外界環(huán)境的影響，從而影響植物整體的生長和發(fā)育[1]。土壤鹽漬化嚴重地影響植物生存和作物生產力以及經(jīng)濟的發(fā)展[2]。水楊酸(salicylic acid，SA)是一種內源性激素，可參與植物調節(jié)的多種生理循環(huán)過程[3]。有研究表明，SA能夠誘導植物在生長過程中因低溫、高溫和干旱等非生物逆境而產生與病種相關的蛋白，可增加關于滲透調節(jié)的物質，提高有關酶的活性[4]，從而增強植物的抗逆性[5-6]。目前，關于添加SA可提高植物抗鹽性的研究和報道多見于水稻[7]、棉花[8]、小麥[9]、絲瓜[10]及番茄[11]等農作物以及沙冬青[12]、楊樹[13]和白刺[14]等木本植物，在草本花卉類以及枸杞類等鮮有研究。黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)即黑枸杞，別稱甘枸杞，對鹽漬化土壤具有較強的適應能力和改良作用，是中國荒漠地區(qū)少數(shù)的既能抗鹽抗旱又能固沙的植物之一，是具有很高的經(jīng)濟價值以及營養(yǎng)價值和藥用價值的鹽生植物[15-16]，同時又是一種營養(yǎng)價值極高的蔬菜[17]。李永潔等[18]對不同濃度SA浸種后黑果枸杞耐鹽耐旱性進行綜合評價，得出低濃度SA浸種可以提高黑果枸杞種子萌發(fā)期的耐鹽耐旱性，但水楊酸對單一因素鹽脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)的影響目前未有報道。為此，筆者通過探索水楊酸對黑果枸杞種子萌發(fā)單一因素鹽脅迫的影響，找出可以緩解黑果枸杞鹽害的最適SA濃度，為鹽漬地和荒漠地上擴大其種植面積提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試種子 黑果枸杞采購于甘肅省武威市民勤縣西渠鎮(zhèn)，將果肉與種子剝離，去除雜質，漂洗干凈自然風干后，挑選籽粒飽滿、大小一致的種子用5% NaClO消毒3 min，蒸餾水漂洗3次，自然風干。

1.1.2 器皿與試劑 直徑90 mm的培養(yǎng)皿洗刷潔凈，風干備用。將中性鹽NaCl和堿性鹽Na2CO3(分析純，規(guī)格AR級)分別配置成150 mmol/L和10 mmol/L濃度備用。備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 以水楊酸濃度為對象，設5個處理，T1～T5處理水楊酸濃度分別為0 mmol/L、0.5 mmol/L、1.0 mmol/L、1.5 mmol/L及2.0 mmol/L。對照(CK)為蒸餾水處理，且不進行鹽脅迫處理。鹽脅迫設置中性鹽NaCl和堿性鹽Na2CO3處理。王恩軍等[19]研究了中性鹽和堿性鹽脅迫對黑果枸杞種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，得出低濃度鹽促進萌發(fā)、高濃度鹽抑制萌發(fā)的結論。根據(jù)此結論，試驗用較高濃度的鹽脅迫處理種子。將不同濃度水楊酸處理黑果枸杞種子后，分別置于中性鹽NaCl(濃度150 mmol/L)和堿性鹽Na2CO3(濃度10 mmol/L)環(huán)境中進行萌發(fā)試驗。考察水楊酸不同濃度處理的枸杞種子在不同鹽環(huán)境的萌發(fā)情況，同時比較不同鹽環(huán)境對枸杞種子萌發(fā)的影響。

1.2.2 試驗過程 黑果枸杞采用紙上發(fā)芽法在人工氣候箱(培養(yǎng)箱)內進行培育。培養(yǎng)箱溫度維持30℃，濕度80%，在6 000 lx下光照10 h，黑暗14 h，24 h為1個周期(從培養(yǎng)皿放入培養(yǎng)箱時算起)。將消毒后的種子用試驗設置的水楊酸(SA)不同濃度浸種24 h，CK和T1用等量的蒸餾水浸種。浸種后的種子每50粒整齊置入鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，沿培養(yǎng)皿壁緩緩加入150 mmol/L NaCl溶液或10 mmol/L Na2CO3溶液，CK加入等量蒸餾水，蓋上蓋子，置于培養(yǎng)箱中。每處理3次重復。第1天加入相應的培養(yǎng)液10 mL，之后每天更換相應的培養(yǎng)液5 mL，并保持濾紙濕潤。

1.2.3 測定項目 每隔24 h觀測1次，培養(yǎng)第3天計算發(fā)芽勢，第7天計算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。以白色幼根為標準判定種子是否萌發(fā)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010對測定數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，根據(jù)李鵬鵬等[20]的方法計算種子萌發(fā)指標：發(fā)芽勢(Gv)=(3 d內發(fā)芽種子數(shù)/供試所有種子數(shù))×100%；發(fā)芽率(Gr)=(7 d內發(fā)芽種子數(shù)/供試所有種子數(shù))×100%；發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)，Gt為第t天的發(fā)芽增值數(shù)，Dt為發(fā)芽相對的天數(shù)。

2 結果與分析

2.1 不同種類鹽對黑果枸杞種子萌發(fā)的影響

在單一鹽分脅迫下，中性鹽和堿性鹽對黑果枸杞種子的萌發(fā)均具有抑制作用。由表1看出，對于兩組鹽脅迫，堿性鹽比中性鹽的種子發(fā)芽效果略好，堿性鹽條件的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)較中性鹽的分別高11.4百分點、9.7百分點和1.64，表明黑果枸杞種子更適宜在堿性鹽土壤中萌發(fā)，該結果驗證王恩軍等[19]得出的黑果枸杞更適于堿性鹽土壤的結論。但與CK(空白)相比，兩組鹽脅迫的黑果枸杞種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)整體偏低，故中性鹽和堿性鹽對黑果枸杞種子的萌發(fā)均有抑制作用。

表1 2組鹽脅迫下水楊酸溶液不同濃度處理黑果枸杞種子的萌發(fā)情況Table 1 Germination of L. thenicum seeds treated with salicylic acid solution with different concentration under different salt stress

2.2 不同濃度水楊酸對鹽脅迫黑果枸杞種子萌發(fā)的影響

2.2.1 發(fā)芽勢 發(fā)芽勢是體現(xiàn)種子質量優(yōu)劣的指標，發(fā)芽勢高的種子，生命力強盛，整齊度高，相對發(fā)芽率較高。從表1看出，SA濃度較低時黑果枸杞種子的發(fā)芽勢較高，其中，中性鹽(NaCl)脅迫條件，T3處理的種子發(fā)芽勢最高，達6.0%，整齊度最大，隨著SA濃度增大，逐漸出現(xiàn)抑制作用，至T5(濃度為2.0mmol/L)時發(fā)芽勢為0。與之類似，堿性鹽(Na2CO3)脅迫條件，T3處理的種子發(fā)芽勢也最高，為20.0%，之后濃度越大，發(fā)芽勢越低。在不同SA溶液條件下，堿性鹽(Na2CO3)條件的枸杞種子發(fā)芽勢均大于中性鹽(NaCl)條件，即種子整齊度堿性鹽脅迫高于中性鹽脅迫處理。

2.2.2 發(fā)芽率 發(fā)芽率是衡量種子質量優(yōu)劣的指標，指在一定時間內種子發(fā)芽的概率。由表1可知，2種鹽脅迫均對黑果枸杞種子萌發(fā)產生一定抑制作用，但是較低濃度SA可以緩解這種抑制。對于中性鹽(NaCl)脅迫，其T2處理的發(fā)芽率為13.3%；T3處理的發(fā)芽率最高，為14.7%；之后隨SA濃度升高，逐漸出現(xiàn)抑制作用。堿性鹽(Na2CO3)脅迫條件，其T2處理的發(fā)芽率為22.7%，T3(SA濃度1.0 mmol/L)發(fā)芽率最高，達30%。2組鹽脅迫試驗黑果枸杞種子的發(fā)芽率隨SA溶液濃度增大均呈先增后減趨勢，但在不同濃度SA的影響下，2組均在T3處理(濃度1.0 mmol/L)時發(fā)芽率最高。

2.2.3 發(fā)芽指數(shù) 發(fā)芽指數(shù)是體現(xiàn)種子活力的指標，發(fā)芽指數(shù)越大，種子的活力越高，成苗率也高。由表1可知，SA對于中性鹽(NaCl)和堿性鹽(Na2CO3)脅迫下的黑果枸杞種子萌發(fā)都有不同程度的緩解作用。在鹽分脅迫下，低濃度SA溶液可以提高種子的發(fā)芽指數(shù)，隨著SA濃度不斷增大，發(fā)芽指數(shù)呈先增大再逐漸減小趨勢。中性鹽(NaCl)脅迫條件下，其T3處理種子的發(fā)芽指數(shù)最高，為2.05，但遠低于同濃度下堿性鹽(Na2CO3)脅迫的種子發(fā)芽指數(shù)。堿性鹽(Na2CO3)脅迫條件下，其T2處理種子的發(fā)芽指數(shù)為4.36；T3處理的發(fā)芽指數(shù)為5.29，種子活力最高；之后隨SA濃度增大而逐漸減小，T5處理的發(fā)芽指數(shù)最低，為3.16。表明，SA浸種可有效緩解鹽脅迫對黑果枸杞種子萌發(fā)的抑制作用，但堿性鹽(Na2CO3)脅迫下種子的萌發(fā)情況優(yōu)于中性鹽(NaCl)脅迫。

3 結論與討論

種子萌發(fā)是植物生活周期的主要階段，在萌發(fā)時期，種子的生理活動極易遭到外界情況的影響。發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)是體現(xiàn)種子萌發(fā)的重要指標，發(fā)芽勢可以看出種子發(fā)芽的傾向，可判斷種子的發(fā)芽率；發(fā)芽率則表示種子發(fā)芽的概率大小[21]；發(fā)芽指數(shù)可反映種子發(fā)芽速度和整齊度，發(fā)芽指數(shù)越高，種子萌發(fā)越快整齊度越好。水楊酸(SA)對鹽脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)的各個指標都有一定程度的影響。單一鹽脅迫對種子萌發(fā)起抑制作用，低濃度SA可以促進黑果枸杞種子在鹽脅迫下的萌發(fā)，而高濃度SA卻抑制種子的萌發(fā)。水楊酸(SA)濃度為1.0 mmol/L時，堿性鹽(Na2CO3)和中性鹽(NaCl)脅迫下黑果枸杞種子的萌發(fā)指標數(shù)據(jù)最高，其萌發(fā)情況較好。

與對照(蒸餾水處理)相比，不同鹽脅迫均對枸杞種子萌發(fā)產生抑制作用，表現(xiàn)為發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)較低，與閻秀峰等[22]對星星草的研究結果一致。堿性鹽(Na2CO3)和中性鹽(NaCl)相比較，中性鹽(NaCl)對黑果枸杞種子萌發(fā)脅迫程度重于堿性鹽(Na2CO3)。

不同植物對SA及鹽脅迫的表現(xiàn)不同，如0.12～1.00 mmol/L SA對高羊茅種子在模擬干旱脅迫下的萌發(fā)促進效果最好[23],1.0 mmol/L SA促進鹽脅迫下花椰菜種子的萌發(fā)[3],SA并不能提高木棉種子萌發(fā)時的抗旱性和抗熱性，甚至有抑制作用[24]。由此看出，SA對于逆境下種子萌發(fā)是否有促進作用及最適濃度的大小，取決于多種因素，可能與種子的休眠、種皮的厚度、種子大小等多種因素有關。因本試驗是在室內進行，與枸杞在田間生長情況不同，實際栽培枸杞過程中，種子會因環(huán)境選擇性及適應性而避免或減少不利因素，對不利環(huán)境產生抗逆性，可能會表現(xiàn)出更好的生長狀況。