鹽脅迫對藍(lán)香芥種子萌發(fā)的影響

白靖怡，劉冬云

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與旅游學(xué)院，河北 保定 071000）

土壤鹽堿化是世界公認(rèn)的資源和生態(tài)問題[1]。目前，全球鹽堿地總面積約為9.5×108hm2，占全球陸地面積的7.26%；我國土壤鹽堿化問題嚴(yán)重，鹽堿地面積（1×108hm2）約占世界鹽堿地總面積的1/10，明顯高于其他國家[2]。我國華北和西北等地的絕大部分區(qū)域?qū)儆诟珊怠敫珊档貐^(qū)[3]，僅西北六省的鹽堿地面積就占全國鹽漬化土壤面積的63.9%[4]。土壤鹽堿化不僅制約著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，還直接影響著園林的景觀效果以及園林的發(fā)展[5，6]。因此，研究鹽脅迫下植物種子的萌發(fā)及其生長特性具有重要意義。

種子萌發(fā)是植物生長的基礎(chǔ)，也是植物繁殖過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[7]。種子萌發(fā)是植物最早接受鹽堿脅迫的階段[8]。鹽分對植物種子萌發(fā)的影響主要包括降低種子萌發(fā)率、減緩種子萌發(fā)速率等[9]。因此，了解種子萌發(fā)對鹽脅迫的反應(yīng)，有利于更好地認(rèn)知植物對逆境反應(yīng)的生理機(jī)制。

藍(lán)香芥（Hesperis matronalis）為十字花科香花芥屬草本植物，常作多年生或2 a生栽培。藍(lán)香芥分布十分廣泛，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可廣泛應(yīng)用于道路邊坡及天然場地等。其花色、花香獨(dú)特，深受人們的喜愛，還是極佳的庭院植物。此外，由于藍(lán)香芥可大量自播繁殖，第2年開花更加繁茂，因此，可與其他植物混播用于花境。目前，對藍(lán)香芥的研究集中在其景觀應(yīng)用上，而對其種子耐鹽性的研究鮮見報(bào)道。因此，以藍(lán)香芥種子為試材，在其最適萌發(fā)溫度25℃條件下，研究不同濃度NaCl和Na2CO3單鹽脅迫對種子萌發(fā)及其生長特性的影響，旨為藍(lán)香芥的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 藍(lán)香芥種子 購買于北京林大林業(yè)科技股份有限公司。挑選具有良好萌發(fā)力的藍(lán)香芥種子進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)前用10%的H2O2浸泡20 min消毒，然后用蒸餾水清洗2～3次。采用四分法分組，備用。

1.1.2 單鹽溶液 單鹽溶液有2種，分別利用化學(xué)試劑NaCl和Na2CO3（均為試劑純）配制。配制濃度150、250、350、450和650 mg/L的NaCl溶液，以及濃度 150、250、350、450和 700 mg/L的 Na2CO3溶液，備用。

1.1.3 其他試材 培養(yǎng)皿先用自來水清洗干凈，再用蒸餾水沖洗2～3次。濾紙剪成培養(yǎng)皿直徑大小。將培養(yǎng)皿和濾紙置于90℃烘箱中烘干20 min，備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2018年冬季在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，室內(nèi)溫度25℃。鹽脅迫試驗(yàn)的單鹽溶液有NaCl和Na2CO3計(jì)2種，其中，NaCl溶液濃度設(shè) 150、250、350、450 和 650 mg/L，Na2CO3溶液濃度設(shè)150、250、350、450和700 mg/L；以蒸餾水處理作為對照（CK）。每處理均3次重復(fù)。

將種子均勻地平鋪于事先鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，40粒/皿，用吸管吸取單鹽溶液使濾紙潤濕，稱重后置于25℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。采用恒重法每天向培養(yǎng)皿中補(bǔ)充水分。

1.2.2 測定項(xiàng)目與方法 參照郭玉潔等[10]方法，測定種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。2018年4月隨機(jī)從培養(yǎng)皿中取幼苗9株，用刻度尺測量根長和苗高，用電子天平秤量鮮重和干重，指標(biāo)取平均值。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 使用微軟Excel軟件制作表格，利用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對藍(lán)香芥種子萌發(fā)特性的影響

2.1.1 NaCl脅迫對種子萌發(fā)特性的影響 NaCl脅迫處理的種子發(fā)芽率≤CK，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均＜CK，且指標(biāo)值均隨NaCl濃度的升高而逐漸降低，其中，150和250 mg/L濃度處理的發(fā)芽率和發(fā)芽勢與CK差異均不顯著，≥150 mg/L濃度處理的發(fā)芽指數(shù)與CK差異均達(dá)到了顯著水平（表1）。表明NaCl脅迫對藍(lán)香芥種子萌發(fā)具有一定的抑制作用，其中NaCl濃度≤250 mg/L時(shí)對發(fā)芽率和發(fā)芽勢影響不大。

NaCl濃度為350 mg/L時(shí)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均顯著＜CK，指標(biāo)值分別較CK降低了10.26%、36.67%和35.94%，但發(fā)芽率仍可以達(dá)到70%；濃度為450 mg/L時(shí)，3個(gè)指標(biāo)值繼續(xù)降低，此時(shí)的發(fā)芽率為64%；濃度增加至650 mg/L時(shí)，3個(gè)指標(biāo)值均降到最低，此時(shí)發(fā)芽率（46%）＜50%，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)降為CK的1/2甚至以下，種子萌發(fā)不良?？梢钥闯?，藍(lán)香芥種子萌發(fā)所忍耐的NaCl濃度為650 mg/L以下。

2.1.2 Na2CO3脅迫對種子萌發(fā)特性的影響 隨著Na2CO3濃度的升高，種子發(fā)芽率呈先升高后降低的變化，發(fā)芽勢呈降低—升高—降低的變化，發(fā)芽指數(shù)呈逐漸降低趨勢。Na2CO3濃度≤350 mg/L時(shí)，除150和250 mg/L濃度處理的發(fā)芽率以及250 mg/L濃度處理的發(fā)芽勢＞CK外，其他指標(biāo)均＜CK，且只有250 mg/L濃度處理的發(fā)芽率與CK差異達(dá)到了顯著水平。250 mg/L濃度處理的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均為最高，分別為87%和34%，分別較CK增加了11.54%和13.33%。表明藍(lán)香芥種子在≤250 mg/L的低濃度Na2CO3溶液中萌發(fā)良好，其中Na2CO3濃度為250 mg/L時(shí)可以明顯提高發(fā)芽率。

Na2CO3濃度為450 mg/L時(shí)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均顯著＜CK，指標(biāo)值分別較CK降低了17.95%、36.67%和37.21%，此時(shí)的發(fā)芽率為64%；濃度增加至700 mg/L時(shí)，3個(gè)指標(biāo)值均降至最低，分別較CK降低了38.46%、60%和55.39%，此時(shí)發(fā)芽率（48%）＜50%，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均不足CK的1/2，種子萌發(fā)不良。可以看出，藍(lán)香芥種子萌發(fā)所忍耐的Na2CO3濃度為700 mg/L以下。

表1 不同濃度的鹽脅迫對藍(lán)香芥種子萌發(fā)特性的影響Table 1 Effects of different concentrations of salt stress on seed germination characteristics of H.matronalis

2.2 鹽脅迫對藍(lán)香芥幼苗生長的影響

2.2.1 鹽脅迫對藍(lán)香芥幼苗根長和苗高的影響

2.2.1.1 NaCl脅迫的影響。隨著NaCl濃度的升高，幼苗根長和苗高均呈逐漸降低趨勢，其中，≤350 mg/L濃度處理的根長與CK差異不顯著，150 mg/L濃度處理的苗高與CK差異不顯著（表2）。表明NaCl脅迫對藍(lán)香芥幼苗生長具有一定的抑制作用，其中NaCl濃度為150 mg/L時(shí)對根長和苗高的抑制作用均不明顯，濃度≥250 mg/L時(shí)會顯著抑制苗高生長。

NaCl濃度為450 mg/L時(shí)，幼苗根長和苗高均顯著＜CK，指標(biāo)值分別較CK降低了15.77%和37.43%；濃度增加至650 mg/L時(shí)，2個(gè)指標(biāo)值均降到最低，此時(shí)根長為CK的78.01%，苗高（0.84 cm）不足CK的1/2，幼苗生長不良?？梢钥闯觯{(lán)香芥幼苗生長所忍耐的NaCl濃度為650 mg/L以下。

2.2.1.2 Na2CO3脅迫的影響。隨著Na2CO3濃度的升高，幼苗根長和苗高均呈先升高后降低的變化，其中，≤250 mg/L濃度處理的2個(gè)指標(biāo)值均＞CK且以250 mg/L濃度處理最大，但不同濃度處理的根長差異均不顯著，≤250 mg/L濃度處理的苗高與CK差異不顯著。Na2CO3濃度為250 mg/L時(shí)，幼苗根長為2.55cm，苗高為1.97cm，分別為CK的1.06和1.05倍。表明≤250 mg/L的低濃度Na2CO3脅迫對藍(lán)香芥幼苗生長具有一定的促進(jìn)作用，但效果不明顯，其中Na2CO3濃度為250 mg/L時(shí)效果最好。

Na2CO3≥350 mg/L濃度處理的苗高均顯著＜CK，且不同濃度處理的指標(biāo)值差異均達(dá)到了顯著水平，其中，濃度為450 mg/L時(shí)苗高為CK的60%；濃度為700 mg/L時(shí)苗高（0.69 cm）不足CK的1/2，幼苗生長不良?？梢钥闯?，濃度≥350 mg/L的Na2CO3脅迫會明顯抑制藍(lán)香芥幼苗的高度生長，幼苗生長所忍耐的Na2CO3濃度為700 mg/L以下。

表2 不同濃度的鹽脅迫對藍(lán)香芥幼苗根長和苗高的影響Table 2 Effects of different concentrations of salt stress on root length and seedling height of H.matronalis （cm）

2.2.2 鹽脅迫對藍(lán)香芥幼苗鮮重和干重的影響

2.2.2.1 NaCl脅迫的影響。隨著NaCl濃度的升高，幼苗鮮重呈先增加后降低的變化，干重變化規(guī)律不明顯，其中，450 mg/L濃度處理的2個(gè)指標(biāo)值均為最大，650 mg/L濃度處理的2個(gè)指標(biāo)值均為最小，但不同濃度處理的指標(biāo)值與CK差異均不顯著（表3）。NaCl濃度為450 mg/L時(shí)，幼苗鮮重為0.014 8 g/株，干重為0.001 8 g/株，分別較CK增加了34.55%和5.88%；濃度為650 mg/L時(shí)，幼苗鮮重為0.009 0 g/株，干重為0.001 1 g/株，分別較CK降低了18.18%和35.29%。表明濃度≤650 mg/L的NaCl脅迫對藍(lán)香芥幼苗鮮重和干重影響均不大。

2.2.2.2 Na2CO3脅迫的影響。隨著Na2CO3濃度的升高，幼苗鮮重和干重均呈先增加后降低的變化，其中，250 mg/L濃度處理的2個(gè)指標(biāo)值均為最大，700 mg/L濃度處理的2個(gè)指標(biāo)值均為最小，但不同濃度處理的指標(biāo)值與CK差異均不顯著。Na2CO3濃度為250 mg/L時(shí)，幼苗鮮重為0.023 4 g/株，干重為0.002 4 g/株，分別為CK的2.05倍和1.41倍；濃度為700 mg/L時(shí)，幼苗鮮重為0.009 0 g/株，干重為0.001 1 g/株，分別較CK降低了21.05%和35.29%。表明濃度≤700 mg/L的Na2CO3脅迫對藍(lán)香芥幼苗鮮重和干重影響均不大。

3 結(jié)論與討論

種子萌發(fā)是植物生活史中的重要階段[11]，也是一個(gè)受多因素影響的復(fù)雜過程[12]。其中，溫度是種子萌發(fā)的必要外部條件之一，種子的萌發(fā)存在“三基點(diǎn)”[13]。本試驗(yàn)開始前，在保證其他萌發(fā)條件一致的條件下進(jìn)行了藍(lán)香芥種子萌發(fā)的溫度梯度預(yù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)藍(lán)香芥種子萌發(fā)的最適溫度為25℃。因此，選擇在藍(lán)香芥種子最適萌發(fā)溫度25℃條件下進(jìn)行鹽脅迫試驗(yàn)。

表3 不同濃度鹽脅迫對藍(lán)香芥幼苗鮮重和干重的影響 （g/株）Table 3 Effects of different concentrations of salt stress on fresh and dry weight of H.matronalis seedlings

種子萌發(fā)階段的耐鹽狀況在一定程度上反映了植物的耐鹽程度[14]，有利于對耐鹽植物進(jìn)行早期選擇與評價(jià)[15，16]。本研究中選擇2種單鹽進(jìn)行試驗(yàn)，分析了不同濃度NaCl和Na2CO3脅迫對藍(lán)香芥種子萌發(fā)及其生長的影響。結(jié)果顯示，NaCl脅迫對藍(lán)香芥種子萌發(fā)及其生長均有一定的抑制作用，且這種抑制作用隨著脅迫濃度的增大而逐漸增強(qiáng)，其中濃度不高于150 mg/L時(shí)抑制效應(yīng)不顯著，NaCl濃度為650 mg/L時(shí)種子發(fā)芽率降到50%以下；藍(lán)香芥種子在250 mg/L的Na2CO3溶液中萌芽和生長良好，Na2CO3溶液濃度為700 mg/L時(shí)發(fā)芽率降到50%以下。徐小玉等[17]研究結(jié)果顯示，鹽脅迫會抑制波斯菊種子萌發(fā)及幼苗生長。本研究結(jié)果與上述結(jié)果稍有差異?？梢?，鹽脅迫機(jī)制復(fù)雜，不同植物對于不同鹽分以及同種鹽分不同濃度所作出的響應(yīng)不同。

發(fā)芽率是評價(jià)田間出苗率的指標(biāo)之一，發(fā)芽勢直接影響幼苗出土后的整齊程度，而發(fā)芽指數(shù)反映的是發(fā)芽速率以及發(fā)芽的整齊度[18]，它們都是評價(jià)種子萌發(fā)的重要指標(biāo)[19]。在逆境脅迫下，種子生理會受到一定的影響。種子的鹽脅迫試驗(yàn)是復(fù)雜的，鹽脅迫會對種子產(chǎn)生離子毒害[20]，本研究中只比較了2種單鹽NaCl和Na2CO3對藍(lán)香芥種子萌發(fā)的影響，今后仍需進(jìn)一步探究多種鹽分混合脅迫下種子萌發(fā)的機(jī)理，并對藍(lán)香芥不同發(fā)育階段的耐鹽性進(jìn)行研究。此外，由于本研究是在實(shí)驗(yàn)室控制其他環(huán)境因子的情況下單獨(dú)進(jìn)行的種子萌發(fā)期耐鹽試驗(yàn)，不能完全代表自然條件下大田育苗的實(shí)際情況，因此，大田種子出苗期的耐鹽狀況還有待于進(jìn)一步試驗(yàn)，為其在鹽堿地區(qū)大面積推廣種植，改善園林環(huán)境提供依據(jù)。