鋁脅迫對(duì)苦蕎種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)特性的影響

閆小紅　尤云菲　周兵　馮關(guān)萍　王寧

摘要：以黔威3號(hào)苦蕎為試驗(yàn)材料，研究鋁（Al）脅迫對(duì)苦蕎種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)特性的影響，以探討苦蕎對(duì)鋁的耐受性。結(jié)果表明，與對(duì)照相比，低濃度的AlCl3溶液（100 μg/mL）促進(jìn)了苦蕎種子的萌發(fā)，而較高濃度的AlCl3溶液（1 600～6 400 μg/mL）則在一定程度上抑制了其種子的萌發(fā)，延緩了種子萌發(fā)進(jìn)程，但是僅在6 400 μg/mL AlCl3濃度下對(duì)苦蕎種子最終萌發(fā)率的抑制作用達(dá)到顯著水平（P<0.05）。與對(duì)照相比，100 μg/mL AlCl3溶液對(duì)苦蕎植株的株徑、株高、根長(zhǎng)、分枝數(shù)及葉面積產(chǎn)生促進(jìn)作用，且對(duì)株高、葉面積的促進(jìn)作用達(dá)到顯著水平（P<0.05），而400～6 400 μg/mL AlCl3溶液則對(duì)相應(yīng)指標(biāo)產(chǎn)生抑制作用，且在6 400 μg/mL濃度下對(duì)株高及葉面積的抑制作用達(dá)顯著水平（P<0.05）。與對(duì)照相比，除100 μg/mL濃度處理外，AlCl3溶液對(duì)苦蕎的生物量積累和分配不產(chǎn)生顯著影響。由以上結(jié)果可見(jiàn)，苦蕎對(duì)鋁脅迫具有一定的耐受性。

關(guān)鍵詞：鋁脅迫;苦蕎;種子萌發(fā);幼苗;生長(zhǎng)特性;生物量

中圖分類號(hào)： Q945.78;S517.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）08-0068-04

鋁（Al）脅迫是酸性土壤中影響作物產(chǎn)量的最重要的因素之一[1]。當(dāng)土壤pH值小于5時(shí)，非水溶性的固態(tài)鋁主要以Al3+的形態(tài)存在于土壤溶液中，直接對(duì)植物根系產(chǎn)生傷害作用，進(jìn)而影響整個(gè)植株的生長(zhǎng)發(fā)育[2-3]。在我國(guó)，以紅壤為代表的酸性土壤廣泛存在，主要分布在長(zhǎng)江中下游及其以南的廣大區(qū)域，占全國(guó)耕地面積的21%[1]。因此，探討植物對(duì)酸鋁的適應(yīng)性一直以來(lái)是生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，大量研究表明，鋁脅迫對(duì)大豆（Glycine max）、水稻（Oryza sativa）、油菜（Brassica napus）、西瓜（Citrullus lanatus）、玉米（Zea mays）及大麥（Hordeum vulgare）等作物的生長(zhǎng)和生理活性產(chǎn)生抑制作用[4-8]，但不同作物種類、同種作物的不同品種對(duì)鋁的耐受性存在差異[9-11]。在耐受性機(jī)制方面，主要是鋁脅迫導(dǎo)致植物根冠細(xì)胞壁溶解斷裂，細(xì)胞基質(zhì)成為分散的碎塊，淀粉粒堆的重心偏向不明顯，甚至消失[12]，從而使其細(xì)胞壁彈性下降[13]，根結(jié)構(gòu)破壞，嚴(yán)重降低了植物對(duì)水分、無(wú)機(jī)鹽的吸收能力[8-9];同時(shí)，鋁脅迫導(dǎo)致植物葉綠素含量下降，光合作用能力降低，干物質(zhì)的積累受到抑制[14-16]。由此可見(jiàn)，雖然目前針對(duì)鋁脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)的影響已經(jīng)開(kāi)展了大量研究，然而目前的研究主要集中在鋁脅迫對(duì)植物種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及生理活性的影響方面，關(guān)于鋁脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)繁殖的影響還少見(jiàn)報(bào)道，缺乏系統(tǒng)的認(rèn)知。

蕎麥?zhǔn)俏覈?guó)干旱區(qū)的主要糧食作物之一，因具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健藥用功能而倍受人們關(guān)注，被廣泛種植[17-18]。目前，人們?cè)耘嗟氖w麥種類包括甜蕎（Fagopyrum esculentum）和苦蕎（F. tataricum）2種。有研究表明，低濃度（20 μmol/L）的鋁鹽溶液促進(jìn)了甜蕎品種春紅1號(hào)根的生長(zhǎng)[19]。在高濃度鋁的脅迫下，甜蕎的發(fā)芽指數(shù)下降，幼苗根的伸長(zhǎng)受到抑制，并且隨著鋁濃度的升高，抑制作用更顯著;但是蕎麥可以通過(guò)提高過(guò)氧化物酶（POD）活性、增加可溶性糖（SS）和脯氨酸（Pro）含量來(lái)增強(qiáng)其耐鋁性[20]。同時(shí)，甜蕎一方面通過(guò)根系向外分泌草酸，使土壤中離子型的Al形成不溶的草酸鋁，另一方面吸收一部分溶解的Al，通過(guò)木質(zhì)部運(yùn)輸?shù)街仓甑娜~片等部位，從而提高其耐鋁性[21-24]。由此可見(jiàn)，甜蕎具有較強(qiáng)的耐鋁能力。而關(guān)于苦蕎耐鋁特性的報(bào)道相對(duì)較少，僅Yang等通過(guò)比較8種苦蕎品種在鋁脅迫下的根伸長(zhǎng)的情況并評(píng)價(jià)了其耐鋁性，結(jié)果表明，不同苦蕎品種間的耐鋁性存在差異，其中川蕎的耐鋁性較強(qiáng)，六苦2對(duì)鋁脅迫比較敏感;同時(shí)Yang等研究認(rèn)為，品種間耐鋁性的差異與其根尖排斥鋁的能力密切相關(guān)[25]。然而，目前鋁脅迫對(duì)苦蕎種子萌發(fā)及其植株生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的影響還不清楚。為此，本研究以黔威3號(hào)苦蕎為材料，研究在不同AlCl3濃度下苦蕎種子的萌發(fā)特性及其植株生長(zhǎng)特性、生物量分配特性，以期揭示苦蕎在鋁脅迫下的種子萌發(fā)、植株生長(zhǎng)響應(yīng)規(guī)律，同時(shí)也為苦蕎在酸鋁性土壤上的種植提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1植物材料

本試驗(yàn)在井岡山大學(xué)生物園開(kāi)展。黔威3號(hào)苦蕎種子，由貴州師范大學(xué)蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心提供，在實(shí)驗(yàn)室中以低溫（4 ℃）儲(chǔ)存，于2015年7月將苦蕎種子播種于苗床中，當(dāng)幼苗株高為15～20 cm時(shí)，選擇大小較一致的種苗，移栽至大小為21 cm×21 cm的黑色塑料營(yíng)養(yǎng)種植袋中，栽培基質(zhì)配比為 V園土 ∶V草炭土 ∶V河沙=3 ∶1 ∶1?；謴?fù)10 d后，進(jìn)行試驗(yàn)處理。

1.2種子萌發(fā)測(cè)定

選擇50粒籽粒飽滿的苦蕎種子，置于鋪有濾紙的直徑為9 cm的玻璃培養(yǎng)皿中，加入10 mL不同濃度的AlCl3溶液（濃度分別設(shè)為0、100、400、1 600、6 400 μg/mL），pH值為4.5，然后置于溫度為（25±1） ℃、光—暗周期（L—D）為12 h—12 h的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，之后以胚根突破種皮1 mm為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，每天統(tǒng)計(jì)種子的萌發(fā)情況，并計(jì)算相應(yīng)的萌發(fā)率，連續(xù)3 d無(wú)種子發(fā)芽視為發(fā)芽結(jié)束。每個(gè)處理重復(fù)5次，每個(gè)培養(yǎng)皿視為1個(gè)重復(fù)。

1.3鋁脅迫下苦蕎植株生長(zhǎng)性狀的測(cè)定

按處理濃度將移植的苦蕎植株分成5組，每組進(jìn)行相應(yīng)的濃度處理，每天、每盆加入10 mL不同濃度的AlCl3溶液，將溶液澆灌在植株半徑5 cm的范圍內(nèi)，并進(jìn)行正常的水肥管理，加AlCl3溶液和水肥管理間的時(shí)間間隔不少于3 h，15 d后將植株完整地挖出，測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)，包括株徑、株高、根長(zhǎng)、分枝數(shù)及葉面積等。每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)。