混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子萌發(fā)的影響

(河南林業(yè)職業(yè)學(xué)院， 河南 洛陽 471000)

鹽堿脅迫是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的一個(gè)重要非生物脅迫因素[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上100多個(gè)國(guó)家廣泛分布著堿土和鹽土。目前，我國(guó)鹽堿土總面積達(dá)9 913萬hm2，其中松嫩平原為我國(guó)的主要鹽堿地區(qū)[2]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于城市綠化的要求越來越高，引種選育耐鹽堿的園林植物變得越發(fā)迫切。除了當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土植物的開發(fā)應(yīng)用外，也需要引種觀賞效果較好、耐性較高的花卉，以豐富當(dāng)?shù)貓@林景觀植物的多樣性。

大花金雞菊(Coreopsisgrandiflora)是菊科(Asteraceae)金雞菊屬(Coreopsis)宿根花卉，原產(chǎn)北美，花大、鮮艷美麗[3]，作為極具潛力的野生花卉已被研究者引種開發(fā)利用[4]，大花金雞菊的耐鹽脅迫[5]及耐低溫脅迫[6]的能力也已被研究，促進(jìn)了其在園林綠化中的應(yīng)用。目前，有關(guān)大花金雞菊種子的耐鹽堿性的研究未見報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)采用不同鹽濃度及pH值的混合鹽堿溶液處理大花金雞菊種子，研究鹽堿脅迫對(duì)其種子萌發(fā)的影響，探究其耐鹽堿性，為大花金雞菊在園林綠化中的引種應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

大花金雞菊種子采摘于東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院苗圃，采摘凈種后保存至4 ℃冰箱內(nèi)備用。

1.2 試驗(yàn)方法

選取飽滿、大小一致的種子，用75%的酒精清洗消毒0.2 min，再用蒸餾水沖洗至無味后自然晾干備用。將墊好脫脂棉及2層濾紙的玻璃培養(yǎng)皿(120 mm)用高壓滅菌鍋進(jìn)行消毒滅菌，并在烘箱中烘干。

將NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3按不同配比進(jìn)行混合，在保證Na+濃度不變的前提下，按照堿性鹽比例逐漸增大的順序分為A、B、C、D、E共5組，每組內(nèi)設(shè)25、50、100 mmol·L-1共3個(gè)鹽濃度梯度，由于CO32-離子與HCO3-離子形成緩沖溶液，溶液的pH值由CO32-離子與HCO3-離子的比值決定，與鹽濃度基本無關(guān)，所以從A組到E組pH值可用均值代替，分別為6.78、7.49、8.07、9.46、10.33，共模擬出15種不同鹽濃度和pH值的混合鹽堿組合(表1，表2)。

表1 各處理組所含鹽分及摩爾濃度比

處理鹽分組成及摩爾濃度比NaClNa2SO4Na2CO3NaHCO3pH平均值ck00006.74A11006.78B12107.49C19918.07D11119.46E911910.33

注：相同處理組內(nèi)的不同小寫字母表示不同混合鹽堿濃度之間差異顯著(p<0.05)。下同。圖1 混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子發(fā)芽率的影響

表2 各處理液的鹽濃度和pH值

鹽濃度/(mmol·L-1)pH值6.787.498.079.4610.3325A1B1C1D1E150A2B2C2D2E2100A3B3C3D3E3

在烘干的培養(yǎng)皿中，均勻放置30粒種子，并做好標(biāo)記，分別向培養(yǎng)皿中加入10 mL的蒸餾水(ck)以及相應(yīng)濃度的鹽溶液。放入濕度為65%，溫度(24±1)℃恒溫培養(yǎng)箱中連續(xù)暗培養(yǎng)，每隔2 d補(bǔ)充1次溶液，以維持恒定的溶液濃度。10 d后結(jié)束發(fā)芽實(shí)驗(yàn)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

每日定時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)，參照GB/T 18247.4-2000國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，第3天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)、第10天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)以及測(cè)定生長(zhǎng)指標(biāo)(胚根長(zhǎng)度、胚芽長(zhǎng)度、鮮重)[7-8]。

采用Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入及繪制圖表；采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)的影響

從圖1和圖2可看出，對(duì)照組發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)最高。在pH值條件一致的情況下，與對(duì)照組相比，當(dāng)pH值小于等于7.49時(shí)， 25 mmol·L-1的鹽濃度未對(duì)大花金雞菊種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)產(chǎn)生顯著性影響(p>0.05)，當(dāng)鹽濃度大于等于50 mmol·L-1時(shí)，大花金雞菊種子發(fā)芽勢(shì)顯著小于對(duì)照組；當(dāng)pH值達(dá)到8.07時(shí)，大花金雞菊種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)顯著(p<0.05)低于對(duì)照組發(fā)芽率，并隨著鹽濃度的增大而降低，說明大花金雞菊種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)受到了鹽堿耦合作用的共同影響；當(dāng)pH值大于等于9.46時(shí)，僅鹽濃度為25 mmol·L-1時(shí)大花金雞菊種子的發(fā)芽率為對(duì)照組的11.03%，發(fā)芽勢(shì)為對(duì)照組的6.80%，其余均為0，說明此時(shí)pH值是影響大花金雞菊種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的主要因子。在鹽濃度條件一致的情況下，隨著pH值的升高，大花金雞菊種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)整體呈下降趨勢(shì)，說明大花金雞菊種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)與pH值呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)鹽濃度達(dá)到100 mmol·L-1時(shí)，大花金雞菊種子的發(fā)芽率最高僅達(dá)到對(duì)照組發(fā)芽率的13.53%，發(fā)芽勢(shì)最高僅達(dá)到對(duì)照組發(fā)芽勢(shì)的9.61%，說明此時(shí)鹽濃度成為影響大花金雞菊種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的主要因子。

2.2 混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的影響

從圖3和圖4可看出，對(duì)照組發(fā)芽指數(shù)、種子活力最高。在pH值條件一致的情況下，與對(duì)照組相比，當(dāng)pH值小于等于7.49時(shí)， 25 mmol·L-1的鹽濃度未對(duì)大花金雞菊的發(fā)芽指數(shù)和種子活力產(chǎn)生顯著性影響(p>0.05)，當(dāng)鹽濃度大于等于50 mmol·L-1時(shí)，大花金雞菊種子的發(fā)芽指數(shù)和種子活力受到鹽堿耦合作用的顯著性影響(p<0.05)而降低；當(dāng)pH值達(dá)到8.07時(shí)，大花金雞菊發(fā)芽指數(shù)和種子活力顯著(p<0.05)低于對(duì)照組，并隨著鹽濃度的增大而降低；當(dāng)pH值大于等于9.46時(shí)，僅鹽濃度為25 mmol·L-1時(shí)大花金雞菊種子發(fā)芽指數(shù)為對(duì)照組的14.70%，種子活力為對(duì)照組的12.14%，其余均為0，說明此時(shí)，pH值是影響大花金雞菊發(fā)芽指數(shù)和種子活力的主要因子。在鹽濃度條件一致的情況下，隨著pH值的升高，大花金雞菊種子的發(fā)芽指數(shù)和種子活力整體呈下降趨勢(shì)，說明大花金雞菊種子發(fā)芽指數(shù)和種子活力與pH值呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)鹽濃度達(dá)到100 mmol·L-1時(shí)，大花金雞菊種子的發(fā)芽指數(shù)和種子活力均顯著低于對(duì)照組，且最大值僅為對(duì)照組的23.51%和21.83%，說明此時(shí)鹽濃度成為影響大花金雞菊種子發(fā)芽指數(shù)和種子活力的主要因子。

圖2 混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子發(fā)芽勢(shì)的影響

圖3 混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子活力指數(shù)的影響

2.3 混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子萌發(fā)生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從圖5可看出，對(duì)照組胚芽、胚根長(zhǎng)度最大。在pH值條件一致的情況下，所有發(fā)芽種子的胚芽長(zhǎng)度均在3.5 mm左右，且與對(duì)照組相比，當(dāng)pH值小于等于7.49時(shí)，胚芽長(zhǎng)度未受到鹽堿脅迫顯著性影響(p>0.05)；在鹽濃度條件一致的情況下，隨著pH值的升高，大花金雞菊發(fā)芽種子胚芽長(zhǎng)度無明顯規(guī)律，且多數(shù)與對(duì)照組無顯著性差異(p>0.05)；綜上可以認(rèn)為，鹽堿脅迫未對(duì)大花金雞菊發(fā)芽種子胚芽長(zhǎng)度產(chǎn)生明顯影響。如圖6所示，與對(duì)照組相比，在pH值條件一致的情況下，當(dāng)pH值小于等于8.07時(shí)，大花金雞菊種子胚根長(zhǎng)度呈先升后降的趨勢(shì)，在pH值為7.49，鹽濃度為25 mmol·L-1時(shí)達(dá)到峰值，說明輕微的鹽堿脅迫能促進(jìn)大花金雞菊種子胚根的生長(zhǎng)，當(dāng)pH值大于等于9.46時(shí)，大花金雞菊種子胚根長(zhǎng)度顯著小于對(duì)照組(p<0.05)。在鹽濃度條件一致的情況下，與對(duì)照組相比，當(dāng)鹽濃度小于等于50 mmol·L-1時(shí)大花金雞菊種子胚根長(zhǎng)度先升后降，當(dāng)鹽濃度為100 mmol·L-1時(shí)，隨著pH值的升高，大花金雞菊種子胚根長(zhǎng)度逐漸降低，且顯著小于對(duì)照組(p<0.05)。如圖7所示，與對(duì)照組相比，在pH值條件一致的情況下，當(dāng)pH值小于等于7.49時(shí)，大花金雞菊種子鮮重先升后降，在pH值為6.78，鹽濃度為25 mmol·L-1時(shí)達(dá)到峰值，當(dāng)pH值大于等于8.07時(shí)，大花金雞菊種子鮮重顯著小于對(duì)照組(p<0.05)。在鹽濃度條件一致的情況下，與對(duì)照組相比，當(dāng)鹽濃度為25 mmol·L-1時(shí)，大花金雞菊種子鮮重先升后降，當(dāng)鹽濃度為50 mmol·L-1和100mmol·L-1時(shí)，大花金雞菊種子鮮重隨著pH升高而逐漸下降，且顯著小于對(duì)照組(p<0.05)，說明此時(shí)鹽堿耦合對(duì)大花金雞菊種子鮮重產(chǎn)生顯著影響。

圖5 混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子胚芽長(zhǎng)度的影響

圖6 混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子胚根長(zhǎng)度的影響

圖7 混合鹽堿脅迫對(duì)大花金雞菊種子鮮重的影響

3 結(jié)論與討論

種子能否在鹽堿下正常萌發(fā)被認(rèn)為是植物能否在鹽堿生境中生存的關(guān)鍵因素[9]，在與環(huán)境的協(xié)同進(jìn)化中，植物種子常能適應(yīng)一定的鹽堿脅迫[10]，具有一定的耐鹽堿性。本研究采用了15種混合鹽堿梯度對(duì)大花金雞菊種子進(jìn)行了處理，結(jié)果表明大花金雞菊具有一定的耐鹽堿能力。

混合鹽堿脅迫使大花金雞菊種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、種子活力低于對(duì)照組。這可能是因?yàn)楦邼舛鹊柠}堿脅迫破壞了種子的質(zhì)膜[11]，使其選擇透性的功能發(fā)生部分或者全部喪失，使種子細(xì)胞內(nèi)外滲透式失衡，導(dǎo)致種子吸水困難。與僅有中性鹽參與脅迫相比，當(dāng)有堿性鹽參與脅迫時(shí)，大花金雞菊種子的萌發(fā)更為困難，這說明鹽脅迫和堿脅迫發(fā)生耦合，具有協(xié)同脅迫的作用。在pH值為9.46、鹽濃度為50 mmol·L-1時(shí)，大花金雞菊種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、種子活力均將為0，說明此時(shí)的混合鹽堿條件可能是大花金雞菊種子萌發(fā)的耐受極限。賽菊芋種子的耐鹽性比耐堿性的耐受力更強(qiáng)，與嚴(yán)青青等[12]的研究結(jié)果一致。

在萌發(fā)過程中，低濃度的鹽堿脅迫使大花金雞菊種子的胚根長(zhǎng)度和鮮重增加，這說明低濃度的鹽堿能激發(fā)種子萌發(fā)生長(zhǎng)，這與秦娟等[13]的研究結(jié)果一致，大花金雞菊對(duì)于鹽堿脅迫具有一定的適應(yīng)能力。

綜上，大花金雞菊在實(shí)踐應(yīng)用中，在種子萌發(fā)后可以采用輕微的鹽堿脅迫促使大花金雞菊種子生長(zhǎng)，要注重栽培地的土壤鹽堿性的控制，特別是對(duì)pH值的控制。對(duì)于鹽堿程度在pH高于9.46、鹽濃度高于50 mmol·L-1的栽培地不建議播種繁殖大花金雞菊。