NaCl脅迫對(duì)油菜幼苗生長的影響研究

張妙娟 吳瓊 張引弟

摘? ? 要：用不同濃度NaCl溶液處理油菜種子，探究NaCl脅迫對(duì)油菜幼苗生長的影響。設(shè)定6個(gè)濃度處理，分別為0 mmol/L、60 mmol/L、120 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L、300 mmol/L，測(cè)定其葉綠素含量、發(fā)芽勢(shì)、株高等指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果顯示：油菜幼苗發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)降低是由于NaCl濃度的升高，當(dāng)幼苗的株高達(dá)到最高時(shí)，NaCl濃度為120 mmol/L;油菜幼苗地上鮮重和地下鮮重隨著NaCl濃度的升高而下降;葉綠素a、b的含量變化為先增加后減少，葉綠素a、b達(dá)到最大時(shí)，NaCl濃度為120 mmol/L，當(dāng)濃度變大，其比值逐漸下降，但總含量還是逐漸減少。表明當(dāng)NaCl濃度增加到一定程度時(shí)，會(huì)對(duì)油菜種子的萌發(fā)及幼苗的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。

關(guān)鍵詞：NaCl脅迫;油菜;幼苗生長;影響

文章編號(hào)： 1005-2690（2020）23-0011-04? ? ? ?中圖分類號(hào)： X173;S565.4? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

油菜（Brassica napus L.）屬十字花科蕓薹屬植物，直根系，莖、葉深綠色。主要分芥菜型油菜（Brassica juncea L.）、甘藍(lán)型油菜（Brassica napus L.）和白菜型油菜（Brassica rapa（campestris）L.）3類。富含維生素C、鈣、鐵等多種營養(yǎng)元素和纖維素，有極高的食用價(jià)值。

鹽堿地是對(duì)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大，并且大量存在于北部地區(qū)的一種低產(chǎn)量土壤[1]，約占全世界土地的1/3[2]，而我國鹽堿地分布范圍較廣，約2 600萬hm2，其中鹽堿耕地約占總鹽堿地面積的1/4[3]。隨著人類不合理的灌溉及農(nóng)藥化肥的使用，土壤鹽漬化的情況愈加嚴(yán)重，當(dāng)土壤含鹽量達(dá)到0.3%時(shí)，植物就會(huì)受到傷害;而大于0.5%時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果，以致死亡[4]。

離子脅迫、滲透脅迫和營養(yǎng)不均衡，是植物在鹽漬化土壤上不能很好生長的主要因素[5]。國內(nèi)外就NaCl脅迫對(duì)油菜幼苗生長的影響這一課題，已有較多研究并取得了一定的成果。龍衛(wèi)華、浦惠明（2013）使用不同濃度梯度的NaCl處理15個(gè)不同的油菜品種，通過檢測(cè)其各種生理形態(tài)指標(biāo)，得出了最適合油菜生長的鹽濃度為214 mmol/L[6];丁娟、黃鎮(zhèn)等人（2014）以甘藍(lán)型油菜為材料，在NaCl脅迫下對(duì)其苗期生長階段的生理特性做了研究，得出低濃度促進(jìn)幼苗生長、高濃度抑制植物生長，以及油菜葉片中葉綠素的含量在低鹽和中低鹽處理下增加，而在濃度更高的鹽溶液處理下含量減少等結(jié)論[7];奚天雪、楊磊等人（2016）對(duì)油菜種子進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，得出隨著NaCl濃度的升高，油菜的發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢(shì)都有下降的趨勢(shì)[8];劉自剛、王志江等人（2017）以白菜型冬油菜種子為材料，研究了鹽脅迫對(duì)油菜生理特性、離子穩(wěn)態(tài)以及種子萌發(fā)等的影響，得出了胚芽和胚根的生長和種子萌發(fā)受到鹽脅迫的抑制，植物所含的CAT、SOD、POD等抗氧化酶活性呈現(xiàn)先升后降的變化，而光合色素葉綠素的含量下降等結(jié)論[9]。

油菜在我國西北部地區(qū)大面積種植且種植技術(shù)成熟。對(duì)油菜耐鹽脅迫機(jī)制的詳細(xì)研究，可以豐富其生理研究，為油菜的大規(guī)模生產(chǎn)提供依據(jù)[10]。因油菜種子在萌發(fā)期往往受鹽脅迫的影響，而甘藍(lán)型油菜是重要的油料作物、中等耐鹽，可以作為生物改良鹽堿地的后備作物類型[11]。因此，通過研究NaCl脅迫下油菜幼苗生長的影響，對(duì)鹽堿地的開發(fā)、利用和油菜的廣泛種植具有一定的實(shí)踐意義。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗(yàn)材料、試劑與儀器

1.1.1? ?試驗(yàn)材料和試劑

試驗(yàn)用青幫油菜，以及NaCl、Ca（NO3）2·4H2O、KNO3、NH4NO3、KH2PO4、MgSO4、FeSO4·7H2O、EDTA-2Na、KI、H3BO3、MnSO4、ZnSO4·7H2O、Na2MoO4·2H2O、CuSO4·5H2O、CoCl2·6H2O、無水乙醇、石英砂、CaCO3等試劑。

1.1.2? ?試驗(yàn)儀器

準(zhǔn)備可見分光光度計(jì)、比色杯、電子天平、恒溫箱、水浴鍋、研缽、量筒、容量瓶（25 mL、100 mL、1 000 mL）、膠頭滴管、pH試紙、坐標(biāo)紙、燒杯、玻璃棒、濾紙、培養(yǎng)皿、培養(yǎng)盒、漏斗、剪刀、直尺等試驗(yàn)儀器。

1.2? ?試驗(yàn)方法

1.2.1? ?種子預(yù)處理

試驗(yàn)在晉中學(xué)院清雋苑四樓的植物組培實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，設(shè)置6個(gè)不同的濃度處理，分別為0 mmol/L、60 mmol/L、120 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L、300 mmol/L的NaCl溶液，用蒸餾水作對(duì)照（CK）。

選取顆粒飽滿、長勢(shì)相同的油菜種子200粒。用蒸餾水將其洗凈，放入鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，加入適量的蒸餾水，放置在黑暗條件下進(jìn)行催芽。待種子發(fā)芽后，移栽到放有蛭石的培養(yǎng)盒中，每組每盒均勻種植6粒種子，每組5盒，共種植30盒、180粒種子。每天定時(shí)澆灌等量Hoagland營養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，待其生長出2片真葉時(shí)，加入相應(yīng)濃度的NaCl溶液進(jìn)行脅迫;對(duì)照組澆灌等量的營養(yǎng)液，培養(yǎng)溫度為27 ℃左右。脅迫7 d后測(cè)定各個(gè)指標(biāo)。

1.2.2? ?發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的測(cè)定

選取顆粒飽滿、長勢(shì)相同的油菜種子，每組30粒，重復(fù)3次。先用蒸餾水將油菜種子洗凈，再將種子浸泡在不同濃度的NaCl溶液中約 4 h，隨后將種子撈出放在培養(yǎng)皿中，注意在培養(yǎng)皿底部放1張濾紙且保持濕潤，最后放置在恒溫箱內(nèi)進(jìn)行催芽。每天定時(shí)補(bǔ)充相應(yīng)濃度的鹽溶液，觀察記錄前3 d種子的發(fā)芽情況，再記錄7 d內(nèi)種子的發(fā)芽情況。

發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率計(jì)算公式為：發(fā)芽勢(shì)=前3 d內(nèi)發(fā)芽種子個(gè)數(shù)/30×100%;發(fā)芽率=5 d內(nèi)發(fā)芽種子個(gè)數(shù)/30×100%[12]。

1.2.3? ?株高和根長的測(cè)定

各濃度分別取油菜幼苗各10株，將根部放入水中清洗干凈，并用吸水紙吸干，之后用細(xì)線比對(duì)，并在直尺上讀出數(shù)值，將各組的平均值計(jì)算出來，記錄表中。

1.2.4? ?地上鮮重和地下鮮重的測(cè)定

選取不同濃度處理的、長勢(shì)相同的油菜幼苗各10株，注意保護(hù)根系完整。將選取植株洗凈，分為地上和地下兩個(gè)部分，用分析天平分別稱量。重復(fù)上述步驟3次，取其平均值，記錄表中并計(jì)算根冠比。

1.2.5? ?葉綠素含量的測(cè)定

首先，取新鮮的油菜葉片洗凈，注意避開大葉脈剪碎。用分析天平稱取0.5 g，放入研缽中，將少量CaCO3粉末和SiO2加入研缽，再加入少量95%的乙醇進(jìn)行研磨，使植物組織破碎研磨充分，再加入乙醇10 mL，繼續(xù)研磨至植物組織泛白，放于黑暗處靜置3～5 min。

其次，取1張濾紙剪切好，放置在漏斗中，用膠頭滴管吸取乙醇濕潤放置好的濾紙，之后將漏斗內(nèi)多余的乙醇倒掉。然后將玻璃棒一端放在濾紙的3層處，將液體引流至漏斗中，漏斗下為25 mL棕色容量瓶，清洗研缽與玻棒將其全部倒入漏斗中，然后定容。

最后，進(jìn)行吸光值的測(cè)定，在比色杯中加入提取液，倒入的色素提取液液面高度應(yīng)為比色杯高度的2/3，將比色杯的光面朝向通光孔，注意勿用手觸摸比色杯的光面，在第1個(gè)位置放盛有95%乙醇的比色杯，作為空白對(duì)照，在波長663 nm、645 nm下測(cè)定吸光度，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，求其平均值。

根據(jù)朗伯-比爾定律，葉綠素a、b以及總含量的計(jì)算公式為： A663=82.04Ca+9.27Cb（1）;A645=16.76Ca+

45.60Cb（2）;解方程得：Ca=12.7A663-2.59A645（3）;Cb=22.9A645-4.67A663（4）;Ca+b=20.3A645-8.04A633（5）。

葉綠素的含量（mg/g）=葉綠素濃度（mg/L）×提取液體積（L）×稀釋倍數(shù)/樣品鮮重（g）[13-14]。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?不同NaCl濃度對(duì)油菜種子萌發(fā)的影響

由表1不同Nac1濃度對(duì)油菜發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)的影響統(tǒng)計(jì)可以看出，油菜種子的發(fā)芽勢(shì)會(huì)隨著NaCl濃度的增加、發(fā)芽勢(shì)逐漸下降，油菜種子在240 mmol/L和300 mmol/L時(shí)，發(fā)芽勢(shì)為0;在60 mmol/L、120 mmol/L和180 mmol/L時(shí)，其發(fā)芽勢(shì)分別下降23.3%、43.3%和83.3%。

對(duì)于發(fā)芽率而言，油菜種子在NaCl濃度為300 mmol/L時(shí)，發(fā)芽率為0，隨著鹽濃度的升高，其發(fā)芽率也逐漸下降，具體表現(xiàn)為：在60 mmol/L、120 mmol/L、180 mmol/L和240 mmol/L時(shí)，發(fā)芽率分別下降6.7%、33.3%、60%和90%。

2.2? ?不同NaCl濃度對(duì)油菜幼苗株高、根長的影響

由表2 不同NaCl濃度下油菜幼苗株高、根長的統(tǒng)計(jì)可知，油菜幼苗在不同NaCl濃度下，其株高和根長均有所下降。對(duì)株高而言，油菜幼苗隨著NaCl濃度的升高有不同程度的變化，當(dāng)濃度為120 mmol/L時(shí)，油菜幼苗的株高最高;當(dāng)NaCl濃度為60 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L和300 mmol/L時(shí)，幼苗株高與對(duì)照組相比都有所下降，說明NaCl濃度較高時(shí)抑制油菜幼苗的株高。

從根長來看，當(dāng)NaCl濃度為0 mmol/L時(shí)，根長最長，而在其他濃度下，根長與對(duì)照組相比都有不同程度的下降，這說明在NaCl脅迫下油菜幼苗的根部失水，因而造成對(duì)根的抑制。

2.3? ?不同NaCl濃度對(duì)油菜幼苗地上鮮重、地下鮮重的影響

由表3不同濃度NaCl濃度下油菜地上、地下鮮重的統(tǒng)計(jì)可知，在不同濃度NaCl脅迫下，油菜幼苗的地上鮮重在一定濃度范圍內(nèi)逐漸下降，分別在60 mmol/L、120 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L、300 mmol/L NaCl下處理7 d，鮮重各下降9.1%、13.1%、22.4%、18.8%和33.5%;油菜幼苗在120 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L、300 mmol/L的NaCl處理后，地下鮮重各下降7.7%、15.4%、23.1%和53.8%;根冠比隨著NaCl濃度的升高，呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，在240 mmol/L時(shí)，與對(duì)照組相比變化不大。

2.4? ?不同NaCl濃度對(duì)油菜幼苗葉綠素含量的影響

由表4不同濃度NaCl濃度下油菜幼苗葉綠素含量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，油菜幼苗葉綠素a含量隨著濃度的變化整體呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。雖然含量在濃度為180 mmol/L時(shí)有所升高，但與對(duì)照組相比，仍處于較低水平;油菜幼苗所含的葉綠素a在180～300 mmol/L的NaCl處理下，含量逐漸下降，說明高濃度的NaCl對(duì)油菜幼苗所含葉綠素a的含量有抑制作用。油菜幼苗葉綠素b的含量也呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，與葉綠素a的情況大致相同。

隨著NaCl濃度的升高，葉綠素a與葉綠素b含量的比值逐漸增大，當(dāng)NaCl濃度為120 mmol/L時(shí)，比值達(dá)到最大值;當(dāng)濃度為180～300 mmol/L時(shí)，其比值又逐漸下降。

總的來說，隨著NaCl濃度的升高，葉綠素的總含量呈現(xiàn)下降。

3? ?結(jié)論與討論

鹽脅迫下導(dǎo)致植物的生長發(fā)育受到不同程度的影響，主要是對(duì)根、莖、葉等有不同程度的傷害和抑制[15]，不同植物的各個(gè)部位對(duì)鹽分的生理響應(yīng)各不相同[16]。

通過測(cè)定油菜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，其結(jié)論與朱曉清、金美芳[17]，王治江、劉自剛[18]等人得出的結(jié)論一致。當(dāng)濃度大于300 mmol/L時(shí)，油菜種子沒有發(fā)芽的趨勢(shì)，說明種子的發(fā)芽受到各濃度的影響情況不同。

另外，對(duì)于幼苗的其他形態(tài)指標(biāo)，當(dāng)NaCl濃度為120 mmol/L時(shí)，油菜幼苗株高達(dá)到最大值;當(dāng)NaCl濃度大于120 mmol/L時(shí)，幼苗的株高和根長都隨之下降。

地上鮮重和地下鮮重也隨著NaCl濃度的升高而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，這可能是由于高濃度的NaCl導(dǎo)致，植物細(xì)胞吸水困難，造成油菜生理性缺水。

植物細(xì)胞的葉綠體是光合作用最重要的細(xì)胞器，它所含的葉綠素含量的多少，可以反映出植物光合速率的大小[19]。而NaCl脅迫對(duì)油菜幼苗葉綠素含量的變化有一定影響，試驗(yàn)可知，葉綠素含量隨著NaCl濃度的升高呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。但在濃度為180 mmol/L時(shí)，葉綠素含量有所上升，與對(duì)照組相比含量仍處于較低水平;當(dāng)濃度變大時(shí)，葉綠素含量又逐漸下降。整體上，葉綠素含量下降，但葉綠素a和葉綠素b的比值逐漸增大，可能是因?yàn)镹aCl可以促進(jìn)葉綠素有關(guān)酶活性的變化，使得葉綠素降解[20]或者NaCl濃度太高，以至于破壞了有關(guān)色素合成所必需的蛋白復(fù)合體，使其對(duì)光的吸收能力下降[21]，從而造成油菜植株的光合速率下降，影響植物的生長發(fā)育。

綜上所述，NaCl脅迫在一定濃度范圍內(nèi)，對(duì)油菜種子的萌發(fā)有抑制作用，對(duì)幼苗的株高、根長、地上、地下鮮重以及葉綠素含量均有一定的影響。通過對(duì)油菜生長生理指標(biāo)進(jìn)行研究，以期為油菜的廣泛種植及鹽堿地的使用提供理論依據(jù)。

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