混合鹽堿脅迫對板藍根種子萌發(fā)的影響

朱曉旭 高玉剛

摘要：將氯化鈉（NaCl）、硫酸鈉（Na2SO4）2種中性鹽和碳酸氫鈉（NaHCO3）、碳酸鈉（Na2CO3）2種堿性鹽按不同比例混合，設置pH值為7.2～10.34的5組堿脅迫處理，每組從20～200 mmol/L設定8種不同鹽濃度，以蒸餾水處理為對照，測定40種混合鹽堿脅迫條件下板藍根種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等指標，以明確混合鹽堿脅迫對板藍根種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，鹽濃度小于20 mmol/L、pH值為7.30的低濃度鹽堿脅迫對板藍根種子萌發(fā)具有一定的促進作用，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)有所增加;鹽濃度為80 mmol/L、pH值為7.30～10.24時脅迫處理的板藍根種子發(fā)芽率由88%下降到3%，pH值為7.96、鹽濃度為20～200 mmol/L時脅迫處理的板藍根種子發(fā)芽率由94%下降到0%，說明高濃度鹽堿脅迫對板藍根種子萌發(fā)有明顯的抑制作用;鹽度與pH值對板藍根種子萌發(fā)的抑制有極顯著的交互作用（P<0.01）。

關鍵詞：板藍根;混合鹽堿脅迫;種子;發(fā)芽率;發(fā)芽勢;活力指數(shù)

中圖分類號： S567.23+9.04? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2020）06-0147-04

板藍根（Isatidis radix）是中國傳統(tǒng)中藥之一，歷代本草均有記載，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，為十字花科菘藍屬植物菘藍的干燥根，具有清熱解毒、涼血利咽的作用，用于治療溫病發(fā)熱、發(fā)斑、風熱感冒、咽喉腫爛、流行性乙型腦炎、肝炎、腮腺炎等疾病[1]。板藍根在中國栽培歷史悠久，為40種最常用大宗藥材品種之一，原產(chǎn)于河北、安徽等省，北方地區(qū)也有大面積栽培。板藍根在中醫(yī)藥中使用量很大，是一類目前已實現(xiàn)規(guī)范化栽培生產(chǎn)的重要中藥材[2]。

土壤鹽漬化是影響植物生長、制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要環(huán)境問題，鹽漬土資源的開發(fā)利用越來越受到人們的重視，將鹽漬土改良利用與種植生產(chǎn)相結(jié)合可發(fā)揮巨大的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益[3]。近年來，有關鹽堿脅迫對植物的影響在龍葵、黃芪、苦參等一些中藥材植物上有不少研究報道[4-6]，對板藍根的研究多以鹽脅迫為主[7-8]，對板藍根耐鹽堿性的研究相對很少。本試驗研究中性鹽氯化鈉（NaCl）、硫酸鈉（Na2SO4）與堿性鹽碳酸氫鈉（NaHCO3）、碳酸鈉（Na2CO3）這4種鹽分復合對板藍根種子萌發(fā)的脅迫影響，初步總結(jié)出鹽堿脅迫下板藍根種子萌發(fā)期的一些耐鹽特性，以期為板藍根在北方地區(qū)鹽堿土地栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

板藍根種子，由黑龍江八一農(nóng)墾大學農(nóng)學院園藝實驗室提供，蒸餾水處理下其種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)分別為94%、94%、37.9、1.54。

1.2 混合鹽堿條件設計

根據(jù)東北地區(qū)鹽堿地主要鹽堿成分組成特點，選擇2種中性鹽NaCl、Na2SO4和2種堿性鹽Na2CO3、NaHCO3按照不同比例混合，按pH值 7.30、7.96、8.64、9.36、10.24由低到高順序依次分為A、B、C、D、E共5個處理組，每組內(nèi)設8個鹽處理濃度，鹽濃度依次為20、40、60、80、100、120、160、200 mmol/L，以清水處理為對照（CK）。各處理組鹽分組成與比例詳見表1。

1.3 鹽堿脅迫處理

試驗于2018年6月在黑龍江八一農(nóng)墾大學農(nóng)學院進行，為期1個月。選取成熟飽滿、大小一致無殘缺的種子，用5%次氯酸鈉消毒5 min，用無菌蒸餾水沖洗3～4次，直到無次氯酸鈉異味為止;20 ℃

無菌蒸餾水浸種12 h，無菌濾紙瀝干種子表面水分;將種子均勻擺放在鋪有2層濾紙、直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中，30粒/皿;每個培養(yǎng)皿中精確加入5 mL鹽堿混合溶液，充分潤濕濾紙，用parafilm膜封好，置于溫度為25 ℃ 8 h、15 ℃ 16 h，濕度為75%的人工氣候箱內(nèi)催芽，試驗過程中不再補充鹽堿溶液，中途封口膜不開封以防水分散失。以等體積蒸餾水溶液處理為對照，每處理1培養(yǎng)皿，重復3次。

1.4 發(fā)芽指標測定

從種子放入培養(yǎng)箱開始計算天數(shù)，每天同一時間觀察記錄發(fā)芽情況，以突破種皮的胚軸長度達到種子自身長度為發(fā)芽標準。計算公式[9]為：

式中：GP、GE、GI、VI分別表示發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù);n為最終達到正常發(fā)芽的粒數(shù)，n4為種子發(fā)芽置床培養(yǎng)4 d時的正常發(fā)芽粒數(shù)，N為供試種子總數(shù);Dt為置床培養(yǎng)之日算起的日數(shù)，Gt為相應日期的正常發(fā)芽數(shù);S為7 d時每株幼苗的平均鮮質(zhì)量，∑（G7/D7）為7 d時的發(fā)芽指數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2000、SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合鹽堿脅迫對板藍根種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是檢測種子質(zhì)量的重要指標之一。由圖1可見，pH值為7.30（處理組A）時板藍根發(fā)芽率表現(xiàn)為先增加后降低趨勢;對處理A的其他不同處理組而言，隨鹽濃度的增大，板藍根種子發(fā)芽率呈逐漸降低趨勢;在同一鹽濃度條件下，隨pH值的增大，板藍根種子發(fā)芽率整體呈下降趨勢;當鹽濃度為20 mmol/L時，板藍根種子發(fā)芽率相對最高，為96%，高于對照組的94%，說明低鹽堿脅迫可能會對板藍根種子的萌發(fā)起到一定的促進作用;鹽濃度為0～40 mmol/L時，隨著pH值的增大，各處理組種子發(fā)芽率下降不是很明顯;鹽濃度大于 40 mmol/L 時，隨著pH值的增大，各處理組種子發(fā)芽率下降明顯，鹽濃度為80 mmol/L、pH值為 7.30～10.24時脅迫處理的板藍根種子發(fā)芽率由88%下降到3%，鹽濃度為80 mmol/L、pH值為9.36的處理組（處理組D）其種子發(fā)芽率僅為20%;pH值為7.96、鹽濃度為20～200 mmol/L時脅迫處理的板藍根種子發(fā)芽率由94%下降到0%;鹽濃度為100 mmol/L、pH值為9.36、10.24的種子萌發(fā)率為0%。高濃度鹽堿脅迫對板藍根種子萌發(fā)有明顯的抑制作用，會導致種子發(fā)芽率降低，發(fā)芽整齊度下降。

2.2 混合鹽堿脅迫對板藍根種子發(fā)芽勢的影響

發(fā)芽勢可表征發(fā)芽能力的強弱。由圖2可見，混合鹽堿脅迫對板藍根種子發(fā)芽勢的影響與發(fā)芽率基本一致;同一pH值條件下，隨鹽濃度的增大，pH值為7.30的處理組其發(fā)芽勢呈先增加后降低趨勢，說明在一定pH值范圍內(nèi)，低鹽濃度可提高板藍根種子的發(fā)芽能力;pH值分別為7.96、8.64、9.36、10.24的處理組，隨鹽濃度的增大，其發(fā)芽勢呈逐漸降低趨勢;在同一鹽濃度條件下，隨著pH值的增大，各處理組發(fā)芽勢呈下降趨勢，當鹽濃度大于 40 mmol/L 時，各處理組的板藍根種子發(fā)芽勢有明顯下降。

2.3 混合鹽堿脅迫對板藍根種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是逐日發(fā)芽率的累積，表征發(fā)芽的速度。由圖3可見，同一pH值條件下，隨鹽濃度的增大，板藍根種子發(fā)芽指數(shù)整體呈明顯的減小趨勢，而在同一鹽濃度條件下，隨pH值的增大，各處理組發(fā)芽指數(shù)整體呈下降趨勢;鹽濃度大于40 mmol/L，pH值在8.64～10.24范圍內(nèi)時，發(fā)芽速度有明顯降低;鹽濃度為160 mmol/L、pH值為7.96的處理其種子發(fā)芽指數(shù)僅為2.39，說明高鹽濃度下種子即使能萌發(fā)，其萌發(fā)速度也相對較慢。

2.4 混合鹽堿脅迫對板藍根種子活力指數(shù)的影響

活力指數(shù)是種子發(fā)芽速率和生長量的綜合反映，一般活力指數(shù)高的種子不僅發(fā)芽指數(shù)高，且幼苗生長量較大，適應外界不良環(huán)境的能力較強。由圖4可知，同一pH值條件下，隨著鹽濃度的增大，pH值為7.30的處理組其活力指數(shù)呈先增加后降低趨勢;在同一鹽濃度條件下，隨pH值的增大，板藍根種子活力指數(shù)有明顯下降，板藍根種子雖能萌發(fā)但生長受到抑制;鹽濃度為120、160、200 mmol/L時， pH值為7.30的處理其板藍根種子活力指數(shù)分

別為0.44、0.23、0.15，在此條件下，板藍根種子即使有少量萌發(fā)，生物量也很小，種子活力指數(shù)極低;鹽濃度大于60 mmol/L時，pH值為8.64～10.24的板藍根種子雖有萌發(fā)，但幼芽、幼根死亡，導致其生物量為0。

2.5 板藍根種子萌發(fā)脅變指標與鹽濃度、pH值的雙因素方差分析

由表2可知，鹽濃度、pH值對板藍根種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)這4項脅變指標的影響及兩兩因素之間的交互作用均達到極顯著水平（P<0.01）。

種子萌發(fā)是植物最早接受鹽堿脅迫的階段，種子耐鹽性及其機制是植物耐鹽性早期鑒定及耐鹽個體與品種早期選擇的基礎。發(fā)芽率反映種子發(fā)芽的潛在能力，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)反映種子發(fā)芽的速率和整齊程度，而種子活力反映種子在一定范圍內(nèi)能否迅速生長的能力和生長的整齊度[10]。鹽脅迫對植物造成的危害主要有離子毒害、滲透脅迫和營養(yǎng)失衡等[11-12]。有研究表明，低鹽脅迫可以促進許多作物種子的發(fā)芽。本試驗結(jié)果表明，鹽濃度小于20 mmol/L的低鹽脅迫可促進板藍根種子的萌發(fā)，這與梁云媚等的研究結(jié)果[13-16]一致;相同濃度的Na+條件下，堿性鹽對板藍根種子發(fā)芽的抑制大于中性鹽，高濃度的混合鹽堿可抑制板藍根種子的正常萌發(fā)，且隨著混合鹽堿溶液濃度的增大，它對種子萌發(fā)及生長的影響越為明顯，這可能是由于滲透脅迫造成低水勢，使種子吸水困難[17]有關，這與王妮妮等的研究結(jié)論[18-21]吻合。

鹽堿脅迫共同存在造成的影響遠遠大于單純的鹽脅迫或堿脅迫，超過種子耐受限度時則造成永久性毒害，使種子完全喪失活力。本試驗研究初步表明，低濃度鹽脅迫促進板藍根種子的萌發(fā);隨著鹽濃度或pH值的增大，板藍根種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)下降，當鹽濃度高于 60 mmol/L、pH值大于8.64時，板藍根種子雖有萌發(fā)能力，但幼芽、幼根出現(xiàn)死亡，當鹽濃度高于 120 mmol/L 時，板藍根種子即使能萌發(fā)，活力指數(shù)也極低;鹽度、堿度都是板藍根種子萌發(fā)的決定性因素，且兩種脅迫之間存在交互作用。

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