菜用豌豆種子萌發(fā)期對NaCl和NaHCO3鹽脅迫響應(yīng)的比較

張鳳銀，胡江梅，陳禪友

（江漢大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院；湖北省豆類（蔬菜）工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430056）

豌豆（Pisum sativumL.）屬豆科豌豆屬，是一年生或兩年生的草本植物，有3個變種，即糧用豌豆（Pisum sativumvar.arvensePoir）、菜用豌豆（Pisum sativumvar.Hortense Poir）以及莢用豌豆（Pisum sativumvar.macrocarponSer）。豌豆是高品質(zhì)蛋白質(zhì)的重要來源，我國是世界上第二大青豌豆生產(chǎn)國以及第三大干豌豆生產(chǎn)國［1］。近年來，豌豆因其具有強適應(yīng)性、高營養(yǎng)價值、高種植經(jīng)濟(jì)效益等特點，越來越受到種植者和消費者青睞。我國豌豆的種植面積也在逐年擴(kuò)大，主要分布在湖北、江蘇、浙江、內(nèi)蒙古、甘肅、青海等20多個省（區(qū)、市）［2］。然而，我國西北地區(qū)淡水資源缺乏，土壤鹽漬化嚴(yán)重；在南方地區(qū)，大力發(fā)展的設(shè)施園藝，因其小氣候特點加上肥料的大量施用，導(dǎo)致土壤次生鹽漬化也越來越常見［3］。土壤鹽漬化嚴(yán)重影響著豌豆的產(chǎn)量和品質(zhì)［4］。豌豆在種子萌發(fā)期和幼苗期（1～2片復(fù)葉展開期）對鹽脅迫極為敏感，會出現(xiàn)爛種、爛芽以及死苗等現(xiàn)象［5］。因此，豌豆種子萌發(fā)期和幼苗生長期是鑒別豌豆品種耐鹽性能的關(guān)鍵時期。學(xué)者們分別研究了NaC1和NaHCO3對豌豆種子萌發(fā)、幼苗生長以及生理指標(biāo)的影響［6-10］，但鮮見豌豆對NaC1和NaHCO3脅迫響應(yīng)比較的報道。本試驗以菜用豌豆為材料，研究其在萌發(fā)期對NaC1和NaHCO3鹽脅迫的響應(yīng)，為改善豌豆鹽堿環(huán)境中適應(yīng)能力以及耐鹽性品種的鑒定、篩選等提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料與方法

供試的菜用豌豆品種為麻豆604。挑選籽粒完整飽滿、大小均勻一致的種子，先用60℃溫水浸種15 min殺菌，然后在常溫下浸種4 h。將浸潤后的種子擺放于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒種子，向其中添加20 mL NaCl或NaHCO3溶液，兩者濃度梯度均設(shè)置為0（蒸餾水，CK）、25、50、75、100、150、200 mmol/L 7個等級，然后置于人工智能光照培養(yǎng)箱（溫度和相對濕度分別設(shè)置為25℃和85%）中培養(yǎng)8 d。每天更換培養(yǎng)皿內(nèi)濾紙并加入原溶液20 mL，每天定時觀察并記錄各培養(yǎng)皿內(nèi)種子發(fā)芽情況。試驗的各處理重復(fù)3次。因為處理數(shù)較多，NaCl和NaHCO3對菜用豌豆的鹽脅迫試驗分兩批進(jìn)行，而且在每個批次中均設(shè)置有對照，以保證在試驗環(huán)境條件一致的情況下，處理之間的可比性。

參照GBT35431—1995《國家農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程》，分別在培養(yǎng)的第5天和第8天計算種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等種子萌發(fā)指標(biāo)。發(fā)芽試驗結(jié)束后的當(dāng)天測定幼苗主根長、芽長等萌發(fā)期幼苗的生長指標(biāo)。

菜用豌豆的種子萌發(fā)指標(biāo)的計算公式如下：

發(fā)芽勢=（前5天全部發(fā)芽種子數(shù)/供試驗種子數(shù)）× 100%；

發(fā)芽率=（第8天全部發(fā)芽種子數(shù)/供試驗種子數(shù)）× 100%；

發(fā)芽指數(shù)= ∑Gt/Dt，式中，Gt為在第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；

活力指數(shù)=S× ∑Gt/Dt，式中，Gt為在第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)，S為平均主根長。

使用Excel 2010、DPS2000統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

2.1.1 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆種子發(fā)芽勢的影響 種子發(fā)芽快慢以及整齊度常用發(fā)芽勢來反映。從表1中可以看出，與對照相比，NaCl溶液濃度在25～200 mmol/L之間對菜用豌豆的發(fā)芽勢沒有顯著的影響。但濃度200 mmol/L的NaCl溶液處理的菜用豌豆的發(fā)芽勢低于50 mmol/L NaCl溶液處理的。菜用豌豆種子的發(fā)芽勢隨著NaHCO3溶液濃度的增加呈現(xiàn)下降趨勢。25 mmol/L NaHCO3溶液對菜用豌豆發(fā)芽勢影響不明顯，而50、75、100、150、200 mmol/L的NaHCO3溶液則顯著降低了菜用豌豆種子的發(fā)芽勢，分別比對照降低了46.8%、66.1%、80.8%、89.7%和100%。以上結(jié)果說明，NaHCO3溶液的濃度越高，菜用豌豆的發(fā)芽速度越慢，發(fā)芽越不整齊。

表1 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆發(fā)芽勢的影響Tab.1 Effects of NaCl and NaHCO3stresses on germination potential of vegetable peas

2.1.2 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆發(fā)芽率的影響 從表2中可以看出，與對照相比，NaCl溶液濃度≤150 mmol/L時，對菜用豌豆的發(fā)芽率影響不明顯，而200 mmol/L NaCl溶液則顯著降低了發(fā)芽率，比對照降低了33.5%。菜用豌豆種子發(fā)芽率也隨著NaHCO3溶液濃度的增加呈下降趨勢。當(dāng)NaHCO3溶液濃度≥25 mmol/L時，較對照顯著降低了菜用豌豆種子的發(fā)芽率，且濃度越高，種子萌發(fā)受抑制程度越大。25、50、75、100、150 mmol/L分別較對照降低了7.0%、49.4%、67.7%、81.8%、90.2%；在200 mmol/L NaHCO3的脅迫下，菜用豌豆種子未發(fā)芽，發(fā)芽率為0。

表2 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆發(fā)芽率的影響Tab.2 Effects of NaCl and NaHCO3stresses on germination percentage of vegetable peas

2.1.3 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆種子發(fā)芽指數(shù)的影響 從表3中可以看出，與對照相比，濃度在25～200 mmol/L之間NaCl溶液對菜用豌豆的發(fā)芽指數(shù)沒有顯著的影響。但濃度在25～100 mmol/L之間NaCl溶液處理的菜用豌豆發(fā)芽指數(shù)均高于濃度為200 mmol/L的，而150 mmol/L與200 mmol/L之間的發(fā)芽指數(shù)沒有顯著差異，說明高濃度的NaCl溶液對發(fā)芽指數(shù)的影響高于低濃度的。隨著NaHCO3溶液濃度增加，菜用豌豆種子的發(fā)芽指數(shù)也一直呈下降趨勢。與對照相比，25 mmol/L NaHCO3溶液對菜用豌豆種子發(fā)芽指數(shù)的影響不明顯，當(dāng)濃度超過50 mmol/L時，濃度越高，發(fā)芽指數(shù)下降越顯著。NaHCO3溶液濃度為50、75、100、150、200 mmol/L處理的發(fā)芽指數(shù)較對照分別降低了48.7%、67.1%、76.3%、87.5%、100%。

表3 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆發(fā)芽指數(shù)的影響Tab.3 Effects of NaCl and NaHCO3stresses on germination index of vegetable peas

2.1.4 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆種子活力指數(shù)的影響 從表4中可知，隨著NaCl溶液濃度的升高，菜用豌豆的活力指數(shù)呈先升高后降低的趨勢。與對照相比，25 mmol/L NaCl溶液處理的菜用豌豆的活力指數(shù)顯著高于對照，50、75、100、150 mmol/L NaCl溶液處理的與對照之間差異不明顯；200 mmol/L NaCl溶液處理的活力指數(shù)顯著低于對照，且比對照降低了61.4%。NaHCO3溶液濃度越高，菜用豌豆種子的活力指數(shù)越低。25 mmol/L NaHCO3溶液脅迫的菜用豌豆活力指數(shù)與對照差異不顯著，但當(dāng)NaHCO3溶液濃度≥50 mmol/L時則顯著降低了菜用豌豆活力指數(shù)，而且濃度越大，下降的幅度越大。

表4 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆活力指數(shù)的影響Tab.4 Effects of NaCl and NaHCO3stresses on coefficient of seed vigor of vegetable peas

2.2 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆萌發(fā)期幼苗生長指標(biāo)的影響

2.2.1 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆幼苗主根長的影響 NaCl鹽脅迫對菜用豌豆幼苗主根生長的影響表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)而高濃度抑制主根生長，且濃度越高，抑制作用越大（見表5）。25 mmol/L NaCl溶液處理的菜用豌豆幼苗主根長顯著高于對照；NaCl溶液濃度在50～100 mmol/L時，對菜用豌豆幼苗主根的生長沒有顯著的影響，但當(dāng)NaCl溶液濃度超過150 mmol/L時，則顯著抑制了主根的生長，150 mmol/L和200 mmol/L NaCl溶液處理的菜用豌豆分別較對照降低了34.1%、50.6%。

隨著NaHCO3溶液濃度的增加，對菜用豌豆幼苗主根生長的抑制程度加大（見表5）。與對照相比較，25 mmol/L NaHCO3溶液對菜用豌豆幼苗主根生長影響不大，而NaHCO3溶液濃度≥ 50 mmol/L時，各處理的主根顯著短于對照的。50、75、100、150 mmol/L NaHCO3溶液處理的菜用豌豆主根的長度較對照分別降低了31.2%、65.8%、80.5%、84.5%。

表5 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆幼苗主根長的影響Tab.5 Effects of NaCl and NaHCO3stresses on main root length of vegetable pea seedling

2.2.2 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆幼苗芽長的影響 NaCl鹽脅迫對菜用豌豆幼苗芽長的影響表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)而高濃度抑制的現(xiàn)象，且濃度越高受抑制程度越大（見表6）。與對照相比，25 mmol/L NaCl溶液處理的幼苗芽長顯著高于對照的；50 mmol/L和75 mmol/L NaCl溶液處理的幼苗芽長與對照之間差異不顯著；當(dāng)NaCl溶液濃度≥100 mmol/L時，幼苗芽長顯著低于對照。NaHCO3溶液脅迫對菜用豌豆幼苗芽生長的抑制作用隨著其濃度的增加而增加（見表6）。25 mmol/L NaHCO3溶液處理的菜用豌豆幼苗芽長與對照差異不顯著，而NaHCO3溶液濃度≥50 mmol/L時則顯著降低芽長，濃度50、75、100、150 mmol/L NaHCO3溶液處理的菜用豌豆芽長較對照分別降低了35.5%、68.7%、86.6%、94.0%。

表6 NaCl和NaHCO3鹽脅迫對菜用豌豆幼苗芽長的影響Tab.6 Effects of NaCl and NaHCO3stresses on stem length of vegetable pea seedling

3 討論

高濃度NaCl溶液抑制植物種子萌發(fā)和幼苗的生長，而低濃度對種子和幼苗生長的影響有3種表現(xiàn)，即無影響、促進(jìn)或抑制，這與植物種類和品種相關(guān)，在豌豆中也有類似的表現(xiàn)［11］。李生軍［5］研究發(fā)現(xiàn)，0.2%和0.4%低濃度的NaCl溶液均降低供試的兩個豌豆品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率以及幼苗的株高、鮮重和干重。歐俊［12］研究發(fā)現(xiàn)0.2% 的NaCl溶液對野豌豆的發(fā)芽率、幼苗的芽長、根長以及側(cè)根數(shù)沒有影響，0.4%的則降低發(fā)芽率和幼苗的側(cè)根數(shù)，而對幼苗芽長和根長無影響。楊柯等［9］發(fā)現(xiàn)≤25 mmol/L的NaCl溶液對豌豆幼苗種子萌發(fā)或幼苗生長的影響與品種有密切關(guān)系。本研究也發(fā)現(xiàn)，25 mmol/L的NaCl溶液能促進(jìn)菜用豌豆幼苗根和芽的生長，而對種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢無顯著影響，高濃度則抑制種子的萌發(fā)和幼苗的生長。

本研究發(fā)現(xiàn)25 mmol/L的NaHCO3溶液明顯降低菜用豌豆種子的發(fā)芽率，而對種子萌發(fā)和幼苗生長的其他指標(biāo)沒有顯著影響，當(dāng)濃度≥50 mmol/L時，顯著降低了菜用豌豆種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)以及幼苗的主根長和芽長，且濃度為200 mmol/L時，種子不能萌發(fā)。NaCl溶液濃度為25 mmol/L時可顯著提高菜用豌豆的活力指數(shù)和幼苗的主根長以及芽長；當(dāng)其濃度≤200 mmol/L時，對發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)沒有影響，200 mmol/L濃度時發(fā)芽率受到顯著影響，但與對照相比，發(fā)芽率仍有65.3%；濃度≥150 mmol/L時抑制幼苗主根生長；濃度≥100 mmol/L時抑制幼苗芽的生長。因此，菜用豌豆對NaHCO3較NaCl敏感。這與于崧等［13］發(fā)現(xiàn)的中性鹽和堿性鹽均不同程度上對蕓豆幼苗有抑制作用并以NaHCO3脅迫更為明顯的結(jié)果一致。

綜上所述，菜用豌豆種子萌發(fā)期對NaHCO3鹽脅迫較NaCl更為敏感，NaHCO3在土壤中積累后對豌豆栽培影響更大。