海水脅迫對(duì)矢車菊種子萌發(fā)的影響

張 雷， 陳 東

(連云港師范高等專科學(xué)校海洋港口學(xué)院， 江蘇 連云港 222006)

我國(guó)海岸線較長(zhǎng)，島嶼眾多，土壤鹽堿化十分嚴(yán)重。我國(guó)為大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代化服務(wù)業(yè)、先進(jìn)制造業(yè)以及現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，將大規(guī)模圍墾沿海灘涂區(qū)域[1-3]，與此相應(yīng)的大規(guī)模城市綠化也越來(lái)越引起人們重視。因此，對(duì)鹽堿地綠化植被的篩選具有重要意義。

種子是植物生活史的重要階段，由于早期萌發(fā)的種子對(duì)不良環(huán)境抗性較弱，因此萌發(fā)的種子對(duì)海水的承受力能夠間接反映鹽性物質(zhì)在植物生長(zhǎng)過(guò)程中的影響[4]。

矢車菊(CentaureacyanusL.)為菊科、矢車菊屬，又名藍(lán)芙蓉、翠蘭，是一種長(zhǎng)日照、一年生草本植物。花色多種多樣，其中藍(lán)色、紫色花種最為名貴，主要生長(zhǎng)在斜坡、田地間以及河流旁。由于其花瓣小巧，莖稈細(xì)長(zhǎng)，壽命較長(zhǎng)，在鮮花市場(chǎng)備受消費(fèi)者的青睞[5]。而且矢車菊的花瓣中含有原花青素(一種自組裝的超分子金屬?gòu)?fù)合色素)，為科研人員研究花青素顯色機(jī)理提供了很好的材料[6-7]。矢車菊還是一種很好的消炎藥材，對(duì)濃腫、傷口愈合具有很好的作用[8]。目前，對(duì)于鹽堿化土壤以及海水對(duì)矢車菊種子萌發(fā)的影響研究鮮見報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用不同濃度海水處理矢車菊種子，探討矢車菊對(duì)海水的耐受能力，為更好地開發(fā)利用矢車菊提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

矢車菊種子于2017年3月購(gòu)自江蘇省連云港市振興花卉市場(chǎng)。選擇飽滿、無(wú)病蟲害的種子備用。

海水于2017年3月取自江蘇省連云港市海頭灣臨近水域(海水鹽度為2.7%)。海水經(jīng)過(guò)消毒、過(guò)濾處理后備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1種子消毒處理

用大燒杯配置濃度為3%的KMnO4溶液，然后用紗布將矢車菊種子包好浸泡于KMnO4溶液中進(jìn)行消毒處理，15 min后用流水沖洗，剩余水分用吸水紙吸干。

1.2.2海水稀釋處理

分別取1 mL、5 mL、10 mL、15 mL、20 mL、30 mL海水用自來(lái)水定容至100 mL容量瓶中，配置成為1%、5%、10%、15%、20%、30%共6個(gè)梯度溶液，設(shè)自來(lái)水處理為對(duì)照，分別用150 mL的藍(lán)蓋瓶分裝后備用。

1.2.3種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)

將21個(gè)培養(yǎng)皿洗凈，平均分成7組，每個(gè)培養(yǎng)皿鋪2張濾紙，放置50粒種子，定期、定量的補(bǔ)充自來(lái)水及相應(yīng)濃度的海水，以第1組為對(duì)照組。將7組培養(yǎng)皿放置在平均溫度為(22±3)℃、平均相對(duì)濕度為(45±10)%的室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)。從實(shí)驗(yàn)第2天開始，每天定時(shí)補(bǔ)充等量的不同濃度海水溶液，并對(duì)萌發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。種子發(fā)芽即萌發(fā)初期胚根長(zhǎng)與種子長(zhǎng)度相等；發(fā)芽結(jié)束即發(fā)芽數(shù)連續(xù)3 d不增加[10]。第9天時(shí)測(cè)量矢車菊的根長(zhǎng)與苗長(zhǎng)。

1.2.4種子萌發(fā)參數(shù)

發(fā)芽率(%)=(培養(yǎng)第6天種子萌發(fā)數(shù)/實(shí)驗(yàn)種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽勢(shì)(%)=(第2天發(fā)芽數(shù)/實(shí)驗(yàn)種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(逐日發(fā)芽種子數(shù)/對(duì)應(yīng)的發(fā)芽日數(shù))；

簡(jiǎn)化活力指數(shù)=發(fā)芽率×幼苗平均主胚根長(zhǎng)。

1.2.5數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2000軟件對(duì)矢車菊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、簡(jiǎn)化活力指數(shù)、根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)進(jìn)行繪圖、趨勢(shì)分析；利用SPSS 11.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水脅迫對(duì)矢車菊種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知，矢車菊種子經(jīng)不同濃度的海水處理后，發(fā)芽率總體呈先升后降的趨勢(shì)。當(dāng)海水濃度為0～1%時(shí)，矢車菊發(fā)芽率略微上升；海水濃度大于1%時(shí)，矢車菊種子發(fā)芽率呈下降的趨勢(shì)；海水濃度為5%時(shí)，種子發(fā)芽率與ck基本一致。由表1可知，海水濃度小于15%時(shí)，種子發(fā)芽率與ck差異不顯著，但是海水濃度大于20%后，發(fā)芽率大幅度下降，與ck差異顯著。

表1 不同濃度的海水處理對(duì)矢車菊種子萌發(fā)的影響

圖1 不同濃度的海水處理對(duì)矢車菊種子發(fā)芽率的影響

2.2 海水脅迫對(duì)矢車菊種子發(fā)芽勢(shì)的影響

發(fā)芽勢(shì)是檢測(cè)種子萌發(fā)速度與整齊度的重要指標(biāo)，是評(píng)價(jià)種子質(zhì)量的重要參考數(shù)據(jù)[11]。由圖2可知，矢車菊種子經(jīng)不同濃度的海水處理后，其發(fā)芽勢(shì)先略微升高再急速下降，最終降為0。海水濃度在0～5%范圍時(shí)，矢車菊種子的發(fā)芽勢(shì)大致相同；海水濃度大于5%，種子發(fā)芽勢(shì)快速下降，濃度為5%～10%時(shí)下降速度最快，當(dāng)海水濃度為30%時(shí)，種子發(fā)芽勢(shì)降為0。由表1可知，海水濃度大于10%后矢車菊種子的發(fā)芽勢(shì)與ck差異顯著；小于5%時(shí)差異不顯著。

圖2 不同濃度的海水處理對(duì)矢車菊種子發(fā)芽勢(shì)的影響

2.3 海水脅迫對(duì)矢車菊種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3可以看出，隨著海水濃度的逐漸增加，矢車菊種子發(fā)芽指數(shù)先上升后下降。海水濃度小于1%時(shí)，種子的發(fā)芽指數(shù)呈上升趨向；大于1%時(shí)呈下降趨向。濃度為1%～20%時(shí)，種子的發(fā)芽指數(shù)下降速度基本一致，其圖像基本呈一條直線。由表1可知，當(dāng)海水濃度小于10%時(shí)，矢車菊種子的發(fā)芽指數(shù)與ck差異不顯著，海水濃度大于15%后，矢車菊種子的發(fā)芽指數(shù)與ck差異顯著。

圖3 不同濃度的海水處理對(duì)矢車菊種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.4 海水脅迫對(duì)矢車菊種子簡(jiǎn)化活力指數(shù)的影響

種子的簡(jiǎn)化活力指數(shù)是評(píng)價(jià)種子質(zhì)量、萌發(fā)、生長(zhǎng)的重要指標(biāo)，綜合了發(fā)芽率與生長(zhǎng)天數(shù)，它更能反映種子在實(shí)際情況下的發(fā)芽速度及幼苗生長(zhǎng)的潛力[12]。由圖4可知，海水脅迫對(duì)矢車菊種子簡(jiǎn)化活力指數(shù)的影響總體呈先升后降的趨勢(shì)。海水濃度小于1%時(shí)，簡(jiǎn)化活力指數(shù)隨著海水濃度的增加而增加；海水濃度大于1%時(shí)，矢車菊種子的簡(jiǎn)化活力指數(shù)急速下降。海水濃度為30%時(shí)，矢車菊種子的簡(jiǎn)化活力指數(shù)降為0。由表1可知，經(jīng)不同濃度海水處理的矢車菊種子，其簡(jiǎn)化活力指數(shù)均與ck差異顯著。

圖4 不同濃度的海水處理對(duì)矢車菊種子簡(jiǎn)化活力指數(shù)的影響

2.5 海水脅迫對(duì)矢車菊種子根長(zhǎng)的影響

由圖5、表1可知，矢車菊種子的根長(zhǎng)隨著海水濃度的增加，其總體趨勢(shì)和簡(jiǎn)化活力指數(shù)的圖像趨勢(shì)大致相同，都是先增加后減少。海水濃度為0～1%時(shí)，矢車菊種子的平均根長(zhǎng)逐漸增加，與ck差異不顯著；海水濃度大于1%時(shí)，隨著海水濃度的增加矢車菊種子的平均根長(zhǎng)逐漸下降；海水濃度大于10%時(shí)，下降坡度較為平緩，與ck相比差異顯著。

圖5 不同濃度的海水處理對(duì)矢車菊種子根長(zhǎng)的影響

2.6 海水脅迫對(duì)矢車菊種子苗長(zhǎng)的影響

由圖6可知，用不同濃度的海水對(duì)矢車菊種子進(jìn)行處理時(shí)，矢車菊種子的平均苗長(zhǎng)呈先升后降的趨勢(shì)。海水濃度大于1%時(shí)，矢車菊種子的平均苗長(zhǎng)逐漸下降，海水濃度為30%時(shí)降為0，種子無(wú)萌發(fā)現(xiàn)象。由表1可知，海水濃度小于1%時(shí)，其平均苗長(zhǎng)與ck差異不顯著，海水濃度大于5%時(shí)差異顯著。

圖6 不同濃度的海水處理對(duì)矢車菊種子苗長(zhǎng)的影響

3 討 論

3.1 矢車菊種子萌發(fā)具有一定耐鹽性

本研究表明， 矢車菊種子對(duì)鹽化、海水侵蝕的土地具有一定的耐受性。數(shù)據(jù)顯示，矢車菊種子萌發(fā)參數(shù)(發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)、簡(jiǎn)化活力指數(shù)、萌發(fā)初期的根長(zhǎng)、苗長(zhǎng))總體均呈先升后降的趨勢(shì)。海水濃度為1%時(shí)，矢車菊種子的所有萌發(fā)參數(shù)都為峰值，且海水濃度為5%時(shí)，雖然所有參數(shù)數(shù)值有所下降，但是矢車菊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)均與ck無(wú)顯著差異，簡(jiǎn)化活力指數(shù)雖差異顯著，但是其平均數(shù)值為11.91，是ck的65%。因此，低濃度的海水對(duì)矢車菊種子的萌發(fā)具有一定的促進(jìn)作用。原因可能是較低濃度的海水對(duì)矢車菊細(xì)胞的迫害作用不強(qiáng)，未能引起其生理系統(tǒng)的大規(guī)模紊亂，反而刺激細(xì)胞內(nèi)的耐鹽機(jī)理發(fā)揮作用，增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)礦質(zhì)元素的吸收與利用，激活酶促保護(hù)系統(tǒng)[13]，而且低濃度的海水可能還會(huì)使種子細(xì)胞形成適應(yīng)性的調(diào)節(jié)機(jī)制，降低滲透勢(shì)，保證矢車菊種子的正常萌發(fā)[14]。

3.2 高濃度海水對(duì)矢車菊種子萌發(fā)具有一定的抑制、迫害作用

本研究表明，海水濃度大于5%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均出現(xiàn)一定幅度的下降，特別是矢車菊種子的發(fā)芽勢(shì)、簡(jiǎn)化活力指數(shù)、根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)下降速度最快。當(dāng)海水濃度達(dá)到20%時(shí)，所有參數(shù)的指標(biāo)與ck差異顯著，而且平均發(fā)芽勢(shì)為3.33%，是ck的9%；平均根長(zhǎng)2.23 cm，也占ck的9%；苗長(zhǎng)平均值為0.6，僅為ck的3.4%。當(dāng)海水濃度為30%時(shí)，各個(gè)萌發(fā)參數(shù)的指標(biāo)與ck相比差異顯著，且所有指標(biāo)的數(shù)值均接近0?？梢娸^高濃度的海水對(duì)矢車菊種子的生長(zhǎng)沒(méi)有促進(jìn)作用，更多的是迫害、抑制作用。原因可能是Na+累積產(chǎn)生毒害作用[15]或者是較高的海水濃度使植物細(xì)胞失水皺縮，甚至出現(xiàn)DNA片段化、細(xì)胞核濃縮變形等PCD特征[16]，使細(xì)胞失去生理功能，各種保護(hù)機(jī)制失去作用，酶系統(tǒng)失去活性，從而使矢車菊種子失去正常的生長(zhǎng)功能，走向死亡[11]。

4 結(jié) 論

我國(guó)擁有著較長(zhǎng)的海岸線，沿海城市較多，而且土壤鹽堿化嚴(yán)重，受多種人為因素的影響，鹽堿化速度正在加快，所以沿海城市的綠化應(yīng)引起關(guān)注。矢車菊具有價(jià)格便宜、發(fā)芽率高、花色多種多樣的特點(diǎn)，且對(duì)鹽有一定的耐受性，在土壤鹽化較為嚴(yán)重的地區(qū)，可以定時(shí)適量的灑水，提高種子的生長(zhǎng)質(zhì)量，必要時(shí)可以采用基因工程技術(shù)提高矢車菊種子的耐鹽度，以便在鹽堿化嚴(yán)重的城市種植。