混合鹽堿脅迫對(duì)矮牽牛種子萌發(fā)的影響

王智威 蘇冉 杜文秀 ?；弁? 李海云

摘? ? 要：采用培養(yǎng)皿濾紙法研究了不同濃度（0，30，60，90，120 mmol·L-1）的混合鹽堿（NaCl與 Na2CO3等摩爾混合）溶液對(duì)矮牽牛種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，矮牽牛種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚芽長(zhǎng)及胚根長(zhǎng)均隨鹽堿溶液濃度的增加而下降，其中活力指數(shù)和胚芽長(zhǎng)下降幅度最大，說(shuō)明混合鹽堿脅迫抑制矮牽牛種子的萌發(fā)，活力指數(shù)和胚芽長(zhǎng)是敏感指標(biāo);根據(jù)各指標(biāo)回歸線性方程的綜合分析，得出矮牽牛種子萌發(fā)期耐鹽堿適宜濃度范圍≤31.30 mmol·L-1，半致死濃度和極限濃度分別為61.84，110.71 mmol·L-1。

關(guān)鍵詞：矮牽牛;鹽堿脅迫;種子萌發(fā);半致死濃度

中圖分類(lèi)號(hào)：S661.2? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.05.001

Abstract：The effects of different concentrations （0， 30， 60， 90， 120 mmol·L-1） of complex saline-alkali （equal molar mixture of NaCl and Na2CO3） on seed germination of Petunia hybrida were studied by using the method of petri dish filter paper. The results showed that the germination rate， germination potential， germination index， vigor index， length of germ and radicle of Petunia hybrida seeds decreased with the increase of saline-alkali solution concentration， among which vigor index and germ length had the biggest decline ranges. These results indicated that complex saline-alkali inhibited the germination of Petunia hybrida seeds， and vigor index and germ length were sensitive indexes. According to the comprehensive analysis of the regression linear equation of each index， we could concluded that the suitable concentration range of complex saline-alkali tolerance of Petunia hybrida seeds during germination was less than 31.30 mmol·L-1， the half lethal concentration and the limit concentration were 61.84 and 110.71 mmol·L-1 respectively.

Key words： Petunia hybrida;saline-alkali stress; seed germination; half lethal concentration

鹽堿化土壤在世界范圍內(nèi)廣泛分布[1]，鹽堿脅迫會(huì)導(dǎo)致植物吸水困難、離子失衡，從而抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育[2]。鹽堿脅迫已經(jīng)成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土壤生產(chǎn)力的主要因素之一。鹽堿化土地是我國(guó)重要的土地資源，面積約為 9.87×108 hm2，居世界第3位[3]。因此，鹽堿土資源的開(kāi)發(fā)利用是亟待解決的問(wèn)題之一。

草本植物是鹽堿地植被建設(shè)的重要組成部分[4]，目前選擇耐鹽堿草本植物是開(kāi)發(fā)利用鹽堿化土壤的重要舉措。植物種子萌發(fā)期對(duì)鹽堿脅迫較為敏感[5]，而種子能否在鹽堿脅迫條件下正常萌發(fā)是開(kāi)發(fā)利用鹽堿化土壤的決定性因素。前人對(duì)鹽、堿脅迫的研究大多集中于單純的鹽脅迫或堿脅迫，而對(duì)混合鹽堿脅迫的研究較少。實(shí)際上，我國(guó)大部分鹽堿土壤中中性鹽（NaCl、Na2SO4）和堿性鹽（NaHCO3、Na2CO3）并存，其中又以NaCl和Na2CO3為主，所以混合鹽堿脅迫才是鹽堿土開(kāi)發(fā)利用中存在的主要問(wèn)題。

矮牽牛是一種草本觀賞植物，花色多樣、花期長(zhǎng)，在世界范圍內(nèi)廣泛種植，享有“花壇皇后”及“世界花壇花卉之王”的美譽(yù)[6]。本試驗(yàn)通過(guò)研究混合鹽堿脅迫對(duì)矮牽牛種子萌發(fā)指標(biāo)的影響，初步探討矮牽牛種子萌發(fā)期的耐鹽堿范圍及敏感指標(biāo)，以期為矮牽牛在鹽堿地區(qū)的種植提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試矮牽牛長(zhǎng)耕牌‘夢(mèng)幻系列種子購(gòu)于春滿園種業(yè)。

1.2 試驗(yàn)處理

將中性鹽 NaCl和堿性鹽 Na2CO3，按照1∶1（摩爾比）的比例混合，混合液設(shè)為0（CK），30，60，90，120 mmol·L-1共 5個(gè)濃度梯度。

選取飽滿一致的矮牽牛種子用3%的NaClO溶液消毒10 min，蒸餾水沖洗5次，均勻擺放在鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑9 cm）中，每皿50粒，分別加入不同濃度的鹽堿混合液5 mL，每個(gè)培養(yǎng)皿做為1次重復(fù)，每個(gè)處理重復(fù)3次。將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱中（25±1） ℃培養(yǎng)11 d，種子萌發(fā)期間逐日定時(shí)稱(chēng)質(zhì)量并補(bǔ)充水分，每日記錄種子發(fā)芽數(shù)，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)測(cè)量胚芽長(zhǎng)和胚根長(zhǎng)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

萌發(fā)率（GR）= n/N×100%，式中n為11 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù);N為供試種子粒數(shù)。

發(fā)芽勢(shì)（GE）= n/N×100%，式中n為前6 d發(fā)芽種子數(shù);N為供試種子粒數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)（GI）= ΣGn/Dn，式中Gn為第n 天種子發(fā)芽的個(gè)數(shù);Dn為發(fā)芽天數(shù)。

活力指數(shù)（VI）= 發(fā)芽指數(shù) （GI）×S，式中S表示胚根長(zhǎng)度（mm）[7]。

根據(jù)鹽堿溶液濃度各指標(biāo)相對(duì)值分別擬合回歸直線方程，并根據(jù)回歸方程分別計(jì)算出各指標(biāo)相對(duì)值不低于對(duì)照的75%、等于對(duì)照的50%和10%時(shí)所對(duì)應(yīng)的濃度，即適宜濃度范圍、半致死濃度和極限濃度[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016整理數(shù)據(jù)，并計(jì)算各指標(biāo)及其相對(duì)值，用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性（P<0.05）和相關(guān)性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫對(duì)矮牽牛種子發(fā)芽指標(biāo)的影響

由表1可以看出，矮牽牛種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)均隨鹽堿脅迫程度的增加而下降。與對(duì)照相比，30 mmol·L-1的鹽堿溶液顯著降低矮牽牛種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)，其中活力指數(shù)下降幅度最大，達(dá)到27.93%;60，90，120 mmol·L-1處理下，也是活力指數(shù)下降幅度最大。由此說(shuō)明，鹽堿脅迫抑制矮牽牛種子萌發(fā)，其中活力指數(shù)最敏感。

2.2 鹽堿脅迫對(duì)矮牽牛胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)的影響

由表2及圖1可知，鹽堿溶液濃度越高，矮牽牛胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)越短。與對(duì)照相比，30 mmol·L-1的鹽堿處理就已經(jīng)顯著抑制胚芽伸長(zhǎng)，當(dāng)鹽堿溶液濃度達(dá)到60 mmol·L-1時(shí)，胚根伸長(zhǎng)才受到顯著抑制，120 mmol·L-1處理下，矮牽牛僅僅有胚根突破種皮。由此說(shuō)明，鹽堿脅迫抑制矮牽牛胚芽和胚根的伸長(zhǎng)，與胚根相比較，胚芽對(duì)鹽堿脅迫更加敏感。

2.3 矮牽牛種子萌發(fā)期對(duì)鹽堿脅迫的耐受范圍

以鹽堿溶液濃度為橫坐標(biāo)，各指標(biāo)相對(duì)值為縱坐標(biāo)分別擬合回歸直線方程，如表3所示，基于不同指標(biāo)得出的矮牽牛萌發(fā)期耐鹽堿范圍有所不同，基于胚芽長(zhǎng)得出的耐鹽堿適宜濃度范圍（≤25.91 mmol·L-1）和半致死濃度（54.45 mmol·L-1）最低，基于活力指數(shù)得出的極限濃度（≤93.06 mmol·L-1）最低。綜合這6項(xiàng)指標(biāo)，矮牽牛種子萌發(fā)期耐鹽堿適宜濃度范圍≤31.30 mmol·L-1，半致死濃度和極限濃度分別為61.84，110.71 mmol·L-1。

2.4 鹽堿脅迫下矮牽牛種子萌發(fā)期各指標(biāo)的相關(guān)性

由表4 可知，鹽堿脅迫下矮牽牛種子萌發(fā)期各指標(biāo)之間均呈極顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)大多高于0.9。與萌發(fā)率相關(guān)系數(shù)最高的是發(fā)芽指數(shù)，最低的是活力指數(shù)，而與活力指數(shù)相關(guān)性最高的是胚根長(zhǎng)，其次為胚芽長(zhǎng)，相關(guān)系數(shù)分別高達(dá)0.988，0.979。

3 結(jié)論與討論

種植耐鹽堿草本植物是開(kāi)發(fā)、利用和改良鹽堿地最經(jīng)濟(jì)有效的措施之一[9]，植物能夠在鹽堿脅迫下正常生長(zhǎng)發(fā)育的前提條件是種子能夠在鹽堿土壤順利萌發(fā)出苗[10]，因此必須明確草本植物萌發(fā)期的耐鹽堿范圍。

目前，有關(guān)植物抗鹽的研究大多以NaCl單一鹽類(lèi)為主要脅迫因子。NaCl可抑制多種植物，如黃瓜、油菜、濱藜、海篷子、草木樨、沙打旺等種子的萌發(fā)，NaCl濃度與植物種子萌發(fā)率之間基本呈顯著負(fù)相關(guān)。NaCl抑制植物種子萌發(fā)的主要原因是滲透脅迫和Na+的毒害作用[11-12]。與中性鹽NaCl相比較，堿性鹽Na2CO3和 NaHCO3對(duì)假葦拂子茅種子萌發(fā)、胚芽和胚根伸長(zhǎng)的抑制程度更大[13]。還有研究表明，復(fù)合鈉鹽對(duì)藜麥種子萌發(fā)的抑制程度大于單鈉鹽NaHCO3和NaCl[14]，混合鹽堿脅迫可以抑制油菜、向日葵、星星草、蒲公英、龍葵、無(wú)芒雀麥、板藍(lán)根及紫穗槐等植物種子的萌發(fā)。在本研究中混合鹽堿脅迫也降低了矮牽牛種子的萌發(fā)率，溶液濃度越高，萌發(fā)率越低，說(shuō)明脅迫程度越高，種子萌發(fā)受到的抑制程度越大。而申忠寶等[15]研究表明，低濃度（≤200 mmol·L-1）鹽堿脅迫提高了羊草和偃麥草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。鹽堿脅迫對(duì)植物種子萌發(fā)的影響不僅與植物種類(lèi)有關(guān)，也與鹽堿的組成成分、比例及其濃度有關(guān)。

發(fā)芽勢(shì)在一定程度上反映種子播種后出苗的整齊程度[16];發(fā)芽指數(shù)除了反映發(fā)芽整齊程度之外，還可反映種子的萌發(fā)速度;活力指數(shù)是種子發(fā)芽速率和生長(zhǎng)量的綜合反映，是種子活力的更好指標(biāo)。本試驗(yàn)中60 mmol·L-1的鹽堿脅迫下，矮牽牛種子的活力指數(shù)從對(duì)照的281.79下降到了27.28，降低幅度高達(dá)90.32%，而萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)下降幅度一般在51%以下。由此可以看出，活力指數(shù)對(duì)鹽堿脅迫最為敏感。

李玉明[17]的研究結(jié)果表明，鹽堿脅迫對(duì)高粱地上部分的影響大于地下部分，本試驗(yàn)結(jié)果與其基本一致，顯著抑制胚芽和胚根伸長(zhǎng)的起始鹽堿溶液濃度分別為30，60 mmol·L-1，說(shuō)明鹽堿脅迫對(duì)矮牽牛胚芽的抑制效應(yīng)高于對(duì)胚根的抑制效應(yīng)。對(duì)于獨(dú)行菜而言，則是胚芽對(duì)鹽堿脅迫的敏感性小于胚根[18]。這可能是因?yàn)橹参锊煌M織和器官對(duì)鹽堿脅迫的反應(yīng)程度因植物種類(lèi)不同而有所不同。

半致死濃度及極限濃度的高低可以反映植物對(duì)某一逆境的抗性大小。本試驗(yàn)條件下，與其他指標(biāo)相比較，基于胚芽長(zhǎng)得出的矮牽牛萌發(fā)期耐鹽堿適宜濃度范圍（≤25.91 mmol·L-1）和半致死濃度（54.45 mmol·L-1）最低，基于活力指數(shù)得出的極限濃度（≤93.06 mmol·L-1）最低，這也再次說(shuō)明矮牽牛種子萌發(fā)期活力指數(shù)及胚芽長(zhǎng)是反應(yīng)鹽堿脅迫程度的敏感指標(biāo)。相關(guān)性分析表明，活力指數(shù)與胚芽長(zhǎng)這兩個(gè)指標(biāo)之間呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.979。

混合鹽堿脅迫抑制矮牽牛種子的萌發(fā)及胚芽和胚根的伸長(zhǎng)，抑制程度隨鹽堿溶液濃度升高而增大，對(duì)鹽堿脅迫較為敏感的指標(biāo)是活力指數(shù)和胚芽長(zhǎng)，矮牽牛種子萌發(fā)期耐鹽堿適宜濃度范圍≤31.30 mmol·L-1，半致死濃度和極限濃度分別為61.84，110.71 mmol·L-1。

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