鹽脅迫對剪股穎種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

楊森浩

摘? ? 要：在不同濃度NaCl溶液下，對剪股穎種子萌發(fā)和幼苗生長情況進行試驗，統(tǒng)計萌發(fā)情況，測定葉綠素含量、脯氨酸含量和相對電導率。試驗結果表明，當NaCl溶液濃度為0時，剪股穎種子發(fā)芽速度最快，發(fā)芽率最高;當NaCl溶液濃度為0.4%時，剪股穎葉綠素含量和脯氨酸含量最高;當NaCl溶液濃度為0.8%時，剪股穎相對電導率的值最高。在總結前人研究的基礎上，闡述了鹽脅迫對剪股穎的影響，從種子萌發(fā)、生長發(fā)育和生理特性等方面，分析了鹽脅迫對剪股穎的響應機制。

關鍵詞：鹽脅迫;剪股穎;種子萌發(fā);生長發(fā)育;生理機制

文章編號：1005-2690（2022）10-0010-03? ? ? ?中國圖書分類號：S688.4? ? ? ?文獻標志碼：B

剪股穎是生活中常見的一種冷季型草坪草，為多年生草本植物。剪股穎喜歡生長在冷涼濕潤地區(qū)或疏林下，適合在寒帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)種植。剪股穎的優(yōu)點有很多，耐熱、抗寒性強，耐瘠薄，耐踐踏，修剪后再生力強;對土壤的要求不嚴格，在微酸性和微堿性土壤中都能生長，pH值在2.6～3.5最適合其生長。剪股穎春季返青速度較慢，但生長速度快、綠期長。

1 鹽脅迫相關理論

1.1 土壤鹽漬化

土壤鹽漬化是指土壤中水分蒸發(fā)后容易溶解的鹽分在土壤表面不斷積累的過程，也稱為鹽堿化。鹽漬土里的可溶性鹽主要包括鈉、鉀、鈣、磷等的硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽和重碳酸鹽。一般中性鹽包括硫酸鹽和氯化物，堿性鹽包括碳酸鹽和重碳酸鹽等。

鹽脅迫是指外界環(huán)境與植物細胞之間相互滲透不平衡而產生的一種傷害。鹽脅迫破壞了細胞內離子平衡，然后造成過氧化脅迫等次生傷害。鹽漬化可以造成離子毒害、滲透脅迫和礦質營養(yǎng)缺乏，導致植物光合作用效率降低，阻礙植物生長發(fā)育，加快植物衰老，最終導致植株死亡[1]。

同時，鹽脅迫會使細胞內自由基產生與自由基消除的平衡失調，造成脂質過氧化傷害，降低植物的產量與品質。土壤鹽漬化嚴重破壞生態(tài)環(huán)境，給植物生長帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。鹽脅迫已經成為影響農業(yè)生產的重要環(huán)境脅迫因子之一。

1.2 鹽脅迫下植物生理指標的變化

造成植物鹽害的原因主要有水分脅迫和離子脅迫。植物細胞的原生質膜是一種半透明的膜。水分可以自由進入細胞，而其他物質都是原生質膜讓其選擇性通過。隨著土壤中含鹽量不斷增加，水分不斷減少，植物吸水能力逐漸減弱，從而造成生理干旱[2]。

植物細胞內大部分的酶只有在很低的離子濃度范圍內才能生存，鹽分過多使植物體內離子濃度過高，從而導致酶的活性降低或喪失[3]。過量的氯離子滲入細胞，會使葉綠素遭到破壞、蛋白質合成受到抑制、脯氨酸含量增多、質膜透性變大。通過細胞生理變化，可以判斷出鹽脅迫強度的大小。

1.2.1 葉綠素含量

植物光合作用主要靠葉綠素進行。根據(jù)葉綠體色素提取液對可見光譜的吸收，利用分光光度計測定葉綠素在某一特定波長下的吸光度，即可用公式計算出提取液中葉綠素的含量。因為葉綠素不溶于乙醇、丙酮等極性溶液，所以可以用丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯等極性溶液提取葉綠素。

1.2.2 脯氨酸含量

在鹽脅迫下，植物內的脯氨酸是主要調節(jié)物質。脯氨酸不僅可以保護生物分子，還是使植物從脅迫條件快速恢復到正常的還原劑。脯氨酸有防止質膜透性發(fā)生變化、保證質膜的完整性等功能。脯氨酸與膜磷脂可以轉化為蛋白，穩(wěn)定細胞結構。鹽脅迫下，許多植物體內脯氨酸含量會增加，并且這種含量增加與植物抗逆性有一定關系，因此可以將脯氨酸作為研究植物抗逆性的一項生理指標。

1.2.3 質膜透性

植物細胞質膜具有一定的選擇性。正常情況下，質膜是植物細胞與外界環(huán)境之間一切物質交換的必經之地。當植物處于鹽脅迫的狀態(tài)下時，對細胞不利環(huán)境因素首先接觸到質膜，讓質膜受到一定程度的損傷，使質膜的透性變大。將受鹽脅迫的植物組織放入到離子水中，發(fā)現(xiàn)水的電導率增大?？梢允褂秒妼x測定細胞電導率變化，從而反映出植物細胞質膜透性的變化。

1.3 國內外研究趨勢

關于植物耐鹽性的研究，可以從鹽脅迫對植物的生長、水分關系、光和色素及蛋白、脂類、離子水平、阻礙光合作用和影響生理機制的變化等方面入手。對植物鹽脅迫研究進展進行深入了解，可以為植物抗鹽性研究和培育耐鹽新品種提供參考依據(jù)。

充分利用植物的耐鹽性基因培育多種耐鹽植物品種是提高植物抗鹽性的最常見和最根本有效的一種方法，主要包括雜交育種、組織培養(yǎng)法、細胞工程和基因工程等方法。應利用基因工程與其他培養(yǎng)技術手段相結合，培育出具有應用價值的抗鹽性品種。

1.4 課題研究目的和意義

土地鹽漬化現(xiàn)象日趨嚴重，鹽堿化已經嚴重影響植物正常發(fā)育。雖然可以用淡水沖洗的辦法解決土壤鹽漬化，但是我國水資源有限，因此這種方法不可行。用草坪將地面有效覆蓋，能夠減少水分蒸發(fā)，也可以減輕可溶性鹽分在地表的積累。在鹽脅迫下，草坪草會改變自身的外部形態(tài)、改變質膜的透性和脯氨酸的含量等，適應環(huán)境。研究草坪草的抗鹽能力，可以對草坪草引種、培育以及管理提供科學依據(jù)，并且對城市綠化和農業(yè)發(fā)展都有極大的推動作用。

2 試驗方法

2.1 種子萌發(fā)測定

配制高錳酸鉀溶液，將細弱剪股穎種子在高錳酸鉀溶液中浸泡15～20 min消毒，然后將浸泡好的種子用蒸餾水沖洗5次。洗凈后，將種子放在濾紙上晾干。配制蒸餾水以及濃度為0.2%、0.4%、0.8%、1.4%的鹽溶液。將細弱剪股穎種子分為5組，每組50顆。將種子分別放入帶有土壤的花盆中，用配制好的蒸餾水和鹽溶液分組澆水。要澆透水，使其有充足的水分。每個盆底放置塑料盤，每次澆水后讓滲出的水分回到處理的盆中，保持土中鹽分不流失。拿出200顆剪股穎種子，將其播入穴盤后澆水，以備后用。每天觀察發(fā)芽數(shù)量，測量幼苗高度，記錄數(shù)據(jù)。25 d后計算發(fā)芽率。

發(fā)芽率=發(fā)芽種子粒數(shù)/總種子粒數(shù)×100% （1）

發(fā)芽勢=n/N×100% （2）

式中：n為前8 d發(fā)芽粒數(shù)，N為供試種子粒數(shù)。

相對鹽害率=（對照發(fā)芽率-處理發(fā)芽率）/對照發(fā)芽率 （3）

試驗進行25 d后，隨機從每組培養(yǎng)皿選取10棵幼苗，分別用尺子測量苗長。

2.2 葉綠素含量測定

將在蒸餾水和不同濃度鹽溶液處理的剪股穎苗剪掉根部以上的綠色部分，稱取0.01 g，分別放入研缽中。加入95%乙醇、碳酸鈣，進行研磨，直到無顆粒狀，重復5次。將濾紙折成漏斗狀，底部不要有漏洞。將濾紙放入漏斗，用膠頭滴管吸入95%乙醇將濾紙周邊澆濕。將研磨好的剪股穎苗沿著濾紙倒入量筒中，用乙醇清洗研缽，殘余液體沿濾紙倒入量筒進行過濾，直到液體中沒有顆粒狀物為止，定容到10 mL，將過濾好的液體倒入比色皿中。以95%乙醇作為對照組，放入分光光度計中，波長調至645 nm、663 nm，分別測定吸光度，最終記錄測量數(shù)據(jù)。

葉綠素含量=C×V×N/（W×1 000） （4）

式中：C為色素含量，單位為mg/L;V為提取液體積，單位為mL;N為稀釋倍數(shù);W為樣品鮮質量或干質量，單位為g;1 000為換算單位，即1 L=1 000 mL。

2.3 脯氨酸含量測定

將種植在穴盤里的剪股穎種苗移出，使其根部浸泡于鹽溶液中，放置不同濃度鹽溶液浸泡2～3 d。配制茚三酮試劑，稱量2.5 g茚三酮，放入冰醋酸60 mL和6 mol/L的磷酸40 mL混合液中攪拌，放入水浴鍋內，溫度調至70 ℃加熱溶解，放置安全地方穩(wěn)定試劑24 h。

稱取經過鹽溶液處理的剪股穎苗0.05 g，用80%乙醇和少許石英砂在研缽中研磨，直到無顆粒狀。將濾紙折成漏斗狀，底部不要有漏洞，放入漏斗。在濾紙中放入活性炭和80%乙醇，將研磨的溶液沿濾紙倒入具塞試管中，再用80%乙醇沖洗研缽，沖洗液并入具塞試管中，過濾至無色透明為止。用80%乙醇定容到10 mL，加蓋置于80 ℃恒溫水浴鍋中加熱20 min。

在試管中加入其容量1/5的人工沸石，強烈震蕩5 min，將液體在離心機上離心10 min，取上清液備用。取2 mL液體倒入具塞培養(yǎng)皿中，加入2 mL冰醋酸和2 mL茚三酮試劑，加蓋密封，在水浴鍋100 ℃內加熱15 min。

冷卻后，將溶液倒入比色皿，放入分光光度計，將2 mL醋酸和2 mL茚三酮試劑混合液作為對照組，將分光光度計調至515 nm處。

脯氨酸含量=c×V /（W×V） （5）

式中：c為由標準曲線上查到的脯氨酸含量;V為提取液總體積;V為測定系統(tǒng)中提取液的加入量;W為樣品質量。

2.4 質膜透性測定

選取剪股穎苗若干，剪下后，用紗布擦干凈，分為兩份。將一份放入小燒杯中放置于50 ℃恒溫箱內烘干，處理1 h。另一份用濕潤的紗布包好，放置于室溫條件下，作為對照。將烘干后的葉片用蒸餾水沖洗干凈，并用濾紙吸干，然后剪成長約1 cm的小段，放入試管中，往試管中加入20 mL蒸餾水，浸沒剪股穎。

將試管放入真空泵中抽氣7～8 min，排出試管和細胞間隙中的空氣。然后緩緩放入空氣，使試管中的苗開始下沉。將抽過氣的試管取出，放在試管架上靜置20 min，在20～25 ℃恒溫下，用電導率儀測定溶液電導率。將試管置于水浴鍋中15 min，殺死植物組織，用水冷卻10 min，在20～25 ℃恒溫下，測定其煮沸電導率。相對電導率計算公式如下。

相對電導率=處理電導率/煮沸電導率×100% （6）

3 結果與分析

3.1 種子發(fā)芽率

蒸餾水和0.2%NaCl溶液處理的剪股穎種子在第八天開始萌發(fā)，蒸餾水處理長出3棵苗，0.2%NaCl溶液處理長出1棵苗。0.4%NaCl溶液處理的剪股穎種子在第十二天開始萌發(fā)，長出兩棵苗。0.8%和1.4%NaCl溶液處理的剪股穎種子在第十四天開始萌發(fā)，0.8%NaCl溶液處理長出兩棵苗，1.4%NaCl溶液處理長出1棵苗。由此得出結論，NaCl溶液濃度越大，剪股穎種子開始萌芽的時間越晚。

由試驗可知，剪股穎種子在蒸餾水浸泡下發(fā)芽率最高，發(fā)芽率為80%。隨著NaCl溶液濃度提高，剪股穎種子發(fā)芽率呈下降趨勢。NaCl溶液濃度為0.2%時，剪股穎種子發(fā)芽率與清水對照不顯著;NaCl溶液濃度為0.4%時，剪股穎種子發(fā)芽率與清水對照差異顯著;NaCl溶液濃度為0.8%和1.4%時，剪股穎種子發(fā)芽率與清水對照差異達到較為顯著的水平。由此得出結論，隨著NaCl溶液濃度的提高，剪股穎種子發(fā)芽率呈下降趨勢。

通過試驗發(fā)現(xiàn)，在25 ℃培養(yǎng)箱里的剪股穎種子在不同濃度NaCl溶液中的發(fā)芽率明顯不如自然室溫條件下的發(fā)芽率，由此可以得出，剪股穎種子更適合在自然室溫條件下生長。

3.2 葉綠素含量

試驗得出，當NaCl溶液濃度為0.4%時，剪股穎葉綠素含量最高，葉綠素含量為0.003 mg/g。當NaCl溶液濃度在0～0.4%之間時，隨著NaCl溶液濃度提高，剪股穎葉綠素含量逐漸提高。當NaCl溶液濃度為0.2%時，葉綠素含量為0.002 mg/g，與蒸餾水對照相比明顯增加，與NaCl溶液濃度0.4%的差異不明顯。當NaCl溶液濃度在0.4%～0.8%之間時，剪股穎葉綠素含量開始急劇減少。當NaCl溶液濃度在0.8%～1.4%之間時，剪股穎葉綠素含量逐步增多。試驗結果表明，當NaCl溶液濃度為0.4%時，植物光合作用最強。

3.3 脯氨酸含量

由試驗得出，當NaCl溶液濃度在0～0.4%之間時，剪股穎的脯氨酸含量隨著NaCl溶液濃度的提高而提高;當NaCl溶液濃度在0.4%～0.8%之間時，剪股穎的脯氨酸含量急劇下降;當NaCl溶液濃度在0.8%～1.4%之間時，剪股穎的脯氨酸含量開始逐步上升。以蒸餾水為對照組，當NaCl溶液濃度為0.2%時，脯氨酸含量上升42 μg/g;當NaCl溶液濃度為0.4%時，脯氨酸含量上升107 μg/g;當NaCl溶液濃度為0.8%，脯氨酸含量上升3.8 μg/g;當NaCl溶液濃度為1.4%，脯氨酸含量上升12.6 μg/g。試驗結果表明，在NaCl溶液濃度為0.4%時，脯氨酸含量達到最高值。

3.4 相對電導率

由試驗得出，在鹽脅迫情況下，當NaCl溶液濃度為0.8%時，相對電導率的值最大，為118.9%。當NaCl溶液濃度在0～0.8%之間時，剪股穎相對電導率隨著溶液濃度增大而增大;當NaCl溶液濃度在0.8%～1.4%之間時，剪股穎相對電導率開始下降。以蒸餾水為對照，當NaCl溶液濃度為0.2%時，相對電導率上升2.1%;當NaCl溶液濃度為0.4%時，相對電導率上升4.8%;當NaCl溶液濃度為0.8%，相對電導率上升7.2%;當NaCl溶液濃度為1.4%，相對電導率上升5.9%。

4 結論與討論

本次試驗中，在鹽脅迫條件下，種子萌發(fā)受到了一定的影響。剪股穎種子開始萌發(fā)時間隨著NaCl溶液濃度的提高而推遲，發(fā)芽率隨著NaCl溶液濃度的提高而下降。

不同濃度NaCl溶液處理下，剪股穎的葉綠素含量和脯氨酸含量都在NaCl溶液濃度為0.4%時達到最高值;當NaCl溶液濃度在0～0.4%之間時，隨著NaCl溶液濃度的提高，葉綠素含量和脯氨酸含量提高;當NaCl溶液濃度在0.4%～0.8%之間時，葉綠素含量和脯氨酸含量下降比較明顯;當NaCl溶液濃度在0.8%～1.4%之間時，葉綠素含量和脯氨酸含量逐步提高。

研究表明，當NaCl溶液濃度為0.4%時，剪股穎體內生理指標達到最高值，剪股穎的耐鹽性達到最高。如果再提升NaCl溶液濃度，就會影響剪股穎生長。試驗測得的相對電導率基本隨著NaCl溶液濃度的提高而提高，說明鹽溶液會破壞質膜，使質膜透性增大。

本次試驗旨在為植物抗鹽性研究提供參考依據(jù)。由于鹽脅迫下植物生理機制變化多樣，對于植物抗鹽性的研究仍有待深入。

參考文獻：

[1]劉婉，胡文玉.NaCl脅迫下離體小麥葉片內抗壞血酸與幾種生理生化指標變化的關系[J].植物生理學通訊，1997，33（6）：423-425.

[2]郭蓓，邱麗娟，李向華，等.植物鹽誘導基因的研究進展[J].農業(yè)生物技術學報，1999，7（4）：401-408.

[3]王潤賢，周興元，葛晉綱.3種暖季型草坪草對土壤鹽分脅迫的生理響應[J].安徽農業(yè)大學學報，2010，37（4）：720-725.