赤霉素對(duì)NaCl脅迫下大黃種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

李依民，梁小燕，張 晗，高 靜，王 楠，徐 進(jìn)，成世強(qiáng)，彭 亮，張 崗

赤霉素對(duì)NaCl脅迫下大黃種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

李依民1, 2，梁小燕1#，張 晗1, 2*，高 靜1，王 楠2，徐 進(jìn)3, 4，成世強(qiáng)4，彭 亮1，張 崗1, 2*

1. 陜西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 陜西省秦嶺中草藥應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 712046 2. 陜西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 陜西省中醫(yī)藥管理局“秦藥”研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 712046 3. 鎮(zhèn)巴縣百花谷現(xiàn)代農(nóng)牧開(kāi)發(fā)有限公司，陜西 漢中 723600 4. 鎮(zhèn)巴縣科技進(jìn)步促進(jìn)中心，陜西 鎮(zhèn)巴 723600

研究NaCl脅迫下掌葉大黃、唐古特大黃和藥用大黃種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)特性及赤霉素（GA3）引發(fā)對(duì)鹽脅迫下種子萌發(fā)及幼苗發(fā)育的影響。設(shè)置0、100、150、200、250 mmol/L NaCl脅迫，200、250 mg/L GA3拌種或浸種實(shí)驗(yàn)，雙層濾紙培養(yǎng)法分析鹽脅迫下3種大黃種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)。3種大黃種子發(fā)芽率隨NaCl濃度增加直線下降、鹽相對(duì)傷害率直線上升（＜0.05），子葉長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)、根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)等受到強(qiáng)烈抑制（＜0.05）。200 mmol/L NaCl下GA3拌種或浸種能顯著提高掌葉大黃種子發(fā)芽率（＜0.05），250 mmol/LNaCl下僅GA3拌種有作用（＜0.05）；200 mmol/L NaCl下2個(gè)質(zhì)量濃度GA3拌種、低質(zhì)量濃度浸種提高唐古特大黃種子發(fā)芽率（＜0.05），250 mmol/L NaCl下GA3無(wú)促進(jìn)作用（＞0.05）；GA3拌種和高質(zhì)量濃度GA3浸種能提高150 mmol/L NaCl下藥用大黃種子發(fā)芽率（＜0.05），100 mmol/L NaCl下GA3無(wú)促進(jìn)作用（＞0.05）。GA3浸種能促進(jìn)鹽脅迫下掌葉大黃、唐古特大黃和藥用大黃幼苗根和苗的生長(zhǎng)（＜0.05）。NaCl脅迫下3種大黃種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)均受到抑制，3種大黃種子和幼苗耐鹽性有差異，藥用大黃耐鹽性最低，GA3拌種或浸種引發(fā)能不同程度緩解高鹽脅迫下大黃種子萌發(fā)和幼苗發(fā)育。

掌葉大黃；唐古特大黃；藥用大黃；種子；鹽脅迫；赤霉素；引發(fā)

隨著氣候環(huán)境的不斷惡化以及人類活動(dòng)的影響，土壤鹽漬化程度在全球范圍內(nèi)不斷加劇，嚴(yán)重影響植物的形態(tài)建成與生態(tài)分布[1]。鹽脅迫通過(guò)滲透脅迫引起細(xì)胞代謝變化，可能導(dǎo)致植物生長(zhǎng)發(fā)育不良、產(chǎn)量或品質(zhì)下降[2-3]。自然情況鹽脅迫下植物種子首先暴露，種子萌發(fā)特性因此成為植物生理代謝的關(guān)鍵點(diǎn)。鹽脅迫通常抑制植物種子萌發(fā)，也有研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)存在濃度效應(yīng)，如低濃度NaCl（≤0.4%）處理促進(jìn)棉花種子萌發(fā)，而高濃度（＞0.7%）則顯著抑制[4]。為提高鹽脅迫等逆境下植物種子萌發(fā)、生長(zhǎng)勢(shì)，研究中常用滲透引發(fā)、激素引發(fā)等方法[5-6]。赤霉素（gibberellin，GA）是一大類重要的植物激素，不僅在調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育中起重要作用，還能有效改善鹽脅迫下種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)發(fā)育[7]，已有GA3引發(fā)處理通關(guān)藤[8]、膜莢黃芪[9]等藥用植物種子鹽脅迫下萌發(fā)特性研究的報(bào)道。但是，GA3引發(fā)調(diào)控逆境下藥用植物種子萌發(fā)或生長(zhǎng)代謝的相關(guān)報(bào)道普遍較少，研究還有待加強(qiáng)。

大黃為掌葉大黃L.、唐古特大黃Maxim. ex Balf.或藥用大黃Baill.的干燥根和根莖，味苦、性寒，具有瀉下攻積、清熱瀉火、涼血解毒等功效，用于實(shí)熱積滯、血熱吐衄、目赤咽腫等癥[10]。大黃主要有蒽醌類、蒽酮類、黃酮類、鞣質(zhì)類等多種有效成分[11]，具有瀉下、抗炎和止血等藥理活性[12]。大黃功效明確、作用顯著，臨床應(yīng)用十分廣泛，而大黃野生資源有限，主要以栽培方式主產(chǎn)于甘肅、青海、陜西、四川等省區(qū)高海拔區(qū)域[13]。大黃生境主要表現(xiàn)為低溫、高光強(qiáng)、鹽或旱脅迫等方面，對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育和藥材品質(zhì)形成可能有積極作用。大黃為3基原藥材，不同品種遺傳及習(xí)性差異以及人工栽培過(guò)程影響因素多等因素導(dǎo)致藥材質(zhì)量不穩(wěn)定。目前，大黃研究主要集中在化學(xué)成分、藥理作用、臨床應(yīng)用及次生代謝調(diào)控等方面[14]，大黃種子萌發(fā)與環(huán)境條件尤其是與鹽脅迫的關(guān)系研究尚不清楚。因此，本研究以正品大黃基原植物種子為材料，探索3種大黃種子在鹽脅迫下的響應(yīng)差異，同時(shí)篩選有效緩解鹽害、提高大黃幼苗耐鹽性的最適GA3濃度及施用方式，以促進(jìn)大黃資源在漸變環(huán)境下的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)所用3種大黃種子由陜西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院王繼濤高級(jí)實(shí)驗(yàn)師鑒定為掌葉大黃L.、唐古特大黃Maxim. ex Balf.和藥用大黃Baill.的干燥成熟種子，分別產(chǎn)自甘肅省和政縣、甘肅省合作縣、陜西省鎮(zhèn)巴縣。GA3購(gòu)自上海源葉生物公司，NaCl為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 方法

選擇大小均勻、飽滿的3種大黃種子，分別置于蒸餾水中浸泡24 h后，按照黑小斌等[13]建立的方法進(jìn)行大黃種子消毒處理，用無(wú)菌蒸餾水沖洗3～4次后待用。

使用NaCl模擬鹽脅迫。將NaCl配制成0（CK）、100、150、200、250 mmol/L 5個(gè)濃度梯度的溶液。預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NaCl濃度≥250 mmol/L處理對(duì)掌葉大黃種子萌發(fā)產(chǎn)生明顯抑制，當(dāng)NaCl濃度≥200 mmol/L明顯抑制唐古特大黃種子萌發(fā)，所以二者在200和250 mmol/L NaCl條件下實(shí)驗(yàn)；NaCl濃度為150 mmol/L處理藥用大黃種子萌發(fā)率明顯降低，故選用100和150 mmol/L NaCl為實(shí)驗(yàn)濃度。

預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)GA3≤200 mg/L對(duì)大黃種子萌發(fā)無(wú)促進(jìn)作用，GA3≥300 mg/L對(duì)大黃種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制，所以GA3設(shè)定200和250 mg/L。GA3施用方式為拌種和浸種2種[15]。拌種：將GA3與NaCl配制成符合研究條件的溶液，加入種子發(fā)芽床，使GA3始終貫穿整個(gè)處理過(guò)程。浸種：將大黃種子浸泡于GA3溶液24 h后用蒸餾水沖洗至凈后置入發(fā)芽床，此后種子不再與GA3接觸。試驗(yàn)在墊有3層濾紙的150 mmol/L培養(yǎng)皿中實(shí)施，每個(gè)培養(yǎng)皿中100粒種子，重復(fù)3次。所有材料在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，（20±2）℃、12 h/12 h光照/黑暗、光照強(qiáng)度15 000 lx。每天加入適量的溶液，以保持濾紙濕潤(rùn)。

1.3 種子萌發(fā)指標(biāo)測(cè)定

每天記錄種子的發(fā)芽個(gè)數(shù)，連續(xù)觀察10 d。第5天計(jì)算其發(fā)芽勢(shì)；第10天計(jì)算其發(fā)芽率和相對(duì)NaCl傷害率。

發(fā)芽勢(shì)＝第5天種子發(fā)芽率/供試種子總數(shù)

種子發(fā)芽率＝第10天種子萌發(fā)總數(shù)/供試種子總數(shù)

相對(duì)NaCl傷害率＝(對(duì)照發(fā)芽率?處理發(fā)芽率)/對(duì)照發(fā)芽率

1.4 幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

實(shí)驗(yàn)第10天，從各重復(fù)組中每組任意取10株幼苗測(cè)量其子葉、胚軸、根及苗長(zhǎng)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2019對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖分析，SPSS 24.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)NaCl傷害率、子葉長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)、根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)進(jìn)行處理和差異顯著性檢驗(yàn)（LSD法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對(duì)大黃種子萌發(fā)的影響

大黃種子在鹽脅迫下的萌發(fā)結(jié)果見(jiàn)圖1。隨著NaCl濃度的增大，3種大黃種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)整體呈下降趨勢(shì)。當(dāng)NaCl濃度≥200 mmol/L時(shí)，掌葉大黃種子發(fā)芽率顯著下降（＜0.05）、其發(fā)芽勢(shì)隨鹽濃度增加逐漸顯著下降（＜0.05）。當(dāng)NaCl濃度≥150 mmol/L時(shí)，唐古特大黃種子發(fā)芽率顯著下降（＜0.05）、其發(fā)芽勢(shì)在NaCl濃度≥200 mmol/L時(shí)顯著下降（＜0.05）。當(dāng)NaCl濃度≥100 mmol/L時(shí)，藥用大黃種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均顯著下降（＜0.05）。

同一物種不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著（P＜0.05）

為直觀顯示3種大黃種子萌發(fā)對(duì)鹽脅迫的差異，利用不同NaCl濃度下各種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)與各自CK數(shù)值的百分比作圖。圖2結(jié)果表明，隨鹽濃度增加，掌葉大黃種子相對(duì)發(fā)芽率分別為97.24%、96.20%、84.48%、41.72%，唐古特大黃種子相對(duì)發(fā)芽率分別為98.2%、81.6%、80.22%、39.56%，藥用大黃種子相對(duì)發(fā)芽率變化最大，分別為77.78%、39.16%、11.43%、1.59%；唐古特大黃種子相對(duì)發(fā)芽勢(shì)變化較小，分別為94.12%、89.22%、36.28%、6.37%，掌葉大黃種子次之，為95.51%、62.07%、32.76%、3.44%，最后為藥用大黃種子，為36.59%、4.3%、0、0。因此，掌葉大黃和唐古特大黃種子耐鹽性明顯高于藥用大黃。

不同小寫(xiě)字母表示處理間差異性顯著（P＜0.05）

2.2 NaCl脅迫對(duì)大黃幼苗生長(zhǎng)的影響

在不同濃度NaCl條件下，3種大黃幼苗生長(zhǎng)受到不同程度抑制（表1）。與CK相比，掌葉大黃幼苗的子葉、胚軸長(zhǎng)隨鹽濃度的增大而遞減（＜0.05），其根和苗長(zhǎng)在NaCl＞150 mmol/L時(shí)受到顯著抑制（＜0.05）。當(dāng)NaCl＞100 mmol/L時(shí)，唐古特大黃幼苗的子葉受到顯著抑制（＜0.05），胚軸生長(zhǎng)表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)（＜0.05），高濃度抑制（＜0.05），根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)隨鹽濃度的增大也受到明顯抑制（＜0.05）。藥用大黃幼苗的子葉、胚軸、根及苗長(zhǎng)均顯著降低（＜0.05）。從表1還可以看出，3種大黃種子所受鹽相對(duì)傷害率隨鹽濃度增大依次遞增，藥用大黃的相對(duì)傷害率變化速率最大。

表1 不同濃度NaCl對(duì)大黃種子幼苗生長(zhǎng)的影響

Table 1 Effects of different concentrations of NaCl on seedling growth of rhubarb seedlings

物種處理子葉長(zhǎng)/mm胚軸長(zhǎng)/mm根長(zhǎng)/mm苗長(zhǎng)/mm相對(duì)傷害率/% 掌葉大黃CK5.98±0.40a9.53±1.07a34.50±3.15a58.47±3.21a0.00 100 mmol·L?1NaCl5.43±0.62b7.77±0.73b27.73±1.89b44.08±1.15b0.03 150 mmol·L?1 NaCl5.10±0.59b6.80±0.55c17.05±2.86c31.48±2.18c0.04 200 mmol·L?1 NaCl3.38±0.21c5.32±1.01d4.67±0.42d15.53±0.52d0.24 250 mmol·L?1 NaCl3.49±0.32c5.14±0.80d2.51±0.11d12.32±1.31d0.59 唐古特大黃CK5.01±0.56a5.32±0.69b30.29±2.57a44.28±1.55a0.00 100 mmol·L?1 NaCl4.71±0.33a6.48±0.26a26.33±0.66b38.07±0.34b0.02 150 mmol·L?1 NaCl3.68±0.40b4.32±0.75bc5.95±0.84c16.03±0.90c0.18 200 mmol·L?1 NaCl3.02±0.00b3.75±0.34c4.07±0.53cd12.48±1.01d0.20 250 mmol·L?1 NaCl3.29±0.54b3.14±1.27c2.18±0.45d9.89±2.15e0.60 藥用大黃CK6.11±0.64a8.28±1.40a40.38±1.95a58.16±2.61a0.00 100 mmol·L?1 NaCl4.67±0.46b6.38±0.33b17.58±1.77b31.35±0.58b0.29 150 mmol·L?1 NaCl3.51±0.21c5.45±0.56b7.27±0.15c17.79±0.76c0.61 200 mmol·L?1 NaCl3.53±0.08c3.75±0.40c3.59±0.77d12.08±1.14d0.89 250 mmol·L?1 NaCl???10.54±0.40d0.98

同列不同小寫(xiě)字母表示組內(nèi)差異顯著（＜0.05），?表示不可測(cè)量

Different lowercase letters in the same column showed significant differences among different treatments at the 0.05 level, – indicates undetected.

2.3 赤霉素對(duì)NaCl脅迫下大黃種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

以CK為空白、2種鹽濃度為對(duì)照，分別統(tǒng)計(jì)2種質(zhì)量濃度GA3不同施用方式下大黃種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)情況，結(jié)果見(jiàn)表2、3。

在200 mmol/L NaCl脅迫下，對(duì)掌葉大黃種子實(shí)施200或250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率顯著高于對(duì)照（＜0.05），高質(zhì)量濃度GA3處理時(shí)發(fā)芽勢(shì)顯著高于對(duì)照（＜0.05）；子葉長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)與對(duì)照相比無(wú)差異（＞0.05），根長(zhǎng)顯著降低、苗長(zhǎng)在低濃度GA3處理時(shí)顯著降低（＜0.05）。當(dāng)用200和250 mg/L GA3浸種處理時(shí)（表3），種子發(fā)芽率比對(duì)照顯著提高、低質(zhì)量濃度GA3促進(jìn)發(fā)芽勢(shì)（＜0.05）；子葉長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)及根長(zhǎng)與對(duì)照相比無(wú)差異（＞0.05），高濃度GA3浸種促進(jìn)苗長(zhǎng)（＜0.05）。

在250 mmol/L NaCl脅迫下，掌葉大黃種子經(jīng)200和250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率比對(duì)照顯著提高（＜0.05），發(fā)芽勢(shì)極低且與對(duì)照相比無(wú)差異（＞0.05）；低質(zhì)量濃度GA3拌種下幼苗子葉長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)、根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)與對(duì)照相比均無(wú)差異（＞0.05），高質(zhì)量濃度GA3拌種嚴(yán)重抑制幼苗生長(zhǎng)（＜0.05）。以200和250 mg/L GA3浸種（表3），種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照相比無(wú)差異（＞0.05），發(fā)芽勢(shì)極低且無(wú)差異（＞0.05）；子葉長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)與對(duì)照相比無(wú)差異（＞0.05），2個(gè)質(zhì)量濃度GA3都能促進(jìn)根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)（＜0.05）。

在200 mmol/L NaCl脅迫下，對(duì)唐古特大黃種子采用200和250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率顯著高于對(duì)照（＜0.05），發(fā)芽勢(shì)無(wú)顯著變化（＞0.05）；子葉長(zhǎng)和根長(zhǎng)與對(duì)照相比無(wú)顯著差異（＞0.05），胚軸長(zhǎng)和苗長(zhǎng)比對(duì)照增長(zhǎng)（＜0.05）。當(dāng)用200和250 mg/L GA3浸種（表3）時(shí)，低質(zhì)量濃度GA3處理下發(fā)芽率與對(duì)照相比顯著提高（＜0.05），發(fā)芽勢(shì)無(wú)顯著變化（＞0.05）；2個(gè)質(zhì)量濃度GA3都促進(jìn)子葉、胚軸、根和苗的生長(zhǎng)（＜0.05）。

在250 mmol/L NaCl脅迫下，對(duì)唐古特大黃種子施用200和250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照相比無(wú)顯著差異（＞0.05）；低質(zhì)量濃度GA3處理下幼苗子葉與對(duì)照相比無(wú)顯著變化（＞0.05），胚軸、根和苗受到促進(jìn)（＜0.05），高質(zhì)量濃度GA3處理抑制幼苗生長(zhǎng)（＜0.05）。當(dāng)用200和250 mg/L GA3浸種時(shí)（表3），種子發(fā)芽率與對(duì)照相比無(wú)顯著差異（＞0.05），發(fā)芽勢(shì)極低且高濃度GA3有促進(jìn)作用（＜0.05）；幼苗子葉長(zhǎng)與對(duì)照相比無(wú)顯著變化（＞0.05），2個(gè)質(zhì)量濃度GA3浸種顯著促進(jìn)胚軸、根和苗的生長(zhǎng)（＜0.05）。

表2 GA3拌種對(duì)NaCl脅迫下大黃種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

Table 2 Effect of seed dressing with GA3 on seed germination and seedling growth of rhubarb under NaCl stress

物種處理發(fā)芽率/%發(fā)芽勢(shì)/%子葉長(zhǎng)/mm胚軸長(zhǎng)/mm根長(zhǎng)/mm苗長(zhǎng)/mm 掌葉大黃200 mmol·L?1 NaCl67.33±4.68c10.67±6.53c3.38±0.21b5.32±1.01b 4.67±0.42b15.53±0.52bc 200 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA384.00±3.65b 16.00±1.63bc3.75±0.42b6.38±1.27b 3.74±1.10c14.79±1.40c 200 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA395.20±3.90a22.80±3.35b4.06±0.50b7.36±1.09b 4.24±2.51b16.46±2.33b CK95.67±5.57a94.00±5.37a5.98±0.40a9.53±1.07a34.50±3.15a58.47±3.21a 250 mmol·L?1 NaCl25.67±7.42c 1.20±1.10b3.49±0.32b5.14±0.80b 2.51±0.11b12.32±1.31b 250 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA353.60±2.19b 4.33±2.34b4.54±0.61b6.77±1.72b 6.09±1.85b17.68±2.06b 250 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1GA354.00±1.63b 3.33±2.31b???? 唐古特大黃200 mmol·L?1 NaCl46.00±7.21c13.00±1.41b3.02±0.00b3.75±0.34c 4.07±0.53b12.48±1.01c 200 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA369.50±1.92b13.60±2.97b3.07±0.38b6.04±0.10b 3.09±1.16b 15.38±2.02bc 200 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA366.40±4.78b17.00±5.03b3.48±0.62b6.66±1.10b 4.65±1.57b18.33±1.52b CK79.20±2.68a74.40±1.67a5.01±0.56a5.32±0.69a30.29±2.57a44.28±1.55a 250 mmol·L?1 NaCl40.00±6.33b 2.00±0.00b3.29±0.54b3.14±1.27c 2.18±0.45c 9.89±2.15c 250 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA342.67±3.06b 2.00±0.00b3.58±0.10b5.12±1.28b 3.27±1.86b13.39±1.72b 250 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA340.50±3.00b 2.00±0.00b???? 藥用大黃100 mmol·L?1 NaCl55.00±6.48b19.83±2.40c4.67±0.46b6.38±0.33b17.58±1.77c31.35±0.58b 100 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA352.33±2.08b 22.33±1.16bc5.37±1.21b8.68±1.84ab23.12±8.03b36.67±4.78b 100 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA349.00±5.66b27.00±2.83b5.69±0.57b8.69±1.70ab19.15±5.34b34.92±4.20b CK69.83±4.40a51.83±4.58a6.11±0.64a8.28±1.40a40.38±1.95a58.16±2.61a 150 mmol·L?1 NaCl20.00±4.56c 2.83±2.79c3.51±0.21c5.45±0.56c7.27±0.15c17.79±0.76c 150 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA332.33±2.31b 7.67±0.58bc4.30±0.58b5.87±0.70b7.96±1.34c19.79±1.42c 150 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA334.33±3.51b10.00±3.46b4.67±0.66b6.43±1.48b12.76±1.50b26.57±4.14b

同列同一鹽濃度與CK組內(nèi)不同小寫(xiě)字母表示差異顯著（＜0.05）,?表示不可測(cè)量。下同

In the same column, different lowercase letters among the same salt concentrations and CK groups showed significant differences at the 0.05 level, ? indicates undetected, same as below

表3 GA3浸種對(duì)NaCl脅迫下大黃種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

Table 3 Effects of seed soaking with GA3 on seed germination and seedling growth of rhubarb under NaCl stress

物種處理發(fā)芽率/%發(fā)芽勢(shì)/%子葉長(zhǎng)/mm胚軸長(zhǎng)/mm根長(zhǎng)/mm苗長(zhǎng)/mm 掌葉大黃200 mmol·L?1 NaCl67.33±4.68c10.67±6.53d3.38±0.21b5.32±1.01b 4.67±0.42c15.53±0.52c 200 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA386.80±4.38b62.00±5.89b4.74±0.84b7.43±1.83b16.44±0.42b30.08±0.95b 200 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA380.00±6.63b26.80±3.63c5.87±0.59b8.22±1.49b17.96±0.33b33.14±0.65b CK95.67±5.57a94.00±5.37a5.98±0.40a9.53±1.07a34.50±3.15a58.47±3.21a 250 mmol·L?1 NaCl25.67±7.42b1.20±1.10c3.49±0.32b5.14±0.80b 2.51±0.11c12.32±1.31c 250 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA326.40±4.34b3.50±1.92b4.42±0.38b6.19±1.10b 9.61±2.21b22.49±1.71b 250 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA321.67±6.62b4.00±2.31b4.61±0.42b7.22±1.30b11.35±2.47b24.87±1.17b 唐古特大黃200 mmol·L?1 NaCl46.00±7.21c13.00±1.41b3.02±0.00c3.75±0.34c 4.07±0.53c12.48±1.01c 200 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA356.40±7.54b17.33±6.11b4.26±0.73b6.69±0.70b15.27±2.20b28.11±2.27b 200 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA354.00±2.83bc20.00±7.83b4.37±0.55b5.05±0.52b12.44±1.33b24.20±1.67b CK79.20±2.68a74.40±1.67a5.01±0.56a5.32±0.69a30.29±2.57a44.28±1.55a 250 mmol·L?1 NaCl40.00±6.33b2.00±0.00c3.29±0.54b3.14±1.27c 2.18±0.45c 9.89±2.15c 250 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA332.80±5.02b2.00±0.00c3.68±0.29b4.96±0.52b 8.85±2.24b19.04±2.14b 250 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA339.20±4.60b7.00±2.58b3.85±0.47b5.36±0.53b10.05±1.96b21.21±2.76b 藥用大黃100 mmol·L?1 NaCl55.00±6.48b19.83±2.40b4.67±0.46b6.38±0.33c17.58±1.77c31.35±0.58c 100 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA357.33±7.77b8.67±1.53c5.12±0.90b8.06±0.75b22.04±3.63b37.61±4.58bc 100 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA365.67±5.13ab9.33±1.16c5.27±0.44b8.66±1.39ab23.50±3.28b40.66±2.90b CK69.83±4.40a51.83±4.58a6.11±0.64a8.28±1.40a40.38±1.95a58.16±2.61a 150 mmol·L?1 NaCl20.00±4.56c2.83±2.79b3.51±0.21c5.45±0.56c 7.27±0.15c17.79±0.76c 150 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA325.50±4.95bc1.00±0.00b3.92±0.52b6.97±1.42b 7.91±2.49b19.54±2.52b 150 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA333.50±0.71b0.33±0.58b3.76±0.57b6.22±1.53b 7.77±1.46b19.31±1.32b

在100 mmol/L NaCl脅迫下，對(duì)藥用大黃種子實(shí)施200和250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率與對(duì)照相比無(wú)顯著差異（＞0.05），高質(zhì)量濃度GA3處理顯著提高發(fā)芽勢(shì)（＜0.05）；子葉長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)和苗長(zhǎng)與對(duì)照相比無(wú)顯著變化（＞0.05），根長(zhǎng)受到促進(jìn)（＜0.05）。以200和250 mg/L GA3浸種（表3）時(shí)，種子發(fā)芽率與對(duì)照相比無(wú)顯著差異（＞0.05），發(fā)芽勢(shì)顯著抑制（＜0.05）；子葉長(zhǎng)與對(duì)照相比未達(dá)到顯著差異水平（＞0.05），2個(gè)質(zhì)量濃度GA3促進(jìn)胚軸、根和苗的生長(zhǎng)（＜0.05）。在150 mmol/L NaCl脅迫下，對(duì)藥用大黃種子實(shí)施200和250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率與對(duì)照相比均顯著提高、高質(zhì)量濃度GA3能提高發(fā)芽勢(shì)（＜0.05）；2個(gè)質(zhì)量濃度GA3顯著促進(jìn)幼苗子葉和胚軸的生長(zhǎng)（＜0.05），高濃度GA3顯著促進(jìn)根和苗生長(zhǎng)（＜0.05）。用200和250 mg/L GA3浸種（表3）時(shí)，高質(zhì)量濃度顯著改善發(fā)芽率（＜0.05），發(fā)芽勢(shì)極低（＜1.00%）且與對(duì)照相比無(wú)顯著差異（＞0.05）；2個(gè)濃度GA3處理下，幼苗子葉長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)、根長(zhǎng)與苗長(zhǎng)等均提高（＜0.05）。

3 討論

鹽堿脅迫屬于植物面臨的化學(xué)類環(huán)境脅迫因素[16]。藥用植物在長(zhǎng)期適應(yīng)這類與水分相關(guān)的復(fù)雜脅迫中，不斷積累相關(guān)遺傳變異成為其品質(zhì)形成的重要條件[17]。大黃生境通常陽(yáng)光充足、晝夜溫差大，并常常伴隨著干旱、紫外輻射及養(yǎng)分缺乏的脅迫，研究表明環(huán)境與遺傳作用共同導(dǎo)致大黃化學(xué)成分及含量的差異[18]。本研究首次系統(tǒng)開(kāi)展3種大黃種子萌發(fā)及幼苗發(fā)育對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)，為科學(xué)闡明極端條件下不同大黃種質(zhì)品質(zhì)形成機(jī)制奠定基礎(chǔ)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)3種大黃種子最終發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均隨NaCl脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)而降低，相對(duì)傷害率隨鹽濃度增大而加劇，這與蒙古黃芪和膜莢黃芪在鹽濃度下的發(fā)芽率及傷害率趨勢(shì)一致[19-20]。3種大黃幼苗子葉長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)、根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)隨NaCl濃度而變短，符合前人關(guān)于通關(guān)藤、黃芪等研究趨勢(shì)[8-9]。植物耐鹽性差異與細(xì)胞眾多生理生化代謝過(guò)程密切相關(guān)[21]。大黃藥材質(zhì)量分析研究顯示掌葉大黃和唐古特大黃化學(xué)指紋圖譜比藥用大黃的復(fù)雜，說(shuō)明二者復(fù)雜的化學(xué)組分特征[22]。掌葉大黃和唐古特大黃通常分布海拔高于藥用大黃，生境條件更為苛刻，提示二者可能表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境脅迫較高的耐受性，本研究的發(fā)現(xiàn)也印證了這一點(diǎn)，即藥用大黃種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)受鹽脅迫影響最大，對(duì)鹽脅迫的耐受性最差。

在植物種子萌發(fā)過(guò)程中，赤霉素對(duì)種皮的蠟質(zhì)層具有不同程度的腐蝕作用，可以增加胚的生長(zhǎng)勢(shì)，還能促進(jìn)生長(zhǎng)素的合成和細(xì)胞分裂膨大，提高種子胚內(nèi)酶活性及代謝活動(dòng)[23]。研究證實(shí)鹽脅迫下一定濃度GA3浸種引發(fā)能有效改善通關(guān)藤[8]、黃芪[9]、金背杜鵑[24]、紫錐菊[25]等植物種子萌發(fā)，鮮有GA3拌種的報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)GA3拌種或浸種均能提高200 mmol/L NaCl下掌葉大黃種子發(fā)芽率，鹽濃度為250 mmol/L NaCl時(shí)，僅GA3拌種促進(jìn)種子發(fā)芽；GA3拌種或低質(zhì)量濃度（200 mg/L）GA3浸種能促進(jìn)200 mmol/L NaCl下唐古特大黃種子發(fā)芽，鹽濃度達(dá)到250 mmol/L NaCl時(shí)，GA3拌種或浸種均喪失促進(jìn)作用；GA3拌種或浸種對(duì)100 mmol/L NaCl脅迫下藥用大黃種子發(fā)芽無(wú)促進(jìn)作用，GA3拌種或高濃度（250 mg/L）GA3浸種能促進(jìn)150 mmol/L NaCl脅迫下種子發(fā)芽。3種大黃種子萌發(fā)對(duì)GA3引發(fā)有明顯差異，拌種或浸種在不同鹽濃度下均有促進(jìn)作用，可能與3個(gè)物種遺傳及生理特征有關(guān)。GA3浸種通常是通過(guò)提高種皮透水、透氣性，增強(qiáng)種子內(nèi)生理生化過(guò)程與呼吸作用，促進(jìn)胚的發(fā)育及種子萌發(fā)[23-24]。3種大黃在生理上響應(yīng)GA3拌種或浸種以促進(jìn)鹽脅迫下種子萌發(fā)的差異機(jī)制值得深入探究。

鹽脅迫下GA3引發(fā)不僅對(duì)植物種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，而且對(duì)幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響在不同植物中有一定變化。NaCl脅迫下，番茄種子施加GA3后其芽和根均長(zhǎng)于空白對(duì)照[26]，高質(zhì)量濃度（400 mg/L）GA3浸種36 h膜莢黃芪，其芽和根短于中等濃度GA3浸種[9]。本研究發(fā)現(xiàn)GA3浸種均能促進(jìn)鹽脅迫下掌葉大黃、唐古特大黃和藥用大黃幼苗根和苗的生長(zhǎng)，尤其是當(dāng)鹽濃度增至150 mmol/L NaCl時(shí)，高質(zhì)量濃度（250 mg/L）GA3浸種顯著促進(jìn)藥用大黃根和苗的生長(zhǎng)。這些結(jié)果說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)設(shè)定的鹽脅迫與200 mg/L或250 mg/L 2個(gè)質(zhì)量濃度GA3條件下，GA3浸種有利于掌葉大黃和唐古特大黃幼苗發(fā)育，GA3拌種或浸種均有利于高鹽脅迫下藥用大黃幼苗發(fā)育。鹽脅迫下，GA3提高種子中以α-淀粉酶為主的水解酶活性，使貯藏物質(zhì)大部分分解，為種子萌發(fā)提供非結(jié)構(gòu)性碳水化合物和其他養(yǎng)分[27]，從而輸送到新生器官供生長(zhǎng)使用，這可能是本研究GA3引發(fā)促進(jìn)鹽脅迫下大黃幼苗生長(zhǎng)的原因所在。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)在250 mmol/L NaCl時(shí)，掌葉大黃和唐古特大黃幼苗生長(zhǎng)受到顯著抑制但尚可發(fā)育，而高濃度GA3拌種嚴(yán)重抑制高鹽脅迫下大黃幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育，暗示GA3拌種條件下可能與鹽脅迫產(chǎn)生效應(yīng)來(lái)增強(qiáng)抑制作用，但是其具體機(jī)制有待于下一步研究。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Effects of gibberellin on seed germination and seedling growth ofunder NaCl stress

LI Yi-min1, 2, LIANG Xiao-yan1, ZHANG Han1, 2, GAO Jing1, WANG Nan2, XU Jin3, 4, CHENG Shi-qiang4, PENG Liang1, ZHANG Gang1, 2

1. Shaanxi Qinling Application Development and Engineering Center of Chinese Herbal Medicine, College of Pharmacy, Shaanxi University of Chinese Medicine, Xi’an, 712046, China 2. Key Laboratory for Research of "Qin Medicine" of Shaanxi Administration of Traditional Chinese Medicine, College of Pharmacy, Shaanxi University of Chinese Medicine, Xi’an 712046, China 3. Baihua Valley Modern Agriculture and Animal Husbandry Development Co., Ltd., of Zhenba County, Hanzhong 723600, China 4.Promotion Center of Science and Technology Progress of Zhenba County, Zhenba 723600, China

To reveal the characteristics of seed germination and seedling growth of,andand the effects of gibberellin (GA3) priming on seed germination and seedling development under high salinity stress.The double-layer filter paper culture method was used for the analyses of seed germination and seedling growth of three rhubarbs under various treatments including 0, 100, 150, 200, 250 mmol/L NaCl stresses, and seed dressing or seed soaking with 200 and 250 mg/L GA3, respectively.Seed germination rates of three rhubarbs decreased and the relative injury rate of salinity increased with the increasement of NaCl concentration (＜0.05). The cotyledon, hypocotyl, root and seedlings length were all strongly inhibited with the increasement of NaCl concentration (＜0.05). Seed dressing or soaking with GA3 could significantly improve the germination rate ofunder 200 mmol/L NaCl (＜0.05), and under 250 mmol/L NaCl only seed dressing had effect (＜0.05). Seed dressing with two concentrations of GA3 and seed soaking at low concentration of GA3 improved the germination rate ofunder 200 mmol/L NaCl (＜0.05), and under 250 mmol/L NaCl GA3 had no promoting effect (＞0.05). Seed dressing with GA3 and seed soaking with high concentration GA3 enhanced the seed germination rate ofunder 150 mmol/L NaCl (＜0.05), and under 100 mmol/L NaCl GA3 had no promoting effect (＞0.05). Seed soaking with GA3 could promote the growth of root and seedling for,andunder the included salinity stresses (＜0.05).Seed germination and seedling growth of the three rhubarbs under the included NaCl stressesall showed repressed. The three species displayed different tolerance at the seed and seedlings stages against salinity stress, andwas the least. Either Seed dressing or soaking with GA3 priming could alleviate the seed germination and seedling development of rhubarbs under high salinity stresses.

L.;Maxim.ex Balf;Baill; seed; salt stress; gibberellin; priming

R286.12

A

0253 - 2670(2022)18 - 5834 - 08

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.18.026

2022-03-10

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81973430）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（82104334）；陜西省重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈（2021ZDLSF04-01）；陜西省中醫(yī)藥管理局重點(diǎn)專項(xiàng)（2021-QYZL-02）；陜西省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目（20JY013）；省部共建特色秦藥資源研究開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（培育）開(kāi)放課題（QY202101）；陜西中醫(yī)藥大學(xué)科創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2019-QN01）；中央本級(jí)重大增減支項(xiàng)目（2060302）

李依民，女，博士，副教授，研究方向?yàn)橹兴庂Y源評(píng)價(jià)與高效利用。E-mail: 2051058@sntcm.edu.cn

張 崗，男，博士，教授，研究方向?yàn)橹兴庂Y源與分子生藥學(xué)。E-mail: jay_gumling2003@aliyun.com

張 晗，男，博士，講師，研究方向?yàn)橹兴庂Y源評(píng)價(jià)與高效利用。Tel/Fax: 86-29-38185165 E-mail: 2051121@sntcm.edu.cn

#并列第一作者 梁小燕，女，碩士，研究方向?yàn)橹兴庂Y源評(píng)價(jià)與高效利用。E-mail: 1446200532@qq.com

[責(zé)任編輯 時(shí)圣明]