不同外源物質(zhì)對NaCl 脅迫下金蓮花種子萌發(fā)的影響

張玉寶 劉穎華

（唐山動物園 河北 唐山 063000）

土壤鹽漬化(soil salinization)也叫土壤鹽堿化，是指土壤底層或地下水的鹽分隨毛管水上升到地表，水分蒸發(fā)后，使鹽分積累在表層土壤中的過程[1]，現(xiàn)已成為全球最嚴(yán)重、最亟待解決的問題之一。我國目前的鹽堿地面積接近3 000 萬hm2，且以100 萬hm2/年的速度增加，鹽漬化土壤當(dāng)中影響植物體內(nèi)水分平衡的離子以Na+為主[2]。我國對于鹽漬化土壤的改良積累了一定的經(jīng)驗，也取得了相應(yīng)的成果，但由于技術(shù)的推廣困難和面積大等具體問題，依舊有大面積的鹽漬化土壤存在于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。在保證農(nóng)業(yè)耕地18 億畝的紅線下，中藥材、園林綠化等各種植物的種植就不可避免的在鹽漬化土壤上進(jìn)行。所以選擇耐鹽性強的品種，通過外源物質(zhì)干預(yù)等方法，來提高各種植物對鹽堿脅迫的適應(yīng)性，就成了在鹽漬化土壤條件下進(jìn)行各種植物栽培的重要途徑。

金蓮花(Trollius chinensis)又名旱地蓮，是毛茛科(Ranunculaceae)金蓮花屬(TrolliusL.)多年生草本植物，在我國主要分布在內(nèi)蒙古、吉林、遼寧、山西、河南及河北張承壩上地區(qū)[3]，其花色金黃艷麗、植株挺拔，既適合盆栽觀賞，也適合綠化[4]。蔡紅業(yè)[5]、鄭志新[6]等人通過多種方法測得，金蓮花體內(nèi)含有黃酮苷、紅草苷、生物堿類等多種成分，對于上呼吸道感染、泌尿系統(tǒng)感染具有良好的抑菌作用，還具有極強的抗氧化、抑制癌細(xì)胞擴散的作用，廣泛應(yīng)于與中成藥生產(chǎn)中。隨著人們對金蓮花價值認(rèn)識的提升，越來越多的野生金蓮花資源遭到了極大地人為破壞。積極利用金蓮花的原始栽培環(huán)境，在鹽漬化土壤上進(jìn)行金蓮花中藥材生產(chǎn)，或是在鹽漬化程度較重的城市土壤中利用金蓮花進(jìn)行地被綠化，改善或增加城市地被綠化景觀成為當(dāng)前對金蓮花利用的主要方向。

本文選用外源SA、SNP 對NaCl 脅迫下的金蓮花種子進(jìn)行緩解處理，對金蓮花種子萌發(fā)的發(fā)芽進(jìn)程、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等進(jìn)行統(tǒng)計分析，篩選最佳的外源SA、SNP 濃度，并以此為依據(jù)，為進(jìn)一步研究、保護(hù)和開發(fā)金蓮花提供理論和生產(chǎn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料。本試驗所用的金蓮花種子于2020 年購買自張家口市沽源縣金蓮花種植基地，經(jīng)鑒定為Trollius chinensis bunge的種子，采后經(jīng)選種后自然風(fēng)干，置于牛皮紙袋，于4 ℃冰箱內(nèi)保存。

1.2 試驗設(shè)計與處理

1.2.1 種子預(yù)處理。精選種粒飽滿且無病蟲害的金蓮花種子，100 粒為1 組，蒸餾水清洗3 ～5 次后用0.1%HgCl2溶液消毒10 min，繼續(xù)用蒸餾水清洗干凈備用。將其置入離心管中，用800 mg/L 赤霉素溶液浸泡4 d 進(jìn)行催芽處理[7]，置于4 ℃冰箱內(nèi)保存待用。配制不同濃度的外源SNP(記為A1、A2、A3、A4)、SA(記為B1、B2、B3、B4)(見表1)，分別以清水和NaCl(1.0 mg/L)作為CK1 和CK2，重復(fù)3 次。

表1 外源SNP SA 對金蓮花種子處理濃度

1.2.2 試驗處理。本試驗采取紙上培養(yǎng)法。將直徑12 cm 的培養(yǎng)皿洗凈、烘干，在培養(yǎng)皿內(nèi)放入雙層濾紙，分別加入清水和NaCl 溶液，至濾紙飽和，然后將浸泡過的金蓮花種子依次放入設(shè)定好的外源物質(zhì)中，每個培養(yǎng)皿100 粒，蓋上蓋子，貼上標(biāo)簽，置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。培養(yǎng)箱的光照時間設(shè)為16 h/8 h，溫度設(shè)為20 ℃，光照強度為2 000 lx，每天記錄種子的發(fā)芽情況，統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)量，并每天更換溶液以保持其滲透壓不變。

1.2.3 指標(biāo)測定及方法。以胚軸突破種皮萌發(fā)為標(biāo)志，連續(xù)4 d 沒有種子萌發(fā)為發(fā)芽結(jié)束標(biāo)志。記錄發(fā)芽情況，并計算出發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、脅迫指數(shù)等。發(fā)芽率=(發(fā)芽終期全部正常發(fā)芽的種子粒數(shù)/供試種子數(shù))×100%；發(fā)芽勢=(規(guī)定日數(shù)內(nèi)發(fā)芽的種子粒數(shù)/ 供試種子數(shù)) ×100%；發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)，其中Gt 為t 天的發(fā)芽數(shù)，Dt 為發(fā)芽天數(shù)；脅迫指數(shù)=(鹽脅迫下種子萌發(fā)指數(shù)/對照種子發(fā)芽指數(shù))×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理。利用EXCEL2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計，用SPSS21.0 進(jìn)行分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度外源物質(zhì)對金蓮花種子萌發(fā)進(jìn)程的影響。在金蓮花種子的萌發(fā)過程中，記錄其開始萌發(fā)時間和萌發(fā)持續(xù)時間，形成金蓮花種子萌發(fā)進(jìn)程表(見表2)。由表2 可知，在NaCl 脅迫下，金蓮花種子萌發(fā)開始時間顯著遲于清水對照(CK1)，其發(fā)芽持續(xù)天數(shù)也顯著長于清水對照，達(dá)17 d 之久。添加不同濃度和種類的外源物質(zhì)后，其發(fā)芽開始時間和發(fā)芽持續(xù)時間均較NaCl 脅迫下有了明顯提升，且表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。添加外源SNP 后，隨著SNP 濃度的增加，金蓮花種子開始萌發(fā)時間呈現(xiàn)先提前后延后的變化規(guī)律，以A3 處理開始萌發(fā)時間最短，即第4 d 開始萌發(fā)，與CK1 之間無顯著性差異，與其它處理之間均有顯著。SNP 處理，金蓮花種子的發(fā)芽持續(xù)時間同樣呈現(xiàn)與其發(fā)芽開始時間相同的變化規(guī)律，以A3 處理發(fā)芽持續(xù)時間最為集中，為10 d，與CK1 之間無顯著性差異，與其它處理之間存在顯著性差異?？傻猛庠碨NP 對于緩解金蓮花種子萌發(fā)具有明顯的促進(jìn)作用，以0.20 mmol/L 濃度(A3)處理效果為最佳。添加外源SA，金蓮花種子萌發(fā)進(jìn)程與外源SNP 處理下呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律，以B3 處理效果最佳，此時金蓮花種子發(fā)芽開始時間為第6 d，發(fā)芽持續(xù)時間為10 d，與A3 處理相比較，其發(fā)芽開始時間也有顯著性差異，說明外源SNP 引發(fā)效果較外源SA 更好。

表2 不同濃度外源物質(zhì)對金蓮花種子萌發(fā)進(jìn)程的影響

2.2 不同濃度外源物質(zhì)對金蓮花種子萌發(fā)指標(biāo)的影響。隨著對金蓮花種子萌發(fā)進(jìn)程的記錄，統(tǒng)計并計算金蓮花種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和脅迫指數(shù)等指標(biāo)，并分析其各個處理之間的關(guān)系和規(guī)律等。由表3 可知，添加外源物質(zhì)后，金蓮花種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和脅迫指數(shù)與CK2 相比均有明顯增加，且發(fā)芽指數(shù)和脅迫指數(shù)與CK2 之間有顯著性差異。添加外源SNP 和外源SA 后，隨著添加濃度的增加，其發(fā)芽率等指標(biāo)與CK2 比較均表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，分別又以A3、B3 處理效果最好，與CK2之間存在顯著性差異，且A3 和B3 處理的發(fā)芽指數(shù)、脅迫指數(shù)之間仍存在顯著性差異，同時A3 處理各個指標(biāo)與CK1 之間無顯著性差異，說明0.20 mmol/L 的外源SNP 可以顯著緩解NaCl 脅迫下金蓮花種子的萌發(fā)，且可以緩解到無脅迫水平。B3 處理(外源SA 濃度0.20 mmol/L)的發(fā)芽率和發(fā)芽勢與CK1 之間無顯著性差異，發(fā)芽指數(shù)和脅迫指數(shù)與CK1 之間存在顯著性差異，說明B3 處理對于NaCl 脅迫下金蓮花種子的萌發(fā)也有顯著的緩解作用，但其緩解效果較A3 處理差，說明同濃度的最佳緩解效果外源SNP 優(yōu)于外源SA。

表3 不同濃度外源物質(zhì)對金蓮花種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論。外源SNP 和外源SA 均可以在一定程度上緩解NaCl 脅迫下金蓮花種子的萌發(fā)，且濃度不同，緩解效果不同，均以0.2 mmol/L 為最佳，且0.2 mmol/L 的外源SNP 緩解效果優(yōu)于外源SA。

3.2 討論。鹽脅迫是一種常見的非生物脅迫，研究表明，鹽脅迫會導(dǎo)致植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)失衡，能明顯的阻礙植物種子的萌發(fā)和抑制幼苗的生長[8]。而種子是植物生長發(fā)育和形態(tài)建成的基礎(chǔ)，了解種子在脅迫下的萌發(fā)情況對于幼苗及后期植物的生長發(fā)育有著非常重要的作用和意義。同樣有眾多的研究表明，外源SNP、SA 等物質(zhì)是提高各種植物抗逆性的重要分子，其機理為通過與細(xì)胞膜結(jié)合從而提高逆境下細(xì)胞膜的穩(wěn)定性或是誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗逆蛋白，提高保護(hù)酶活性，增加滲透物質(zhì)及次生代謝物生產(chǎn)，參與復(fù)雜的應(yīng)激響應(yīng)等[9～11]。在鹽濃度過高的環(huán)境中，過多的氯化物降低了土壤的水勢和滲透勢，從而導(dǎo)致植物失水。為了防止植物細(xì)胞中的水分散失，保持細(xì)胞膨壓，適應(yīng)逆境，植株會在短時間內(nèi)通過迅速大量的合成和積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)(如：甜菜堿、脯氨酸等)增強其對滲透脅迫的抗性，而外源添加這些物質(zhì)可以起到明顯的緩解作用，在番茄、玉米等植物種子萌發(fā)過程中均已經(jīng)證實[12，13]，本試驗以金蓮花種子為材料，也得到了相同的結(jié)論。本試驗在實驗室條件下進(jìn)行，且只涉及了外源SNP 和SA 兩種物質(zhì)的4 個濃度梯度，其緩解效果雖有明顯體現(xiàn)，但還需要考慮其它的外源緩解物質(zhì)及室外生產(chǎn)中其它因素對金蓮花種子萌發(fā)的影響，這些都有待于后續(xù)試驗的進(jìn)一步研究。