鹽脅迫對野生大豆種子萌發(fā)的影響

楊莉萍 張乃群 張馳

野生大豆屬于蝶形花科，一年生草本植物。野生大豆雖然在形態(tài)、生長習(xí)性等方面和栽培大豆有明顯差別，但野生大豆與栽培大豆之間不存在物種隔離。野生大豆的許多優(yōu)良基因是栽培大豆所不具備的，野生大豆的營養(yǎng)物質(zhì)含量高、結(jié)實率高、適應(yīng)性廣、抗逆性強、抗病害能力強等生產(chǎn)潛力，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中重要的大豆種質(zhì)資源。

耕地土壤中鹽分濃度過高，會阻滯植物生長、降低結(jié)實率，甚至造成植株死亡，這已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的普遍難題。鑒于野生大豆先天具備豐富的變異類型和抗鹽的特性，而萌發(fā)階段又是野生大豆生長發(fā)育的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，因此，對鹽脅迫下野生大豆種子的萌發(fā)及幼苗生長特性進行研究，將為野生大豆強耐鹽性植株的篩選、新品種耐鹽雜交大豆的培育和改良提供理論基礎(chǔ)。

一、材料與方法

（一）試驗材料

試驗材料：野生大豆種子，2021年采摘自南陽市郊區(qū)，于0～4 ℃冰箱中保存。

（二）試驗方法

本試驗采用培養(yǎng)皿濾紙法，對經(jīng)過處理的野生大豆種子進行一定時間的恒溫培養(yǎng)，在設(shè)定不同的鹽濃度條件下檢驗其萌發(fā)情況，以探索野生大豆種子在鹽脅迫條件下的萌發(fā)特性。

1.野生大豆種子的處理。取一定數(shù)量籽粒完整的野生大豆種子，置于98%的濃硫酸溶液中浸泡10 min，并用玻璃棒攪拌，使種子表皮與濃硫酸溶液充分接觸，破壞其堅硬種皮，解除野生大豆種子的休眠狀態(tài)。處理后的種子用蒸餾水沖洗干凈，分別裝入底部鋪有一層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中均隨機放入30粒野生大豆種子，并均勻擺放，以利于計數(shù)和觀察幼苗的生長狀況。

2.野生大豆種子的萌發(fā)管理及數(shù)據(jù)采集。配置濃度分別為25 mmol·L-1、50 mmol·L-1、100 mmol·L-1、200 mmol·L-1、400 mmol·L-1的NaCl溶液，并以蒸餾水，自來水分別作對照，對野生大豆種子進行萌發(fā)試驗，每個處理組均做1次重復(fù)，并做好標記。向每個培養(yǎng)皿中分別加入5 mL的蒸餾水、自來水和以上不同濃度的鹽溶液，使液面剛好沒過濾紙。將培養(yǎng)皿放置在25 ℃恒溫培養(yǎng)室中培養(yǎng)8 d，每天光照時間設(shè)為12 h，及時滴加適量蒸餾水，以保持培養(yǎng)皿中濾紙一直處于濕潤狀態(tài)，逐日觀測并統(tǒng)計記錄野生大豆種子的發(fā)芽情況。

發(fā)芽率（G）% =（發(fā)芽種子數(shù)/處理種子數(shù)）×100%

發(fā)芽勢（GV）% =（第4天正常發(fā)芽的種子數(shù)/處理種子數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）% = ∑（Gt/Dt）（Gt：時間t內(nèi)的發(fā)芽種子數(shù)Dt：相應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù)）

活力指數(shù)（VI）% = GI×S（GI：發(fā)芽指數(shù)；S：幼苗平均鮮質(zhì)量）

二、結(jié)果與分析

待萌發(fā)結(jié)束后，分組取出培養(yǎng)皿中的野生大豆幼苗，用吸水紙除去表面水分，用刻度尺測量每株幼苗長度，用電子天平稱鮮質(zhì)量，并計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等生理指標（見表1）。

（一）不同鹽濃度對野生大豆種子發(fā)芽率的影響

由表1可知，用不同濃度鹽溶液培養(yǎng)野生大豆種子，各組的發(fā)芽速率存在差異。25 mmol·L-1 鹽溶液處理組的發(fā)芽率最高且與兩個對照組的發(fā)芽率十分接近，各組野生大豆種子的發(fā)芽率隨著鹽濃度的升高而快速降低，說明鹽濃度越高對野生大豆種子萌發(fā)的抑制作用越顯著。

（二）不同鹽濃度對野生大豆種子發(fā)芽勢的影響

由表1可知，濃度為25 mmol·L-1的NaCl溶液處理組的發(fā)芽勢最大，略高于自來水和蒸餾水2個對照組，但隨著鹽溶液濃度的增大，野生大豆種子的發(fā)芽勢逐漸下降。由此可知，野生大豆種子發(fā)芽勢與溶液鹽濃度總體上呈負相關(guān)關(guān)系。發(fā)芽勢近似反映出苗率，低濃度鹽溶液能提高野生大豆種子出苗率。

（三）不同鹽濃度對野生大豆種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是種子活力的高低的間接反映，由表1可知，濃度為25 mmol·L-1的NaCl溶液處理組種子的發(fā)芽指數(shù)最高，其次是自來水對照組、蒸餾水對照組，隨著鹽溶液濃度的逐漸增大，野生大豆種子的發(fā)芽指數(shù)迅速下降。由此可知，低濃度的鹽溶液可促進種子的萌發(fā)，而高濃度的鹽溶液會延緩種子的萌發(fā)。

（四）不同鹽濃度對野生大豆種子活力指數(shù)的影響

活力指數(shù)可綜合反映種子的發(fā)芽率和生長量，由表1可知，濃度為25 mmol·L-1的NaCl溶液處理組的活力指數(shù)接近自來水對照組，并且高于蒸餾水對照組，但其他鹽溶液濃度下野生大豆種子的活力指數(shù)迅速下降。由此可知，無機離子的存在利于活力指數(shù)的提高，而高濃度的鹽溶液會明顯降低野生大豆種子的發(fā)芽率和生長量。

（五）不同鹽濃度對野生大豆種子鮮質(zhì)量的影響

幼苗鮮質(zhì)量直接反映種子萌發(fā)后的生長情況，由表1可知，自來水對照組種子的平均鮮質(zhì)量最大，濃度為25 mmol·L-1的NaCl溶液處理組的平均鮮質(zhì)量高于蒸餾水對照組，但隨著鹽溶液濃度的升高，野生大豆種子的平均鮮質(zhì)量逐漸下降。與活力指數(shù)的表現(xiàn)情況一致。

（六）不同鹽濃度對野生大豆種子幼苗株高的影響

幼苗株高可直接反映種子萌發(fā)后的生長情況，由表1可知，與對照相比，濃度為25 mmol·L-1的NaCl溶液處理的次之，隨著鹽溶液濃度的升高，野生大豆種子幼苗株高迅速下降，由此可知，鹽溶液濃度與野生大豆種子幼苗株高總體上呈負相關(guān)關(guān)系。

三、 討論與結(jié)論

依據(jù)試驗可以發(fā)現(xiàn)，野生大豆種子對不同濃度NaCl溶液的脅迫會表現(xiàn)出不同的反應(yīng)。低濃度對野生大豆種子的各項生理指標的影響并不明顯，隨著NaCl溶液濃度的增大，野生大豆種子的各項生理指標也隨之呈現(xiàn)迅速降低的趨勢，對野生大豆種子的萌發(fā)有明顯的抑制作用。可見，在一定濃度內(nèi)，隨著鹽溶液濃度的增加，野生大豆種子萌發(fā)的生理進程遭受到的抑制作用總是不斷加劇的。

在植物生長的整個周期中，植物根系所在土壤中的鹽分含量是主要的非生物影響因素之一。研究認為，植物細胞吸收過量的鈉離子會影響部分酶的構(gòu)造與功能，使其受到抑制或失活，進而干擾植物的代謝進程。本試驗中，通過對野生大豆種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、鮮質(zhì)量等生理指標的測量與分析，可以客觀反映不同鹽濃度對野生大豆種子萌發(fā)的影響程度及差異。種子萌發(fā)階段是野生大豆生長發(fā)育的關(guān)鍵時期，相比較于生長階段，野生大豆在種子萌發(fā)階段更容易遭受鹽分脅迫的干擾，合適的鹽濃度可以有效促進種子的萌發(fā)，鹽濃度過高反而會起到毒害作用。鹽脅迫的危害不僅體現(xiàn)在種子萌發(fā)率降低，還表現(xiàn)在初始發(fā)芽時間推遲、生長量降低等方面。

本試驗中培養(yǎng)在濃度為25 mmol·L-1的NaCl溶液中的野生大豆種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)卻高于自來水和蒸餾水2個對照組，即對于野生大豆種子，低濃度鹽溶液處理可以在一定程度上促進其萌發(fā)，說明鹽分脅迫可能并非只對種子萌發(fā)表現(xiàn)抑制作用。據(jù)此可推測，鹽脅迫會因植物種類的差異而呈現(xiàn)不同的結(jié)果。培養(yǎng)在濃度高于濃度為200 mmol·L-1的NaCl溶液中的部分野生大豆種子仍然可以萌發(fā)，說明野生大豆種子具備較強的抵制鹽分干擾的生理機制，是理想的耐鹽雜交大豆種質(zhì)資源與基因庫。

保障農(nóng)作物正常生長，除治理表層土壤鹽漬化外，開展耐鹽性經(jīng)濟作物的培育與推廣也是一項重要舉措。野生大豆為適應(yīng)多變的環(huán)境，進化出了諸多突變類型，其中包括耐鹽性類型。作為大豆種子的繁殖體，研究野生大豆種子的耐鹽機理，將有助于篩選出有較強耐鹽性的植株，擴大栽培大豆基因的多樣性，是培育新的雜交耐鹽性大豆品種的有效途徑之一。

基金項目：本文系河南省科技攻關(guān)項目（102102110159）。

（責(zé)任編輯? ?程麗紅）