不同濃度NaCl 脅迫下膠東衛(wèi)矛凋落物對連翹種子萌發(fā)的影響

趙家燕，趙柯欣，昌秦湘

（1.太原學(xué)院園林科學(xué)研究所，山西 太原 030032；2.太原學(xué)院藝術(shù)設(shè)計系，山西 太原 030032）

連翹(Forsythia suspensa(Thunb.)Vahl)是木犀科(Oleaceae)連翹屬(Forsythia)常見的鄉(xiāng)土植物[1]，具有優(yōu)異的景觀生態(tài)價值和藥用經(jīng)濟價值。連翹生產(chǎn)繁育常以扦插為主[2]，但扦插植株的適應(yīng)性和抗逆性均低于播種繁育所形成的實生苗植株[3]，因此連翹的播種繁育技術(shù)手段是產(chǎn)業(yè)提質(zhì)發(fā)展的關(guān)鍵。種子萌發(fā)期是植株抗逆能力最弱的時期，決定植株在鹽堿等環(huán)境中的生存與繁衍[4]。以優(yōu)選種子萌發(fā)方案為主的連翹播種繁育技術(shù)常因環(huán)境限制性因素而出現(xiàn)發(fā)芽率偏低的情況[5-7]。凋落物是樹木化感物的主要來源之一，它在降解過程中放出大量內(nèi)含物并轉(zhuǎn)變?yōu)榇紊?，為種子萌發(fā)和苗木發(fā)育帶來了負(fù)面影響，是林木天然更新的障礙因子之一[8-10]。園林應(yīng)用中，膠東衛(wèi)矛常和連翹配植，研究膠東衛(wèi)矛凋落物對連翹種子萌發(fā)的影響，可以為連翹的科學(xué)配置提供依據(jù)，對推動連翹和膠東衛(wèi)矛的產(chǎn)業(yè)發(fā)展與合理利用自然資源具有重要意義。目前國內(nèi)外對凋落物質(zhì)的研究主要集中在凋落數(shù)量、分解狀態(tài)和凋落物質(zhì)的生態(tài)作用[11]。

目前對連翹的研究主要集中在化學(xué)成分、藥理研究和生物活性等方面，對影響種子萌發(fā)的因素的研究較少[13-18]。針對連翹種子萌發(fā)限制性因素的多因素多水平的影響和關(guān)于凋落物質(zhì)對連翹種子萌發(fā)的影響也鮮有報道。該研究以山西省晉中市的連翹種子為研究對象，選取連翹綠化應(yīng)用中常見的2 種土壤環(huán)境影響因子，通過兩因素多水平的交叉分組試驗，分析其對連翹種子萌發(fā)產(chǎn)生的影響，旨在為連翹園林應(yīng)用及人工栽培群體的構(gòu)建提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗地概況。試驗于2022 年在山西省太原市太原學(xué)院汾東校區(qū)植物生理實驗室(112°36′12.6″E，37°41′31.2″N)進行。試驗區(qū)域?qū)儆诒睖貛Т箨懶詺夂?，年平均氣溫約為9.6℃，10 月中旬到4 月中旬為霜凍期，全年無霜期長達(dá)202 d，年平均降雨量為495 mm，冬季溫差較大，凍土厚度為60～106 cm[21]。

1.1.2 試驗材料。連翹種子于2021 年采自山西省晉中市左權(quán)縣。膠東衛(wèi)矛凋落物于2021 年冬天收集于山西省太原市太原學(xué)院汾東校區(qū)。另有高錳酸鉀、次氯酸鈉、NaCl。

1.1.3 試驗儀器。KH22R 小型臺式冷凍離心機、101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱、容量瓶、電子天平、燒杯、量筒、培養(yǎng)皿、離心管、三角瓶、紗布、試管、濾紙、漏斗、玻璃棒等。

1.2 試驗方法

1.2.1 連翹種子預(yù)處理。連翹種子在室溫下用0.5%的次氯酸鈉溶液滅菌2 min 后，用蒸餾水洗凈種子上面剩余的次氯酸鈉溶液；隨后用0.1 g/L 的高錳酸鉀溶液浸泡處理約1 h；將處理后的連翹種子用蒸餾水沖洗3 次，再放入墊有2 層濾紙的培養(yǎng)皿中，準(zhǔn)備進行發(fā)芽試驗。

1.2.2 NaCl 溶液設(shè)置。配置150、200、250 mmol/L 共3 個濃度水平的NaCl 溶液。

1.2.3 膠東衛(wèi)矛凋落物因素設(shè)置。稱取4 份膠東衛(wèi)矛凋落物10 g，碾磨成干粉后分別加入100 mL 的蒸餾水，在25℃下浸泡48 h(每12 h 搖晃5 min)，取上清液，用膠頭滴管滴入離心管內(nèi)，管內(nèi)溶液占管內(nèi)容積的2/3，以4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min 后于濾紙上過濾2 次，獲得100 mg/mL的浸提液。在試驗之前取部分母液，配置成5 mg/mL 和50 mg/mL 的溶液，儲藏于冰箱中備用。

1.2.4 交叉分組試驗設(shè)計。將培養(yǎng)皿在105℃條件下消毒2 h 后，將預(yù)處理后的連翹種子取100 粒均勻置于墊有2 層濾紙的培養(yǎng)皿中，將NaCl 溶液、膠東衛(wèi)矛凋落物各設(shè)3 個濃度水平，同時設(shè)置清水對照，共10 個試驗方案(表1)。其中每個處理設(shè)置3 個重復(fù)，每重復(fù)為100粒連翹種子。

表1 交叉分組試驗設(shè)計

1.2.5 指標(biāo)測定。設(shè)置發(fā)芽當(dāng)天為第1 天，處理組每天分別補充等量的2 種溶液，以種子周圍不出現(xiàn)水膜為宜。在試驗過程中，每隔24 h(1 d)對種子的萌發(fā)情況進行觀測、計數(shù)，并對培養(yǎng)基的位置進行隨機調(diào)換，以避免因位置條件差異而影響最終的試驗結(jié)果。通過指標(biāo)測定公式[22]測定不同處理后的連翹種子的各項萌發(fā)指標(biāo)，發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)為胚根突破種皮1 mm 以上。

Gt為第t天當(dāng)天新發(fā)芽的種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù)；根據(jù)預(yù)試驗，最大發(fā)芽率天數(shù)為第8 天，以發(fā)芽試驗的第8 天計算不同處理下種子的發(fā)芽勢。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2010 軟件統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用SPSS 26.0軟件對數(shù)據(jù)進行雙因子方差分析(Two-way ANOVA)，討論NaCl 脅迫、膠東衛(wèi)矛凋落物浸提液及兩者的交互作用對連翹種子萌發(fā)的影響，不同處理間差異顯著性采用LSD法進行多重比較進行檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl 脅迫下膠東衛(wèi)矛凋落物對連翹種子萌發(fā)起始時間的影響

不同NaCl 脅迫下膠東衛(wèi)矛凋落物浸提液均延遲了種子萌發(fā)的起始時間(圖1 和表2)。對照組的連翹種子萌發(fā)時間為5.67 d；在相同的NaCl 濃度下，隨著凋落物濃度的增加，種子的萌發(fā)時間逐漸延遲；經(jīng)100 mg/mL 的膠東衛(wèi)矛凋落物的浸提液處理后，連翹種子不萌發(fā)。

圖1 不同NaCl 脅迫下膠東衛(wèi)矛凋落物對連翹種子萌發(fā)進程的影響

表2 不同NaCl 脅迫下膠東衛(wèi)矛凋落物對連翹種子萌發(fā)的影響

2.2 不同濃度NaCl 脅迫下膠東衛(wèi)矛凋落物對連翹種子萌發(fā)進程的影響

與CK 對比，3 種濃度的NaCl 脅迫下，膠東衛(wèi)矛凋落物均對連翹種子萌發(fā)的進程產(chǎn)生了顯著抑制作用(圖1和表2)。隨著NaCl 濃度的升高，種子的起始發(fā)芽時間均出現(xiàn)不同程度的推遲，到達(dá)發(fā)芽頂峰的時間也相應(yīng)延遲，抑制作用明顯。

2.3 不同濃度NaCl 脅迫下膠東衛(wèi)矛凋落物對連翹種子萌發(fā)的影響

隨著NaCl 和膠東衛(wèi)矛凋落物浸提液濃度的升高，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)都呈不同程度的下降趨勢(圖1和表2)。CK 發(fā)芽率為79.67%，發(fā)芽勢為51.67，發(fā)芽指數(shù)為10.17；隨著NaCl 濃度的增加，相同浸提液處理的連翹種子發(fā)芽率顯著降低，分別為59.33%、38%、9.33%，發(fā)芽勢為8%、3%、0，發(fā)芽指數(shù)為6.01、3.66、0.81。利用雙因素方差分析不同濃度NaCl、膠東衛(wèi)矛凋落物以及兩者交互作用對連翹種子萌發(fā)的影響，可以看出，在不同的鹽脅迫下，3 種膠東衛(wèi)矛凋落物對連翹種子的萌發(fā)起始時間、發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)均有極顯著的影響(p=0.000＜0.05)；這2 個因素及其交互作用均對連翹種子萌發(fā)產(chǎn)生了極顯著的影響(p=0.000＜0.05)(表3)。

表3 NaCl、膠東衛(wèi)矛凋落物雙因素方差分析F 值

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

該研究通過設(shè)立10 組不同處理的交叉分組試驗，研究了不同濃度NaCl 脅迫下膠東衛(wèi)矛凋落物對連翹種子萌發(fā)的影響。通過分析，與清水對照組相比，處理組的起始發(fā)芽時間、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢均顯著降低，且隨著濃度的不斷增加，其下降趨勢更加明顯，處理2、3、4、5、6、7、8、9 連翹種子的發(fā)芽率低于50%，處理3、5、6、7、8、9連翹種子的發(fā)芽率則低于10%。

除了NaCl 濃度、膠東衛(wèi)矛凋落物浸提液濃度外，二者的交互作用對連翹種子的萌發(fā)也有極顯著影響。

3.2 討論

種子萌發(fā)階段是植物在特定生境定植建群的關(guān)鍵時期，為適應(yīng)可能遇到的逆境脅迫，所采取種子萌發(fā)和幼苗形態(tài)建成策略是植物與其生境協(xié)同進化的結(jié)果[23]。在北方土壤普遍含鹽量偏高的條件下，連翹種子萌發(fā)逐漸進化出了較為完善的應(yīng)對機制，使大部分種子在一定強度鹽脅迫時仍能順利地萌發(fā)。在鹽堿脅迫的土地上種子能夠萌發(fā)，是植株生長發(fā)育的前提[24]。在生態(tài)造園理念下，為更好地發(fā)揮綠色生態(tài)服務(wù)價值，應(yīng)謹(jǐn)慎考慮膠東衛(wèi)矛與連翹的配置應(yīng)用；在萌發(fā)階段連翹種子對鹽脅迫有一定的耐受性，其種子在2 種處理下的變化趨勢基本相同，而高濃度膠東衛(wèi)矛凋落物浸提液相較于鹽脅迫，對連翹種子萌發(fā)延遲的影響更加明顯。連翹種子對膠東衛(wèi)矛凋落物較為敏感，當(dāng)運用膠東衛(wèi)矛與連翹搭置時，應(yīng)及時清理膠東衛(wèi)矛的凋落物，避免限制連翹種子的萌發(fā)，影響園林景觀自然群落的更替。通過以上研究，探討了2 種限制因素對連翹種子的萌發(fā)影響，但對其脅迫下的生理響應(yīng)、膠東衛(wèi)矛凋落物化感成分組成，以及連翹種子萌發(fā)對其他常見配置應(yīng)用植物的化感響應(yīng)的影響，仍有待開展進一步研究。