碳酸鈉脅迫下白首烏種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

任榮榮 朱 麗 姬振蒙 陳 鐳 張 明 吳承東

（江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所新洋試驗站，鹽城 224049）

白首烏（Cynanchum bungeiDecne.）是合瓣花亞綱、蘿藦科、馬利筋族、鵝絨藤屬植物[1]，是藥食同源、集營養(yǎng)與保健功能為一體的一種中藥材[2]。富含多種生物活性物質(zhì)，具有抗衰老[3]、保肝強心[4-5]、降血脂[6]、抗腫瘤[7-8]、提高機體免疫力[9]等功效。江蘇濱?？h是著名的首烏之鄉(xiāng)[10-11]，也是黃河故道入?？诘湫望}堿地[12]。土壤鹽漬化是指在土壤表層中的可溶性鹽不斷累積，最終形成鹽堿地土壤。導致土壤滲透壓升高，植物吸水以及吸收養(yǎng)分困難，代謝受阻，嚴重時使得植株受到更大的傷害直至死亡，嚴重限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[13]。改善治理并合理開發(fā)利用鹽堿地是我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一[14]。

目前在非生物脅迫研究方面，相關(guān)白首烏耐鹽堿特性的研究較少，吳承東等[15]發(fā)現(xiàn)當用0.8%NaCl 處理白首烏種子后，其發(fā)芽率鹽害率顯著升高。其他未見報道。本研究探索碳酸鈉脅迫下對鹽烏1406 種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，為鹽堿地白首烏品種選擇及育種提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料鹽烏1406 由江蘇省農(nóng)業(yè)科學院新洋基地選育。以濱烏1 號為母本，以地方品種中選擇出的變異單株新308 為父本，通過常規(guī)雜交手段選育而成[16]。

1.2 試驗方法首先模擬鹽堿脅迫，設置梯度濃度Na2CO3溶液，共6 個處理：0（去離子水，CK），10mmol/L Na2CO3溶 液，20mmol/L Na2CO3溶 液，30mmol/L Na2CO3溶 液，40mmol/L Na2CO3溶 液，50mmol/L Na2CO3溶液；每個處理3 次重復。試驗前將種子用1%次氯酸鈉溶液消毒，消毒后用清水沖洗3 次，后用吸水紙吸干種子表面水分。采用濾紙培養(yǎng)皿方法，將種子均勻鋪于墊有兩層濾紙的8cm×8cm×12cm 的圓形培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中放置20 粒種子。密封后置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)（白天25℃/晚上15℃，光照15h/黑暗9h）培養(yǎng)15d，每天用注射器補充相應濃度的Na2CO3溶液，以保證培養(yǎng)皿內(nèi)濾紙濕潤和各處理的溶液濃度不變。每天觀察并記錄培養(yǎng)皿中鹽烏1406 種子的發(fā)芽情況。

1.3 指標測定每24h 記錄一次發(fā)芽情況，培養(yǎng)至第7 天時統(tǒng)計其發(fā)芽勢；第15 天時統(tǒng)計其發(fā)芽率，并從每個處理中挑選5 株具有代表性的幼苗，測量其根長、苗高以及苗鮮重。

發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)（GI）和活性指數(shù)的測定參照孔佳茜等[17]的方法。發(fā)芽率鹽害率、根長鹽害率、苗高鹽害率和苗鮮重鹽害率參照孫平勇等[18]的方法。

發(fā)芽率（%）=（15d 發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100；

發(fā)芽勢（%）=（7d 發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100；

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑Gt/Dt

式中Gt 表示在時間t 日的發(fā)芽數(shù)，Dt 表示相應的發(fā)芽天數(shù)。

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×幼苗根長；

發(fā)芽勢鹽害率（%）=（對照組發(fā)芽勢-處理組發(fā)芽勢）/對照組發(fā)芽勢×100；

發(fā)芽指數(shù)鹽害率（%）=（對照組發(fā)芽指數(shù)-處理組發(fā)芽指數(shù)）/對照組發(fā)芽指數(shù)×100；

活力指數(shù)鹽害率（%）=（對照組活力指數(shù)-處理組活力指數(shù)）/對照組活力指數(shù)×100；

發(fā)芽率鹽害率（%）=（對照組發(fā)芽率-處理組發(fā)芽率）/對照組發(fā)芽率×100；

根長鹽害率（%）=（對照組根長-處理組根長）/對照組根長×100；

苗高鹽害率（%）=（對照組苗高-處理組苗高）/對照組苗高×100；

苗鮮重鹽害率（%）=（對照組苗鮮重-處理組苗鮮重）/對照組苗鮮重×100。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析采用軟件Microsoft Office Excel 2010 和SPSS 24 對試驗數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 碳酸鈉脅迫對鹽烏1406種子萌發(fā)的影響 鹽烏1406 種子經(jīng)不同濃度碳酸鈉溶液處理后，其發(fā)芽試驗結(jié)果見表1。由表1 可知，碳酸鈉脅迫顯著抑制鹽烏1406 種子發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和發(fā)芽率，隨著碳酸鈉溶液濃度不斷增加，這4 個指標均呈下降趨勢。當碳酸鈉濃度為10mmol/L 時，與CK相比，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)分別降低了14.28%和14.94%，活力指數(shù)降低了40.41%，差異顯著說明碳酸鈉脅迫對活力指數(shù)影響更大；碳酸鈉溶液濃度為20mmol/L 時，與CK 相比，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別下降21.29%、19.75%和75.36%，差異顯著；碳酸鈉溶液濃度為30mmol/L 時，與CK 相比，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別下降28.82%、31.03%和89.36%，差異顯著；碳酸鈉溶液濃度為40mmol/L 時，與CK 相比，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別下降50.16%、47.01%和97.04%，差異顯著；碳酸鈉溶液濃度為50mmol/L 時，與CK 相比，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別下降56.42%、69.35%和99.57%，差異顯著。以上結(jié)果表明，10～50mmol/L 濃度的碳酸鈉溶液均顯著抑制白首烏種子的萌發(fā)。

表1 碳酸鈉脅迫對鹽烏1406 種子發(fā)芽的影響

2.2 碳酸鈉脅迫對鹽烏1406種子發(fā)芽率鹽害率的影響 不同碳酸鈉溶液處理鹽烏1406 種子傷害程度見表1，隨著碳酸鈉濃度的升高，鹽烏1406 種子的鹽害率呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。當碳酸鈉濃度為10mmol/L 時，發(fā)芽率鹽害率為9.55%，發(fā)芽率鹽害率明顯升高；當碳酸鈉濃度為40mmol/L 時，發(fā)芽率鹽害率為36.40%，發(fā)芽率鹽害率迅速提升，說明碳酸鈉會降低白首烏種子耐鹽脅迫的程度，高濃度的碳酸鈉嚴重抑制白首烏種子的萌發(fā)以及幼苗生長。

2.3 碳酸鈉脅迫對鹽烏1406種子幼苗生長的影響

鹽烏1406 種子經(jīng)不同碳酸鈉溶液處理后根長、苗高以及苗鮮重結(jié)果（表2）表明，碳酸鈉溶液濃度越高，對鹽烏1406 種子幼苗生長抑制效果越大。碳酸鈉溶液濃度為10mmol/L 時，與CK 相比，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 幼苗的根長降低了25.35%，差異顯著；苗高和苗鮮重分別降低了7.89%和5.88%，說明碳酸鈉溶液濃度為10mmol/L 時對根的抑制作用比苗高和苗鮮重更大。碳酸鈉溶液濃度為20mmol/L時，與CK 相比，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 幼苗的根長、苗高和苗鮮重分別降低了52.11%、42.11%和29.41%，差異顯著；碳酸鈉溶液濃度為30mmol/L時，與CK 相比，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 幼苗的根長、苗高和苗鮮重分別降低了74.65%、63.16%和54.41%，差異顯著；碳酸鈉溶液濃度為40mmol/L時，與CK 相比，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 幼苗的根長、苗高和苗鮮重分別降低了85.92%、76.32%和70.59%，差異顯著；碳酸鈉溶液濃度為50mmol/L時，與CK 相比，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 幼苗的根長、苗高和苗鮮重分別降低了94.37%、89.47%和83.82%，差異顯著。以上結(jié)果表明，當碳酸鈉濃度為10mmol/L 時，對根長的抑制作用比苗高和苗鮮重更大，超過10mmol/L 處理對根長、苗高和苗鮮重影響均十分顯著。當碳酸鈉濃度達到50mmol/L 時，嚴重影響鹽烏1406 幼苗正常生長。

表2 碳酸鈉脅迫對鹽烏1406 種子幼苗生長的影響

3 小結(jié)與討論

發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)是檢驗種子生活力的重要指標，反映出種子發(fā)芽能力和發(fā)芽時間長短[19]。鹽堿脅迫是植物生長過程中最常見的脅迫形式之一，脅迫使植物整個生長過程中生長受到阻礙。本研究以鹽烏1406 種子為研究對象，考察鹽堿脅迫對其種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。結(jié)果顯示，鹽烏1406 種子經(jīng)不同濃度碳酸鈉溶液處理后，碳酸鈉溶液濃度為10mmol/L 時，碳酸鈉脅迫下鹽烏1406 幼苗根長、苗高和苗鮮重較對照分別降低了25.35%、7.89%和5.88%，說明碳酸鈉溶液濃度為10mmol/L 時對根的抑制作用比苗高和苗鮮重更大，且隨著碳酸鈉溶液濃度越來越大，對鹽烏1406 種子幼苗生長抑制效果越大。本試驗中，碳酸鈉顯著抑制白首烏種子萌發(fā)和幼苗生長。與吳承東等[17]發(fā)現(xiàn)隨著NaCl 濃度的增加，鹽烏1406 種子的萌發(fā)率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢不同，碳酸鈉脅迫下對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長、苗高以及苗鮮重等均呈現(xiàn)下降趨勢，說明白首烏種子對碳酸鈉脅迫的響應比對NaCl 脅迫更敏感。碳酸鈉脅迫處理顯著抑制白首烏種子萌發(fā)以及根長、苗高以及苗鮮重等指標，碳酸鈉脅迫對鹽烏1406 種子萌發(fā)的影響可能是高濃度的鹽離子使得萌發(fā)中的種子離子吸收失衡而影響物質(zhì)代謝進程，也可能因為高濃度鹽離子降低了溶液滲透勢而增加了種子吸收難度。對幼苗生長的影響可能是高濃度鹽脅迫下植物體內(nèi)產(chǎn)生大量活性氧，損傷細胞膜，抑制植物正常生長。

綜合分析表明，當碳酸鈉濃度達到50mmol/L時，鹽烏1406 生長受到明顯抑制，因此可認為鹽烏1406 不能在50mmol/L 以上鹽濃度環(huán)境內(nèi)正常生長。該研究結(jié)果為鹽堿地白首烏品種選擇及育種提供理論參考。但有關(guān)鹽脅迫對白首烏種子萌發(fā)機制的影響還有待進一步研究。