鹽堿脅迫對黃秋葵種子萌發(fā)的影響

姜子俊，徐 炎，裴 毅，聶江力

（天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院，天津 300384）

黃秋葵為錦葵科秋葵屬的一年生草本植物，其嫩果莢食用口感滑嫩，營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量較高，富含人體所需的多種氨基酸，脂肪酸含量豐富[1]。近年來，黃秋葵在我國的種植面積逐年增加，種植范圍較廣，其中山東省2016年黃秋葵的種植面積達到2萬hm2，產(chǎn)量占全國種植面積的10%，珠三角、長江流域、黃河流域等地均有黃秋葵種植[2]。

黃秋葵籽?？Х葔A的含量較高，黃阿根等[3]對其營養(yǎng)成分及咖啡堿含量進行了測定，表明黃秋葵籽粒中的咖啡堿含量可達1%，認為黃秋葵籽?？勺鳛榭Х榷固崛】Х葔A的代替品。黃秋葵葉片的營養(yǎng)價值較高，但由于口感等原因未被人們?nèi)粘Ｊ秤肹4]。黃秋葵葉片可用于加工飼料，能提高飼料中的營養(yǎng)成分含量。吳佳靜等[5]發(fā)現(xiàn)在喂養(yǎng)海蘭褐殼蛋雞時，在飼料中加入適量的黃秋葵葉片粉末能提高海蘭褐殼蛋雞的產(chǎn)蛋率，對雞蛋的著色等商品性狀有一定的提升作用。市場上已經(jīng)有很多類型的黃秋葵加工制品，常見的有秋葵干、秋葵汁、秋葵餅干，黃秋葵還可以被加工制作成腌制品與食用膠。徐康[6]還對秋葵在啤酒釀造中的作用進行了探究，證實黃秋葵的深加工有很大的發(fā)展前景。

鹽堿土利用是一個世界性難題，我國研究人員在農(nóng)作物對鹽堿地耐受程度方面的研究十分深入。就黃秋葵而言，唐寧等[7]對秋葵在不同濃度海水中的光合作用與抗氧化物質(zhì)進行了研究，發(fā)現(xiàn)在低濃度海水中，秋葵的丙二醛含量升高不明顯，這說明秋葵可能在低濃度鹽堿環(huán)境條件下能夠正常生長。曹亞萍等[8]研究了Na2CO3對黃秋葵種子萌發(fā)的影響，發(fā)現(xiàn)黃秋葵種子對10 mmol·L－1的堿脅迫具有一定的耐受性。

目前，關(guān)于黃秋葵對逆境反應(yīng)的研究主要集中在逆境條件下對其光合作用、營養(yǎng)積累、果實營養(yǎng)等方面，在鹽堿脅迫對黃秋葵種子萌發(fā)的影響方面研究較少。本研究選用不同濃度NaCl和不同濃度NaHCO3溶液處理黃秋葵種子，探討黃秋葵種子的耐鹽堿能力，為黃秋葵在鹽堿地上種植提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

黃秋葵：由天津農(nóng)學(xué)院園藝園林學(xué)院提供。

1.2 種子處理

試驗選取籽粒飽滿、大小均勻、無蟲洞的黃秋葵種子，溫湯浸種20 min后，用0.1% KMnO4溶液浸泡10 min，對種子進行消毒，浸泡后用流水沖洗20 min，直至沖洗干凈。

1.3 試驗方法

配制不同濃度梯度的NaCl溶液與NaHCO3溶液，即2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaCl溶液和2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaHCO3溶液，以蒸餾水為對照（CK）。

準備若干90 mm直徑的培養(yǎng)皿，在培養(yǎng)皿內(nèi)墊入雙層濾紙，用上述不同濃度溶液分別對濾紙進行潤濕，待濾紙濕透且無多余溶液溢出，隨機挑選已經(jīng)處理好的黃秋葵種子，每個培養(yǎng)皿中放入50粒種子，在種子上覆蓋一層相同濃度溶液潤濕的濾紙，對照組（CK）溶液為蒸餾水，每組設(shè)3次重復(fù)，蓋上培養(yǎng)皿蓋，置于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中，每日定時觀察并記錄黃秋葵種子的發(fā)芽情況，同時更換培養(yǎng)皿中的濾紙，滴入相應(yīng)濃度溶液，使黃秋葵種子的發(fā)芽環(huán)境相對穩(wěn)定。當(dāng)種子胚根長度達2 mm以上時，視為種子萌發(fā)，在種子萌發(fā)第7天時測定黃秋葵幼苗鮮質(zhì)量與胚根長。

1.4 測定指標與統(tǒng)計方法

根據(jù)黃秋葵種子的萌發(fā)情況與苗鮮質(zhì)量，計算其發(fā)芽率（GR）、發(fā)芽勢（GE）、相對發(fā)芽率、相對傷害率、發(fā)芽指數(shù)（GI）、活力指數(shù)（VT）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用IBM SPSS Statistics 24進行方差分析，采用最小顯著差異法（LSD）進行多重比較分析，用Origin 2019進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl脅迫下黃秋葵種子的萌發(fā)情況

不同濃度NaCl處理對黃秋葵種子的萌發(fā)影響不同，圖1和圖2數(shù)據(jù)為發(fā)芽試驗第4天的調(diào)查數(shù)據(jù)。隨著NaCl濃度的上升，黃秋葵種子的發(fā)芽率呈逐漸下降趨勢（圖1和圖2）。在無鹽脅迫時（CK），黃秋葵種子的發(fā)芽率最高，可達94%。黃秋葵種子的發(fā)芽主要集中在前4 d，4 d后種子的發(fā)芽率變化趨于平緩，8‰以上濃度NaCl處理黃秋葵種子的發(fā)芽率均較低，且變化不大。當(dāng)NaCl濃度從2‰升至4‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽率下降幅度最為明顯。在不同濃度NaCl脅迫下，黃秋葵種子的萌發(fā)隨著NaCl濃度的上升而下降，當(dāng)NaCl濃度高于8‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽進程明顯延遲。

圖1 不同濃度NaCl脅迫下黃秋葵種子的發(fā)芽情況

圖2 不同濃度NaCl脅迫下黃秋葵種子的累積發(fā)芽曲線

黃秋葵種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率均表現(xiàn)出隨著NaCl濃度的上升而下降的趨勢，相對傷害率隨著NaCl濃度的上升而上升（表1）。2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaCl處理黃秋葵種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢皆低于對照組（CK），差異極顯著。在無鹽脅迫時（CK），黃秋葵種子發(fā)芽率可達94%，而隨著NaCl濃度每上升2‰，黃秋葵種子的發(fā)芽率顯著下降，當(dāng)NaCl濃度到達8‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽率下降幅度不再顯著。不同濃度NaCl處理也影響了黃秋葵種子的發(fā)芽勢，對照組（CK）的發(fā)芽勢為89.33%，隨著NaCl濃度的上升，黃秋葵種子的發(fā)芽勢也逐漸下降，在NaCl濃度為6‰以上時，黃秋葵種子的發(fā)芽勢下降速率趨于平緩。同時，黃秋葵種子的相對發(fā)芽率也隨著NaCl濃度的上升而下降，相對傷害率逐漸上升。

表1 不同濃度NaCl脅迫下黃秋葵種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對傷害率

不同濃度NaCl處理黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量、胚根長、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均表現(xiàn)出隨著NaCl濃度的上升而下降的趨勢（表2）。2‰濃度NaCl處理黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量略低于對照組（CK），差異不顯著；4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaCl處理黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量低于對照組（CK），差異極顯著。2‰濃度NaCl處理黃秋葵種子的胚根長略低于對照組（CK），差異不顯著；4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaCl處理黃秋葵種子的胚根長低于對照組（CK），差異極顯著；在NaCl濃度為6‰～12‰時，黃秋葵種子的胚根長下降速率較為平緩。2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaCl處理黃秋葵種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)皆低于對照組（CK），差異極顯著；在NaCl濃度為8‰～12‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽指數(shù)下降速率較為平緩；在NaCl濃度為6‰～12‰時，黃秋葵種子的活力指數(shù)下降速率較為平緩。

表2 不同濃度NaCl脅迫下黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量、胚根長、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)

當(dāng)NaCl濃度上升至2‰時，從黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量和種子胚根長2個指標來看，2‰濃度NaCl處理對黃秋葵種子萌發(fā)生長的抑制作用與對照組（CK）差異不顯著。在NaCl濃度為4‰～12‰范圍內(nèi)，隨著NaCl濃度的上升，黃秋葵種子萌發(fā)后的苗鮮質(zhì)量和胚根長與對照組（CK）差異極顯著。

2.2 不同濃度NaHCO3脅迫下黃秋葵種子的萌發(fā)情況

不同濃度NaHCO3處理對黃秋葵種子的發(fā)芽具有抑制作用。隨著NaHCO3濃度逐漸上升，黃秋葵種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率均表現(xiàn)出下降趨勢，相對傷害率隨著NaHCO3濃度的上升而逐漸上升（表3）。2‰濃度NaHCO3處理黃秋葵種子的發(fā)芽率低于對照組（CK），差異不顯著；4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaHCO3處理黃秋葵種子的發(fā)芽率低于對照組（CK），差異極顯著。2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaHCO3處理黃秋葵種子的發(fā)芽勢均低于對照組（CK），差異極顯著。

表3 不同濃度NaHCO3脅迫下黃秋葵種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對傷害率

在NaHCO3濃度為2‰～4‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢下降速率較為平緩；在NaHCO3濃度高于4‰后，其對黃秋葵種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢影響較大。

隨著NaHCO3濃度的上升，黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量和胚根長逐漸下降，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)在受到堿脅迫后也呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢（表4）。2‰濃度NaHCO3處理黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量低于對照組（CK），差異不顯著；4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaHCO3處理黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量低于對照組（CK），差異極顯著。2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaHCO3處理黃秋葵種子的胚根長均低于對照組（CK），差異極顯著；在NaHCO3濃度為6‰～12‰時，黃秋葵種子的胚根長下降速率趨于平緩。2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰濃度NaHCO3處理黃秋葵種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)皆低于對照組（CK），差異極顯著。在NaHCO3濃度為8‰～12‰時，黃秋葵種子的活力指數(shù)下降速率趨于平緩。當(dāng)NaHCO3濃度為4‰以上時，黃秋葵種子的胚根生長受到較強抑制，下降幅度變小。

表4 不同濃度NaHCO3脅迫下黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量、胚根長、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)

在黃秋葵種子發(fā)芽試驗第4天后，不同濃度NaHCO3處理黃秋葵種子的發(fā)芽率均趨于平緩，黃秋葵種子的萌發(fā)也集中在前4 d（圖3）。當(dāng)NaHCO3濃度為8‰～12‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽率變化不再顯著。在NaHCO3脅迫下黃秋葵種子的萌發(fā)隨著NaHCO3濃度的上升而延遲，當(dāng)NaHCO3濃度高于10‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽進程明顯出現(xiàn)延遲現(xiàn)象。

圖3 不同濃度NaHCO3脅迫下黃秋葵種子的累積發(fā)芽曲線

2.3 不同濃度NaCl和不同濃度NaHCO3溶液脅迫下黃秋葵種子的發(fā)芽率

在NaCl和NaHCO3脅迫下黃秋葵種子的發(fā)芽率均受到抑制。鹽堿濃度越高，對黃秋葵種子發(fā)芽的抑制效果越明顯。當(dāng)2種溶液濃度達到12‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽率趨于相同，都達到了最低值，高濃度的鹽堿溶液對黃秋葵種子發(fā)芽的抑制作用較明顯。相同濃度NaCl與NaHCO3處理黃秋葵種子時，NaCl處理對黃秋葵種子的發(fā)芽抑制效果更強，發(fā)芽率相比同濃度NaHCO3處理更低（圖4）。

圖4 不同濃度NaCl、NaHCO3脅迫下黃秋葵種子的發(fā)芽率曲線

3 結(jié)論與討論

種子的發(fā)芽情況通常用發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等指標來進行評估，發(fā)芽率可反映出種子的發(fā)芽數(shù)量與比例，種子的萌發(fā)速度與整齊度能通過發(fā)芽勢體現(xiàn)出來，發(fā)芽指數(shù)是評估種子在整個發(fā)芽過程中綜合情況的指標，而相對傷害率能夠反映出黃秋葵種子在不同濃度NaCl溶液與NaHCO3溶液中所受的脅迫情況。在本試驗中，通過NaCl溶液與NaHCO3溶液對黃秋葵種子進行處理，觀察統(tǒng)計其發(fā)芽情況，能夠得出鹽堿脅迫對黃秋葵種子發(fā)芽影響的相關(guān)證據(jù)。從試驗結(jié)果可以看出，經(jīng)過NaCl溶液與NaHCO3溶液處理后，黃秋葵種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均降低，并隨著鹽堿溶液濃度的上升，其下降的數(shù)值越大，并且相對傷害率也越高。

從種子發(fā)芽率來看，相同濃度的NaCl溶液與NaHCO3溶液對黃秋葵種子進行處理時，黃秋葵種子在NaCl溶液中的發(fā)芽率更低，可以推測黃秋葵種子對鹽溶液更敏感。2‰濃度NaCl處理黃秋葵種子的發(fā)芽率顯著降低，而2‰濃度NaHCO3處理對黃秋葵種子的發(fā)芽影響相對較小，表明對于鹽脅迫與堿脅迫處理，黃秋葵種子在微弱堿溶液環(huán)境下比鹽溶液環(huán)境下更容易發(fā)芽生長。不同作物對單鹽脅迫與單堿脅迫的抵抗能力不同，甜瓜對單堿脅迫即NaHCO3溶液處理更為敏感[9]，表明NaHCO3溶液對甜瓜種子的萌發(fā)與生長產(chǎn)生了更明顯的抑制作用。蕎麥種子[10]和燕麥幼苗[11]也對堿脅迫更加敏感。種子發(fā)芽由多種因素控制，包括適宜的pH、土壤溶液濃度、溫度、光、礦質(zhì)營養(yǎng)、植物激素等。NaCl是一種中性鹽，NaHCO3是一種堿性鹽，當(dāng)2種物質(zhì)的濃度相同時，NaHCO3溶液的pH比NaCl溶液更高，會額外造成新的脅迫影響，所以部分植物對NaCl溶液脅迫的耐受能力更強，而黃秋葵種子在NaHCO3溶液中表現(xiàn)更佳，這可能是由于NaHCO3溶液的pH為弱堿性，對黃秋葵種子的萌發(fā)具有促進作用。當(dāng)NaCl濃度達到4‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽率已經(jīng)下降到39.33%，而當(dāng)NaHCO3濃度達到6‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽率仍有50%，可見黃秋葵種子在堿脅迫中的耐受力更強。

綜合發(fā)芽勢來看，當(dāng)NaHCO3濃度為2‰時，黃秋葵種子的最終發(fā)芽率與對照組（CK）的差距并不大，但發(fā)芽勢卻明顯下降，說明堿脅迫能延緩黃秋葵種子的發(fā)芽時間。當(dāng)NaCl濃度為2‰時，黃秋葵種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均顯著下降，也證明了低濃度NaCl溶液足以對黃秋葵種子的發(fā)芽造成影響，所以NaCl溶液對黃秋葵種子的傷害更大。

在鹽堿土中，鹽堿溶于土壤水分中，導(dǎo)致土壤溶液濃度上升，土壤溶液的滲透勢上升，植物根系的水勢低于土壤溶液的水勢，不利于植物吸收水分，導(dǎo)致植物生長受到抑制，影響植物生長發(fā)育，嚴重時會使植物的根系受到破壞，出現(xiàn)燒苗、植物死亡現(xiàn)象[12]。在本次試驗中，NaCl和NaHCO32種溶液處理均導(dǎo)致黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量下降，NaCl濃度過高也使黃秋葵種子的胚根長度下降。低濃度NaCl溶液處理對黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量與胚根長影響不大，而相同濃度的NaHCO3溶液處理對黃秋葵種子的苗鮮質(zhì)量和胚根長影響更小。

黃秋葵種子的發(fā)芽率及其他生長指標均隨著鹽堿濃度的上升呈現(xiàn)變?nèi)醯内厔?，這是由于鹽堿脅迫會通過溶液滲透脅迫、離子毒害、高pH、活性氧等各方面對植物造成危害[13]。判斷黃秋葵種子在鹽堿環(huán)境下的耐受性，需要通過多項指標進行綜合判斷。黃秋葵種子在高濃度鹽堿條件下的發(fā)芽率仍較高，在8‰濃度NaCl溶液與10‰濃度NaHCO3溶液處理時的種子萌發(fā)率仍能達到10%以上，這可能與黃秋葵自身的黃酮類物質(zhì)含量較高有關(guān)，其清除活性氧等有害物質(zhì)的能力較強。由此可以推斷出，黃秋葵種子具有較強的耐堿性，在堿溶液中的發(fā)芽情況比在鹽溶液中的效果更好，并且當(dāng)鹽溶液與堿溶液都達到較高濃度時，黃秋葵種子仍有可觀的發(fā)芽率，在高濃度的鹽溶液與堿溶液處理下，黃秋葵種子的胚根生長雖然受到抑制但仍能生長，通過這些現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，可以看出黃秋葵種子具有較強的耐鹽堿能力。