鹽脅迫對苦參種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

摘要：本文用不同濃度的NaCl溶液處理苦參種子，觀測鹽脅迫對苦參種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。結(jié)果表明：加入低濃度NaCl鹽溶液的苦參種子在發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚根平均長度以及胚芽平均長度等均影響不顯著，對發(fā)芽指數(shù)和幼苗單株鮮重有部分影響。隨著NaCl濃度升高苦參種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢以及發(fā)芽指數(shù)均呈下降趨勢，高濃度的NaCl（＞7 g/L）脅迫可明顯抑制種子萌發(fā)及幼苗的生長發(fā)育。NaCl濃度高于9 g/L時，苦參種子有胚根、胚芽不生長現(xiàn)象。與此同時，NaCl溶液對種子的脅迫體現(xiàn)在種子的初始萌發(fā)時間的推遲。

關(guān)鍵詞：苦參鹽脅迫；種子萌發(fā)；幼苗生長

苦參（Sophora flavescens）又叫苦槐、山槐根、川參、苦骨等，為豆科槐屬多年生半木本，是我國常用中草藥[1]，常用于中藥飲片外也是制藥工業(yè)的主要原料?？鄥⒏哂星鍩嵩餄?、殺蟲、利尿等功效，苦參堿在消除炎癥、抗腫瘤等方面也有明顯的效果。近些年來由于人們加大了對野生苦參的采挖力度，導(dǎo)致野生苦參面臨枯竭，人工培育越來越受到重視，在市場中所占比重也越來越大，由此開展規(guī)范化種植技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)作用[2]。

在苦參的人工育苗栽培中，主要以播種育苗為主。近些年實(shí)際生產(chǎn)中人們發(fā)現(xiàn)苦參在鹽堿程度較重的地塊，發(fā)芽出苗均較為困難，嚴(yán)重時有缺苗斷壟的情況發(fā)生。因此在生產(chǎn)時，重鹽堿地地塊人們都盡量避免種植苦參。目前針對大田農(nóng)作物及經(jīng)濟(jì)林的鹽分脅迫研究較多[3-5]，而針對中草藥受鹽脅迫的研究報道則相對較少。由此本試驗(yàn)主要觀測NaCl對苦參種子萌發(fā)、幼苗生長的影響，以期對苦參的人工規(guī)范化種植提供理論依據(jù)。

1 材料

苦參種子，于2023年10月購自遼寧省彰武縣，置于室溫下密封貯藏。2024年5月在遼寧生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。種子在購買時已經(jīng)進(jìn)行種皮打磨處理。

2 方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采用5個水平（1、3、5、7 g/L和9 g/L）單因子（NaCl溶液）隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，以蒸餾水（CK）為培養(yǎng)溶液同時培養(yǎng)為對照，每組共設(shè)計6個處理，共設(shè)置2次重復(fù)，每次重復(fù)40粒種子。

2.2 種子預(yù)處理

苦參種子用2％的高錳酸鉀溶液，浸泡消毒30 min后，再用蒸餾水沖洗2～3遍，直至蒸餾水沖洗無顏色后，種子陰干備用。在試驗(yàn)前兩天苦參種子用蒸餾水浸泡進(jìn)行催芽處理，每天換一次蒸餾水。

2.3 試驗(yàn)方法

NaCl鹽選用分析純，并分別配制成1、3、5、7 g/L和9 g/L共5組不同濃度的鹽溶液，在培養(yǎng)皿中放入0.5 cm厚的脫脂棉，并在脫脂棉上面鋪濾紙，將配制好的不同濃度的NaCl鹽溶液分別放置在培養(yǎng)皿中，并將已經(jīng)進(jìn)行過催芽處理后的苦參種子用鑷子放入在培養(yǎng)皿濾紙上，每個培養(yǎng)皿放40粒種子，種子間要盡量互相不接觸。將放有種子的培養(yǎng)皿拿到人工智能光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為恒溫

（24±1）℃。

2.4 觀測記錄

在開始觀測記錄后，如發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)皿中溶液缺少，在培養(yǎng)皿中補(bǔ)入相應(yīng)濃度的鹽溶液，以保持苦參種子濕潤，并每隔1～2 d更換一次濾紙，及時揀出霉?fàn)€種子，如種子霉?fàn)€嚴(yán)重，及時更換受污染的濾紙及脫脂棉，培養(yǎng)皿用75%的乙醇消毒處理后，再繼續(xù)使用。觀測期間每天同一時間段進(jìn)行觀察并記錄每天的發(fā)芽種子數(shù)及發(fā)芽狀態(tài)。

2.5 觀測項(xiàng)目及計算方法

2.5.1 發(fā)芽指數(shù)測定

種子發(fā)芽達(dá)到高峰期（6 d）時，統(tǒng)計發(fā)芽情況并計算種子發(fā)芽勢。第10天觀測期結(jié)束后，根據(jù)發(fā)芽情況數(shù)據(jù)計算其種子的發(fā)芽率以及發(fā)芽指數(shù)。發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的計算公式分別如下：

發(fā)芽勢=發(fā)芽高峰期結(jié)束后發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)=當(dāng)天的發(fā)芽數(shù)／發(fā)芽日數(shù)+當(dāng)天的發(fā)芽數(shù)/發(fā)芽日數(shù)…+當(dāng)天的發(fā)芽數(shù)/發(fā)芽日數(shù)（觀測最后一天）

2.5.2 幼苗胚根胚芽長和鮮重的測定

觀測到第10天，觀測期結(jié)束時在每個培養(yǎng)皿中選擇生長健壯、無畸形、無霉變以及胚根胚芽生長有代表性的幼苗10株，測定其胚根、胚芽長和幼苗鮮重，并計算其平均值。

2.5.3 統(tǒng)計方法

本試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)用Excel整理統(tǒng)計，并用SPSS19.0軟件進(jìn)行方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同濃度的NaCl溶液對苦參種子萌發(fā)的影響

通過觀察，苦參種子在經(jīng)過發(fā)芽預(yù)處理后，在不同濃度的NaCl溶液脅迫下也都有發(fā)芽個數(shù)的最多一天，可以計算發(fā)芽勢值。如表1所示。

由表1可知，當(dāng)NaCl鹽溶液的濃度為1 g/L和3 g/L時，苦參種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率均與對照（CK）相接近，發(fā)芽勢差值為1%和2.8%，發(fā)芽率的差值僅為0.9%和3.8%，差異不顯著，可以表明低濃度的NaCl溶液幾乎不影響苦參種子的發(fā)芽勢及發(fā)芽率。

當(dāng)溶液濃度達(dá)到5 g/L時，種子發(fā)芽率與對照相比下降13.6%，生長勢與對照相比下降23.7%，差異顯著（P＜0.05）。NaCl溶液濃度為9 g/L時，種子發(fā)芽率與對照相比下降65.5％，生長勢與對照相比下降62.9%，呈顯著性差異（P＜0.05）。由此可以看出，苦參中的發(fā)芽率和發(fā)芽勢會隨著NaCl溶液濃度的不斷升高而降低。

在持續(xù)的觀測期間發(fā)現(xiàn)，對照組的苦參種子在

第1天就開始萌發(fā)，試驗(yàn)組種子在1～7 g/L的NaCl溶液中于第3天開始陸續(xù)萌發(fā)，而種子在9 g/L的NaCl溶液中直到第5天才有個別萌發(fā)現(xiàn)象發(fā)生。可以看出NaCl溶液除了會降低苦參種子的發(fā)芽率外，還有延遲種子的初始萌發(fā)時間的現(xiàn)象。

發(fā)芽率是測定的種子中能萌發(fā)種子的數(shù)目占所測定種子數(shù)的百分率，能體現(xiàn)出種子在觀測期間發(fā)芽的數(shù)量。發(fā)芽勢能體現(xiàn)出種子發(fā)芽的整齊度。發(fā)芽率和發(fā)芽勢的測定只能體現(xiàn)出種子發(fā)芽情況的單一指標(biāo)，并沒有完全體現(xiàn)出種子的發(fā)芽活力情況。發(fā)芽指數(shù)的測定則體現(xiàn)了種子的發(fā)芽速度和整齊性是否良好。因此在日常生產(chǎn)中，也常常用發(fā)芽指數(shù)來體現(xiàn)植物種子的萌發(fā)情況。從表1的數(shù)值可以看出苦參種子的發(fā)芽指數(shù)隨著鹽溶液濃度變化而發(fā)生的變化，體現(xiàn)出苦參種子對NaCl溶液脅迫的敏感性。表1中數(shù)據(jù)表明，隨著NaCl溶液濃度的增高發(fā)芽指數(shù)呈明顯遞減，對照（CK）的發(fā)芽指數(shù)為最高（發(fā)芽指數(shù)7.6），其中濃度為1 g/L和3 g/L的NaCl溶液處理后的苦參種子發(fā)芽指數(shù)與對照（CK）比較并未達(dá)到顯著性差異，而與濃度為5、7 g/L和9 g/L的NaCl溶液處理后的苦參種子發(fā)芽指數(shù)之間比較則達(dá)到顯著性差異（P＜0.05）。9 g/L的NaCl溶液處理的種子發(fā)芽指數(shù)最低，僅為2.2，與對照（CK）比較相差達(dá)到5.4，種子活力最弱。

3.2 不同濃度的NaCl溶液對苦參幼苗生長的影響

種子萌發(fā)后，如果幼苗的單株鮮重較重、胚芽胚根生長較長可以視為苗的品質(zhì)較好，對播種苗以后地生長、抗逆性均有利。胚根的長短以及側(cè)根的數(shù)量多少也能反映出根系的發(fā)育狀況是否良好，所以說幼苗單株鮮重、胚根和胚芽的生長狀況都是衡量苗期發(fā)育的重要指標(biāo)。

由表2的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)NaCl溶液為低濃度的1 g/L時，苦參種子胚根平均長與對照組（CK）的胚根平均長相近（對照組胚根長為2.6 cm），相差為0.1 cm，差異不顯著（P＜0.05）。

NaCl溶液濃度逐漸增加，種子胚根生長明顯受到抑制。當(dāng)NaCl溶液濃度為3 g/L時，種子胚根的平均長與對照（CK）組種子胚根的平均長短1.2 cm，與對照組之間就已經(jīng)達(dá)到顯著性差異（P＜0.05）。當(dāng)NaCl溶液濃度為9 g/L時，種子胚根的平均長與對照（CK）組種子胚根的平均長短2 cm，與對照組之間達(dá)到差異極顯著（P＜0.05）。如表2所示。

通過對表2的數(shù)據(jù)對比可以看出NaCl溶液對胚芽生長的影響較胚根更為明顯。在3、5 g/L和7 g/L共

3個濃度NaCl溶液的處理下的胚芽長比對照處理之間均達(dá)到極顯著性差異（P＜0.01），胚芽平均長相差為1.6 cm、2.4 cm以及2.8 cm。在NaCl溶液達(dá)到7 g/L時，萌發(fā)的苦參種子胚芽平均長僅為0.1 cm長，僅能視為已經(jīng)萌發(fā)狀態(tài)。當(dāng)NaCl溶液濃度為9 g/L時，種子僅有胚根萌出，胚芽未伸長。

通過計算苦參幼苗單株平均鮮重，可以看出，隨著NaCl鹽溶液的濃度不斷增加，幼苗單株鮮重有明顯下降的現(xiàn)象。當(dāng)NaCl溶液濃度為1、3、5、7 g/L及9 g/L

時，幼苗的單株鮮重分別與對照組（CK）相比降低48.2 mg、66.4 mg、84.9 mg、131.0 mg及149.2 mg，鹽濃度越高與對照組（CK）的鮮重比較差距越大，各處理與對照組之間均達(dá)到了極顯著性差異（P＜0.01）。在NaCl溶液濃度為9 g/L時，苦參種子因沒有胚芽萌出，僅對胚芽進(jìn)行了稱重，視為株鮮重。

4 討論

近些年來，隨著全球氣候的極端化、全球人口數(shù)量及人口密度的急劇增加，各國的土壤鹽堿化問題日漸嚴(yán)重，與大氣污染、水體污染同樣，土壤的廣泛鹽堿化已成為世界關(guān)注的環(huán)境問題之一，由此各種經(jīng)濟(jì)作物的鹽脅迫現(xiàn)象及耐鹽堿性的研究[4-5]，對抑制土壤的鹽堿化和對鹽堿土壤的改良有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

試驗(yàn)結(jié)果還表明，隨著鹽溶液濃度的提高，苦參種子的胚根長、胚芽長以及單株鮮重均呈明顯下降。在高濃度的NaCl溶液（9 g/L）的處理下，催芽處理后的苦參種子能夠吸水膨脹，但胚芽不能正常萌出，由此推斷苦參種子、幼苗產(chǎn)生鹽離子毒害現(xiàn)象。分析其原因，可能是高濃度無機(jī)鹽離子通過影響細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，使細(xì)胞代謝發(fā)生改變，細(xì)胞膜的滲透調(diào)節(jié)作用、細(xì)胞內(nèi)酶活性等均受到不同程度的損傷，導(dǎo)致苦參種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢降低，幼苗生長不良。

苦參幼苗對鹽分的脅迫較為敏感，主要表現(xiàn)為胚根和胚軸生長緩慢，幼苗單株鮮重減小，并且隨著NaCl溶液濃度的增加抑制作用越明顯。另外觀察還發(fā)現(xiàn)當(dāng)NaCl溶液濃度高于7 g/L時，苦參幼苗的根尖、莖尖均有顏色變黑、萎縮及壞死現(xiàn)象。

目前我國北方地區(qū)土壤鹽漬化較嚴(yán)重，土壤的干旱是造成土壤鹽漬化的原因之一。在苦參人工栽培中，對水分的管理方面應(yīng)十分注意所用水的礦質(zhì)化程度，另外也可以使用其他節(jié)水、防鹽堿損害措施，以減少鹽對苦參苗木生長的不良影響。因此也建議盡量避免在鹽堿地塊育苗，如必須在鹽堿偏重的地塊進(jìn)行育苗，可以加大播種量及田間管理來保證出苗率。

苦參自身的生命力很強(qiáng)，在日常栽植中表現(xiàn)為耐干旱、耐瘠薄，喜土層深厚、疏松肥沃、富含有機(jī)質(zhì)的砂質(zhì)土壤。同時苦參的根系發(fā)達(dá)、根深葉茂、群體生長勢強(qiáng)對風(fēng)沙的抗性較強(qiáng)，在遼西北地區(qū)栽植時，在為農(nóng)民提供經(jīng)濟(jì)效益的同時，也能減少當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)侵蝕、固定沙移方面都有十分顯著的作用[6]。同時，人工栽植苦參的推廣能相應(yīng)減少對當(dāng)?shù)匾吧Y源的破壞，逐步形成以苦參生產(chǎn)、加工為核心的綠色產(chǎn)業(yè)鏈，積極打造野生資源保護(hù)和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展雙贏的局面。

參考文獻(xiàn)

[1] 裴毅，楊雪君，聶江力，等.NaCl和NaHCO3脅迫對苦參種子萌發(fā)的影響[J].時珍國醫(yī)國藥，2016，27（11）：2752-2755.

[2] 郭吉剛，關(guān)扎根.苦參生物學(xué)特性及栽培技術(shù)研究[J].山西中醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2005（2）：45-47.

[3] 周彤，焦汝民，裴毅，等.NaCl溶液和NaHCO3溶液對大黃種子萌發(fā)的影響[J].天津農(nóng)林科技，2024（4）：5-10.

[4] 梁文杰.鹽脅迫對臺灣相思幼苗形態(tài)及相關(guān)生理指標(biāo)的影響[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報，2024，40（3）：35-41.

[5] 許耀照，曾秀存，王振朝，等.NaCl脅迫對冬油菜種子萌發(fā)和生理特性的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2023，35（3）：499-508.

[6] 尤軍，任寶君.遼西北半干旱地區(qū)苦參高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的關(guān)鍵技術(shù)[J].特種經(jīng)濟(jì)動植物，2014，17（11）：42-43.