不同濃度NaCl溶液脅迫對(duì)棉花種子萌發(fā)特性的影響

中圖分類號(hào)：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-9902（2025）12-0031-05

Abstract：Thisstudyivestigatedthegerminationcharacteristicsofcottonsedsunderdiferentsaltconcentrationstoprovide areferenceforimprovingsalttoleranceduring plantgermination.Usingeightcotonvarieties（H4，H18，H29，H35，H37，H38， H43andH52）asexperimentalmaterials，NaClsolutionconcentrationgradientsweresetatO.05，0.1，0.15，0.2andO.3mol/Lto determinetheefectsofNaCl stressoncotonseedgermination.UnderNaClstress，parameterssuchasrelativegerminationrate， seedfreshweight，relativegerminationpotentialseeddryweight，andrelativegerminationindexgenerallyshowedaninitial increase folowedbyadeclineassaltoncentrationincreased，indicatingthatlowsaltconcentrationspromotedseedgeination. Theresults revealed the following order of salt tolerance under NaCl stress：H4gt;H43gt;H35 gt; H38 gt; H52gt;H29gt;H18gt;H37. These findings provide a basis for selecting salt-tolerant coton varieties in Xinjiang's cotton production.

Keywords： cotton; seed germination; identification;salt tolerance; NaCl

土壤鹽堿化是主要的非生物脅迫因素之一，嚴(yán)重限制了全球的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，極大地影響了作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。我國目前的鹽堿地面積已經(jīng)達(dá)到了9.53億 hm² ，廣泛分布于內(nèi)蒙古、黑龍江、青海、寧夏、新疆及沿海等地u。其中，由于新疆的氣候條件比較特殊，導(dǎo)致地下水沿土壤毛細(xì)管上升，鹽分隨水遷移并在土壤表層積聚，形成大面積鹽堿地，尤其在南疆地區(qū)問題更為突出[2]，南疆自前的鹽堿土面積已經(jīng)達(dá)到了 1.336× 10⁷hm² ，占到其可利用土地面積的 19.75% 3]。土壤鹽堿化的持續(xù)惡化不僅破壞了土壤自身的理化性質(zhì)，更對(duì)作物生長發(fā)育產(chǎn)生諸多不利影響，嚴(yán)重阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。因此，深入探究作物耐鹽堿機(jī)制對(duì)于鹽堿地的合理開發(fā)利用以及保障我國農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有極為關(guān)鍵的意義。

棉花作為重要的經(jīng)濟(jì)和油料作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局中占據(jù)著舉足輕重的地位。盡管棉花相對(duì)而言具有一定的耐鹽性，但鹽脅迫仍不可避免地導(dǎo)致其生長速率減緩、產(chǎn)量顯著下降。在我國，新疆已發(fā)展成為棉花的核心主產(chǎn)區(qū)，然而土壤鹽漬化問題卻給該地區(qū)棉花產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，成為制約棉花產(chǎn)量與品質(zhì)提升的關(guān)鍵瓶頸之一。

目前，針對(duì)棉花耐鹽性的研究已取得了一定的進(jìn)展。眾多學(xué)者從棉花的生理生化特性、分子遺傳機(jī)制等多個(gè)層面開展了廣泛而深入的探索，例如研究棉花在鹽脅迫下的離子平衡調(diào)節(jié)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累、抗氧化防御系統(tǒng)響應(yīng)等生理過程[4-5]，以及挖掘與耐鹽相關(guān)的基因并解析其功能等。在棉花品種耐鹽性鑒定方面，也有多種方法被應(yīng)用，如基于棉花在鹽脅迫下的形態(tài)指標(biāo)（如株高、葉片形態(tài)、根系發(fā)育等）變化進(jìn)行評(píng)價(jià)，或測定棉花生理指標(biāo)（如光合參數(shù)、酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量等）的改變來衡量品種間的耐鹽差異[8-9]。然而，這些鑒定方法往往側(cè)重于棉花生長發(fā)育的某一特定階段或少數(shù)幾個(gè)指標(biāo)，缺乏對(duì)棉花種子萌發(fā)這一關(guān)鍵早期階段全面系統(tǒng)的研究。棉花種子萌發(fā)期作為植物生長周期的起始點(diǎn)，對(duì)鹽脅迫極為敏感，其萌發(fā)狀況直接關(guān)系到后續(xù)幼苗的生長以及整個(gè)生育期的表現(xiàn)。不同棉花品種在種子萌發(fā)階段對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)機(jī)制可能存在顯著差異，但現(xiàn)有研究對(duì)于不同棉花品種在萌發(fā)期多維度指標(biāo)（如相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、種子鮮重和種子干重等）綜合變化特征與耐鹽性關(guān)聯(lián)的深入分析相對(duì)不足。

鑒于上述研究現(xiàn)狀，本試驗(yàn)擬采用NaCI脅迫處理棉花種子，系統(tǒng)比較不同棉花品種在萌發(fā)期的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、種子鮮重和種子干重等多方面的變化特征。通過全面深入地剖析棉花種子萌發(fā)階段對(duì)鹽堿脅迫的適應(yīng)機(jī)制，有望填補(bǔ)當(dāng)前研究在這一領(lǐng)域的不足，為棉花品種耐鹽性的精準(zhǔn)鑒定提供更科學(xué)、全面的依據(jù)，同時(shí)也為制定提高棉花種子萌發(fā)期耐鹽性的有效策略提供有價(jià)值的參考，從而推動(dòng)棉花產(chǎn)業(yè)在鹽堿地的可持續(xù)發(fā)展，保障我國棉花的穩(wěn)定供應(yīng)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為H4、H18、H29、H35、H37、H38、H43和H52，均由農(nóng)學(xué)院提供。選取顆粒成熟飽滿、均勻大小的棉花種子用 75% 酒精先消毒 10min 然后再用蒸餾水沖洗3次，再將種子水分吸干后備用。

1.2 試驗(yàn)處理

分別設(shè)置 0.05，0.1，0.15，0.2 和 0.3mol/L 的NaCl溶液，以蒸餾水作為CK進(jìn)行對(duì)照。再將種子置于鋪有2層發(fā)芽紙的種子發(fā)芽盒中，每個(gè)放置10粒種子。分別加入上述配比不同濃度的 NaCl 溶液到發(fā)芽紙充分飽和，以后每天添加蒸餾水補(bǔ)充水分，使發(fā)芽紙一直處于飽和狀態(tài)。每個(gè)處理各設(shè)置3次重復(fù)，人工氣候箱設(shè)置 25‰ ，將各處理置于氣候箱進(jìn)行培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)萌發(fā)周期為7d，每天測量各處理的發(fā)芽率，結(jié)束后測量發(fā)芽率、根長、胚軸長、干重和鮮重。

1.3種子發(fā)芽指標(biāo)的測定

種子發(fā)芽以胚根突破種皮為標(biāo)準(zhǔn)，種子發(fā)芽試驗(yàn)周期為7d，每天定時(shí)測定發(fā)芽種子數(shù)。第3天計(jì)算發(fā)芽勢和相對(duì)發(fā)芽勢，第7天計(jì)算發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)；并以發(fā)芽勢、發(fā)芽率、相對(duì)鹽害率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

計(jì)算公式如下。

1）發(fā)芽勢 （%）= 發(fā)芽種子粒數(shù)（3d/供試種子總數(shù) ×100% 。2）發(fā)芽率 （%）= 發(fā)芽種子粒數(shù)（7d）/供試種子總數(shù) ?×100% 。3）發(fā)芽指數(shù) 為在時(shí)間 χ_t 天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）。

4）干、鮮重：發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后將棉花幼苗從發(fā)芽 盒中取出，用吸水紙將種子表面水分瀝干后稱其鮮 重，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，之后將棉花幼苗置于 105°C 烘箱 30min 殺青，再將棉花幼苗在 60°C 下烘干至恒重得到干重。

5）相對(duì)鹽害率 （%）=1 （對(duì)照發(fā)芽率-鹽處理發(fā)芽率）/對(duì)照發(fā)芽率 .×100% 。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel整理，采用SPSS26.0進(jìn)行單因素方差數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1鹽脅迫對(duì)棉花種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響

種子的發(fā)芽率能夠表示種子的整體發(fā)芽能力、出苗率，而發(fā)芽勢則表示種子的生活力以及出苗整齊度。本試驗(yàn)中不同濃度NaCl溶液脅迫對(duì)不同品種的棉花種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢的影響見表1、表2。隨著NaCl溶液脅迫逐漸增強(qiáng)，棉花種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢均表現(xiàn)出下降的趨勢，在0.05至 0.1mol/L 時(shí)，下降緩慢；不同的棉花品種之間的發(fā)芽率、發(fā)芽勢有顯著的差異，表明不同品種之間的耐鹽程度有一定的差異；在NaCl鹽脅迫達(dá)到 0.3mol/L 時(shí)，除了 _H43，H35 ，其他的發(fā)芽率、發(fā)芽勢均為0，說明H35、H43兩個(gè)品種較耐鹽。

2.2鹽脅迫對(duì)棉花種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)作為棉花種子萌發(fā)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，在耐鹽鑒定中起到重要作用。由表3可知，在NaCl處理中發(fā)芽指數(shù)均隨鹽分濃度不斷增加而大體呈下降趨勢，在不同鹽濃度下H35品種均表現(xiàn)突出，其次為H43。其中在 0.1mol/L 時(shí)H18品種已表現(xiàn)出低于對(duì)照，說明在此濃度下該品種已有脅迫表現(xiàn)，表明其耐鹽性較差。在高濃度 0.3mol/L 濃度時(shí)， _H35，H43 變化明顯，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)最高，其他品種均為0，說明其耐鹽性比較好。

2.3鹽脅迫對(duì)棉花種子鮮重、干重的影響

種子萌發(fā)后的鮮重對(duì)種子耐鹽評(píng)價(jià)有很大影響，如圖1所示，在 NaCl 鹽脅迫下各品種鮮重呈下降趨勢，在 0.01mol/L 濃度范圍內(nèi) _{H43，H35，H29} 表現(xiàn)了促進(jìn)作用。其中在 0.15，0.2，0.3mol/L 濃度中H35值最大，H43次之。在 0.1mol/L 濃度中H43值最大，H35次之，但二者無顯著性差異。在高濃度 0.3mol/L 中只有H43、H35不為0，其余各品種均為0，說明其他品種在高濃度鹽脅迫下存活率很低。

如圖2所示，在NaCl鹽脅迫下各品種干重大體呈下降趨勢，與鮮重相比基本具有對(duì)應(yīng)趨勢，其中在0.05mol/L 濃度范圍內(nèi)各品種基本表現(xiàn)了促進(jìn)作用。其中在 0.05，0.1，0.15，0.2mol/L 濃度中H35值均最大。在高濃度 0.3mol/L 中只有H43、H35不為0，H43與 H35值相同，其余各品種均為零，說明其他品種在高濃度鹽脅迫下存活率很低，處于不萌發(fā)的狀態(tài)。

2.4鹽脅迫對(duì)棉花種子相對(duì)鹽害率的影響

相對(duì)鹽害率是反映鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)影響的重要指標(biāo)之一，相對(duì)鹽害率越低，耐鹽性表現(xiàn)越強(qiáng)。由表4可得，在 0mol/L 時(shí)，所有品種的相對(duì)鹽害率都表現(xiàn)為0。在 0.05～0.3mol/L 時(shí)，8個(gè)品種的相對(duì)鹽害率隨著鹽溶液濃度的增加而呈現(xiàn)普遍上升的態(tài)勢，不同棉花品種的上升有差異，表明在鹽脅迫下棉花種子的萌發(fā)會(huì)受到抑制。在 0.05mol/L 鹽溶液脅迫時(shí)，所有棉花品種表現(xiàn)出來的相對(duì)鹽害率都是負(fù)數(shù)，說明這些品種的發(fā)芽率都有所增加，可能是因?yàn)榈蜐舛塞}溶液使種子細(xì)胞膜的滲透調(diào)節(jié)作用得到了增強(qiáng)。在 0.3mol/L 鹽溶液處理下， H52，H38，H37，H4，H29 和H18鹽害率為 100% ，表明鹽溶液濃度越高，鹽脅迫對(duì)棉花種子萌發(fā)的抑制作用越強(qiáng)，

2.5 不同指標(biāo)的相關(guān)性分析

對(duì)發(fā)芽指標(biāo)相關(guān)性進(jìn)行分析，由表5可得，發(fā)芽勢與發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；發(fā)芽率與發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽勢、發(fā)芽率呈極顯著正相關(guān)，說明以上性狀之間存在顯著相關(guān)性。

2.6 鹽脅迫下不同品種耐鹽性的綜合評(píng)價(jià)

主成分分析提取出2個(gè)主成分因子，主成分1和主成分2的貢獻(xiàn)率分別為 65.42%.19.733% ，它們的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá) 85.153% （表6）。通過主成分的分析得到了各品種在各成分中的 F 值，再將 F 值代入公式計(jì)算出不同棉花品種各指標(biāo)的 μ 值 ??μ^? 值越低表明品種的耐鹽性越差。根據(jù)表7可以看出，在第1綜合指標(biāo)下H4品種的耐鹽性最好，H37的耐鹽性最差；第2綜合指標(biāo)下H52耐鹽性最好，H29耐鹽性最差；根據(jù)公式計(jì)算 D 值。根據(jù) D 值對(duì)8個(gè)品種的耐鹽性進(jìn)行排序，結(jié)果表明， NaCl 鹽脅迫時(shí)耐鹽性順序?yàn)椋?H4gt;H43gt; H35gt;H38gt;H52gt;H29gt;H18gt;H37 ，見表7。

3 討論與結(jié)論

3.1討論

棉花一直以來作為“喜鈉耐鹽\"的經(jīng)濟(jì)作物，有著比較強(qiáng)的耐鹽堿性質(zhì)[11-13]。本試驗(yàn)以不同濃度的NaCl溶液分析在NaCI單鹽情況下棉花各品種的受害程度，選用了耐鹽程度不同的8個(gè)品種，經(jīng)試驗(yàn)結(jié)論分析得出鹽濃度不同情況下的鹽脅迫對(duì)8個(gè)不同棉花品種種子萌發(fā)的影響各不相同。總體上各品種相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、種子鮮重和種子干重在 NaCl 單鹽情況下均隨著鹽分濃度增大大體皆呈現(xiàn)下降的趨勢，與王桂峰等[14-1的結(jié)論相似。

棉花種子存在耐鹽極限濃度的原因可能是由于鹽溶液中高濃度的 ΔNa⁺ 抑制了種子的細(xì)胞膜系統(tǒng)，最終形成了導(dǎo)致種子停止萌動(dòng)的毒害作用。當(dāng)鹽溶液的濃度升高種子的滲透脅迫程度會(huì)加劇，滲透脅迫程度的增加會(huì)導(dǎo)致滲透壓增大進(jìn)而影響棉花種子的吸水不足，最后導(dǎo)致棉花種子的發(fā)芽率降低[8，本試驗(yàn)結(jié)果與其基本一致。

在劉秋辰等[的研究發(fā)現(xiàn)中，適宜的鹽濃度會(huì)使棉花種子萌發(fā)速度加快，只有當(dāng)鹽溶液濃度超過其臨界值時(shí)才會(huì)對(duì)棉花種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用[19-21]，本試驗(yàn)中根據(jù)各個(gè)濃度相對(duì)鹽害率平均值來看在NaCl鹽脅迫下H37、H29變化幅度最大，受害最嚴(yán)重。

3.2結(jié)論

本試驗(yàn)根據(jù)8個(gè)棉花品種的相對(duì)鹽害率得出，在NaCl單鹽脅迫中各品種耐鹽性順序依次為： H4gt;H43gt; H35gt;H38gt;H52gt;H29gt;H18gt;H37， 。該試驗(yàn)的結(jié)果只能代表室內(nèi)種子萌發(fā)耐鹽性的綜合評(píng)價(jià)，棉花不同的生長階段耐鹽性有所差異，在其他生長階段的耐鹽性還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧紹云，邱清華.中國鹽堿土壤修復(fù)研究綜述[J].北方園藝，2011（22）：171-174.

[2]鄭賀云.新疆阿克蘇地區(qū)鹽堿地土壤細(xì)菌多樣性及菌株的分離鑒定[D].阿拉爾：塔里木大學(xué)，2012.

[3]樊立，馬英杰，馬映軍.中國西部地區(qū)的鹽漬土及其改良利用[J].干旱區(qū)研究，2001，18（3）：1-6.

[4]廉雨璇.水鹽脅迫對(duì)4種耐鹽植物苗期生理生化特性和成活水勢閥值的影響[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2023.

[5]Mounkaila HamaniAbdoulKader.鹽脅迫下棉花幼苗（GossypiumhirsutumL.）對(duì)外源甜菜堿和水楊酸的生理生化特性響應(yīng)[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2020.

[6]馬盼盼，趙曾強(qiáng)，祝建波，等.棉花耐旱耐鹽堿生理和分子機(jī)制研究進(jìn)展[J.中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2021，23（2）：27-36.

[7]王聰.鹽分差異分布對(duì)棉花幼苗根系形態(tài)及生理功能的影響[D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2023.

[8]錢峰.陸地棉 Hsp90 基因家族分析及鹽脅迫下功能探究[D].杭州：浙江農(nóng)林大學(xué)，2024.

[9]陳明媛.褪黑素對(duì)鹽旱脅迫下棉花種子萌發(fā)和幼苗生理代謝的調(diào)節(jié)效應(yīng)[D].石河子：石河子大學(xué)，2023.

[10]趙康，楊濤，王紅剛，等.42個(gè)新疆海島棉品種萌發(fā)期耐鹽性評(píng)價(jià)[J].作物雜志，2022（5）：27-33.[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[12]胡根海，李春平，王清連，等.陸地棉種子萌發(fā)耐鹽性的快速評(píng)價(jià)[J].種子，2014，33（5）：13-15，19.

[13]葉武威，劉金定.棉花種質(zhì)資源耐鹽性鑒定技術(shù)與應(yīng)用[J].中國棉花，1998，25（9）：34-35.

[14]王桂峰，魏學(xué)文，賈愛琴，等.5個(gè)棉花品種的耐鹽鑒定與篩選試驗(yàn)[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，45（10）：51-55.

[15]劉洪亮，趙鳳梅，黃琴.不同棉花品種耐鹽性試驗(yàn)初探[J].中國棉花，2010，37（2）：15-16.

[16]白燈莎·買買提艾力，張少民，孫良斌，等.新疆不同年代27個(gè)棉花品種（系）種子萌發(fā)階段耐鹽能力比較[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21（1）：72-79.

[17]劉秋辰，馮建榮，郝玉杰，等.NaCl脅迫對(duì)六個(gè)不同類型黑果枸杞種子萌發(fā)的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，53（11）：2040-2046.

[18]何昕.棉花多逆境響應(yīng)基因的挖掘和功能驗(yàn)證[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[19]楊淑萍.新疆主要棉花品種耐鹽性鑒定及耐鹽機(jī)理的研究[D].石河子：石河子大學(xué)，2012.

[20]許人穎，羅梓豪，包心蕊，等.新疆17個(gè)主推棉花品種萌發(fā)期及幼苗期耐鹽性鑒定[J].中國棉花，2024，51（10）：25-31.

[21]孫小芳，鄭青松，劉友良.NaCl脅迫對(duì)棉花種子萌發(fā)和幼苗生長的傷害[I.植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào).2000.9（3）：22-25