鹽脅迫對大花飛燕草種子萌發的影響

張彥妮，李 博，何 淼

(東北林業大學園林學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

目前，我國的鹽堿地和次生鹽堿地約占陸地面積的1/3，廣泛分布在東部沿海、東北和西北等地區[1]。城市綠地鹽漬化也日益嚴重，研究植物對鹽害的抗逆能力及其耐鹽機理具有重要的現實意義[2]。

大花飛燕草(Delphiniumgrandiflorum)為毛茛科翠雀花屬多年生草本植物，萼片花瓣狀，與花瓣同色，伸長呈狹橢圓形，花瓣2枚合生，有距，距突伸于萼距內，莖葉被柔毛。其花形別致，色彩淡雅，具有很高的觀賞價值及應用前景，且全草及種子均可入藥治牙痛，莖葉浸汁可殺蟲[3]。目前，對大花飛燕草的研究主要局限于其化學物質的提取和藥用價值的開發[4]，而對其種子萌發期耐鹽堿的生理特性研究尚未見報道。本研究通過不同濃度鹽堿組合脅迫，探討大花飛燕草種子萌發和幼苗生長狀況，了解鹽分對其種子萌發的影響和幼苗不同部位對鹽的敏感性，以為引種馴化和園林應用提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗材料 大花飛燕草種子購自北京林大林業科技股份有限公司，保存于4 ℃冰箱中待用。試驗于2010年5月在東北林業大學園林學院實驗室進行。

1.2鹽堿脅迫模擬設計 根據黑龍江省鹽堿地鹽分組成，選定中性單鹽組(A)、混合中性鹽組(B)、堿性較低單鹽組(C)、堿性較高混合鹽組(D)為鹽堿脅迫模擬對象，根據其鹽度與pH值復雜多變的特點，將4種鹽(NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3)按不同摩爾比混合，使其鹽度和pH值與選定鹽分組合相同，并隨著鹽度的提高，pH值也不斷提高。各處理組所含鹽分及其體積比如表1所示。每組內設5種處理濃度，依次為25、50、100、150、200 mmol·L-1，分別以1、2、3、4 和5標識，如A組中的25 mmol·L-1標為A1，依次類推，共設計20種鹽度不同的混合鹽堿組合。

表1 各處理組所含鹽分及其體積比Table 1 Salt composition and its volume ratio in different treatments

隨著堿性鹽比例的增加，A至D組pH值遞增。每一處理組內，隨鹽濃度增加pH值變化不明顯。各組鹽濃度25～200 mmol·L-1，pH值由6.4到9.4，模擬出了20種鹽堿條件(表2)。

表2 各處理組鹽濃度和pH值Table 2 Salt concentration and pH value in different treatments

1.3種子處理方法 選取充實、飽滿的種子用75%的酒精溶液消毒30 s，再用2%的次氯酸鈉溶液處理10 min，最后用蒸餾水沖洗5～6 遍，用濾紙吸干后備用。使用直徑90 mm的培養皿，皿內鋪雙層濾紙，每個培養皿內均勻排列40粒種子，加入3 mL鹽堿混合溶液充分潤濕濾紙，置于人工變溫光照培養箱中進行發芽試驗，培養箱內晝夜時間為16 h/8 h，溫度為15 ℃，光強為5 000 lx，濕度66%。為使培養皿內的鹽堿濃度保持不變，處理液和濾紙2 d更換1次。以蒸餾水作為對照，每處理重復3次。

1.4指標測定 從種子處理之日起開始觀察，以種子露白為發芽的開始，依據《種子檢驗學》進行相關數據的測定[5]，每天定時記錄每個培養皿內種子萌發數，24 d后(根據具體試驗所得)分別測定幼苗鮮質量。

1.4.1種子活力的測定

種子發芽率(GR)=n/N×100%;

發芽指數(GI)=∑Gt/Dt;

活力指數(VI)=GI×S。

式中，n為發芽終期全部正常發芽的種子數，N為供試種子總數；Gt為t日發芽數，Dt為相應的天數，S為芽鮮質量。

1.4.2幼苗生長相關指標的測定 幼苗先用蒸餾水沖洗干凈，經吸水紙吸干后測定幼苗生長相關指標。幼苗高度和根長用游標卡尺測量。芽的鮮質量和根質量用萬分之一分析天平稱量。

1.5數據處理 3次重復結果計算平均值，然后采用SPSS 17.0統計分析軟件進行方差分析及均值比較。Excel 2000作圖。

2 結果與分析

2.2鹽濃度及組合對大花飛燕草種子萌發指標的影響

2.2.1鹽堿脅迫對大花飛燕草種子發芽率的影響 整體上看混合鹽對種子發芽率的影響比單鹽顯著(圖1)。大花飛燕草種子經A1、B1、C1處理后，種子的發芽率略高于對照組。隨鹽濃度的升高，A組處理下的種子萌發變化最為緩慢，呈現下降―上升―下降的趨勢。經B組處理后，發芽率隨著鹽濃度的增加呈下降趨勢，植物在低濃度時保持著較高的萌發率，當濃度達到100 mmol·L-1時，萌發率顯著下降，B5處理組因脅迫強度過大，發芽率降為7%。C組處理下，在25、50和100 mmol·L-1時都保持著較高的萌發率，150和200 mmol·L-1時，萌發率顯著下降。D組處理下的種子萌發率呈現下降趨勢，變化最為明顯，D5處理組因脅迫強度過大，發芽率降為3%。可見，高堿性的混合鹽對大花飛燕草種子萌發的抑制作用最為顯著。

表3 鹽濃度及組合對大花飛燕草種子萌發指標的影響Table 3 Effects of salt concentration and combination on seed germination of Delphinium grandiflorum

圖1 不同鹽脅迫條件下大花飛燕草種子的發芽率Fig.1 Seed germination percentage of Delphinium grandiflorum under different salt stress conditions

2.2.2鹽堿脅迫對大花飛燕草種子發芽指數的影響 除C1處理種子的發芽速度較對照快外，大花飛燕草的發芽指數隨著鹽濃度增加而減小，且單鹽作用下的發芽指數高于混合鹽指數(圖2)。

2.2.3鹽堿脅迫對大花飛燕草種子活力指數的影響 在25 mmol·L-1時，NaCl處理對大花飛燕草長勢有明顯的促進作用。但其他的鹽組合對大花飛燕草種苗生長有不同程度的抑制，種子活力指數降低。當濃度為50 mmol·L-1時，A2處理種子活力指數明顯下降，小于對照；B2由0.51下降至0.28。當濃度達到100 mmol·L-1時，只有A3具有少量的生物量(圖3)。其他的雖有萌發，但幼根腐爛，幼芽死亡，導致生物量接近于0，使種子喪失活力。表現出中、高鹽濃度對大花飛燕草萌發后的正常生長具有很強的抑制作用。

鹽濃度及其組合方式均極顯著影響大花飛燕草的發芽率、發芽指數與活力指數(P<0.01)，但二者互作對發芽率與發芽指數無顯著影響(P>0.05)(表3)。

2.3鹽脅迫對根和幼苗生長狀況的影響 NaCl脅迫時，A1、A2處理的根長、根的生長速度及幼苗長、幼苗生長速度高于對照，且A1處理的根質量高于對照，說明A1處理可以促進大花飛燕草種子萌發及幼苗生長，A3處理對幼苗的根及長勢影響較大，幼苗生物量最小。B1、B2處理的種子與對照差異顯著(P<0.05)，根、苗長及其生長速度慢。C1處理的根長變化小于幼苗的變化，說明C脅迫時，苗比根表現的敏感。D1處理的結果與對照差異最顯著，根和苗生長極慢，對其影響最大(表4)。

圖2 不同鹽脅迫條件下大花飛燕草種子的發芽指數Fig.2 Seed germination indexes of Delphinium grandiflorum under different salt stress conditions

圖3 混合鹽堿脅迫對大花飛燕草種子活力指數的影響Fig.3 Effects of mixed salinity-alkalinity stress on seed vigor indexe of Delphinium grandiflorum

表4 鹽脅迫對幼苗和根生長速度及鮮質量的影響Table 4 Effects of mixed salinity-alkalinity stress on growth rate and fresh weight of seedlings and roots

3 討論與結論

種子耐鹽性及其機制是植物耐鹽性早期鑒定及耐鹽個體與品種早期選擇的基礎[6]，鹽脅迫主要表現在抑制種子萌發、胚根、胚芽生長和長勢方面[7-9]，鹽分對種子萌發的影響一般歸結為滲透效應和離子效應[10]。通過對大花飛燕草種子萌發情況的綜合研究，發現在25 mmol·L-1的處理濃度下，除了Na2CO3處理，其他組合處理萌發指標均高于對照組，由此表明，適宜濃度的鹽堿有助于促進大花飛燕草種子發芽，這可能與低鹽促進細胞膜滲透調節作用有關[11]，也可能是微量的無機離子(Na+)對呼吸酶有刺激作用[12]。而經Na2CO3處理下萌發率變低，可能是由于復雜的離子反應引起的離子毒害作用導致發芽率下降。總體來看，隨著濃度的升高，大花飛燕草種子的萌發率呈下降趨勢。NaHCO3脅迫是Na+鹽脅迫和OH-的雙重作用結果，而在25 mmol·L-1的NaHCO3處理脅迫下，發芽指數最高，萌發速度最快，可能由于低濃度NaHCO3對pH值的影響導致膜上某些酶的折疊發生變化，從而影響酶的活性。從活力指數和根及苗的生長狀況綜合來看，中性單鹽NaCl對大花飛燕草種子的萌發及生長有促進作用，這可能是由于大花飛燕草自身保護系統的耐受性所致，表現出具有較好的耐中性單鹽NaCl的能力，但當鹽濃度達200 mmol·L-1時，破壞了保護系統，引致其最終萌發率下降。當鹽濃度達25 mmol·L-1時，Na2CO3處理嚴重影響根和幼苗的生長，可見高濃度混合鹽堿抑制種子的正常萌發，這可能與脅迫條件下Na+和高pH值協同作用有關。隨著混合鹽堿溶液濃度的增加，種子的發芽率與發芽指數都低于單純的高鹽高堿，說明高鹽高堿的共同作用結果遠遠大于單純的高鹽或高堿，即二者具有明顯的協同作用。

通過大花飛燕草的萌發特性和幼苗生長特性的綜合分析，可得出4種鹽脅迫對種子和幼苗的危害程度隨著濃度的不同，呈現不同的結果。在濃度≥25 mmol·L-1的范圍時，堿性較高混合鹽組>堿性較低單鹽組>混合中性鹽組>中性單鹽組，在濃度≤25 mmol·L-1范圍時，NaCl對大花飛燕草的萌發及生長具有促進作用，并且堿性較低單鹽組NaHCO3的危害程度<混合中性鹽組。鹽濃度和鹽組合對發芽率、發芽指數的影響均達到差異極顯著水平，這與馮建永等[13]的研究結果相一致。

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