海水脅迫對(duì)須苞石竹種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

摘要：為比較須苞石竹（Dianthus barbatus L.）種子對(duì)鹽堿的耐受性，利用1%、5%、10%、15%、20%、30%濃度的海水處理須苞石竹種子，觀察其種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的情況。結(jié)果表明，須苞石竹種子的萌發(fā)參數(shù)各項(xiàng)指標(biāo)以及幼苗根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)均隨著海水濃度的增加而有不同程度地降低。發(fā)芽率在海水濃度10%以內(nèi)、發(fā)芽勢(shì)與發(fā)芽指數(shù)在海水濃度5%以內(nèi)、簡(jiǎn)化活力指數(shù)在海水濃度15%以內(nèi)均與對(duì)照清水的差異不顯著（P>0.05）；根長(zhǎng)在海水濃度20%以內(nèi)、幼苗長(zhǎng)在海水濃度5%以內(nèi)與清水的差異不顯著（P>0.05）。說明須苞石竹對(duì)低濃度海水具有一定的耐受性。

關(guān)鍵詞：須苞石竹（Dianthus barbatus L.）；種子萌發(fā)；幼苗生長(zhǎng)；海水脅迫

中圖分類號(hào)：S681.5；S604；Q948.113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）16-3874-04

中國(guó)的鹽堿土地總面積約為3.4×107 hm2，其中已開墾的約有6.7×106 hm2；因灌溉不當(dāng)而使耕地形成的次生鹽漬化土地約有6.7×106 hm2，約占耕地總面積的10%[1]，所以開發(fā)利用好鹽堿土地資源對(duì)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。種子是植物重要的繁殖材料，與生長(zhǎng)相比，植物在種子萌發(fā)時(shí)更易遭受鹽害[2-4]，因此從某種程度上來說，種子在發(fā)芽階段的抗鹽能力能夠反映該植物的耐鹽堿程度[5]。須苞石竹（Dianthus barbatus L.）又名美國(guó)石竹、五彩石竹、十樣錦，為石竹科（Caryophyllaceae）石竹屬（Dianthus L.）多年生宿根草本植物，株高50～60 cm，全株無毛，莖直立，葉片披針形；頭狀花序，花色紅紫，具白色斑紋，花果期5～10月；可采用播種和扦插方式繁殖。須苞石竹耐寒性強(qiáng)，花色極其豐富，觀賞性高，是優(yōu)良的庭園花卉植物，在園林綠化中的應(yīng)用較為廣泛[6]。科技工作者對(duì)石竹屬觀賞植物進(jìn)行了多領(lǐng)域的研究，包括鮮切花保鮮、基因轉(zhuǎn)化、組織培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)等方面[7-12]，但對(duì)逆境脅迫下石竹種子發(fā)芽情況的研究較少[13，14]。試驗(yàn)通過不同濃度海水脅迫須苞石竹種子，觀察其對(duì)須苞石竹種子發(fā)芽的影響，以期為須苞石竹在鹽堿地墾區(qū)發(fā)揮綠化作用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2012年10月在連云港市振興花卉市場(chǎng)購(gòu)買發(fā)育良好、子粒飽滿的須苞石竹種子。海水取自江蘇省連云港市連云區(qū)的連島大沙灣，粗濾后使用，鹽度27.7‰（海水密度計(jì)，上海華晨醫(yī)用儀表有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗(yàn) 用3 mg/L 的KMnO4將須苞石竹種子消毒15 min，流水沖洗，濾紙吸干后放入洗凈的培養(yǎng)皿（視為育苗床）中，培養(yǎng)皿內(nèi)放2層濾紙，每培養(yǎng)皿中放50粒種子[15]。

用去離子水將海水配制成濃度（體積分?jǐn)?shù)）分別為1%、5%、10%、15%、20%、30%的海水溶液，設(shè)去離子水為對(duì)照，共7種處理，分別澆灌培養(yǎng)皿中的須苞石竹種子，每處理重復(fù)3次，計(jì)有21個(gè)培養(yǎng)皿（育苗床）。然后將7種處理置于平均氣溫為（23±3）℃、平均空氣相對(duì)濕度50%的室內(nèi)環(huán)境下培養(yǎng)，定期補(bǔ)充相應(yīng)處理的海水（去離子水），保證各處理濃度的相對(duì)穩(wěn)定。

1.2.2 種子萌發(fā)參數(shù) 從試驗(yàn)的第二天開始觀察須苞石竹種子的萌發(fā)動(dòng)態(tài)，每隔24 h觀察一次，并記錄種子的發(fā)芽數(shù)量。以種子根長(zhǎng)與種子長(zhǎng)度相等時(shí)視為發(fā)芽，萌發(fā)量連續(xù)3 d不增加視為萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)束[16]，這個(gè)結(jié)束時(shí)間在試驗(yàn)開始的第16天，而且在試驗(yàn)開始的第六天對(duì)照的發(fā)芽數(shù)量達(dá)到日發(fā)芽的最高值；發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后，從每皿中隨機(jī)抽取10株幼苗，分別測(cè)量其根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)，取平均值，并計(jì)算有關(guān)萌發(fā)參數(shù)。試驗(yàn)中相關(guān)萌發(fā)參數(shù)公式如下：

發(fā)芽率=培養(yǎng)第16天的萌發(fā)種子數(shù)/參試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(shì)=第六天的發(fā)芽種子數(shù)/參試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑（逐日發(fā)芽種子數(shù)/對(duì)應(yīng)發(fā)芽日）；

簡(jiǎn)化活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×幼苗平均根長(zhǎng)[17]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 利用Mocrosoft Excel 2000和SPSS 11.0軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和做圖，試驗(yàn)數(shù)據(jù)都以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表述。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水脅迫對(duì)須苞石竹種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是鑒別種子發(fā)芽整齊度的主要指標(biāo)，是種子在適宜條件下發(fā)芽并生長(zhǎng)成正常幼苗的初步生活能力[18]，是生產(chǎn)上檢測(cè)種子質(zhì)量的重要萌發(fā)參數(shù)之一。海水脅迫對(duì)須苞石竹種子發(fā)芽率的影響結(jié)果見表1、圖1。從表1、圖1可見，在試驗(yàn)的7種處理下，當(dāng)海水濃度在5%以內(nèi)（含5%）時(shí)，須苞石竹種子的發(fā)芽率（海水濃度1%是48.67%、海水濃度5%是50.00%）與對(duì)照的發(fā)芽率（50.67%）差別不大，即使其下降趨勢(shì)也較平緩；而當(dāng)海水濃度超過5%后，發(fā)芽率迅速下降，如海水濃度10%是44.67%；并且當(dāng)海水濃度達(dá)到 15%以上時(shí)發(fā)芽率（海水濃度15%為38.00%、海水濃度20%為27.33%）急劇下降，海水濃度到30%時(shí)的發(fā)芽率最低，只有12.67%，僅為對(duì)照發(fā)芽率的約1/4。方差分析結(jié)果表明，與對(duì)照相比，海水濃度1%～10%的處理對(duì)須苞石竹種子發(fā)芽率的影響差異不顯著（P>0.05）；而當(dāng)海水濃度達(dá)到15%以上后，須苞石竹種子的發(fā)芽率與對(duì)照的發(fā)芽率之間呈顯著的差異（P<0.05）。

2.2 海水脅迫對(duì)須苞石竹種子發(fā)芽勢(shì)的影響

發(fā)芽勢(shì)是用來評(píng)價(jià)種子的發(fā)芽速度和發(fā)芽整齊度的萌發(fā)參數(shù)，是指種子在發(fā)芽和出苗期間活性強(qiáng)度及種子特性的綜合表現(xiàn)[18]。在植物種子發(fā)芽率相同的條件下，發(fā)芽勢(shì)越高，在土里播種后長(zhǎng)出的幼苗活力越高。海水脅迫對(duì)須苞石竹種子發(fā)芽勢(shì)的影響結(jié)果見表1、圖2。從表1、圖2可見，當(dāng)海水濃度為1%時(shí)，須苞石竹種子的發(fā)芽勢(shì)（36.00%）隨海水濃度的增加而略有提高，但與對(duì)照（33.33%）相比，增加的幅度并不明顯，差異不顯著（P>0.05）；當(dāng)海水濃度大于1%以后，須苞石竹種子的發(fā)芽勢(shì)出現(xiàn)下降；而當(dāng)海水濃度在5%時(shí)，須苞石竹種子發(fā)芽勢(shì)（31.33%）與對(duì)照之間的差異還處在不顯著水平（P>0.05）；但當(dāng)海水濃度繼續(xù)上升達(dá)10%及以上后，須苞石竹種子的發(fā)芽勢(shì)（海水濃度10%是22.00%、海水濃度15%是18.67%、海水濃度20%是11.00%）迅速下降，與對(duì)照之間呈顯著差異水平（P<0.05），并且海水濃度30%處理的須苞石竹種子發(fā)芽勢(shì)（2.67%）幾乎接近于0，發(fā)芽勢(shì)約為對(duì)照的1/12。

2.3 海水脅迫對(duì)須苞石竹種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是衡量種子活力的另一個(gè)重要指標(biāo)。海水脅迫對(duì)須苞石竹種子發(fā)芽指數(shù)的影響結(jié)果見表1、圖3。從表1、圖3可見，當(dāng)海水濃度在5%以內(nèi)（含5%）時(shí)，須苞石竹種子的發(fā)芽指數(shù)（海水濃度1%是4.12、海水濃度5%是4.13）受海水濃度的影響不大，與對(duì)照（4.24）比較下降不顯著（P>0.05）；但當(dāng)海水濃度超過5%以后，則須苞石竹種子的發(fā)芽指數(shù)（海水濃度10%是3.22、海水濃度15%是2.74、海水濃度20%是1.80）急劇下降，且與對(duì)照差異顯著（P<0.05）；當(dāng)海水濃度達(dá)30%時(shí)，須苞石竹種子發(fā)芽指數(shù)僅為0.94，約為對(duì)照的1/5，與對(duì)照的差異顯著（P<0.05）水平進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.4 海水脅迫對(duì)須苞石竹種子簡(jiǎn)化活力指數(shù)的影響

簡(jiǎn)化活力指數(shù)綜合了發(fā)芽率和器官生長(zhǎng)量?jī)蓚€(gè)重要因素，更能反映種子的綜合活力狀況，在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用更為廣泛[17]。海水脅迫對(duì)須苞石竹種子簡(jiǎn)化活力指數(shù)的影響結(jié)果見表1、圖4。從表1、圖4可見，隨著海水濃度的增加，當(dāng)海水濃度在5%以內(nèi)（含5%）時(shí)，須苞石竹種子的簡(jiǎn)化活力指數(shù)呈先緩慢下降后緩慢上升（對(duì)照是12.70、海水濃度1%是9.78、海水濃度5%是12.30）的波動(dòng)，但與對(duì)照的差異不顯著（P>0.05）；當(dāng)海水濃度大于5%以后，須苞石竹種子的簡(jiǎn)化活力指數(shù)呈下降趨勢(shì)（海水濃度10%為9.92、海水濃度15%為9.21），不過與對(duì)照的差異還是不顯著（P>0.05）；然而在20%、30%的海水濃度處理后，須苞石竹種子的簡(jiǎn)化活力指數(shù)由對(duì)照的12.70陡然下降到5.38 和1.16，與對(duì)照之間的差異達(dá)到了顯著水平（P<0.05）。其中30%的海水濃度處理后，須苞石竹種子的簡(jiǎn)化活力指數(shù)約為對(duì)照的1/11。

2.5 海水脅迫對(duì)須苞石竹幼苗根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)的影響

不同濃度海水處理對(duì)須苞石竹幼苗根長(zhǎng)的影響結(jié)果見表2、圖5。由表2、圖5可以看出，海水濃度在20%以下（含20%）時(shí)，隨海水濃度的增加，須苞石竹幼苗根長(zhǎng)的下降趨勢(shì)比較平緩，其間有小幅的波動(dòng)（對(duì)照是25.17 mm、海水濃度1%是20.13 mm、海水濃度5%是24.57 mm、海水濃度10%是22.20 mm、海水濃度15 %是23.13 mm、海水濃度20%是19.63 mm），但與對(duì)照之間的差異都不顯著（P>0.05）；當(dāng)海水濃度到30 %時(shí)，根長(zhǎng)急劇下降（8.80 mm），與對(duì)照之間的差異達(dá)到了顯著水平（P<0.05）。不同濃度海水處理對(duì)須苞石竹幼苗長(zhǎng)度的影響結(jié)果見表2、圖6。由表2、圖6可見，隨著海水濃度的增加，當(dāng)海水濃度在5%以內(nèi)（含5%）時(shí)，須苞石竹的幼苗長(zhǎng)度呈先緩慢下降后緩慢上升（對(duì)照是28.80 mm、海水濃度1%是25.07 mm、海水濃度5%是27.13 mm）的波動(dòng)，但與對(duì)照的差異不顯著（P>0.05）；當(dāng)海水濃度大于5%以后，須苞石竹的幼苗長(zhǎng)度呈下降趨勢(shì)（海水濃度10%是22.33 mm、海水濃度15%是19.80 mm、海水濃度20%是17.90 mm、海水濃度30%是6.90 mm），與對(duì)照之間的差異達(dá)到了顯著水平（P<0.05）；尤其是海水濃度達(dá)30%時(shí)，幼苗長(zhǎng)度與對(duì)照的長(zhǎng)度相差了21.9 mm，顯示出與對(duì)照之間的差異達(dá)到了最大。

3 討論

1）須苞石竹種子對(duì)低濃度海水具有一定的耐受性，當(dāng)海水濃度低于5%時(shí)，須苞石竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、簡(jiǎn)化活力指數(shù)與對(duì)照（清水）差異不顯著（P>0.05）。試驗(yàn)中須苞石竹種子的耐海水萌發(fā)參數(shù)減半濃度[19]在20%～30%，說明須苞石竹種子萌發(fā)對(duì)低濃度海水具有一定的耐受性，如果對(duì)須苞石竹進(jìn)行抗鹽脅迫鍛煉，有可能培育出適于鹽堿墾區(qū)種植的新品種。

2）高濃度海水對(duì)須苞石竹種子的萌發(fā)參數(shù)影響較大。種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、簡(jiǎn)化活力指數(shù)等與植物本身的生物學(xué)特性有關(guān)，并且與種子所處的環(huán)境的關(guān)系更為密切[20]。當(dāng)海水濃度高于5%后，須苞石竹種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)與海水濃度的差異達(dá)到了顯著水平（P<0.05），并隨海水濃度的增加而降低；尤其是當(dāng)須苞石竹種子在海水濃度達(dá)到30%時(shí)，發(fā)芽率僅約為對(duì)照的1/4、發(fā)芽勢(shì)約為對(duì)照的1/12、發(fā)芽指數(shù)約為對(duì)照的1/5、簡(jiǎn)化活力指數(shù)約為對(duì)照的1/11，表明海水濃度超過須苞石竹種子的耐受能力后，會(huì)對(duì)須苞石竹種子的細(xì)胞產(chǎn)生離子脅迫、滲透壓改變等作用，使種子膜系統(tǒng)發(fā)生變化，對(duì)膜上的運(yùn)輸、透性等產(chǎn)生負(fù)面影響，從而使種子的正常生理代謝受到抑制。試驗(yàn)結(jié)果與陳海平等[13]對(duì)石竹屬植物種子萌發(fā)受單鹽抑制的耐受性結(jié)論進(jìn)行比較，在相同的NaCl濃度下，須苞石竹種子的耐鹽性低于對(duì)單鹽的耐受性，說明海水中復(fù)雜的成分綜合作用抑制了種子的萌發(fā)。

3）海水脅迫對(duì)須苞石竹幼苗的抑制作用大于對(duì)根部的抑制作用。須苞石竹幼苗的根長(zhǎng)與莖葉長(zhǎng)可以反映出植物萌發(fā)后的長(zhǎng)勢(shì)。試驗(yàn)中當(dāng)海水濃度達(dá)到10%時(shí)，須苞石竹幼苗的生長(zhǎng)就受到了較強(qiáng)的抑制，這可能是由于較高濃度海水因滲透脅迫、離子脅迫和營(yíng)養(yǎng)虧缺等原因使莖葉細(xì)胞生長(zhǎng)受限造成的[15]。而根部則在海水濃度達(dá)30%后與清水處理差異顯著（P<0.05），在1%～20%海水濃度間生長(zhǎng)情況與清水處理差異不顯著（P>0.05），可能是由于海水脅迫下須苞石竹幼苗根部發(fā)生離子替換、滲透調(diào)節(jié)以及胚乳中淀粉降解產(chǎn)物（前期）、光合作用產(chǎn)物（后期）向根系轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存所致[21]，說明須苞石竹幼苗根部對(duì)海水的耐受性高于幼苗莖葉對(duì)海水的耐受性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙可夫，李法曾，張福鎖，等.中國(guó)鹽生植物[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

[2] 趙可夫.鹽生植物[J].植物學(xué)通報(bào)，1997，14（4）：1-12.

[3] 苑盛華，楊傳平，焦喜才，等.鹽漬條件下林木種子的萌發(fā)特性[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，24（6）：41-46.

[4] 劉友良，汪良駒.植物對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)和耐鹽性[A].余叔文，湯章城.植物生理和分子生物學(xué)[C].北京：科學(xué)出版社，1998.752-769.

[5] PARIDA A K， DAS A B. Salt tolerance and salinity effects on plants[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety，2005， 60（3）：324-349.

[6] 張建芳，楊學(xué)軍，潘遠(yuǎn)智，等.航天誘變對(duì)須苞石竹SP1代植株生理指標(biāo)及抗氧化酶的影響[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，39（6）：24-25，37.

[7] 梁海英，張雪平.硝酸鈣對(duì)香石竹切花保鮮效果的影響[J].北方園藝，2011（12）：142-144.

[8] 曾海濤. 靛藍(lán)基因表達(dá)載體的構(gòu)建及香石竹CHS啟動(dòng)子克隆研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)， 2004.

[9] 李 欣，張彥妮，陳立新，等.須苞石竹組織培養(yǎng)和快速繁殖[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37（3）：12-13，52.

[10] 盧珍紅，張玲敏，陳 敏，等.不同基肥處理對(duì)香石竹母本采穗量及鮮重的影響[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，23（5）：116-117.

[11] 吳 琰，董 靜，郭寶林，等.轉(zhuǎn)CBF1基因地被石竹的抗寒性評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（5）：59-62.

[12] 鄒吉濤，錢迎倩.香石竹原生質(zhì)體再生的研究[J].云南植物研究，1988，10（2）：1-3.

[13] 陳海平，楊秀云，朱 燁，等.NaCl脅迫對(duì)五彩石竹和常夏石竹種子萌發(fā)的影響[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012， 32（3）：249-250.

[14] 金研銘，葛冬梅，趙國(guó)禹，等.鎘脅迫對(duì)石竹種子萌發(fā)、葉片葉綠素及同工酶的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（25）：11972-11973.

[15] 邵世光，張 雷，趙亞慶，等.海水脅迫對(duì)醴腸種子萌發(fā)的影響[J].北方園藝，2011（19）：158-160.

[16] 邵世光，張 雷，倪美華，等.海水脅迫對(duì)牽牛種子萌發(fā)的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（4）：747-749.

[17] 喻方圓，周景莉，洑香香.林木育苗質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2008.71-77.

[18] 陳丁紅.種子發(fā)芽勢(shì)對(duì)作物田間出苗率的重要性探討[J].中國(guó)種業(yè)，2012（3）：49-50.

[19] 劉玉艷，于鳳鳴，曹慧穎，等.鹽脅迫對(duì)紫花地丁種子萌發(fā)的影響[J].北方園藝，2011（5）：82-84.

[20] 吳 敏，曹幫華.鹽脅迫下鹽堿地和非鹽堿地絨毛白蠟種子的發(fā)芽和生理特性研究[J].種子，2006，25（4）：4-7.

[21] 王 贊，吳彥奇，毛 凱.狗牙根研究進(jìn)展[J].草業(yè)科學(xué)，2001， 18（5）：37-41.