鹽脅迫對兩個蕎麥品種種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

楊洪兵+楊世平

摘要:以兩個蕎麥(Fagopyrum tataricum)品種川蕎3號和川蕎4號為試驗材料,研究不同濃度鹽脅迫對蕎麥種子萌發(fā)及幼苗生長的影響。結(jié)果表明,低濃度(50 mmol/L)鹽脅迫對蕎麥種子萌發(fā)及幼苗生長無顯著影響,高濃度(100和150 mmol/L)鹽脅迫顯著降低兩個蕎麥品種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)及幼苗根長和鮮重,顯著降低葉片葉綠素含量和凈光合速率,且川蕎3號降低的幅度明顯大于川蕎4號,說明川蕎4號的耐鹽性明顯大于川蕎3號。

關(guān)鍵詞:鹽脅迫;蕎麥(Fagopyrum tataricum);種子萌發(fā);幼苗生長

中圖分類號:Q945.78文獻標(biāo)識碼:A文章編號:0439-8114(2014)11-2505-03

Effects of Salt Stress on Seeds Germination and Seedlings Growth of

Two Fagopyrum tataricum Cultivars

YANG Hong-bing1, YANG Shi-ping2

(1.Key Lab of Plant Biotechnology in Universities of Shandong/College of Life Sciences, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, Shandong,China; 2.Yantai Campus, China Agricultural University, Yantai 264670, Shandong, China)

Abstract: Two Fagopyrum tataricum cultivars including Chuanqiao No.3 and Chuanqiao No.4 were used to study the effects of different concentrations of salt stress on seeds germination and seedlings growth of buckwheat. The results showed that the low concentration (50 mmol/L) of salt stress had no significant effect on seeds germination and seedlings growth of buckwheat. High concentrations(100 and 150 mmol/L) of salt stress significantly decreased the germination rate, germination index, vigor index, seedlings roots length and fresh weight, the chlorophyll content and net photosynthetic rate of leaves of two Fagopyrum tataricum cultivars. The decrease of Chuanqiao No.3 was obviously bigger than that of Chuanqiao No.4. It is indicated that the salt tolerance of Chuanqiao No.4 was obviously higher than that of Chuanqiao No.3.

Key words: salt stress; Fagopyrum tataricum; seeds germination; seedlings growth

基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(31371552);山東省自然科學(xué)基金項目(ZR2010CL019)

我國鹽漬化和次生鹽漬化土地面積很大[1],嚴重影響了糧食產(chǎn)量和品質(zhì),已成為限制我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。近年來,我國的土壤鹽漬化面積呈擴大趨勢,嚴重影響了農(nóng)作物的可持續(xù)生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。研究表明,在種子萌發(fā)期和幼苗期植物的耐鹽性最差,其次是在植物生殖生長期,而在植物其他發(fā)育階段對鹽脅迫的敏感性降低[2]。蕎麥(Fagopyrum esculentum Moench)是蓼科(Polygonaceae)蕎麥屬(Fagopyrum)一年生雙子葉作物,蕎麥營養(yǎng)豐富,是糧食中氨基酸種類最全面的糧種之一,麥粉蛋白質(zhì)中含有19種氨基酸,特別是富含人體必需的8種氨基酸,這在一般谷物中是少見的;蕎麥的藥用價值也很高,含有保健療效的纖維素及多種維生素和礦物質(zhì)等[3]。本研究以兩個蕎麥新品種為試驗材料,比較不同濃度鹽脅迫對兩個蕎麥新品種種子萌發(fā)及幼苗生長的影響,為蕎麥耐鹽品種的篩選及蕎麥耐鹽機理研究提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料培養(yǎng)與處理

挑選子粒飽滿的川蕎3號和川蕎4號蕎麥種子,用1 g/L高錳酸鉀消毒10 min,種子均勻擺放在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中,26 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng),NaCl處理濃度分別為50、100和150 mmol/L,測定種子萌發(fā)指標(biāo);在幼苗二葉一心期采用同樣濃度NaCl處理,測定幼苗生長、葉綠素含量和凈光合速率等指標(biāo)。

1.2種子萌發(fā)及幼苗生長指標(biāo)測定

每天同一時間記錄種子發(fā)芽數(shù),5 d后將胚根和胚芽分開,稱胚根鮮重,并計算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。每個處理設(shè)5個重復(fù)。

發(fā)芽率(GR)=(n/N)×100%

n為一定時間內(nèi)發(fā)芽數(shù);N為種子總數(shù)

發(fā)芽指數(shù)(GI)=ΣGt/Dt

Gt為在時間t(d)的發(fā)芽數(shù);Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)

活力指數(shù)(VI)=S·ΣGt/Dt

S為幼苗生長勢(胚根的平均鮮重)

選取生長基本一致的幼苗,同樣處理5 d后再測定根長和鮮重。每個處理設(shè)5個重復(fù)。

1.3葉綠素含量和凈光合速率測定

不同濃度NaCl處理3 d后,選取蕎麥第2片葉片進行測定。參照高方勝等[4]的方法測定葉綠素含量;采用CIRAS-I型便攜式光合作用測定系統(tǒng)測定凈光合速率,系統(tǒng)光照設(shè)為1 200 μmol/(m2·s),空氣CO2濃度為400 μmol/mol。每個處理設(shè)3個重復(fù)。

2結(jié)果與分析

2.1不同濃度鹽脅迫對蕎麥種子萌發(fā)的影響

隨著鹽脅迫濃度的增加,兩個蕎麥品種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈下降趨勢(表1)。與對照相比,100和150 mmol/L NaCl脅迫下兩個蕎麥品種的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)顯著或極顯著下降;兩個蕎麥品種的活力指數(shù)在50 mmol/L NaCl脅迫下就顯著下降,在100和150 mmol/L NaCl脅迫下極顯著下降。在高濃度(100和150 mmol/L)NaCl脅迫下,川蕎3號種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)下降幅度明顯大于川蕎4號。

2.2不同濃度鹽脅迫對蕎麥幼苗生長的影響

從表2可以看出,50 mmol/L NaCl脅迫下兩個蕎麥品種根長和單株鮮重與對照相比無顯著變化,說明低濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種幼苗生長無明顯影響;100 mmol/L NaCl脅迫下兩個蕎麥品種根長和單株鮮重比對照顯著或極顯著下降;150 mmol/L NaCl脅迫下兩個蕎麥品種根長和單株鮮重比對照極顯著下降,說明高濃度(100和150 mmol/L)NaCl脅迫會對兩個蕎麥品種幼苗生長產(chǎn)生顯著或極顯著影響,且川蕎3號下降幅度明顯大于川蕎4號。

2.3不同濃度鹽脅迫對蕎麥幼苗葉綠素含量的影響

與對照相比,50 mmol/L NaCl脅迫下兩個蕎麥品種葉片葉綠素含量無顯著變化,100 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片葉綠素含量分別極顯著和顯著下降,分別降低了37.68%和21.97%;150 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片葉綠素含量均極顯著下降,分別降低了62.32%和46.21%;且在高濃度(100和150 mmol/L)NaCl脅迫下川蕎3號葉片葉綠素含量降低幅度明顯大于川蕎4號(圖1)。

2.4不同濃度鹽脅迫對蕎麥幼苗凈光合速率的影響

由圖2可見,與對照相比,50 mmol/L NaCl脅迫下兩個蕎麥品種葉片凈光合速率無顯著變化,100 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片凈光合速率分別極顯著和顯著降低,分別降低了38.49%和23.03%;150 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片凈光合速率均極顯著下降,分別降低了59.78%和39.43%;高濃度(100和150 mmol/L)NaCl脅迫下川蕎4號葉片凈光合速率降低幅度明顯小于川蕎3號。

3討論

種子的耐鹽性高低是對植物耐鹽性進行早期鑒定及對耐鹽品種進行早期選擇的重要依據(jù)[5];研究表明,耐鹽小麥品種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)明顯大于鹽敏感小麥品種[6]。低濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)無顯著影響,而高濃度鹽脅迫會顯著或極顯著降低兩個蕎麥品種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),且高濃度鹽脅迫下川蕎3號的下降幅度明顯大于川蕎4號,說明川蕎4號種子的耐鹽性明顯大于川蕎3號。鹽脅迫對植物最顯著的效應(yīng)就是抑制植物生長,從而最終影響幼苗后期的生物產(chǎn)量[7]。楊穎麗等[8]研究表明,在NaCl脅迫下,與鹽敏感補血草相比,耐鹽補血草幼苗生長情況較好,莖葉長和根長等下降幅度較小。低濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種幼苗生長無顯著影響,高濃度鹽脅迫下兩個蕎麥品種根長和單株鮮重顯著或極顯著下降,說明高濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種幼苗生長產(chǎn)生了明顯影響,且對川蕎3號幼苗生長的影響更大。

葉綠素是植物光合作用的重要物質(zhì),是反映葉片光合能力的主要指標(biāo)之一,葉綠素含量會直接影響光合作用的進行及凈光合速率。研究表明,低濃度鹽脅迫促進葉綠素合成,而高濃度鹽脅迫會顯著降低葉片葉綠素含量[9,10]。Munns[11]研究指出,土壤鹽度超過一定閾值后,植物的光合能力顯著降低;在高鹽度脅迫下木本濱藜仍維持較高的凈光合速率,說明其具有較強的耐鹽性[12]。本試驗中低濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種葉片葉綠素含量和凈光合速率無顯著影響,而高濃度鹽脅迫會顯著或極顯著降低兩個蕎麥品種葉片葉綠素含量和凈光合速率,且川蕎4號的降低幅度明顯小于川蕎3號,說明蕎麥品種川蕎4號的耐鹽性較強。

總之,低濃度鹽脅迫對蕎麥種子萌發(fā)及幼苗生長無顯著影響,而高濃度鹽脅迫會顯著或極顯著影響兩個蕎麥品種的種子萌發(fā)及幼苗生長,顯著或極顯著降低葉片葉綠素含量及凈光合速率,川蕎3號降低的幅度明顯大于川蕎4號,說明川蕎4號的耐鹽性明顯大于川蕎3號。

參考文獻:

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

[2] 龔明,劉友良,丁念誠,等. 大麥不同生育期的耐鹽性差異[J]. 西北植物學(xué)報,1994,14(1):1-7.

[3] 王安虎,熊梅,耿選珍,等.中國蕎麥的開發(fā)利用現(xiàn)狀與展望[J]. 作物雜志,2003(3):7-8.

[4] 高方勝,王明友. 鹽脅迫對茴香生理特性的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,40(12):126-128,132.

[5] 李存楨,劉小京,楊艷敏. 鹽脅迫對鹽地堿蓬種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報,2005,21(5):209-212.

[6] 丁順華,邱念偉,楊洪兵,等. 小麥耐鹽性生理指標(biāo)的選擇[J]. 植物生理學(xué)通訊,2001,37(2):98-102.

[7] LEVITT J. Response of Plants to Environmental Stress[M]. New York: Academic Press, 1980.

[8] 楊穎麗,張超強,李科文,等. NaCl處理下兩種補血草種子萌發(fā)和幼苗抗性的比較[J]. 植物研究,2008,28(1):73-78.

[9] 翁錦周,林江波,林加耕,等. 鹽脅迫對桉樹幼苗的生長及葉綠素含量的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報,2007,28(4):15-20.

[10] 高福元,張吉立,劉振平,等. 鹽脅迫對樹錦雞兒葉綠素含量和根系活力的影響[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(5):46-48.

[11] MUNNS R. Physiological processes limiting plant growth in saline soils: some dogmas and hypotheses[J]. Plant, Cell and Environment,1993,16(1):15-24.

[12] 王宇超,王得祥. 鹽脅迫對木本濱藜葉綠素合成及凈光合速率的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2012,28(10):151-158.

2.3不同濃度鹽脅迫對蕎麥幼苗葉綠素含量的影響

與對照相比,50 mmol/L NaCl脅迫下兩個蕎麥品種葉片葉綠素含量無顯著變化,100 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片葉綠素含量分別極顯著和顯著下降,分別降低了37.68%和21.97%;150 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片葉綠素含量均極顯著下降,分別降低了62.32%和46.21%;且在高濃度(100和150 mmol/L)NaCl脅迫下川蕎3號葉片葉綠素含量降低幅度明顯大于川蕎4號(圖1)。

2.4不同濃度鹽脅迫對蕎麥幼苗凈光合速率的影響

由圖2可見,與對照相比,50 mmol/L NaCl脅迫下兩個蕎麥品種葉片凈光合速率無顯著變化,100 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片凈光合速率分別極顯著和顯著降低,分別降低了38.49%和23.03%;150 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片凈光合速率均極顯著下降,分別降低了59.78%和39.43%;高濃度(100和150 mmol/L)NaCl脅迫下川蕎4號葉片凈光合速率降低幅度明顯小于川蕎3號。

3討論

種子的耐鹽性高低是對植物耐鹽性進行早期鑒定及對耐鹽品種進行早期選擇的重要依據(jù)[5];研究表明,耐鹽小麥品種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)明顯大于鹽敏感小麥品種[6]。低濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)無顯著影響,而高濃度鹽脅迫會顯著或極顯著降低兩個蕎麥品種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),且高濃度鹽脅迫下川蕎3號的下降幅度明顯大于川蕎4號,說明川蕎4號種子的耐鹽性明顯大于川蕎3號。鹽脅迫對植物最顯著的效應(yīng)就是抑制植物生長,從而最終影響幼苗后期的生物產(chǎn)量[7]。楊穎麗等[8]研究表明,在NaCl脅迫下,與鹽敏感補血草相比,耐鹽補血草幼苗生長情況較好,莖葉長和根長等下降幅度較小。低濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種幼苗生長無顯著影響,高濃度鹽脅迫下兩個蕎麥品種根長和單株鮮重顯著或極顯著下降,說明高濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種幼苗生長產(chǎn)生了明顯影響,且對川蕎3號幼苗生長的影響更大。

葉綠素是植物光合作用的重要物質(zhì),是反映葉片光合能力的主要指標(biāo)之一,葉綠素含量會直接影響光合作用的進行及凈光合速率。研究表明,低濃度鹽脅迫促進葉綠素合成,而高濃度鹽脅迫會顯著降低葉片葉綠素含量[9,10]。Munns[11]研究指出,土壤鹽度超過一定閾值后,植物的光合能力顯著降低;在高鹽度脅迫下木本濱藜仍維持較高的凈光合速率,說明其具有較強的耐鹽性[12]。本試驗中低濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種葉片葉綠素含量和凈光合速率無顯著影響,而高濃度鹽脅迫會顯著或極顯著降低兩個蕎麥品種葉片葉綠素含量和凈光合速率,且川蕎4號的降低幅度明顯小于川蕎3號,說明蕎麥品種川蕎4號的耐鹽性較強。

總之,低濃度鹽脅迫對蕎麥種子萌發(fā)及幼苗生長無顯著影響,而高濃度鹽脅迫會顯著或極顯著影響兩個蕎麥品種的種子萌發(fā)及幼苗生長,顯著或極顯著降低葉片葉綠素含量及凈光合速率,川蕎3號降低的幅度明顯大于川蕎4號,說明川蕎4號的耐鹽性明顯大于川蕎3號。

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[10] 高福元,張吉立,劉振平,等. 鹽脅迫對樹錦雞兒葉綠素含量和根系活力的影響[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(5):46-48.

[11] MUNNS R. Physiological processes limiting plant growth in saline soils: some dogmas and hypotheses[J]. Plant, Cell and Environment,1993,16(1):15-24.

[12] 王宇超,王得祥. 鹽脅迫對木本濱藜葉綠素合成及凈光合速率的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2012,28(10):151-158.

2.3不同濃度鹽脅迫對蕎麥幼苗葉綠素含量的影響

與對照相比,50 mmol/L NaCl脅迫下兩個蕎麥品種葉片葉綠素含量無顯著變化,100 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片葉綠素含量分別極顯著和顯著下降,分別降低了37.68%和21.97%;150 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片葉綠素含量均極顯著下降,分別降低了62.32%和46.21%;且在高濃度(100和150 mmol/L)NaCl脅迫下川蕎3號葉片葉綠素含量降低幅度明顯大于川蕎4號(圖1)。

2.4不同濃度鹽脅迫對蕎麥幼苗凈光合速率的影響

由圖2可見,與對照相比,50 mmol/L NaCl脅迫下兩個蕎麥品種葉片凈光合速率無顯著變化,100 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片凈光合速率分別極顯著和顯著降低,分別降低了38.49%和23.03%;150 mmol/L NaCl脅迫下川蕎3號和川蕎4號葉片凈光合速率均極顯著下降,分別降低了59.78%和39.43%;高濃度(100和150 mmol/L)NaCl脅迫下川蕎4號葉片凈光合速率降低幅度明顯小于川蕎3號。

3討論

種子的耐鹽性高低是對植物耐鹽性進行早期鑒定及對耐鹽品種進行早期選擇的重要依據(jù)[5];研究表明,耐鹽小麥品種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)明顯大于鹽敏感小麥品種[6]。低濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)無顯著影響,而高濃度鹽脅迫會顯著或極顯著降低兩個蕎麥品種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),且高濃度鹽脅迫下川蕎3號的下降幅度明顯大于川蕎4號,說明川蕎4號種子的耐鹽性明顯大于川蕎3號。鹽脅迫對植物最顯著的效應(yīng)就是抑制植物生長,從而最終影響幼苗后期的生物產(chǎn)量[7]。楊穎麗等[8]研究表明,在NaCl脅迫下,與鹽敏感補血草相比,耐鹽補血草幼苗生長情況較好,莖葉長和根長等下降幅度較小。低濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種幼苗生長無顯著影響,高濃度鹽脅迫下兩個蕎麥品種根長和單株鮮重顯著或極顯著下降,說明高濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種幼苗生長產(chǎn)生了明顯影響,且對川蕎3號幼苗生長的影響更大。

葉綠素是植物光合作用的重要物質(zhì),是反映葉片光合能力的主要指標(biāo)之一,葉綠素含量會直接影響光合作用的進行及凈光合速率。研究表明,低濃度鹽脅迫促進葉綠素合成,而高濃度鹽脅迫會顯著降低葉片葉綠素含量[9,10]。Munns[11]研究指出,土壤鹽度超過一定閾值后,植物的光合能力顯著降低;在高鹽度脅迫下木本濱藜仍維持較高的凈光合速率,說明其具有較強的耐鹽性[12]。本試驗中低濃度鹽脅迫對兩個蕎麥品種葉片葉綠素含量和凈光合速率無顯著影響,而高濃度鹽脅迫會顯著或極顯著降低兩個蕎麥品種葉片葉綠素含量和凈光合速率,且川蕎4號的降低幅度明顯小于川蕎3號,說明蕎麥品種川蕎4號的耐鹽性較強。

總之,低濃度鹽脅迫對蕎麥種子萌發(fā)及幼苗生長無顯著影響,而高濃度鹽脅迫會顯著或極顯著影響兩個蕎麥品種的種子萌發(fā)及幼苗生長,顯著或極顯著降低葉片葉綠素含量及凈光合速率,川蕎3號降低的幅度明顯大于川蕎4號,說明川蕎4號的耐鹽性明顯大于川蕎3號。

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