鹽脅迫對(duì)玉米種子萌發(fā)、幼苗葉綠素含量和滲透勢(shì)的影響

付長(zhǎng)方

摘要：

用NaCl模擬鹽環(huán)境，分析不同濃度鹽處理對(duì)玉米種子發(fā)芽、幼苗生長(zhǎng)及其葉片葉綠素含量、滲透勢(shì)的影響。結(jié)果表明，100 mmoL·L-1 NaCl對(duì)鄭單958的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)沒有顯著影響，對(duì)魯單661的種子萌發(fā)和苗高、苗重有顯著促進(jìn)作用；200 mmoL·L-1和更高濃度的NaCl對(duì)兩個(gè)玉米品種的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)均有顯著抑制作用。200 mmoL·L-1或 250 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)，根的受抑制作用大于苗，葉片葉綠素含量增加；更高濃度NaCl處理時(shí)，根的受抑制作用小于苗，葉綠素含量降低。隨著NaCl濃度的升高，葉片滲透勢(shì)呈降低趨勢(shì)。因此，玉米具有一定的耐鹽性，低濃度鹽（≤100 mmoL·L-1）可促進(jìn)玉米種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，高濃度鹽（≥200 mmoL·L-1）則表現(xiàn)抑制作用，鹽脅迫對(duì)玉米種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響在不同品種間表現(xiàn)不同。

關(guān)鍵詞：玉米；鹽脅迫；種子萌發(fā)；幼苗生長(zhǎng)；葉綠素；滲透勢(shì)

中圖分類號(hào)：S513.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2015）05-0027-04

Effects of Salt Stress on Seed Germination and

Seedling Chlorophyll Content and Osmotic Potential of Maize

Fu Changfang1， Zhang Haiyan1，2*

（1.College of Agronomy and Plant Protection， Qingdao Agricultural University/Shandong Key Laboratory of Dry Farming Technique， Qingdao

266109， China； 2. Cooperative Innovation Center for Annual High Yield and Efficient Production of Wheat and Corn， Taian 271018， China）

AbstractThe effects of salt stress on seed germination， seedling growth and chlorophyll content and osmotic potential in maize leaves were studied with NaCl to simulate salt environment. The results indicated that the effects of 100 mmoL·L-1 NaCl on seed germination and seedling growth of Zhengdan 958 was not significant， but the seed germination and seedling growth of Ludan 661 were significantly promoted. The seed germination and seedling growth of Zhengdan 958 and Ludan 661 were inhibited significantly by the treatments of 200 mmoL·L-1 NaCl and much higher concentrations. Under the 200 or 250 mmoL·L-1 NaCl treatment， the root growth was inhibited more than shoot growth， and the chlorophyll content increased； but under the treatments with higher concentrations， the root growth was inhibited less than shoot growth， and the chlorophyll content decreased. With the increase of NaCl concentration， the osmotic potential decreased. Therefore， maize had some salt tolerance ability. The seed germination and seedling growth could be promoted under lower NaCl concentration （≤100 mmoL·L-1NaCl） and be inhibited under high NaCl concentrations （≥200 mmoL·L-1NaCl）. The effects of salt stress on seed germination and seedling growth of corn were different among different maize varieties.

Key words Maize； Salt stress； Seed germination； Seedling growth； Chlorophyll； Osmotic potential

鹽土、堿土和各種鹽化、堿化土壤統(tǒng)稱鹽堿土、鹽漬土或鹽堿地。全球至少有20%甚至有人估計(jì)50%的水澆地受鹽堿影響，中國有3 470×104 hm2的鹽堿地，占耕地面積的1/3。鹽堿土已成為目前限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的一個(gè)主要因素。

玉米是我國種植面積最大的糧食作物，也是增產(chǎn)潛力最大的作物，努力增加玉米產(chǎn)量成為保障我國糧食安全的重中之重。增加播種面積是作物產(chǎn)量增加的途徑之一。我國現(xiàn)有耕地利用比較充分，靠與其它作物爭(zhēng)地或提高復(fù)種指數(shù)來增加玉米播種面積的潛力不大。在此形勢(shì)下，對(duì)鹽堿地等中低產(chǎn)田的開發(fā)和利用是擴(kuò)大種植面積的有效途徑。endprint

種子萌發(fā)是植物生命歷程的起點(diǎn)，種子萌發(fā)好壞關(guān)系到植株的形態(tài)建成及產(chǎn)量。由于NaCl是鹽堿土壤中的主要成分，本試驗(yàn)采用不同濃度的NaCl溶液模擬鹽環(huán)境，研究鹽脅迫對(duì)玉米種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及葉片葉綠素含量和滲透勢(shì)的影響，以期為鹽堿地區(qū)玉米種植提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

選用玉米雜交種鄭單958和魯單661為供試材料。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)設(shè)0（CK）、100、200、250、300、350、400 mmoL·L-1 NaCl 7個(gè)濃度處理。按照張海艷的方法進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，即于HPG-280BX光照培養(yǎng)箱中25℃、24 h光照條件下培養(yǎng)。每個(gè)處理重復(fù)3 次。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

從播種到第7 d，每天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，計(jì)算發(fā)芽指標(biāo)。第10 d時(shí)，每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取10 株幼苗，測(cè)量苗高和根長(zhǎng)，于70℃烘箱中烘干，稱取苗重和根重。

葉綠素含量：用CCM-200型手持式葉綠素含量測(cè)定儀測(cè)定葉綠素含量指數(shù)，用來表示葉綠素的相對(duì)含量。

滲透勢(shì)：用5 mL注射器擠出待測(cè)葉片汁液，用德國Gonotec公司030型冰點(diǎn)滲透壓儀測(cè)定葉片汁液的ic值，按ψ=- icRT計(jì)算滲透勢(shì)。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1鹽脅迫對(duì)玉米種子萌發(fā)的影響

由表1看出，不同濃度NaCl對(duì)玉米種子萌發(fā)的影響不同。與CK相比，100 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)鄭單958的各項(xiàng)種子萌發(fā)指標(biāo)均沒有顯著變化，而魯單661的種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和發(fā)芽速率均顯著升高，平均發(fā)芽時(shí)間顯著縮短；隨著NaCl濃度的增加，除了鄭單958的發(fā)芽率外，兩品種其它種子發(fā)芽指標(biāo)均顯著降低，200～350 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)鄭單958和魯單661的種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和發(fā)芽速率分別降低36.0%～100.0%和28.6%～100.0%、0～78.0%和4.8%～78.6%、15.5%～88.6%和7.6%～86.6%、39.3%～97.8%和23.1%～97.2%、20.9%～96.5%和8.9%～94.6%，平均發(fā)芽時(shí)間分別延長(zhǎng)16.7%～88.2%和2.7%～57.3%；兩品種間比較，同一濃

度NaCl對(duì)鄭單958種子萌發(fā)指標(biāo)（發(fā)芽率除外）的抑制程度大于魯單661。可見，100 mmoL·L-1 NaCl的低濃度對(duì)玉米種子發(fā)芽有促進(jìn)或顯著促進(jìn)作用，200 mmoL·L-1和更高濃度的NaCl顯著抑制玉米種子的發(fā)芽；不同品種受NaCl的影響程度存在差異，兩品種種子發(fā)芽率的NaCl半抑制濃度均介于300～350 mmoL·L-1之間。

2.2鹽脅迫對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2可看出，與CK相比，100 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)，鄭單958的幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)無顯著變化；魯單661的苗高和苗干重顯著提高，根長(zhǎng)和根干重?zé)o顯著變化；200～350 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)，兩品種的幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)均顯著降低，鄭單958和魯單661的苗高、根長(zhǎng)、苗干重和根干重分別降低28.1%～80.9%和16.8%～79.0%、33.4%～64.4%和34.5%～67.4%、8.8%～70.6%和0～66.7%、15.9%～59.1%和15.7%～64.7%。可見，100 mmoL·L-1 NaCl處理對(duì)玉米幼苗的影響較小，200 mmoL·L-1和更高濃度處理顯著抑制了玉米幼苗的生長(zhǎng)。

從表2還可看出，隨著NaCl濃度的升高，根苗比呈先降低后升高的變化趨勢(shì)，兩品種表現(xiàn)一致。可見，較低濃度下，NaCl對(duì)玉米幼苗根的抑制作用大于苗；隨著濃度的升高，NaCl對(duì)玉米幼苗苗的抑制作用則大于根。

2.3鹽脅迫對(duì)玉米葉片葉綠素含量的影響

圖1顯示，隨著NaCl濃度的升高，兩個(gè)玉米品種葉片葉綠素含量呈先升高后降低的變化。與CK相比，鄭單958葉片葉綠素含量在100、200、250 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)分別顯著升高22.7%、20.2%和16.2%，300 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)顯著降低8.7%；魯單661在100、200 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)升高4.0%和2.5%，250、300 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)降低19.9%和33.6%。說明，低濃度NaCl處理能增加玉米葉片葉綠素含量，高濃度處理則降低葉綠素含量；NaCl對(duì)魯單661幼苗葉片葉綠素含量的降低程度高于鄭單958。

注：不同小寫字母表示鄭單958處理間差異顯著（P<0.05），不同大寫字母表示魯單661處理間差異顯著（P<0.05），下圖同。

圖1鹽脅迫對(duì)玉米葉片葉綠素含量指數(shù)的影響

2.4鹽脅迫對(duì)玉米葉片滲透勢(shì)的影響

由圖2可以看出，隨著鹽濃度的增加，兩個(gè)玉米品種葉片的滲透勢(shì)呈降低趨勢(shì)。品種間比較，鄭單958的葉片滲透勢(shì)降低程度更大。說明，鹽脅迫下，玉米幼苗本身會(huì)合成一些可溶性有機(jī)物質(zhì)來降低細(xì)胞滲透勢(shì)；鄭單958幼苗對(duì)鹽脅迫的調(diào)節(jié)能力要大于魯單661。

圖2鹽脅迫對(duì)玉米葉片滲透勢(shì)的影響

3討論與結(jié)論

本試驗(yàn)中，100 mmoL·L-1 NaCl能促進(jìn)玉米種子的萌發(fā)，200 mmoL·L-1和更高濃度的NaCl處理則抑制玉米種子的發(fā)芽。說明，低鹽對(duì)玉米種子的萌發(fā)有促進(jìn)作用，這與前人研究結(jié)果一致。可能是因?yàn)榈望}濃度能促進(jìn)細(xì)胞膜的滲透調(diào)節(jié)，滲透調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，越有利于從逆境中吸水和對(duì)抗不良環(huán)境；此外Na+對(duì)呼吸酶有激活作用。

根苗比是衡量植株苗期根系發(fā)育好壞的一個(gè)指標(biāo)。本試驗(yàn)中，較低NaCl濃度下，玉米幼苗根苗比降低，鹽脅迫對(duì)玉米幼苗根的抑制作用大于苗；當(dāng)NaCl濃度達(dá)到一定值時(shí)，幼苗根苗比升高，鹽脅迫對(duì)玉米幼苗苗的抑制作用則大于根。這與前人的研究一致，究其原因還有待于進(jìn)一步研究。endprint

光合作用是植物體內(nèi)重要的代謝過程，葉綠素是光能吸收和轉(zhuǎn)換的原初物質(zhì)，葉綠素含量的高低能反映植株的生長(zhǎng)狀況及葉片的光合能力。在玉米幼苗三葉一心時(shí)用NaCl處理，發(fā)現(xiàn)100 mmoL·L-1 NaCl脅迫下玉米幼苗葉片葉綠素含量變化不大，200 mmoL·L-1 NaCl處理會(huì)引起玉米幼苗葉片葉綠素含量下降，100 mmoL·L-1 NaCl處理7 d后玉米葉綠體膜結(jié)構(gòu)被破壞。本試驗(yàn)中，100、200 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)玉米葉片葉綠素含量增多，300 mmoL·L-1 NaCl處理時(shí)葉綠素含量降低。這與前人研究不同，可能與鹽處理方法不同有關(guān)。

植物遭受鹽脅迫時(shí)，由于環(huán)境中滲透勢(shì)低，往往會(huì)使植物吸水困難。本試驗(yàn)中，鹽脅迫下玉米葉片滲透勢(shì)降低。這一方面是由于植物為減少傷害本身合成了一些可溶性物質(zhì)而降低了細(xì)胞滲透勢(shì)，便于植物從外界吸水；另一方面，NaCl脅迫會(huì)導(dǎo)致植物吸收Na+、Cl-，從而使植物細(xì)胞滲透勢(shì)降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]

Tanji K K. Salinity in the soil environment[C]// In： Luchli A， Lüttge U （eds）. Salinity： Environment-Plants-Molecules. Kulwer Academic， Dordrecht，2002：21-51.

[2]劉金榮，孫吉雄，謝曉蓉，等. 干旱荒漠綠洲區(qū)重鹽堿地底層襯膜隔鹽效果與優(yōu)質(zhì)草坪建植研究[J]. 草地學(xué)報(bào)，2008，16（2）：202-207.

[3]張海艷. 模擬酸雨對(duì)不同類型玉米種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24（6）：1621-1626.

[4]王愛玉，張春慶，吳承來，等. 玉米葉綠素含量快速測(cè)定方法研究[J]. 玉米科學(xué)，2008，16（2）：97-100.

[5]趙可夫. 植物抗鹽生理[M]. 北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

[6]高英，同延安，趙營，等. 鹽脅迫對(duì)玉米發(fā)芽和苗期生長(zhǎng)的影響[J]. 中國土壤與肥料，2007（2）：30-34.

[7]劉祖祺，張石城. 植物抗性生理學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994.

[8]王亞慶，劉敏，張守棟，等. 鹽脅迫對(duì)鹽角草種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)效應(yīng)的研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002（2）：69-71.

[9]郭書奎，趙可夫. NaCl脅迫抑制玉米幼苗光合作用的可能機(jī)理[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2001，27（6）：461-466.

[10]時(shí)麗冉，蘆站根，白麗榮，等. 等滲脅迫下NaCl和PEG對(duì)玉米幼苗傷害的研究[J]. 玉米科學(xué)，2006，14（4）：100-103.

[11]王麗燕，趙可. 玉米幼苗對(duì)鹽脅迫的生理響應(yīng)[J]. 作物學(xué)報(bào)，2005，31（2）：264-266.endprint