鹽堿脅迫對知母種子萌發(fā)的影響

裴毅++張偉++聶江力++楊雪君++毛金楓++王亮

摘 要：采用培養(yǎng)皿發(fā)芽法，研究了NaCl，NaHCO3，NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液脅迫對知母種子萌發(fā)的影響，以探究知母種子的耐鹽堿能力；并對知母種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、活力指數(shù)、復(fù)萌率指標(biāo)進(jìn)行了測定分析。結(jié)果表明，知母種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、苗鮮質(zhì)量和胚根長均隨NaCl，NaHCO3，NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液濃度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與相對鹽害率呈正相關(guān)關(guān)系。NaCl脅迫下知母種子萌發(fā)的耐鹽濃度為0.466 3%，半數(shù)抑制濃度為0.745 1%，極限濃度為1.023 9%； NaHCO3脅迫下知母萌發(fā)的耐鹽濃度為0.576 7%，半數(shù)抑制濃度為0.851 6%，極限濃度為1.126 4%；NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液脅迫下知母萌發(fā)的耐鹽濃度為0.496 8%，半數(shù)抑制濃度為0.775 3%，極限濃度為1.053 8%。綜上所述，知母種子具有一定的耐鹽堿能力。

關(guān)鍵詞：知母；種子萌發(fā)；NaCl ；NaHCO3；脅迫

中圖分類號：S567.23+9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.12.001

Effects of NaCl and NaHCO3 Stress on Seed Germination of Anemarrhena asphodeloides

PEI Yi，ZHANG Wei，NIE Jiangli，YANG Xuejun，MAO Jinfeng，WANG Liang

（College of Horticulture and Landscape， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384，China）

Abstract：Using the method of germination in petri dish， effects of NaCl， NaHCO3， NaCl and NaHCO3 （1∶1） stress on the germination of Anemarrhena a. Bunge were studied， to investigate the salt and alkali resistance of asphsdeloides Bunge. The germination rate， germination potential， relative germination rate， vigor index and recovery germination rate of Anemarrhena a. Bunge was determined. The results showed that with increasing of concentrations of NaCl， NaHCO3， NaCl and NaHCO3 （1∶1） mixed solution， germination rate， germination potential， the relative germination rate， radicle length， seedling fresh weight of Anemarrhena a. Bunge were reduced. The above results showed a significant negative correlation between them， positive correlation with the relative salt damage rate. Concentration NaCl stressed on Anemarrhena a. Bunge was 0.466 3%， half inhibitory concentration was 0.745 1%， limiting concentration was 1.023 9%. Concentration NaHCO3 stressed on Anemarrhena a. Bunge was 0.5767%， half inhibitory concentration was 0.851 6%， limiting concentration was 1.126 4%. Concentration mixed solution NaCl and NaHCO3 （1∶1） stressed on the Anemarrhena a. Bunge was 0.496 8%， half inhibitory concentration was 0.775 3%， limiting concentration was 1.053 8%. Therefore， Anemarrhena a. Bunge had certain salinity and alkali resistance.

Key words： Anemarrhena a. Bunge； seed germination； NaCl； NaHCO3； stress

近年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展、人口的激增以及耕地資源的緊缺，鹽堿地的改良及開發(fā)利用越來越受到國家和地區(qū)的重視[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界鹽堿地的面積約為9.543 8億hm2，其中我國約占全球的10%[1-2]。鹽堿地因土壤中含有大量鹽分而不利于植物生長，甚至已影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，每年造成的損失難以估計(jì)[1-2]。種子的萌發(fā)是植物生命中的重要階段，植物在生長的不同階段耐鹽堿性不同，種子萌發(fā)期往往是對鹽堿脅迫十分敏感的時(shí)期，鹽堿脅迫會降低種子發(fā)芽率和成苗率，降低生物量的積累，所以研究鹽堿脅迫對知母種子萌發(fā)的影響對鹽堿地改良具有重要的意義[2]。

知母（Anemarrhena asphodeloides Bunge）也叫毛知母[3-4]，為多年生草本植物，根狀莖入藥，是我國大宗商品藥材，其性苦寒，有滋陰降火、潤燥滑腸、利大小便之功效，屬清熱下火藥，主治溫?zé)岵　⒏邿釤┛省⒖人詺獯⒃锟取⒈忝亍⒐钦舫睙帷⑻摕┎幻摺⑾柿軡醄5]。有研究表明，知母具有抗病原微生物、抗血小板聚集以及降血糖、解熱、抗炎、降低轉(zhuǎn)氨酶等多種藥物活性[6]。

本研究以知母種子為試材，采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法，利用不同濃度的鹽堿溶液對知母種子進(jìn)行脅迫，旨在探討知母的耐鹽能力，為中草藥耐鹽能力和鹽堿土地改良利用提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料知母種子購于河北省安國北方中草藥種植基地，現(xiàn)知母種子標(biāo)本存放于天津農(nóng)學(xué)院園藝園林學(xué)院園林植物教研室。

1.2 知母的處理

隨機(jī)選取適量且均勻飽滿的知母種子，清洗后用0.1%的KMnO4浸泡10 min左右；消毒結(jié)束后，在清水中反復(fù)沖洗，直至沒有KMnO4的顏色為止。

1.3 試驗(yàn)方法

采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法[2，7-8]，將消毒過的知母種子置于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑9 cm）中，隨機(jī)數(shù)入50粒知母種子后加蓋一張濾紙。分別用不同濃度的NaCl，NaHCO3，NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液潤濕，保持適宜的發(fā)芽濕度，同時(shí)以蒸餾水為對照組。置于黑暗，25 ℃恒溫培養(yǎng)箱（MJP-150）中培養(yǎng)觀察。

試驗(yàn)分預(yù)試驗(yàn)和正式試驗(yàn)。

預(yù)試驗(yàn)：分別以0.5%，1.0%，1.5%NaCl，NaHCO3和NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液滴加到鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中（培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法），分別設(shè)置3組重復(fù)，以蒸餾水為對照組。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)發(fā)芽情況設(shè)置正式試驗(yàn)溶液濃度梯度。

正式試驗(yàn)：分別設(shè)置7個(gè)NaCl，NaHCO3，NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液濃度2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%；以蒸餾水為對照。連續(xù)觀察8 d并記錄知母種子的發(fā)芽情況（知母種子發(fā)芽是以胚根突破種皮達(dá)到種子長度的1/2為標(biāo)準(zhǔn)）。

每天定時(shí)補(bǔ)充培養(yǎng)皿中的溶液。在補(bǔ)充溶液的時(shí)候要保持清潔，避免雜菌感染；連續(xù)觀察8 d并記錄知母種子的發(fā)芽情況，觀測不同鹽堿脅迫對知母種子萌發(fā)及生長的影響。第8天取出已經(jīng)發(fā)芽的種子，測定苗鮮質(zhì)量和胚根長。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析[2，7- 8]，其中，不同鹽堿處理水平之間及不同測量指標(biāo)之間均采用單因素方差分析，運(yùn)用LSD和Duncan（D）進(jìn)行兩兩比較。利用SPSS軟件中的Probit（概率單位）回歸分析“濃度—相對發(fā)芽率”的關(guān)系，進(jìn)行耐鹽程度分析。

發(fā)芽率（GP）=發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽勢（GE）=3 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（第t天種子的萌發(fā)數(shù)/相應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù)）；活力指數(shù)（VT）=發(fā)芽指數(shù)×苗鮮質(zhì)量；相對發(fā)芽率=某一鹽處理下的發(fā)芽率/對照組的發(fā)芽率×100%；相對鹽害率=（對照組發(fā)芽數(shù)-各處理發(fā)芽數(shù)）/對照組的發(fā)芽數(shù)×100%；復(fù)萌率=復(fù)萌的種子數(shù)/經(jīng)鹽脅迫未萌發(fā)種子數(shù)×100%。

耐鹽程度分析[2，7-8]：發(fā)芽率達(dá)到對照組發(fā)芽率75%時(shí)相對應(yīng)的鹽濃度即為耐鹽濃度（適宜值）；發(fā)芽率達(dá)到對照組發(fā)芽率50%時(shí)相對應(yīng)的鹽濃度即為半數(shù)抑制濃度（臨界值）；發(fā)芽率達(dá)到對照的25%時(shí)相對應(yīng)的鹽濃度即為極限值。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫下知母種子的萌發(fā)狀況

發(fā)芽率是說明發(fā)芽情況最重要的指標(biāo)，而在鹽脅迫下知母種子的發(fā)芽情況是反映知母種子發(fā)芽潛力的重要指標(biāo)。發(fā)芽勢是表明種子的生活力、發(fā)芽整齊度、生產(chǎn)潛力的指標(biāo)。由表1可知，不同濃度的NaCl溶液對知母種子發(fā)芽的脅迫不同，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和相對發(fā)芽率均隨NaCl濃度的升高而降低，相對鹽害率隨NaCl濃度的升高而上升。在0.2%濃度組的發(fā)芽率（65.33%）略低于對照組，但差異不顯著；在0.4%及以上濃度組的發(fā)芽率均低于對照組，且差異極顯著；而0.2%及以上濃度組的發(fā)芽勢均低于對照組（47.33%），且差異極顯著。

NaCl脅迫不僅影響知母種子的發(fā)芽率，還影響其發(fā)芽進(jìn)程，隨著NaCl濃度的升高，開始發(fā)芽的時(shí)間出現(xiàn)延遲。從圖1可以看出，知母種子發(fā)芽主要集中在前3 d，3 d時(shí)對照組的發(fā)芽率為47.33%，0.2%濃度組的發(fā)芽率為20.67%，0.4%濃度組的發(fā)芽率為14.67%，0.6%濃度組的發(fā)芽率為4%；經(jīng)過4 d處理，對照組的發(fā)芽率為58.00%，0.2%濃度組的發(fā)芽率為37.33%，0.4%濃度組的發(fā)芽率為23.33%，0.6%濃度組的發(fā)芽率為18.00%。隨著鹽濃度的升高發(fā)芽率逐漸降低，高濃度組的發(fā)芽時(shí)間明顯延遲。

知母種子經(jīng)不同濃度NaCl溶液處理，第8天測定苗鮮質(zhì)量、胚根長、活力指數(shù)。由表2可知，苗鮮質(zhì)量、胚根長、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈現(xiàn)出隨NaCl溶液濃度增加而降低，由此可見，NaCl溶液對知母種子苗鮮質(zhì)量、胚根長、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均有抑制作用。0.2%及以上濃度組的苗鮮質(zhì)量和胚根長、發(fā)芽指數(shù)均低于對照組，且差異達(dá)極顯著水平，而0.2%濃度組活力指數(shù)低于對照組，差異不顯著；0.4%濃度組的活力指數(shù)低于對照組，且差異顯著；0.6%濃度組的活力指數(shù)低于對照組，且差異顯著；0.8%及以上濃度組的活力指數(shù)低于對照組，且差異極顯著。

2.2 NaHCO3脅迫下知母種子的萌發(fā)狀況

由表3可知，不同濃度的NaHCO3溶液對知母種子發(fā)芽的脅迫不同，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和相對發(fā)芽率隨NaHCO3溶液濃度升高而降低；相對鹽害率隨NaHCO3濃度的升高而上升。0.2%濃度組的發(fā)芽率低于對照組（70.66%），但差異不顯著；0.4%濃度組的發(fā)芽率低于對照組（69.33%），但差異不顯著；0.6%及以上濃度組發(fā)芽率均低于對照組，且差異極顯著。0.2%及以上濃度組的發(fā)芽勢均低于對照組（47.33%），且差異極顯著。

NaHCO3脅迫不僅影響知母種子的發(fā)芽率，還影響其發(fā)芽進(jìn)程，隨著NaHCO3濃度的升高，開始發(fā)芽的時(shí)間會延遲。從圖2可以看出，種子發(fā)芽主要集中在前3 d，3 d時(shí)對照組的發(fā)芽率為47.33%，0.2%濃度組的發(fā)芽率為28.00%，0.4%濃度組的發(fā)芽率為20.67%，0.6%濃度組的發(fā)芽率為10.00%。經(jīng)過4 d處理，對照組濃度的發(fā)芽率為58.00%，0.2%濃度組的發(fā)芽率為50.67%，0.4%濃度組的發(fā)芽率為38.00%，0.6%濃度組的發(fā)芽率為24.00%。隨著濃度的升高發(fā)芽率逐漸降低，高濃度組的發(fā)芽時(shí)間延遲。

由表4可知，在NaHCO3溶液的脅迫下，知母幼苗的苗鮮質(zhì)量、胚根長和活力指數(shù)都隨NaHCO3溶液濃度的增加而下降，由此可見，NaHCO3溶液對知母種子苗鮮質(zhì)量、胚根長、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均有抑制作用。0.2%及以上濃度的苗鮮質(zhì)量、胚根長、活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)均低于對照組，且差異極顯著。

2.3 NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液脅迫下知母種子的萌發(fā)狀況

由表5可知，不同濃度的NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液對知母種子發(fā)芽的脅迫不同，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和相對發(fā)芽率隨混合濃度升高而降低。相對鹽害率隨濃度升高而上升。0.2%發(fā)芽率低于對照組（70.67%），但差異不顯著；0.4%發(fā)芽率低于對照組（70.67%），但差異不顯著；0.6%及以上濃度組低于照組，且差異極顯著。0.2%及以上濃度組的發(fā)芽勢均低于對照組（47.33%），且差異極顯著。

NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液脅迫不僅影響知母種子的發(fā)芽率，還影響其發(fā)芽進(jìn)程，隨著NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液濃度的升高，開始發(fā)芽的時(shí)間會延遲。從圖3可以看出，種子發(fā)芽主要集中在前3 d，3 d時(shí)對照組的發(fā)芽率為47.33%，0.2%濃度組發(fā)芽率為20.67%，0.4%濃度組發(fā)芽率為8.67%，0.6%濃度組發(fā)芽率為7.33%；經(jīng)過4 d處理，對照組濃度發(fā)芽率為58.00%，0.2%濃度組發(fā)芽率為34.67%，0.4%濃度組發(fā)芽率為28.00%，0.6%濃度組發(fā)芽率為21.33%。隨著濃度的升高發(fā)芽率逐漸降低，高濃度組的發(fā)芽時(shí)間延遲。

知母種子經(jīng)不同NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液處理8 d后，測定苗鮮質(zhì)量、胚根長、活力指數(shù)。由表6可知，苗鮮質(zhì)量、胚根長、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈現(xiàn)出隨NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液濃度增加而降低的趨勢。可見，NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液對知母種子苗鮮質(zhì)量、胚根長、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均有抑制作用。0.2%及以上濃度組的苗鮮質(zhì)量均低于對照組（0.381 g），且差異極顯著；0.2%及以上組的胚根長低于對照組的（4.570 cm），且差異極顯著；0.2%及以上濃度組混合溶液的活力指數(shù)均低于對照組，且差異極顯著。0.2%及以上濃度組混合溶液的發(fā)芽指數(shù)均低于對照組，且差異極顯著。

2.5 知母種子的耐鹽程度分析

3種不同濃度的鹽堿溶液脅迫下，隨著溶液濃度的增加知母的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均呈下降趨勢。利用SPSS軟件中的“概率單位回歸”分析“濃度—相對發(fā)芽率”的關(guān)系，得出NaCl脅迫下的模型方程如下。

知母種子對NaCl脅迫響應(yīng)模型方程為：Probit（p）=-1.803-0.242X，經(jīng)計(jì)算得出其NaCl耐鹽濃度為0.466 3%，95%置信限度的上限為0.590 0%，下限為0.285 6%；其半數(shù)抑制濃度為0.745 1%，95%置信限度的上限為0.867 2%；下限為0.624 9%；其極限濃度為1.023 9%，95%置信限度的上限為1.210 3%，下限為0.898 3%。

知母種子對NaHCO3脅迫響應(yīng)模型方程為：Probit（p）=-2.090-0.245X，經(jīng)計(jì)算得出其NaHCO3耐鹽濃度為0.576 7%，95%置信限度的上限為0.653 2%，下限為0.482 3%；其半數(shù)抑制濃度為0.851 6%，95%置信限度的上限為0.925 3 %，下限為0.781 1%；其極限濃度為1.126 4%，95%置信限度的上限為1.234 0%，下限為1.043 1%。

知母種子對NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液脅迫響應(yīng)模型方程為：Probit（p）= -1.878- 0.242X，經(jīng)計(jì)算得出其NaCl與NaHCO3（1∶1）混合溶液耐鹽濃度為0.4968%，95%置信限度的上限為0.586 0%，下限為0.382 5%；其半數(shù)抑制濃度為0.775 3%，95%置信限度的上限為0.859 1%，下限為0.693 0%；其極限濃度為1.053 8%，95%置信限度的上限為1.174 0%，下限為0.961 9%。

3 討論與結(jié)論

發(fā)芽率反映種子發(fā)芽的潛在能力，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)反映種子的發(fā)芽速度和整齊程度，而活力指數(shù)是種子活力水平的綜合體現(xiàn)，反映種子在較廣范圍內(nèi)能否迅速生長和生長的整齊度[9-10]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度的鹽堿溶液脅迫對知母種子萌發(fā)的影響不同，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨鹽堿溶液濃度升高而降低；相對鹽害率隨鹽堿溶液濃度的升高而升高；較高濃度鹽堿溶液對大多數(shù)植物的種子萌發(fā)產(chǎn)生滲透抑制，進(jìn)而推遲萌發(fā)，直到有淡水補(bǔ)充，脅迫減輕時(shí)抑制作用才可被解除[10]。

本研究結(jié)果表明，知母種子對NaCl耐鹽濃度為0.466 3%，半數(shù)抑制濃度為0.745 1%，極限濃度為1.023 9%；對NaHCO3耐鹽濃度為0.576 7%，半數(shù)抑制濃度為0.851 6%，極限濃度為1.126 4%；對NaCl與NaHCO3（1∶1）耐鹽濃度為0.496 8%，半數(shù)抑制濃度為0.775 3%，極限濃度為1.053 8%。不同濃度的NaCl溶液、NaCHO3溶液及其混合溶液對知母種子的萌發(fā)具有不同程度的影響。

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