NaCl脅迫對紅小豆種子萌發的影響

姜雪琪 樊忠慧 張衛東

摘要[目的]研究NaCl脅迫下紅小豆種子萌發過程中生長發育的變化規律。[方法]選用冀紅12紅小豆為試驗材料，采用9種不同濃度的NaCl溶液處理10 d，測定不同濃度NaCl脅迫對紅小豆種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、苗高、根長、側根數等生理指標的影響。[結果]紅小豆種子的發芽率和發芽指數在低濃度NaCl脅迫下呈上升趨勢，高濃度NaCl脅迫下呈下降趨勢且各濃度之間差異顯著。苗高、根長、側根數等生長指標均隨NaCl濃度的升高而降低。[結論]高濃度NaCl脅迫對紅小豆種子的萌發和生長具有抑制作用，且濃度越高抑制越顯著。

關鍵詞 NaCl脅迫；紅小豆；萌發；抑制作用

中圖分類號 S501 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）02-0045-02

Abstract [Objective]To study the change rule of growth and development in the process of red bean seed germination under NaCl stress.[Method] Red 12 red bean was chosen as research material， the processing of 10 d with 9 different concentrations of NaCl solution was done， and effect of different concentrations of NaCl stress on seed germination potential，germination rate， germination index， vigor index， seedling height， root length， lateral root number， etc. were studied.[Result]The results showed that germination rate and germination index of red bean rose under low NaCl concentration， high concentrations of NaCl showed a decreasing trend and the difference between the concentration was significant. Growth index of seedling height， root length， lateral root number， etc. decreased with the increase of NaCl concentration.[Conclusion] High concentration of NaCl stress on germination and growth of red bean has an inhibittong effect， and the higher the concentration， inhibition effect is more obvious.

Key words NaCl stress；Red bean；Germination；Inhibition effect

隨著全球性環境的惡化，土壤鹽漬化程度呈上升趨勢，土壤鹽漬化影響農作物生產問題已成為人們關注的熱點[1]。我國是土壤鹽漬化比較嚴重的國家，土壤鹽漬地約占耕地面積的10%，制約了我國農業生產的發展，如何提高植物的耐鹽性，使農作物產量不受鹽漬土的影響一直是人們關注的課題[2-3]。於丙軍等[4]對大豆苗期鹽害離子效應進行了比較，結果表明，Na+和Cl-都是構成大豆鹽害的毒性離子，且Na+、Cl-和NaCl對各大豆品種發芽率均有明顯抑制作用。鹽漬土產生較強Na+和Cl-的毒害作用，耐鹽性低的植物在鹽漬土中難以生存[5]。植物種子萌發是植物生活史中的重要階段[6]，同時也是對鹽脅迫較為敏感的時期，常將植物種子萌發期的耐鹽性作為該品種的耐鹽性[7]。紅小豆屬中度耐鹽性農作物，為豆科植物赤小豆（Vigna umbeuata Ohwi et Ohashi）或赤豆（Vigna angutaris Ohwi et Ohashi）的干燥成熟種子，是我國主要的糧食作物和經濟作物。紅小豆的經濟價值是五谷雜糧之首，是國內市場的緊俏貨并具有較高的藥用價值，研究其耐鹽性對于提高紅小豆產量、改善土壤質量、增加農民經濟收入等都具有重要意義。

目前國內外有關鹽脅迫對植物生長、發育、生理生化指標的影響及其機理與調控的研究較多，研究的作物品種包括高粱、大豆、小麥、水稻等。研究表明，NaCl溶液濃度較低時，對種子萌發的影響較小，當NaCl溶液濃度較高時，對種子萌發有顯著的抑制作用[8]，且低濃度的鹽脅迫能夠促進種子幼苗的生長，高濃度的鹽脅迫抑制生長且鹽濃度較高時抑制更為明顯[9]。有關紅小豆萌發期抗鹽機理方面的研究較少。為驗證紅小豆種子在NaCl脅迫下是否也有相似生理指標的變化，筆者選取冀紅12紅小豆種子為試驗材料，測定NaCl脅迫下種子的發芽率、發芽勢、萌發指數、活力指數等種子萌發、生長等生理參數，分析NaCl脅迫對紅小豆種子萌發的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及處理

供試材料為冀紅12號，由河北省農業科學院提供。

挑選籽粒飽滿的冀紅12種子500粒，用0.1%HgCl2消毒10 min，三蒸水清洗，加入蒸餾水，將其放入25 ℃培養箱內浸泡24 h。準備24個培養皿，每皿放入4層無菌紗布，將其用高壓滅菌鍋進行滅菌，再將浸泡過的紅小豆分別放入24個培養皿中，每皿20粒，每天更換新鮮紗布和營養液，整個試驗在25 ℃培養箱內進行。

1.2 試驗方法

NaCl脅迫濃度設置為0、32.5、65.0、97.5、130.0、162.5、195.0、227.5、260.0 mmol/L 9個濃度梯度。將24個培養皿隨機分成8組，每組3個培養皿，每天處理1次并記錄其發芽數，每次加25 mL處理溶液，處理溶液使用Hoagland營養液配制，共處理10 d。第4天計算發芽勢，第4～7天計算發芽指數，第7天計算發芽率，第10天隨機取9株（每皿取3株）測量苗高、根長、側根數、葉長、根重、葉重指標。

發芽率=第7天全部正常發芽種子數/供試種子數×100%

發芽勢=第4天種子發芽數/供試種子數×100%

發芽指數（GD）=（Gt/Dt）

式中，Gt為t天內發芽數，Dt為相應的發芽天數。

活力指數=第7天幼苗總鮮重/種子發芽數[5]

1.3 數據處理

采用SPSS 20.0軟件進行數據統計分析。采用單因素方差分析（ANOVA）的顯著差異法比較在同一NaCl脅迫下不同濃度間的差異是否顯著。數據用平均數±標準誤表示，顯著性水平設為0.05。采用GraphPad Prism 5進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 不同濃度NaCl脅迫下紅小豆種子萌發率隨時間的變化

當NaCl濃度為195.0、227.5和260.0 mmol/L時紅小豆種子全部死亡。由圖1可知，隨著時間的增加，各濃度下紅小豆種子發芽率逐漸趨于平穩，除濃度為32.5 mmol/L在第5天后萌發率高于對照組，其余試驗組均隨著NaCl濃度的增大而降低。對照組種子在第5天后萌發率趨于平穩；在NaCl濃度為32.5、65.0、97.5、130.0 mmol/L時，種子發芽率在第7天后趨于平穩；在NaCl濃度為162.5 mmol/L時，種子發芽率在第6天后趨于平穩。

2.2 不同濃度NaCl脅迫下紅小豆種子萌發參數與生物量的變化

由表1可知，發芽勢隨著NaCl濃度的增加呈下降趨勢，發芽率和發芽指數除NaCl濃度為32.5 mmol/L組高于對照組外，其他試驗組均隨NaCl濃度的增加呈下降趨勢。

NaCl濃度達162.5 mmol/L時種子極少萌發，濃度達195 mmol/L 后種子不再萌發。NaCl濃度為0～162.5 mmol/L種子發芽勢呈下降趨勢，當NaCl濃度為130.0 mmol/L時，種子發芽勢比NaCl濃度為0、32.5、65.0和97.5 mmol/L的試驗組降低了70.00%、45.00%、16.66%和5.00%。除NaCl濃度為97.5 mmol/L與 130.0 mmol/L組差異不顯著外，其他濃度組發芽勢差異顯著；除NaCl濃度32.5 mmol/L組發芽率、發芽指數高于對照組外，其余試驗組發芽率和發芽指數均隨NaCl濃度的增加而降低，發芽率各濃度組之間差異顯著，當NaCl濃度為130.0 mmol/L時，種子發芽率比NaCl濃度為0、32.5、65.0和 97.5 mmol/L 的試驗組降低了55.00%、66.66%、40.00%和10.00%；發芽指數除NaCl濃度為97.5與130.0 mmol/L組差異不顯著外，其他濃度組發芽指數差異顯著，當NaCl濃度為130.0 mmol/L時，種子發芽指數比NaCl濃度為0、32.5、65.0和97.5 mmol/L試驗組降低了7.85%、9.76%、5.23%和1.19%。

紅小豆種子的苗高、根長、葉長、葉重在NaCl濃度為0、32.5和65.0 mmol/L時各組之間差異顯著，其他濃度組之間差異不顯著；側根數在NaCl濃度為32.5和65.0 mmol/L時，2個濃度組之間差異顯著，其他濃度組之間差異不顯著；根重除NaCl濃度為0和32.5 mmol/L組差異顯著，其他濃度組之間差異不顯著。

3 結論與討論

該研究表明，低濃度NaCl脅迫對紅小豆種子萌發有促進作用，高濃度NaCl脅迫抑制紅小豆種子的萌發且濃度越高抑制作用越明顯，NaCl濃度過高種子就不再萌發。紅小豆種子萌發及生長指標均隨NaCl濃度的升高而降低，且濃度越高降低趨勢越明顯。對于發芽率而言，高濃度NaCl脅迫抑制種子萌發。其原因在于NaCl脅迫可引起滲透脅迫、離子毒害、營養虧缺等，還具有高pH脅迫的效果[10]。研究表明，NaCl濃度增加可能會影響細胞中某些酶的活性，楊秀玲等[11]研究發現，NaCl脅迫下α-淀粉酶的活性降低，崔瑋等[12]研究發現，NaCl脅迫影響黃瓜種子中蛋白酶活性，導致黃瓜種子中可溶性蛋白質含量降低。因此，NaCl脅迫抑制種子中儲藏物質的分解和轉化可能是NaCl脅迫抑制種子萌發的原因之一[13]。NaCl脅迫會導致過多的鹽離子進入植物體內，造成離子失衡，對植物產生毒害效應[14]，主要是由于Na+破壞了參與各項生理活動酶的活性，影響了植物的生長代謝。

該研究表明，紅小豆種子萌發過程中，低濃度NaCl脅迫對種子萌發影響較小或能夠促進種子的萌發，而高濃度NaCl脅迫對紅小豆種子的萌發抑制明顯，且濃度越高對種子傷害越大、抑制越顯著，NaCl濃度達到一定程度時，種子將不再萌發。從該試驗結果看，NaCl脅迫對紅小豆的各項生理指標也有抑制作用，均隨NaCl濃度的增大呈逐漸降低趨勢。

參考文獻

[1] 馬育華.田間試驗與統計方法[M].北京：農業出版社，1991.

[2] 于軍香.鹽脅迫對紅小豆種子萌發與生理生化特性的影響[J].作物雜志，2010（4）：47-48.

[3] 高偉，陸靜梅，牛陸，等.NaCl脅迫下不同抗性野生大豆體內Na+，K+，Cl-濃度比較分析[J].東北師大學報（自然科學版），2015，47（1）：124-128.

[4] 於丙軍，李鎖娜，劉友良.大豆苗期鹽害離子效應的比較[J].南京農業大學學報，2002，25（1）：5-9.

[5] 于章龍，段欣，武曉娟，等.紅小豆功能特性及產品開發研究現狀[J].食品工業科技，2011（1）：360-363.

[6] 代明龍，王平，孫吉康，等.鹽堿脅迫對植物種子萌發的影響及生理生化機制研究進展[J].北方園藝，2015（10）：176-179.

[7] SINGH J，SASTRY E V，SINGH V.Effect of salinity on tomato（Lycopersion esculentum Mill.）during seed germination stage[J].Physiol Mol Biol Plants，2012，18（1）：45-50.

[8] 韓毅強，張云超，張紅梅，等.NaCl脅迫對大豆種子萌發及其生理變化的影響[J].黑龍江八一農墾大學學報，2011，23（4）：11-14.

[9] 王春裕.謅議土壤鹽漬化的生態防治[J].生態學雜志，1997，16（6）：67-71.

[10] 高永生，王鎖民，張承烈.植物鹽適應性調節機制的研究進展[J].草業學報，2003，12（2）：1-6.

[11] 楊秀玲，郁繼華，李雅佳，等.NaCl脅迫對黃瓜種子萌發及幼苗生長的影響[J].甘肅農業大學學報，2004，39（1）：6-9.

[12] 崔瑋，張芬琴，李玉蘭，等.中性鹽和堿性鹽脅迫對黃瓜種子萌發的影響[J].種子，2006，25（4）：66-69.

[13] 李娜娜，孔維國，張煜，等.野生大豆耐鹽性研究進展[J].西北植物學報，2012，32（5）：1067-1072.

[14] MUNNS R.Physiological processes limiting plant growth in saline soil：Some dogmas and hypotheses[J].Plant，cell and environment，1993，16（1）：15-24.