鹽脅迫對蠟梅種子萌發及幼苗生長的影響

邵金彩，劉玉霞，楊佳鑫，徐興龍，張啟翔，李慶衛

(北京林業大學 花卉種質創新與分子育種北京市重點實驗室，國家花卉工程技術研究中心，城鄉生態環境北京實驗室，北京 100083)

鹽脅迫對蠟梅種子萌發及幼苗生長的影響

邵金彩，劉玉霞，楊佳鑫，徐興龍，張啟翔，李慶衛*

(北京林業大學 花卉種質創新與分子育種北京市重點實驗室，國家花卉工程技術研究中心，城鄉生態環境北京實驗室，北京 100083)

為研究鹽脅迫對蠟梅種子萌發的影響，探索蠟梅種子的鹽脅迫響應機制，采用不同濃度NaCl溶液處理蠟梅(Chimonanthuspraecox)種子，進行萌發試驗，分析種子的發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數、成活率和幼苗根長、苗長、根冠比等指標。結果表明：蠟梅種子具有耐低鹽脅迫(0.4% NaCl以下)的特性，隨著鹽溶液濃度的升高，各項發芽指標均不同程度降低，當NaCl濃度為1.2%時，脅迫強度超出了蠟梅種子萌發所能承受的極限；0.2% NaCl溶液對蠟梅幼苗的生長沒有影響，但高鹽脅迫顯著抑制蠟梅幼苗的生長，鹽濃度越高，蠟梅幼苗的生長量越低，成活率也越低。

鹽脅迫；蠟梅；種子萌發；耐鹽機制

鹽漬土是目前土地的重要問題之一，廣泛分布在世界上100多個國家和地區，面積接近10億hm2。我國的鹽漬土總面積達到3 630萬hm2，接近我國可利用土地面積的4.88%，在這些鹽漬土中，目前僅有576.6萬hm2已被開墾，作為重要的后備土地資源，還有大面積的鹽漬土亟待開發利用[1]。鹽脅迫是影響植物種子萌發、植物生長的主要逆境因素之一，因此，研究植物的耐鹽性及其機理具有重要的理論和現實意義。

蠟梅(Chimonanthuspraecox)，又稱臘梅、黃梅等，屬蠟梅科(Calycanthaceae)蠟梅屬落葉灌木，是第三紀孑遺植物，也是我國重要的傳統名花，栽培歷史悠久，被廣泛應用于園林綠化、盆景、鮮切花、蠟梅香精等方面[2-3]。蠟梅的主要繁殖方式是種子繁殖[4]。目前，已有學者研究了蠟梅種子休眠的原因[4]，溫度對蠟梅種子萌發的影響[5]，60Coγ射線輻射對蠟梅種子發芽的影響[6]，但尚未見鹽脅迫對蠟梅種子萌發的影響研究。

本研究以蠟梅種子為試材，分析了不同濃度鹽溶液對蠟梅種子萌發的影響，旨在為鹽堿地區蠟梅的繁殖生產、引種馴化、園林應用、耐鹽育種以及蠟梅植物資源的保護和開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

蠟梅種子于2016年6月25日蠟梅果實果皮開始變黃時，采自北京香山公園蠟梅谷，均為小磬口蠟梅(ChimonanthuspraecoxXiaoqingkou)，屬素心蠟梅品種群(concolor group)。采回后即剝出種子，篩選色澤光亮、籽粒飽滿、大小均勻的種子作為研究對象。種子的正面觀形狀為長橢圓形，顏色為黃褐色或棕褐色。測得蠟梅種子長軸長為(17.93±0.59)mm，短軸長為(7.33±0.59)mm，厚度為(5.87±0.34) mm，千粒重為(377.87±7.66)g。

1.2 種子萌發試驗設計

萌發試驗前，對篩選的蠟梅種子用多菌靈800倍液進行浸種殺菌3 h，取出后立即用蒸餾水沖洗干凈。

鹽脅迫處理試驗：分別配制6個不同濃度梯度(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%)的NaCl溶液，并以無菌水為對照(CK)。將種子置于鋪有細沙(已消毒)的培養皿(Φ=15 cm)中，每個培養皿內均勻放置30粒種子，每個處理重復5組，并在種子上面覆一層10 mm的薄沙。每個培養皿分別噴以35 mL的相應NaCl溶液，置于電子天平上稱量并記錄原始質量，以后每天采用稱量法補充水分，確保培養皿中處理液的濃度基本不變。

將培養皿放在溫度25±1 ℃，相對濕度75%的智能人工氣候箱中。以胚根突出種皮的長度達種子長度的一半為發芽的種子，每24 h觀察記錄1次。試驗第7天計算發芽勢，第15天測量根長與苗長并結束試驗，計算發芽率、發芽勢、活力指數、發芽指數等指標，各指標計算公式如下：

發芽率(Germination rate，Gr)=n/N×100%；

發芽勢(Germination potential，Gp)=m/N×100%；

發芽指數(Germination index，Gi)=∑(Gt/Dt)；

活力指數(Vigor index，Vi)=Gi×S。

式中：n為發芽數，N為種子總數，m為7 d內發芽數，Gt為第t天時的發芽數，Dt為相應的天數；S=試驗時間內供試種子平均根長+平均苗長。

1.3 數據處理

數據均采用SPSS 22.0統計軟件進行分析，用Sigmaplot 12.0繪圖。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對蠟梅種子萌發的影響

隨著鹽脅迫處理濃度的升高，蠟梅種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數均呈現顯著下降的趨勢(表1)。對照組和0.2% NaCl溶液處理的試驗組，蠟梅種子的各項萌發指標差異不顯著。在6個不同濃度NaCl溶液脅迫處理結果中，0.4% NaCl脅迫處理下，蠟梅的發芽率為56.00%，比對照組下降了41.67%；但其發芽勢僅為19.33%，發芽指數為2.02，活力指數為15.72，與對照組相比，這3項指標分別下降了77.17%、61.96%、81.57%。因此，NaCl濃度在0.4%以上時，蠟梅種子的發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數均極顯著降低(P<0.01)，嚴重抑制了蠟梅種子的萌發，影響蠟梅的規模化生產。

表1 鹽脅迫處理對蠟梅種子萌發的影響

Table 1 Effect of salt stress on the germination ofChimonanthuspraecox

NaCl濃度NaClconcentration/%發芽率Germinationrate/%發芽勢Germinationpotential/%發芽指數Germinationindex活力指數VigorindexCK9600±067A8467±082A531±008A8530±132A029333±149A8067±067A512±005A8203±072A045600±163B1933±267B202±008B1572±063B063200±170C1133±082C119±006C673±034C082400±163D267±125D076±004D305±019D10667±000E0±0D027±004E026±0E12000±000F0±0D0±0F0±005E

CK為蒸餾水浸種且無鹽脅迫；表中各數據為平均值±標準誤，同列數據后無相同大寫字母表示處理間差異極顯著(P<0.01)。下同。

在0.4% NaCl濃度下，蠟梅的活力指數低至15.72，說明在此濃度下蠟梅種子雖然具有半數以上的發芽率，但鹽脅迫已經大大降低了種子的發芽質量。當NaCl濃度提高到1.0%時，即使有個別種子胚芽突破種皮，但幼苗極其脆弱，逐漸死亡。當NaCl濃度提高到1.2%時，種子不萌發。

2.2 NaCl脅迫對蠟梅種子發芽進程的影響

NaCl脅迫不僅降低了蠟梅種子的發芽率，而且還影響種子的發芽進程(圖1)。在種子萌發的15 d觀察統計期內，在無菌水處理條件下，種子始芽時間為3 d，萌發高峰期為第5天，發芽持續時間9 d。0.2% NaCl處理組，種子的始芽時間也是從第3天開始，萌發高峰也在第5天。在0.4%、0.6% NaCl處理組，蠟梅種子從第5天開始萌發。0.8%和1.0%的NaCl處理組內，種子始芽時間分別是第7、10天，且不存在明顯的萌發高峰日。而1.2% NaCl在觀察期內沒有萌發。因此，隨著NaCl脅迫的增加，種子萌發受到的抑制作用增強，種子始芽時間也逐漸推遲。

圖1 NaCl脅迫對蠟梅種子15 d累計發芽率的影響Fig.1 Effect of NaCl stress on germination rate of Chimonanthus praecox in 15 days

2.3 NaCl脅迫對蠟梅幼苗生長的影響

2.3.1 NaCl脅迫對蠟梅幼苗根長和苗長的影響

NaCl脅迫處理蠟梅種子后，萌發幼苗的根長和苗長均表現為隨著鹽濃度的增加呈縮短的趨勢(表2)。其中，0.2% NaCl處理與對照組的根長、苗長均相近，二者無顯著差異；NaCl濃度為0.4%時，根長與苗長均急劇下降，之后下降速率減小；尤其當NaCl濃度為0.6%時，根與苗的生長受到嚴重抑制，根長均小于2.5 cm，苗長均小于4.0 cm。隨著鹽濃度的升高，根長減小的速率高于苗長減小的速率，說明蠟梅根部對鹽濃度增加的敏感性高于苗。

此外，0.2%與0.4%的NaCl脅迫對蠟梅根冠比的影響不顯著(表2)，當NaCl濃度為0.6%時，根冠比極顯著降低，為0.68。此后，根冠比與鹽濃度的升高呈負相關。當NaCl濃度為1.0%時，蠟梅雖有胚根與胚芽，但并未長出子葉，其胚根與胚芽極短且均發黑干癟，說明高濃度的鹽脅迫阻止蠟梅成苗。

2.3.2 鹽脅迫對蠟梅幼苗成活率的影響

鹽脅迫對蠟梅幼苗的成活率有顯著影響(表2)。NaCl濃度為0.2%時，蠟梅的成活率為91.33%，與對照(94.00%)無顯著差異，且幼苗長勢基本一致，生長良好，說明0.2%的鹽脅迫對蠟梅萌發苗的生長不構成威脅。當NaCl濃度為0.4%時，成活率降低到51.33%，且幼苗長勢較弱，基部個別葉片枯黃；NaCl濃度大于0.6%時，成活率不足20%，且多數長出子葉后便停止生長或死亡；NaCl濃度為1.0%時，雖起初有個別種子萌發，但全部死亡。因此，中高濃度鹽脅迫對蠟梅植株的伸長生長有顯著的抑制作用。

表2 鹽脅迫處理對蠟梅幼苗的影響

Table 2 Effect of NaCl stress on the seedings ofChimonanthuspraecox

NaCl濃度NaClconcentration/%苗長Seedinglength/cm根長Rootlength/cm根冠比Root?shootratio成活率Survivalrate/%CK836±017A770±005A093±002A9400±125A02834±019A767±005A092±002A9133±170A04425±028B355±006B086±005A5133±133B06336±011C228±005C068±002B1800±082C08259±005D148±004D057±002C1066±125D10099±010E049±004E050±002C0±0E120±0F0±0F0±0D0±0E

3 討論

成熟蠟梅種子種皮堅硬，透水性差，嚴重影響種子萌發進程，降低發芽率[4-5]。本研究在蠟梅果實呈黃色時采收，種皮較軟，吸水性良好，大大提高了蠟梅的發芽率，排除了種皮對發芽率的影響。

種子能否在鹽脅迫環境中萌發是保證植物在鹽堿地生存的基礎和關鍵[7]。種子萌發和幼苗早期是對鹽脅迫最敏感的植物生長階段[8]。本研究結果表明，在鹽濃度較低(0.2%)時，蠟梅的發芽率、發芽勢等指標均與對照組差異不顯著，說明低濃度的鹽堿脅迫對蠟梅種子萌發的影響不大，蠟梅種子具有耐低鹽脅迫的特性。隨著NaCl溶液濃度的升高，各項指標的差異越發顯著。當鹽濃度為1.2%時，臘梅種子沒有萌發，可能是因為高鹽度導致滲透脅迫，脅迫強度超出了蠟梅種子萌發所能承受的極限[12]，高滲透勢阻止了胚對水分的吸收，延緩并阻止了蠟梅種子的萌發。這與陳培玉等[9]對紫穗槐的研究，曾廣娟等[7]對沙棗、紫穗槐、檉柳的研究，張雪[10]對白刺的研究以及童家赟等[11]對酸漿種子的研究結果一致。

土壤溶液中的鹽侵蝕導致植物葉片水分不足，抑制植物生長和新陳代謝[12]。研究發現，0.2%的鹽處理對蠟梅幼苗的生長沒有影響，但高鹽脅迫顯著抑制蠟梅幼苗生長，幼苗根與地上部分的生長速率均呈下降趨勢，幼苗的總生長量較低，成活率降低。鹽脅迫通過高滲透勢與離子效應2種途徑影響和抑制種子的萌發與幼苗的生長[13]。高滲透勢抑制幼苗根系對水分的吸收；此外，在高鹽濃度下，Na+取代了細胞壁上Ca2+的結合位點，降低了Ca2+在胞質外的活性，并且可能通過非選擇性陽離子通道導致大量的Na+內流，過量的Na+也可能限制胞質中Ca2+的可利用性，由于胞質Ca2+對激活Na+解毒是必需的，從而阻礙了植物自身的解毒能力[12]，增強了鹽離子的毒害作用，進而影響種子萌發和幼苗的生長，最終導致幼苗死亡，這與張雪[10]對檉柳與白刺的研究結果一致。

種子能夠在鹽脅迫條件下萌發并生長，說明種子具有潛在的耐鹽性。種子對鹽脅迫的耐受性對于植物存活及生長發育至關重要[14]。本研究結果為蠟梅在鹽漬土壤上的種植和推廣提供了新的思路。在后續研究中，可進一步探討蠟梅種子對鹽脅迫的緩解途徑，或培育耐鹽蠟梅品種，這對蠟梅在鹽漬土上的應用推廣具有重要意義。

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(責任編輯 侯春曉)

Effects of salt stress on germination and seeding ofChimonanthuspraecoxseeds

SHAO Jincai， LIU Yuxia， YANG Jiaxin， XU Xinglong， ZHANG Qixiang， LI Qingwei*

(BeijingKeyLaboratoryofOrnamentalPlantsGermplasmInnovation&MolecularBreeding，BeijingForestryUniversity，NationalEngineeringResearchCenterforFloriculture，BeijingLaboratoryofUrbanandRuralEcologicalEnvironment，Beijing100083，China)

In order to study the effects of salt stress on seed germination ofChimonanthuspraecoxand reveal its resistant mechanism under salt stress， NaCl solutions at different concentrations were applied to the experiment of seed germination inCh.praecox. Seed germination rate， germination potential， germination index， vigor index， survival rate and seedling root length， seedling length， root-shoot ratio were analyzed. The results showed as follows:Ch.praecoxseeds had low salt stress tolerance (0.4% NaCl or less). The germination indexes were decreased with the increasing of NaCl concentration. When the concentration of NaCl was 1.2%， the intensity of stress was beyond the limit of seed germination forCh.praecox. 0.2% NaCl had no effect on the growth ofCh.praecoxseedlings， but high salt stress significantly inhibited the growth ofCh.praecoxseedlings， the higher salt stress， the lower growth ofCh.praecoxseedling and the lower survival rate.

salt stress;Chimonanthuspraecox; seed germination; salt-resistant mechanism

http://www.zjnyxb.cn邵金彩， 劉玉霞， 楊佳鑫， 等. 鹽脅迫對蠟梅種子萌發及幼苗生長的影響[J]. 浙江農業學報， 2017， 29(7): 1139-1143.

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.07.11

2016-11-22

北京市科學研究與研究生培養共建項科研項目——北京實驗室(2016GJ-03)

邵金彩(1992—)，女，河北邢臺人，碩士研究生，從事園林植物與觀賞園藝研究。Email：1241114326@qq.com

*通信作者，李慶衛，Email：lqw6809@bjfu.edu.cn

S685.99

A

1004-1524(2017)07-1139-05

浙江農業學報ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(7): 1139-1143