不同鹽脅迫對假葦拂子茅種子萌發(fā)與幼苗生長的影響

冷家明， 尚天翠， 毛錦龍， 劉 影，3*

(1. 伊犁師范學院化學與環(huán)境科學學院， 新疆 伊寧 835000；2. 伊犁師范學院生物與地理科學學院， 新疆 伊寧 835000；3. 新疆高校天然產(chǎn)物化學與應(yīng)用重點實驗室， 新疆 伊寧 835000)

鹽分脅迫是自然界中一種主要的非生物脅迫，是影響植物生長的重要因素之一。生長于鹽漬環(huán)境中的植物會不同程度的受到鹽分脅迫的影響，分別表現(xiàn)在整株水平上，植物的生長速率降低，葉片受傷以及根芽比增加等[1]。種子萌發(fā)是植物生活周期的重要階段，在此期間，其生理活動很容易受到外界環(huán)境的干擾，從而影響植物的生長和發(fā)育，而鹽脅迫就是影響種子萌發(fā)的重要因子之一。假葦拂子茅(Calamagrostispseudophragmites)為禾本科中生多年生根莖型禾草，是低濕地草甸或沼澤化草甸的優(yōu)勢種或主要伴生種，在飼草、園林景觀、人工濕地、水土保持等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。目前，有關(guān)假葦拂子茅的研究報道主要集中在其群落特征及生物量的調(diào)查[2]，種群冬眠構(gòu)建的結(jié)構(gòu)[3]，生殖構(gòu)件特征[4-7]，水分儲存能力[8]等方面，對其鹽脅迫機制的探究還未見報道，本文僅對其原理做初步探究。

1 材料與方法

1.1 材料

供試假葦拂子茅種子采集于伊犁霍城縣大西溝河岸。

1.2 試驗方法

采用紙上發(fā)芽法。挑選大小一致、飽滿無破損的種子作為試驗材料，用10% NaClO表面消毒10 min后用無菌水沖洗多次。試驗用Na2CO3和NaHCO3處理液濃度分別為0，5，10，20，50和100 mmol·L-1共6個梯度；NaCl不同處理液濃度分別為0，30，50，100，150，200，300 和350 mmol·L-1。

試驗方法：在洗凈烘干的培養(yǎng)皿里墊兩層濾紙，分別移取相應(yīng)的Na2CO3，NaHCO3和NaCl處理液浸濕濾紙(本試驗處理液的用量為2 mL)，然后均勻擺入經(jīng)消毒后挑選好的種子，每個培養(yǎng)皿培養(yǎng)30粒種子，每個處理組均為3次重復(fù)，擺放完畢后置于25℃，4 000 Lx 的HPG-400型全自動光照培養(yǎng)箱，每2天用相應(yīng)類型及其濃度的溶液沖洗2～3次后，添加5～8 mL 對應(yīng)溶液以確保濃度不變，并避免淹水脅迫。同時，每3天換一次濾紙，防止溶液中離子沉淀影響試驗結(jié)果。每天記錄各皿發(fā)芽的種子數(shù)，共培養(yǎng)7天。隨機選取6粒發(fā)芽種子測定胚根和胚芽長度。

1.3 數(shù)據(jù)分析

以胚芽長至1 mm作為發(fā)芽標準，每天定時記錄種子發(fā)芽數(shù)。種子萌發(fā)7天后，用刻度尺分別測量種子的根長和芽長。試驗結(jié)束后計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和根芽比。

假葦拂子茅種子的發(fā)芽率，發(fā)芽勢，發(fā)芽指數(shù)的計算公式如下：

發(fā)芽率(GP)=第7天正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢(GE)=第3天正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

根芽比=根長/芽長

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計及作圖均使用Excel 2010，并就不同處理的結(jié)果用DPS 7.05軟件進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對假葦拂子茅種子萌發(fā)的影響

2.1.1NaHCO3脅迫對假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響 由圖1可知，隨著NaHCO3濃度的增加，假葦拂子茅種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢。當Na2CO3濃度≥10 mmol·L-1時，溶液對種子萌發(fā)有顯著抑制作用。

2.1.2Na2CO3脅迫對假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響 由圖2可知，假葦拂子茅種子的萌發(fā)率隨Na2CO3的增加而顯著降低。同時，種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)也均隨Na2CO3濃度的增加而降低。當Na2CO3濃度≥10 mmol·L-1時，溶液對種子萌發(fā)有顯著抑制作用。

2.1.3NaCl脅迫對假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響 中性鹽NaCl脅迫處理下，假葦拂子茅種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)如圖3所示。隨著NaCl濃度的增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)不同程度的抑制效應(yīng)。即使NaCl的濃度達到350 mmol·L-1時，假葦拂子茅種子的發(fā)芽率依然可以保持在40%左右，而發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)也維持在20%左右。

圖1 NaHCO3脅迫對假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.1 Effect of NaHCO3 stress on germination percentage, germination potential and germination index of C. pseudophragmites注：不同小寫字母表示不同濃度間差異顯著(P<0.05)，下同Note: Different lowercase letters indicate significant difference among different extract concentrations at the 0.05 level．The same below

圖2 Na2CO3脅迫對假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.2 Effect of Na2CO3 stress on germination percentage, germination potential and germination index of C. pseudophragmites

圖3 NaCl脅迫對假葦拂子茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.3 Effect of NaCl stress on germination percentage, germination potential and germination index of C. pseudophragmites

2.2 鹽脅迫對假葦拂子茅幼苗生長的影響

3種鹽脅迫處理對假葦拂子茅幼苗的苗高和根的伸長生長均具有不同程度的抑制作用，且抑制效應(yīng)隨鹽溶液濃度的增加而增強(表1)。其中，堿性鹽Na2CO3在低濃度時就與對照間存在著差異。同時，3種鹽脅迫下，根冠比在整在隨鹽溶液的增加而下降。

表1 3種不同鹽脅迫對假葦拂子茅幼苗生長的影響Table 1 Effects of different salts stress on the seedling growth of C. pseudophragmites

3 討論與結(jié)論

在種子生物學領(lǐng)域，常用發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)來評價種子發(fā)芽的狀況，其結(jié)果可以反映種子發(fā)芽的潛力和種子活力。本文的結(jié)果顯示，在中性鹽NaCl、堿性鹽Na2CO3和NaHCO3的脅迫處理下，假葦拂子茅種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均隨著溶液濃度的升高而逐漸下降，即抑制效應(yīng)隨鹽溶液的濃度增加而增加。這3種鹽溶液低濃度時對種子萌發(fā)的抑制作用并不顯著，說明低濃度的鹽脅迫對假拂子茅種子萌發(fā)影響不大。高濃度堿性鹽Na2CO3和NaHCO3對種子萌發(fā)的脅迫效應(yīng)較強。崔瑋等[9]對黃瓜(CucumissativusL.)種子的研究發(fā)現(xiàn)，堿性鹽的脅迫效應(yīng)顯著高于中性鹽。在本研究中，即使中性鹽NaCl的濃度高達350 mmol·L-1時，假葦拂子茅種子的發(fā)芽率仍然維持在40%左右，這與前人的研究結(jié)果相似。劉建新等[10]對燕麥(AvenasativaL.)的研究發(fā)現(xiàn)，堿性鹽脅迫處理對幼苗生長具有顯著抑制作用。黃立華等[11]對等羊草(Leymuschinensis)的研究發(fā)現(xiàn)，高Na+和高pH協(xié)同脅迫是抑制羊草種子萌發(fā)和根芽生長的主要因素。在本研究中，隨著Na+濃度增加，3種鹽脅迫對假葦拂子茅幼苗的根長與苗高的抑制效應(yīng)逐漸增強。同時，在較低濃度下，低濃度Na2CO3比同為堿性鹽的NaHCO3及中性鹽NaCl對假葦拂子茅苗高和根的伸長生長的抑制效應(yīng)更強，說明高pH也會抑制假葦拂子茅的幼苗生長，且二者具有協(xié)同效應(yīng)。