NaCl脅迫對長江2號多花黑麥草種子發芽及幼苗生長的影響

伍 德，孫 帥，劉金平，謝瑞娟(西華師范大學 生命科學學院，四川 南充 637009)

NaCl脅迫對長江2號多花黑麥草種子發芽及幼苗生長的影響

伍 德，孫 帥，劉金平，謝瑞娟
(西華師范大學 生命科學學院，四川 南充 637009)

以長江2號多花黑麥草種子為材料，設置5個NaCl濃度梯度(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%)，通過測定發芽率、發芽勢、幼苗生長速度及幼苗的SOD活性、MDA含量，分析鹽脅迫對長江2號多花黑麥草種子發育及幼苗生長的影響。結果表明：種子的發芽率和發芽勢，幼苗的株高和生長速度均受NaCl濃度影響。濃度大于0.1%時顯著降低了種子發芽勢，鹽濃度大于0.2%時顯著降低了種子發芽率。含鹽量≤0.3%時顯著降低了幼苗的相對生長速率。鹽脅迫對幼苗鮮重和干重有顯著影響，對幼苗含水量影響較小。0.1% NaCl處理下幼苗葉中SOD活性和CK差異顯著(P<0.05)，NaCl濃度大于0.2%時，葉中SOD活性和MDA含量逐步上升，0.5%NaCl脅迫下幼苗全部死亡。長江2號多花黑麥草的耐鹽性較差，適宜在含鹽量小于0.1%的土壤上種植和推廣。

多花黑麥草；鹽脅迫；發芽率；超氧化物歧化酶；丙二醛

多花黑麥草(Loliummultiflorum)具有發芽快、生長速度快，分蘗能力強，再生性好，產量高等特點[1]，是優質的一年生禾本科牧草。其營養豐富，品質優良，適口性好，馬、牛、羊、豬、禽、兔和草食性魚類均喜食，可青飼、調制干草、青貯和放牧利用[2]。長江2號 (Loliummultiflorumcv.Changjiang No.2)作為長江流域主推黑麥草品種之一，具有優質、高產、冬春季節生長速度快、植株高大等優點，被列為國家區域試驗對照品種[3]，目前有研究者對其生產性能及栽培技術作了諸多研究[4-6]，但對其抗性研究較少。由于不合理的耕作灌溉、環境污染等原因，土壤鹽漬化或鹽堿化越來越嚴重，我國近半數的灌溉土地都受到不同程度的鹽害威脅[7]。諸多學者對不同品種多花黑麥草耐鹽性、抗鹽性及生產能力進行了比較[8-10]，對鹽脅迫下多花黑麥草種子萌發、生長速度及施肥效果進行了研究[11-14]。因試驗地土壤的鹽漬化種類及含鹽程度不同，且多花黑麥草品種間差異較大，呈現出明顯的地域性特點。

長江2號多花黑麥草為長江中上游丘陵、平壩和山地溫暖濕潤地區廣泛種植的地方性品種，主推區域總體土壤鹽漬化程度較輕，但局部地區由于耕作模式、工業污染、季節性干旱等原因，常有鹽漬化土壤種植黑麥草失敗的實例發生。通過設置5個NaCl濃度梯度的土壤基質，測定不同濃度下長江2號種子的發芽率和發芽勢、幼苗的生長速度和生物量等指標，分析鹽脅迫下幼苗體內超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量差異，探討長江2號黑麥草對鹽脅迫的應激規律及抗鹽能力，為該品種在鹽漬環境下推廣應用提供依據。

1 材料和方法

1.1試驗材料和設計

試驗于2013年7月進行，以籽粒飽滿的長江2號多花黑麥草種子(2.98 g/千粒質量)為材料。

稱烘干殺菌的河沙1 kg，盛于口徑22 cm，深4 cm的發芽盤，共6組18盤，每組分別用0(CK)、1、2、3、4、5 g的NaCl置換河沙，配制成含鹽量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的沙床，每盤300粒種子均勻播種，覆土厚度0.5 cm。置于通風透光處，定時等量噴水，保證苗床濕潤。

1.2測定指標及方法

發芽指標：播后第7 d、第21 d統計發芽率、發芽勢，計算：相對發芽勢(率)=處理發芽勢(率)/對照發芽勢(率)×100%。

生長指標：于30 d測幼苗的自然高度，計算：相對生長速度=處理生長速度/對照生長速度×100%。

鮮重和干重：于30 d，各組隨機選取10株幼苗，挖取、清洗、拭干后，稱其重量為鮮重，置105℃烘箱烘至恒重，稱其重量為干重，計算：含水量=(鮮重-干重)/鮮重×100%。

生理指標：于40 d，各組隨機選取10葉片，用南京建成生物科技有限公司生產的試劑盒，結合實驗參考書[15-16]，測定MDA含量(硫代巴比妥酸法)和SOD活性(氮藍四唑法)。

1.3數據處理

用SPSS 19.0軟件對數據進行方差分析，并用Duncan法對各參數進行0.05水平的顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1NaCl脅迫對種子發芽指標的影響

NaCl脅迫對長江2號黑麥草種子的發芽率、相對發芽率、發芽勢、相對發芽勢均有影響(表1)。土壤鹽濃度0.1%時就顯著降低了種子發芽勢(P<0.05)，相對發芽勢僅為CK的33.79%，而發芽率和相對發芽率與CK無顯著差異(P>0.05)。鹽濃度0.2%與0.1%對發芽勢的影響不顯著(P<0.05)。當鹽濃度≥0.3%時，種子發芽指數逐步下降，發芽勢和相對發芽勢顯著低于0.1%，0.2%處理(P<0.05)，0.4%處理發芽率顯著低于0.3%處理，相對發芽率降為33.79%。當鹽濃度0.5%時發芽率和相對發芽率僅為CK的13%左右，發芽勢為0。由F值可見，鹽濃度對發芽率的影響大于發芽勢。

表1 鹽脅迫處理下種子發芽和幼苗生長的指標

注：同列不同小寫字母間差異顯著(P<0.05),F表示F檢驗的顯著性，F越大表示越顯著，P表示概率值,下同

2.2NaCl脅迫對幼苗生長的影響

株高在0.1%，0.2%和0.3%鹽濃度時均與CK無顯著差異。相對生長速度在0.1%，0.2%，0.3%鹽濃度間無顯著差異，但均顯著低于CK(P<0.05)。鹽含量≥0.4%時株高和生長速度顯著降低(P<0.05)，0.5%時苗高僅為CK的42.31%，相對生長速度僅為42.33%(表1)。由F值可見，鹽脅迫對長江2號黑麥草幼苗相對生長速度的影響大于株高。

2.3NaCl脅迫對幼苗重量及含水量的影響

鹽脅迫對長江2號黑麥草幼苗鮮質量、干質量都影響顯著(P<0.01)(表2)。隨鹽濃度增加幼苗的鮮質量與干質量均不斷下降。0.1%鹽濃度時幼苗的鮮質量和干質量顯著低于CK(P<0.05)，0.3%，0.4%和0.5%濃度時，鮮重分別為CK的46.78%，43.60%和3.69%，干質量比CK下降了34.46%，41.14%和92.73%。隨鹽濃度增加幼苗的含水量呈下降趨勢，但均與CK無顯著差異。由F值可見，鹽濃度對幼苗干質量的影響大于鮮質量，對幼苗含水量的影響較小。

2.4NaCl脅迫對幼苗SOD活性和MDA含量的影響

0.1% NaCl脅迫時，幼苗葉中SOD活性顯著低于CK(P<0.05)；0.2%～0.3%NaCl處理時SOD活性與CK無差異；0.4%NaCl脅迫時，葉中SOD活性顯著高于其他處理(P<0.05)；0.5%鹽濃度時40 d內幼苗全部死亡(表2)。

0.1%NaCl脅迫時，葉中MAD含量與CK差異不顯著(P<0.05)；濃度≥0.2%時，MDA含量顯著增大，且與CK差異顯著(P<0.05)；NaCl濃度0.5%時MDA含量為CK的2.87倍(表2)。

表2 鹽脅迫處理下的黑麥草幼苗重量及生理指標

3 討論

3.1鹽脅迫對種子發芽的影響

通過測定鹽脅迫下種子萌發特性是研究種子潛在耐鹽性的常用方法，分析萌發期耐鹽性大小及其機制，是植物耐鹽性早期鑒定、耐鹽個體(品種)早期篩選、引種可行性分析及栽培技術選擇的基礎。鹽分通過影響吸脹能力的滲透效應，影響胚芽健康的毒性效應、影響代謝速度的消耗效應，最終表現為對種子萌發時間和發芽率影響[17]。試驗表明長江2號耐鹽性較差，隨鹽濃度增加發芽率和發芽勢均顯著降低。0.1%濃度時僅降低發芽勢，≥02.%濃度則顯著影響發芽率，結果與低含量鹽分延緩萌發，高含量鹽分抑制萌發一致，隨鹽含量增加，初始發芽時間推后，萌發持續時間延長[18]。但有諸多研究認為低含量鹽可促進種子萌發[19]。由于供試品種的耐鹽性或鹽敏性不同[10]，致使低含鹽量對多花黑麥草萌發影響的研究結果不同。外源鹽分的種類和化學性質也是導致研究結果差異的重要原因，如相同濃度的氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉，其pH值差異對種子萌發的影響大于鈉離子濃度本身造成的影響[20]。另外鹽脅迫強度和脅迫持續時間對種子發芽也有直接影響，合適的共存元素可緩解NaCl對種子的傷害[21]，導致單鹽對種苗的傷害大于復合鹽[22]。長江2號對鹽脅迫的耐受性較差，因此土壤鹽漬化或鹽堿化嚴重地區，引種或建設人工草地時，播種前要注意苗床改良或調整播種量，播種后加強出苗期的管理。

3.2鹽脅迫對幼苗生長的影響

鹽脅迫的滲透效應和毒害效應對幼苗水分吸收能力和新陳代謝速度的影響，外在表現為對株高與根長的抑制[17]。試驗所用5個NaCl濃度對幼苗的株高和鮮干重都有顯著的抑制。有研究認為適當的鹽脅迫會促進幼苗的生長[23]，濃度為0.1%的低含量就顯著降低了幼苗的生長速度和鮮干重，小于0.3%含量下雖苗高與對照無顯著差異，但幼苗鮮干重顯著低于對照，可見長江2號黑麥草幼苗期對NaCl脅迫很敏感。隨鹽脅迫加重，幼苗的鮮重和干重顯著逐步下降，植物通過降低生物量累積來應對鹽脅迫或提高耐鹽性[24]，鹽脅迫對多花黑麥草幼苗根系的影響大于對生物量的影響[10]，根系發育受阻必將導致植株的吸收能力下降，從而影響植物生物量的累積。試驗中幼苗含水量在5個濃度間無顯著差異，并不能說明NaCl脅迫對根系吸收能力的影響小，因水分通過自由擴散進入體內，且本文用百分比表示含水量，有關NaCl脅迫對幼苗根系發育及吸收能力的影響，待于深入研究。

3.3鹽脅迫對黑麥草幼苗生理的影響

植物抗氧化酶系統激活是應對脅迫的基本反應，通過抗氧化酶活性可表征受脅迫程度[25]。脅迫下植物體內活性氧顯著增加[26]，抗氧化酶類中，SOD是消除有害物質、抵御ROS氧化損傷的第一道防線，可將多余的超氧陰離子結合成H2O2[27]。SOD是測定植物抗逆性的重要生理指標，其含量或活性越高，植物受到的脅迫越重或抗逆性越強。隨鹽含量增加，SOD活性顯著增大，幼苗通過不斷增加抵抗鹽脅迫帶來的傷害，當含量達0.5%時，產生的活性氧量超過了黑麥草所能承受的最高限度，最終導致黑麥草幼苗死亡。

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的分解產物，能強烈地與細胞內各種成分發生反應，其含量可反映細胞膜結構、酶類物質損傷和生理機能破壞程度[27]。隨鹽脅迫程度增加，MDA含量顯著最大。NaCl含量0.4%時，MDA含量達對照的近3倍。可見，鹽脅迫超過一定量時，MDA含量過高，引起黑麥草膜結構破壞，新陳代謝紊亂，致使幼苗生長發育受限甚至死亡。但NaCl含量0.1%時，幼苗體內SOD活性和MDA含量均低于對照，是否低濃度鹽分利于提高細胞緊張度或提高酶活性等途徑，增加植物的生長潛力，待于進一步深入研究。

4 結論

長江2號多花黑麥草的耐鹽性較差，鹽脅迫使種子的發芽率和發芽勢降低，顯著影響幼苗的相對生長速度，使幼苗株高和鮮干質量隨鹽濃度增加下降。長江2號多花黑麥草適宜在含鹽量小于0.1%的土壤中推廣使用。含鹽量≥0.3%時種子發芽率極低、幼苗生長緩慢，甚至導致幼苗死亡，不適合種植。

[1] 董寬虎,沈益新.飼草生產學[M].北京:中國農業出版社,2003:113-117.

[2] 張磊,劉東燕,邵濤.黑麥草的飼用價值及其應用前景[J].草業科學,2008,25(4):64-69.

[3] 王紹飛,黃琳凱,張新全,等.長江2號多花黑麥草主要形態性狀的回交改良分析[J].草地學報，2014,22(4):907-910.

[4] 曾琨.長江2號多花黑麥草種子生產技術研究及PP333對種子產量和質量的影響[D].重慶:四川農業大學,2007.

[5] 李小梅，陳天峰，孫娟娟,等.氮肥水平對多花黑麥草產量和品質的影響[J].中國草地學報,2016,38(1):54-60.

[6] 張瑞珍，王元清.不同品種多花黑麥草的生產性能評價[J].四川畜牧獸醫,2016(1):31-34.

[7] 李淑梅,王付娟,董麗平,等.鹽分脅迫對黑麥草幼苗生理生化特性的影響[J].種子,2015,34(5)：95-87

[8] 辛寶寶,袁慶華,魏臻武.9個多花黑麥草品種萌發期耐鈷性綜合評價[J].種子,2012,31(4):76-79.

[9] 許能祥,顧洪如,馮柏青,等.16個引進多花黑麥草品種苗期耐鹽評價[J].草地學報,2010,18(3):223-227.

[10] 許能祥，顧洪如，程云輝，等.不同多花黑麥草品種萌發期耐鹽性評價[J].草業科學,2011,28(10):1820-1824.

[11] Marcar N E.Salt tolerance in the genusLolium(rye-grass) during germination and growth[J]．Australian Journal of Agricultural Research,1987,38(2):297-307.

[12] 許能祥,董臣飛,丁成龍,等.鹽土和非鹽土施氮對多花黑麥草增產改質效果差異的比較[J].草業學報,2016,25(11):115-123.

[13] 李孔晨，盧欣石，王鐵梅．鹽脅迫下施氮水平對黑麥草氮素吸收的影響[J]．草地學報,2011,19(3):487-491.

[14] 于輝,沈益新.海鹽脅迫對葦狀羊茅和多花黑麥草種子發芽的影響[J].草業科學,2004,21(10):41-44.

[15] 熊慶娥.植物生理實驗教材[M].成都:四川科學技術出版社,2003.

[16] 王學奎.植物生理生化試驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2006.

[17] 高占軍,張星亮,張穎,等.鹽脅迫對白三葉種子萌發及幼苗生理特性的影響[J].草原與草坪,2015,35(2):73-76.

[18] 曾幼玲,蔡忠貞,馬紀,等.鹽分和水分脅迫對兩種鹽生植物鹽爪爪和鹽穗木種子萌發的影響[J].生態學雜志,2006,25(9):1014-1018

[19] 李淑梅,王付娟,董麗平,等.鹽分脅迫對黑麥草幼苗生理生化特性的影響[J].種子,2015,34(5):95-97.

[20] 汪霞,馬嘯,張新全,等.四種不同鈉鹽脅迫對多花黑麥草種子萌發的影響[J].中國草地學報,2014,36(4):44-51.

[21] 崔佳佳,張新慧,張恩和.鹽脅迫下外源Si對甘草種子萌發及幼苗K+、Na+含量的影響[J].草原與草坪,2016,36(5):1-7.

[22] Hu L G，Hu T，Zhang X Z，etal.Exogenous glycine betaine ameliorates the adverse effect of salt stress on perennial ryegrass[J].Journal of The American Society for Horticultural Science，2012,137(1):38-46.

[23] 李建設,沈國偉,任長忠,等.燕麥種子萌發和幼苗生長對不同鹽脅迫的反應[J].麥類作物學報,2009,29(6):1043-1047.

[24] 張華新,劉正祥,劉秋芳.鹽脅迫下樹種幼苗生長及其耐鹽性[J].生態學報,2009,29(5):2263-2271.

[25] Ramanjulu S,Bartels D.Drought and desiccation induced modulation of gene expression in plants[J].Plant Cell & Environment,2002,25(2):141-151.

[26] 劉訓財,陳華鋒,井立文.鹽脅迫對中國春-百薩燕麥草雙二倍體SOD、CAT活性和MDA含量的影響[J].安徽農學通報,2009,15(8):43-46

[27] 山侖,陳培元.旱地農業生理生態基礎[M].北京:科學出版社,1998．

InfluencesofNaClstressongerminationandseedlinggrowthofitalianryegrass

WU De，SUN Shuai，LIU Jin-ping，XIE Rui-juan
(CollegeofLifeScience,ChinaWestNormalUniversity，Nanchong637009,China)

Germination rate,germination energy,seedling growth speed,SOD activity and MDA content of seedlings were studied under different NaCl concentrations (0.0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4% and 0.5%) with italian ryegrass(No.2 Changjiang) an indicator crop.The results showed that germination rate,germination energy,height and growth speed of seedlings could be affected by NaCl concentrations.Germination rate significantly decreased as the NaCl concentration above 0.2% and germination energy significantly decreased as the NaCl concentration above 0.1%.The relative growth rate of seedlings significantly decreased as the NaCl concentration above 0.3%.Effects of NaCl concentrations on fresh weight and dry weight of seedlings were significant,but that on water content of seedlings was not significant.SOD activity and MDA content under NaCl concentration of 0.1% were significantly lower than those under the control (0.0%).SOD activity and MDA content significantly increased as the NaCl concentration above 0.2%.Large amount of seedlings died under NaCl concentration of 0.5%.Italian ryegrass has a low salt tolerance,and was only suitable for production under NaCl concentration below 0.1%.

italian ryegrass，salt stress,germination rate,SOD,MDA

S 544.9

A

1009-5500(2017)05-0059-05

2016-12-06；

2017-03-22

科技部科技支撐(2011BAD17B03)；四川省科技支撐計劃項目(2011NZ0064)資助

伍德(1994-)，男，四川宜賓人，在讀碩士。

E-mail：921911217 @qq.com

劉金平為通訊作者。