溫度和NaCl脅迫對桑樹種子發芽的影響

陳宣+陳加利+鄭道君+云勇

摘要 以桑12號桑樹種子為材料，研究不同溫度和不同NaCl濃度對桑樹種子萌發特性的影響。結果表明，桑樹種子萌發的最適宜溫度為25～35 ℃，在低溫（15 ℃）和高溫（45～55 ℃）條件下，種子均可萌發，但發芽率明顯下降，發芽持續時間延長。NaCl脅迫均降低種子發芽率，50 mmol/L濃度對桑樹種子萌發抑制最小，200 mmol/L時種子萌發率極低。表明桑樹對鹽脅迫具有一定的耐受性，濃度過大則明顯抑制種子發芽和生長。

關鍵詞 桑樹；發芽；溫度；鹽脅迫

中圖分類號 S888；Q945.78 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）22-0234-03

Abstract Different temperatures（constant）and different salt（NaCl）concentrations were used to study the effects on seed germination of mulberry Sang No.12.The results showed that the optimum temperature for seed germination of mulberry was 25-35 ℃.The seeds could germinate at low temperature（15 ℃）and high temperature（45-55 ℃），but the germination rate decreased obviously，the germination time was prolonged.NaCl stress reduced seed germination rate.The inhibitory effect of salt concentrations on seed germination was 200 mmol/L，which was stronger than 50 mmol/L.The results also confirmed that mulberry tree had certain tolerance to salt stress，but the seed germination and growth could be obviously inhibited on high NaCl concentration.

Key words mulberry；germination；temperatures；salt stress

土壤鹽漬化是嚴重的世界性問題之一，我國有3 330萬hm2鹽漬土，約占全國可耕地面積的25%[1]。隨著社會經濟快速發展，對自然環境的過度干擾加快了可耕作土地鹽化程度，嚴重影響植物的生長發育，阻礙農業生產的可持續發展，治理鹽地對促進區域經濟發展有積極意義[2]。桑樹具有易種植、生長迅速、用途廣泛等優點，廣泛用于生態綠化和修復、飼料加工、食品飲料等領域，發展桑樹產業具有良好的生態、經濟和社會效益。目前，已有文獻報道不同植物間存在耐鹽性差異[3-4]、鹽脅迫對桑樹種子發芽率[5-6]和發芽勢等影響[7-8]。

海南省具有豐富的光、熱、水等資源，生產潛力大，桑樹在海南省全年均可生長，適宜養蠶時間為10個月以上，是全國最早上市同時也是最晚收市的地區。桑蠶產業具有“短、平、快”的特點，生產周期短，種植后4個月就可采桑，1年可收獲4次，收獲期長達20年，經濟效益明顯優于水稻、橡膠、甘蔗等傳統產業，促進當地農業結構調整優化[9-10]。海南省中西部地區試種了幾種桑樹品種，未發現理想的耐熱耐鹽性強的優良品種，而且中西部地區多屬山地丘陵，土肥條件差，農業設施建設和生產方式落后，科技基礎薄弱，易受到高溫、干旱等不良因素影響，嚴重制約桑蠶產業的健康發展。海南省氣候多炎熱高溫，土壤多為鹽地，在桑樹生長過程中，萌發期和幼苗期最容易受到不同溫度和鹽脅迫的影響，目前對海南地區的桑樹種子萌發特性的研究還未見報道。

本試驗研究了桑樹種子對不同溫度和鹽分脅迫的響應，提高桑樹種子的抗鹽性及耐高溫性，探索提高桑樹耐高溫、耐鹽的技術方法，以期提高桑樹栽植成活率，為海南鹽地的開發和利用提供參考依據，對促進海南桑蠶產業的發展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2016年11月至翌年3月，選用海南省農業科學院收集的本土桑樹飽滿且大小均勻的桑12號種子，用0.1%升汞（w/v）消毒10 min，再用蒸餾水沖洗5～6次，濾紙吸干后備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 溫度對桑樹種子萌發的影響。試驗采用培養皿濾紙發芽法，每個培養皿（直徑9 cm）中放置2層濾紙，分別放入50粒飽滿健壯的桑樹種子，重復4次，將種子分別置于15、25、35、45、55 ℃的智能人工氣候箱中培養（相對濕度65%～75%，光照與黑暗時間每12 h循環1次），每天補充純凈水以防止濾紙干燥，每2 d更換1次濾紙。持續15 d，逐日統計發芽情況，直至3 d內再無種子萌發為止。

1.2.2 NaCl對桑樹種子萌發的影響。分別用分析純NaCl配制0（對照）、50、100、150、200 mmol/L的溶液，然后采用培養皿濾紙發芽法進行試驗。每個培養皿中放置2層濾紙，之后分別放入50粒飽滿、大小均勻的種子，依次加入5 mL配制好的NaCl溶液，重復4次。每天補充相應濃度的溶液以防止濾紙干燥，每2 d更換1次濾紙。設定培養參數為恒溫25 ℃，相對濕度為65%～75%，連續培養15 d。以芽長超過種子縱徑的1/2為發芽標準，每日定時觀察，記錄桑樹種子的發芽數，直至3 d內再無種子萌發為止。

1.2.3 測定指標。統計發芽情況，分別測定桑樹種子的發芽率和發芽勢。同時分別測定幼苗高度、幼苗鮮重及干重。對結果進行統計分析。計算公式如下：endprint

發芽勢（%）=（4 d正常發芽的種子數/供試種子數）×100；

發芽率（%）=（15 d正常發芽的種子數/供試種子數）×100。

2 結果與分析

2.1 溫度對桑樹種子發芽率的影響

由圖1可以看出，桑樹種子發芽迅速，萌發率和萌發速率都顯著受溫度的影響。在較低溫度（15 ℃）時種子萌發較慢，25～35 ℃時桑樹種子萌發最快而且發芽率最高，而45 ℃以上高溫明顯對桑樹種子發芽造成不利影響，55 ℃時5 d發芽率僅達到51%。結果表明，15、25、35、45、55 ℃條件下種子萌發率達到50%的時間分別為3.0、1.5、1.5、2.5、4.5 d，溫度顯著影響桑樹種子的發芽率和發芽勢。在低溫（15 ℃）條件下，桑樹種子仍能發芽，但發芽率和發芽勢偏低，25 ℃時發芽率、發芽勢都最高，35 ℃條件下發芽率均>95%。可見，桑樹種子萌發最適溫度為25～35 ℃。

由圖2可以看出，桑樹種子萌發后苗高隨溫度的升高呈現先增加后降低的變化趨勢，受溫度影響顯著。35 ℃時苗高達到最大值，為1.22 cm，其次是25 ℃，苗高1.15 cm。溫度過低或過高都不利于幼苗生長，苗高均<0.5 cm。

由圖3可以看出，桑樹種子萌芽幼苗的質量受溫度影響顯著，隨著溫度的升高呈現先增加后降低。其中35 ℃時苗鮮重和干重達到最大值，其次是25 ℃。溫度過低或過高均不利于種子幼苗生長和有效成分的積累。

2.2 NaCl脅迫對桑樹種子萌發特性的影響

由圖4可以看出，在NaCl脅迫下，桑樹種子在NaCl濃度為0（對照）時，種子發芽率最高；50～100 mmol/L時發芽率均>95%；濃度為150 mmol/L時，種子發芽率呈下降趨勢，種子發芽率降低明顯；濃度達200 mmol/L時，種子發芽率、發芽勢急劇下降。

由圖5可以看出，桑樹種子萌發苗高受NaCl脅迫的影響，隨著NaCl濃度的升高呈現明顯降低的趨勢。其中NaCl濃度為100 mmol/L時苗高僅為對照組的1/3，200 mmol/L時苗高僅為對照組的4%。可見，NaCl濃度越大，對種子幼苗萌發和生長的脅迫傷害越大。

由圖6可以看出，桑樹種子萌芽幼苗的重量隨著NaCl濃度的升高呈現明顯降低的趨勢，其中鮮重受NaCl脅迫的影響比干重更加顯著，對照組幼苗鮮重和干重均達到最大值。NaCl濃度越大脅迫傷害越大，越不利于種子幼苗生長和有效成分的積累。

3 結論與討論

植物在自然生長環境中會遇到多種逆境脅迫，其中高溫及鹽脅迫是常見的脅迫環境；而種子萌發是植物生命活動的起始階段，也是植物對外界環境壓力反應最為敏感的時期[1，11]。溫度是決定桑樹種子萌發的主要條件之一，是影響逆境脅迫下桑樹種子萌發最重要的環境條件[12-14]。

本試驗結果表明，桑樹種子的萌發率和萌發速率均受溫度的影響。在25～35 ℃時桑樹種子萌發最快而且發芽率最高，在較低溫度（15 ℃）時種子萌發較慢但發芽率較高，而45 ℃以上高溫明顯對桑樹種子發芽造成不利影響，55 ℃時5 d發芽率僅達到51%。分析結果表明，15、25、35、45、55 ℃條件下種子萌發率達到50%的時間分別為3.0、1.5、1.5、2.5、4.5 d。溫度對桑樹種子的發芽率、發芽勢均有顯著影響，桑樹種子最適宜的溫度為25～35℃。低溫延緩種子萌發，延長萌發持續時間，對種子最終萌發率沒有顯著影響，可見桑樹種子萌發具有較強的耐低溫性，與大麥種子的特性相一致[15]；桑樹種子萌發和生長對高溫非常敏感，當環境溫度>45 ℃時，會對桑樹種子發芽造成不利影響，55 ℃時5 d發芽率僅為51%，產生明顯的高溫傷害。

張國英等[16]研究表明，桑樹種子的萌發率、發芽率隨著NaCl濃度的增大逐漸降低，且出現發芽滯后和發芽后幼苗生長受到抑制等現象，當NaCl濃度達到150 mmol/L時，種子無法長出子葉，說明鹽脅迫對種子的萌發有抑制作用。本次試驗結果也表明，隨著NaCl濃度的升高呈現明顯降低的趨勢。桑樹種子在非鹽脅迫條件下發芽率最高，達到100%。在NaCl脅迫下，50～100 mmol/L時發芽率均>95%，濃度為150 mmol/L時，種子發芽率顯著下降，高于250 mmol/L時明顯抑制種子發芽。跟對照組相比較，桑樹種子萌芽及出苗較延遲，說明高濃度的鹽濃度脅迫影響桑樹種子活力，降低了發芽率，延遲了出苗時間，這與前人的試驗結果一致[17-19]。桑樹種子萌發后幼苗苗高、鮮重和干重均受NaCl脅迫的影響，隨著NaCl濃度的升高呈現明顯降低的趨勢。其中NaCl濃度為100 mmol/L時苗高僅為對照組的1/3，鮮重受NaCl 脅迫影響比干重更加顯著，可見，NaCl濃度越大，對種子幼苗萌發和生長的脅迫傷害越大。通過試驗觀察幼苗的生長情況，高濃度下根系顏色變深，隨后壞死，推測高濃度的鹽離子首先傷害根部，改變了細胞膜的透性，抑制根的生長，影響根的吸水能力，從而抑制植株的生長，甚至導致植株死亡。

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