常壓室溫等離子體對NaCl脅迫下二月蘭種子萌發和幼苗生長的影響

董亞茹+趙東曉+陳傳杰+杜建勛+孫景詩

摘要：以二月蘭種子為試驗材料，采用培養皿紙上發芽法研究不同質量濃度NaCl脅迫下常壓室溫等離子體（ARTP）處理對二月蘭種子萌發和幼苗生長的影響。結果表明：在清水處理條件下，ARTP處理降低了幼苗地上部和地下部鮮質量，處理10 min時根長顯著增加，出苗率顯著降低；在5 g/L NaCl處理條件下，ARTP處理對二月蘭種子萌發與幼苗生長沒有顯著影響；在10 g/L NaCl處理條件下，ARTP處理對二月蘭幼苗株高無顯著影響，但顯著降低了出苗率，處理10 min時發芽率顯著降低，但幼苗地上部鮮質量顯著增加。

關鍵詞：二月蘭；NaCl脅迫；種子萌發；常壓室溫等離子體（ARTP）；幼苗生長

中圖分類號：S681.9文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）12-0037-04

Abstract Using Orychophragmus violaceus seeds as test materials， the effects of atmospheric and room temperature plasmas（ARTP） on the seed germination and seedling growth of Orychophragmus violaceus under different concentrations of NaCl stress were studied by adopting the paper germination method of Petri dish. The results showed that under the condition of water treatment， the aboveground and underground fresh weight of the seedlings reduced with the plasma treatments， while the root length increased but the emergence rate reduced significantly after treated for 10 minutes. Under the condition of 5 g/L NaCl treatment， ARTP treatments had no significant effect on the seed germination and seedling growth. Under the condition of 10 g/L NaCl treatment， ARTP treatments had no significant effect on the plant height， but the emergence rate decreased significantly， and the germination rate reduced but the aboveground fresh weight increased significantly after treated for 10 minutes.

Keywords Orychophragmus violaceus； NaCl stress； Seed germination； Atmospheric and room temperature plasmas （ARTP）； Seedling growth

等離子體被稱為除氣體、液體、固體以外物質的第四態[1]，等離子體處理種子技術已成為物理農業技術中重要的一種。相對于其他傳統誘變技術，常壓室溫等離子體（ARTP）誘變育種技術的顯著特點是操作簡便、設備簡單、條件溫和、安全性高、誘變速度快，而且突變率高等[2]。由于其獨特的功能和潛在的應用價值， ARTP誘變系統被應用于許多領域，如生物、化學凈化劑和熱敏感性醫療儀器消毒等方面[3]。利用等離子體處理種子的技術已經應用于大豆[4]、 小麥[5]、 番茄[6]、黃瓜[7]等多種農作物。因此，等離子體有望成為高效進化育種的新方法。

本研究對二月蘭種子進行不同時間常壓室溫等離子體（ARTP）處理，并在不同質量濃度的NaCl環境中進行種子萌發試驗，旨在探索ARTP處理對NaCl脅迫下二月蘭種子萌發特性和幼苗生長的影響，以期探尋在NaCl脅迫下能顯著促進二月蘭種子萌發和幼苗生長的ARTP處理時間，為二月蘭育種及在鹽漬化土壤中的人工栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試種子為2017年采收的二月蘭種子。

1.2 試驗方法

1.2.1 ARTP 誘變方法 選取健壯、飽滿、大小一致的二月蘭種子用75%乙醇消毒3 min，蒸餾水沖洗5～6次，25℃下蒸餾水浸種48 h，用無菌濾紙瀝干水，備用。以99.99%高純度氦氣作為工作氣體，處理時間為0、10、20、30 min。

1.2.2 室內培養皿萌發試驗

每個培養皿（Ф=90 mm）鋪兩層無菌濾紙，放置處理好的二月蘭種子50粒。試驗設3個不同質量濃度NaCl處理，0、5、10 g/L，每個處理3個重復。每24 h觀察種子萌發情況，并統計發芽數，以突破種皮的胚軸長度達到種子自身長度作為判斷種子發芽的標準。各項發芽指標計算公式如下：

發芽率GP=n/N （n為第10天時的種子發芽數，N為供試種子總數）；

出苗率= m/N （m為具有完整子葉和根系且株高在1 cm以上的幼苗數，N為供試種子總數）。

1.2.3 幼苗生長指標測定 14 d后，每個重復隨機選取10株幼苗，測定幼苗株高、根長、地上部和地下部鮮質量。

1.3 數據處理endprint

所有數據均用Microsoft Excel統計并制圖。應用SPSS 20.0統計分析軟件對不同處理下的種子發芽率、出苗率、幼苗株高和根長等各項指標進行差異顯著性分析（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 ARTP處理對NaCl脅迫下二月蘭種子發芽率及出苗率的影響

由圖1可以看出，在NaCl濃度為0、5 g/L時，不同時間ARTP處理對二月蘭種子發芽率并無顯著影響，發芽率都在95%以上；而在10 g/L NaCl濃度下，ARTP處理10 min顯著降低了二月蘭種子發芽率。ARTP處理10、20 min顯著降低種子在清水中的出苗率；在NaCl濃度為5 g/L時，不同時間ARTP處理對出苗率沒有顯著影響；而10 g/L NaCl濃度下，ARTP處理10 min后，出苗率顯著下降，30 min時，出苗率僅為8.33%。

2.2 ARTP處理對NaCl脅迫下二月蘭幼苗株高和根長的影響

從圖2可以看出，NaCl脅迫下ARTP處理的二月蘭幼苗株高與對照無顯著差異，但不同時間ARTP處理對根長有一定影響。在NaCl濃度為0 g/L情況下，ARTP處理10 min顯著提高了幼苗根長，而20、30 min處理下與對照無顯著差異。在NaCl濃度為5 g/L的情況下，不同時間ARTP處理的幼苗根長有所降低，但差異不顯著。在NaCl濃度為10 g/L情況下，ARTP處理30 min顯著降低根長，其他處理雖也降低根長，但未達顯著水平。

2.3 ARTP處理對NaCl脅迫下二月蘭幼苗地上和地下部鮮質量的影響

從圖3可以看出，在NaCl濃度為0 g/L情況下，ARTP處理10、30 min均顯著降低幼苗地上部鮮質量；而在NaCl濃度為5 g/L情況下，幼苗地上部鮮質量變化不大；在NaCl濃度為10 g/L情況下，ARTP處理10 min提高了幼苗地上鮮質量。由圖3還可以看出，在NaCl濃度為0、10 g/L情況下，ARTP處理均降低了幼苗地下部鮮質量，而在NaCl濃度為5 g/L情況下幼苗地下部鮮質量無顯著變化。

3 討論與結論

種子萌發是受多種內外因素影響的復雜過程。不同植物或不同品種在不同鹽濃度下，生長會受到不同程度的影響。研究脅迫條件下種子萌發與幼苗生長的特性可以在一定程度上反映植物對脅迫的耐受性[8]。

從本試驗結果可以看出，將常壓室溫等離子體（ARTP）處理過的二月蘭種子置于不同質量濃度的NaCl溶液中，其萌發狀態發生了不同的變化。在清水條件下，ARTP處理降低了幼苗地上和地下部鮮質量，處理10 min時顯著增加了根長，降低了出苗率；在 5 g/L NaCl脅迫條件下，ARTP處理對二月蘭種子萌發與幼苗生長均無顯著影響；在10 g/L NaCl脅迫條件下，不同時間ARTP處理對二月蘭幼苗株高無顯著影響，但顯著降低了出苗率，處理10 min時發芽率顯著降低且幼苗地上部鮮質量顯著增加。

ARTP處理種子可以促進種子萌發以及提高植株抗脅迫能力已經在多種植物中得到驗證[9，10]。但從本試驗結果來看，在10～30 min等離子體處理時，5 g/L NaCl脅迫下對種子萌發及幼苗生長抑制不明顯，在10 g/L NaCl脅迫下明顯抑制了出苗率及根長。猜測可能是處理時間太長，造成種子體內遺傳物質損傷，細胞膜通透性改變、 酶結構改變[2]等變化，但也不排除其他客觀因素。大氣等離子體處理對植物生長的影響是個復雜的過程，目前國內外關于等離子體與細胞的作用機制及其突變機理的認識還十分有限，因此，對于如何高效地利用這一技術進行誘變育種工作還需要進一步系統的研究。

參 考 文 獻：

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