鹽脅迫對翅堿蓬種子萌發及幼苗滲透調節物質的影響

陳文翰 蔡恒江 趙玥茹 王偉光 劉遠 陳淼

摘要 [目的]探討海水鹽脅迫對翅堿蓬種子萌發及幼苗的影響。[方法]利用不同鹽度梯度的海水進行水培試驗，測定翅堿蓬種子萌發和幼苗的滲透調節物質對鹽脅迫的響應。[結果]鹽脅迫對翅堿蓬種子的總發芽率和萌發速率均會產生明顯的抑制。鹽脅迫會使幼苗可溶性蛋白、可溶性糖和游離脯氨酸含量明顯升高，在鹽度為15～20時達到最高。[結論]鹽脅迫會抑制翅堿蓬種子的萌發，導致幼苗的滲透調節物質升高。

關鍵詞 翅堿蓬；鹽脅迫；種子萌發；滲透調節物質

中圖分類號 Q945文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）16-0065-03

Abstract [Objective] The research aimed to study the effects of salinity stress on seed germination and seedlings of S.heteroptera.[Method] The responses of seed germination and osmotic adjustment substances in seedling to salinity stress were measured with different salinities of the sea water culture test.[Result] Salinity stress could inhibit the total germination rate and germination rate of S.heteroptera seeds.The contents of soluble protein，soluble sugar and free proline in seedlings were increased by salinity stress and reached the highest at salinity of 15-20.[Conclusion] Salinity stress could inhibit the germination of S.heteroptera seeds and increased osmotic adjustment substances of S.heteroptera seedlings.

Key words Suaeda heteroptera Kitagawa；Salinity stress；Seed germination；Osmotic adjustment substances

翅堿蓬（Suaeda heteroptera Kitagawa）是藜科堿蓬屬一年生草本植物，廣泛分布于我國北方沿海和灘涂等鹽堿地，具有抗鹽堿、耐海水的特點，是廣闊沿海灘涂的一種先鋒植物，具有良好的經濟開發潛力和生態價值[1-3]。遼河河口濕地屬于國家級自然保護區，濕地的翅堿蓬長勢良好，覆蓋率可占70%左右，這使得濕地有著良好的生態環境和生物多樣性。但從21世紀初至今，翅堿蓬出現不明原因的減少、退化甚至死亡，這導致濕地面積大幅度減少，嚴重影響了濕地功能，造成生物多樣性銳減[4]。

由于翅堿蓬主要生長在沿海灘涂地區，這一區域的土壤嚴重鹽漬化，而且還會受到海水周期性的淹沒，所以會受到土壤和海水鹽脅迫的影響。鹽脅迫會通過離子毒害和滲透脅迫對翅堿蓬的生長、發育、生理生化代謝、繁殖以及地理分布等均會產生重要的影響[5-6]。已有研究表明，鹽度脅迫是導致翅堿蓬退化的重要環境因素之一，但研究基本上局限于NaCl濃度梯度的不同，而對海水中其他鹽分影響的研究較少[7-8]。筆者采用不同鹽度梯度的海水水培試驗，對翅堿蓬種子萌發及幼苗滲透調節物質的含量進行研究，旨在為我國北方退化濕地修復技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 翅堿蓬種子的處理

供試翅堿蓬種子采集于遼河口紅海灘濕地。將選出飽滿的種子在已配制好的10% NaClO溶液中浸泡15 min后用蒸餾水淋洗，然后風干后進行試驗。

1.2 試驗方法

試驗用海水采集于大連黑石礁近岸（鹽度為30±1），將采集的海水滅菌后進行試驗。通過用蒸餾水稀釋降低海水鹽度、煮沸蒸發使海水鹽度升高的方式，設置鹽度梯度分別為0（蒸餾水，對照）、5、10、15、20、25、30、35、40。選取50粒翅堿蓬種子均勻放置在底部鋪有3層紗布的500 mL燒杯中，加入相應鹽度的海水20 mL后用封口膜密封燒杯進行水培試驗。每組試驗同時設5個平行樣。培養溫度（25±1）℃，光照強度1 500 lx，光暗周期12 h∶12 h。試驗共進行7 d，種子胚根突破種皮1 mm即視為發芽，每天記錄種子的發芽數。總發芽率=發芽數/50×100%。萌發速率=[N1×1+（N2-N1）×1/2+（N3-N2）×1/3+…+（Nn-Nn-1）×1/n]×100，式中，N為第1，2，3，… ，n天發芽種子的百分率[9]。

1.3 生理生化指標的測定

試驗進行7 d后把幼苗用鑷子輕輕夾出，用蒸餾水沖洗幼苗表面，并用濾紙輕輕吸干后進行生理生化指標的測定。

1.3.1 可溶性蛋白含量的測定。

精確稱取翅堿蓬幼苗樣品0.50 g，用5 mL蒸餾水研磨至勻漿，5 000 r/min離心5 min，提取上清液。吸取0.1 mL提取液放入具塞刻度試管中，加入5 mL考馬斯亮藍G-250試劑，充分混合，參照Bradford[10]的方法進行測定。以牛血清蛋白做標準曲線，計算蛋白質含量。

1.3.2 可溶性糖含量的測定。

取翅堿蓬幼苗0.50 g在110 ℃烘箱中烘15 min，然后70 ℃烘干過夜。干樣品磨碎，轉入10 mL離心管中，加入4 mL 80%的乙醇，置于80 ℃水浴中不斷攪拌40 min，5 000 r/min離心5 min，提取上清液，在上清液中加入少許活性炭，80 ℃水浴下褪色30 min，最后用80%乙醇定容至10 mL，過濾后取濾液采用蒽酮比色法進行可溶性糖含量的測定[11]。

1.3.3 游離脯氨酸含量的測定。

稱取翅堿蓬幼苗0.50 g，剪碎置于試管中，加入5 mL 3%磺基水楊酸溶液，在沸水浴中提取10 min，冷卻后過濾，濾液即脯氨酸的提取液。吸取2 mL 提取液于試管中，加入2 mL冰醋酸和2 mL 2.5%酸性茚三酮試劑，在沸水浴中加熱30 min，冷卻后加入4 mL甲苯，搖勻后靜置，取上層液3 000 r/min離心5 min，吸取上層紅色溶液至比色皿中，采用茚三酮比色法進行測定[11]。

1.4 數據處理 采用SPSS 11.0進行數據處理及統計分析。使用One-way ANOVA進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 鹽度對翅堿蓬種子萌發的影響

從圖1可以看出，翅堿蓬種子總發芽率與鹽度呈負相關。在鹽度為0時，翅堿蓬種子的總發芽率最高，達到（76.67±2.49）%；隨著鹽度的增加，種子總發芽率逐漸降低，在鹽度為40的海水中，翅堿蓬種子總發芽率最低，僅為（1.33±0.94）%。

鹽脅迫對翅堿蓬種子的萌發速率也有明顯的影響（圖2）。隨著鹽度的增加，翅堿蓬種子的萌發速率下降的愈加明顯。鹽度為0時翅堿蓬萌發速率最高，達0.456 1±0.032 7；而鹽度為40時翅堿蓬萌發速率最低，僅為0.008 3±0.007 8。

2.2 鹽脅迫下翅堿蓬幼苗可溶性蛋白含量的變化

從圖3可以看出，翅堿蓬幼苗受到鹽脅迫后，體內可溶性蛋白含量會明顯的升高（P<0.05）。隨著鹽度的增加，翅堿蓬幼苗可溶性蛋白會出現先升后降的趨勢。當鹽度為0時，翅堿蓬體內可溶性蛋白含量最低，僅為（9.90±0.32）mg/g；當鹽度為15時，翅堿蓬體內可溶性蛋白含量達到最高，為（20.29±1.09）mg/g。研究表明，可溶性蛋白含量增加，可降低水分需求，使植物在逆境條件下能夠進行正常的生長發育[12]。試驗中可溶性蛋白含量的增加減輕了鹽脅迫對翅堿蓬幼苗的影響。

2.3 鹽脅迫下翅堿蓬幼苗可溶性糖含量的變化

從圖4可看出，鹽脅迫對翅堿蓬幼苗可溶性糖含量有明顯的影響。當鹽度為15～30時，翅堿蓬體內可溶性糖含量明顯升高（P<0.05），在鹽度為20達到最高值，為（7.50±0.33）mg/g。鹽脅迫會破壞植物的滲透平衡，可溶性糖含量迅速增加可以維持滲透平衡免受破壞[13]。

2.4 鹽脅迫下翅堿蓬幼苗游離脯氨酸含量的變化

從圖5可以看出，鹽脅迫會使翅堿蓬幼苗體內游離脯氨酸含量明顯升高（P<0.05）。隨著鹽度的增加，游離脯氨酸含量呈現出先升后降的趨勢。游離脯氨酸含量在鹽度為0時最小，僅為（95.33±6.94）μg/g；在鹽度為20時達到最大，為（599.33±37.85）μg/g。游離脯氨酸是植物體內重要的滲透調節物質，當受到鹽脅迫時，游離脯氨酸在植物體內會大量積累，其含量在一定程度上反映植物的抗逆性[14]。

3 結論與討論

（1）該試驗結果表明，翅堿蓬種子的總發芽率和萌發速率與海水的鹽脅迫呈負相關。當海水鹽度為40時，種子發芽已經非常困難，總發芽率僅為（1.33±0.94）%，而發芽速率為0.008 3±0.007 8。許多研究結果也證明了鹽脅迫會導致植物種子發芽率下降，發芽時間推遲和延長[15]，這與該試驗的研究結果基本一致。目前有關鹽脅迫對種子萌發影響的機理還有一定的爭議。一些研究認為，鹽脅迫抑制種子萌發是因為滲透脅迫會引起溶液滲透勢降低導致種子吸水受阻，進而種子的萌發受到影響[16-17]。而有些學者研究認為，種子萌發受到抑制的主要原因除了滲透脅迫外，與鹽離子直接進入種子，導致種子萌發受到抑制的離子毒害作用有關[18]。

（2）鹽脅迫會導致翅堿蓬幼苗的滲透調節物質——可溶性蛋白、可溶性糖和游離脯氨酸含量明顯升高。這些滲透調節物質含量的變化與植物的抗逆性有關，含量升高主要是翅堿蓬應對鹽脅迫的一種響應方式。隨著鹽度的增加，翅堿蓬幼苗可溶性蛋白、可溶性糖和游離脯氨酸含量均出現先升高后降低的趨勢。幼苗可溶性蛋白含量在鹽度15時達到了最高，幼苗可溶性糖和游離脯氨酸含量在鹽度20時達到了最高，這時翅堿蓬幼苗對鹽脅迫的抗逆性最大。

參考文獻

[1] 郝向磊，鄧磊，賀英.盤錦濕地翅堿蓬景觀變化的遙感監測與分析[J].濕地科學與管理，2017，13（4）：31-36.

[2] 劉長發，苑靜涵，劉遠，等.雙臺河口翅堿蓬生長與根、莖、葉碳、氮的分配[J].生態學報，2017，37（16）：5492-5503.

[3] 李巖，張亞卓，郭璐，等.鹽生植物翅堿蓬黃酮類物質及其抗氧化活性研 究[J].食品研究與開發，2015，36（21）：38-41.

[4] 臺培東，蘇丹，劉延斌，等.雙臺子河口國家自然保護區紅海灘景觀退化機制研究[J].環境污染與防治，2009，31（1）：17-20.

[5] 高大珍，崔守斌，苑澤寧.水分和土壤因子對濕地植被演替影響的研究概述[J].生物學教學，2017，42（9）：7-9.

[6] 楊少輝，季靜，王罡，等.鹽脅迫對植物影響的研究進展[J].分子植物育種，2006，4（S1）：139-142.

[7] 王文慧，張全星，劉婧，等.鹽處理對堿蓬生長及葉綠體超微結構的影響[J].安徽農業科學，2013，41（23）：9531-9533.

[8] 李悅，陳忠林，王杰，等.鹽脅迫對翅堿蓬生長和滲透調節物質濃度的影響[J].生態學雜志，2011，30（1）：72-76.

[9] GREENWOOD M E，MACFARLANE G R.Effects of salinity and temperature on the germination of Phragmites australis，Juncus kraussii，and Juncus acutus：Implications for estuarine restoration initiatives[J].Wetlands，2006，26（3）：854-861.

[10] BRADFORD M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of proteindye binding[J].Analytical biochemistry，1976，72（1/2）：248-254.

[11] 王三根.植物生理學實驗教程[M].北京：科學出版社，2017.

[12] 李為民，李倩，柏國清，等.鹽脅迫和水分脅迫對野生大豆種子萌發及幼苗生長的影響[J].分子植物育種，2018，16（1）：223-227.

[13] 郭淑華，翟衡，韓寧，等.葡萄種間雜交砧木育種F1代植株耐堿性鹽能力分析[J].植物學報，2018，53（1）：51-58.

[14] 周艷威，李美平，魯路，等.雜交鵝掌楸苗期NaCl脅迫響應研究[J].分子植物育種，2017，15（2）：735-743.

[15] 沈禹穎，王鎖民，陳亞明.鹽脅迫對牧草種子萌發及其恢復的影響[J].草業學報，1999，8（3）：54-60.

[16] EGAN T P，UNGAR I A，FORREST MEEKINS J.The effect of different salts of sodium and potassium on the ger mination of Atriplex prostrata（chenopodiaceae）[J].Journal of plant nutrition，1997，20（12）：1723-1730.

[17] ZEHRA A，GUL B，ANSARI R，et al.Interactive effect of salt，light and temperature on seed ger mination and recovery of a halophutic grassPhragmites karka[J].Pakistan journal of botany，2013，45（3）：725-736.

[18] 連轉紅，楊海莉，吳芳明，等.NaCl或PEG脅迫對裸果木種子萌發的影響[J].中國水土保持科學，2017，15（6）：89-96.