模擬鹽脅迫對勿忘草種子萌發及幼苗生長的影響

孫海博，趙杏鎖，司家屹，陳 璐，楊秀云

（山西農業大學林學院，山西 太谷 030801）

我國干旱半干旱地區的鹽漬土總面積高達3.5×107hm2，由土壤鹽漬化造成的土壤鹽化或堿化問題嚴重，極大地影響了當地植物的生存和生長[1-3]。目前，土壤鹽堿化問題已經成為制約干旱半干旱地區園林建設、城市綠化及生態文明發展的重要因素[4-5]。隨著城市化的推進，發掘有潛力的植物進行城市生態建設不僅是完善城市生態的良好途徑，而且植物作為改良鹽堿土重要的生物措施，對當地土壤的改善也有著重要作用[6]。在城市化建設過程中，園林草本植物具有特有的綠化和美化功能、養護管理成本低及栽培簡單等特點，越來越多地被運用到干旱半干旱地區的鹽堿地園林建設中[7]。園林草本植物已經成為城市生態的重要參與者[8]。而土壤鹽漬化對植物整個生長進程都有不同程度的影響，而種子的萌發期是植物最易受外界環境影響的階段，對鹽害最為敏感[9-10]。因此，確定種子在鹽堿地區成活是利用植物區進行園林建設的前提。

勿忘草（Myosotis silvatica Ehrh.ex Hoffm.）屬紫草科勿忘草屬植物，多年生草本，其植株小巧、秀麗，是典型的秋季花卉植物，花期持續時間長，并且適應性強、栽培養護管理簡單，有著極大的園林利用價值[11-12]。目前，國內對勿忘草的研究多為藥用、形態解剖及美學價值，對生理脅迫下種子萌發特性的研究還未見報道[13-15]。

本試驗以勿忘草為研究材料，模擬4種鹽脅迫、5個不同濃度梯度下種子的萌發狀況，旨在為干旱半干旱地區勿忘草的栽培和園林應用提供基礎的理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

勿忘草種子由北京千年大地草業生態科技開發有限公司提供。試驗用NaCl，Na2SO4，MgCl2試劑均為分析純，購自白銀昌元化工有限公司。

1.2 方法

本試驗采用 NaCl，Na2SO4，MgCl2共 3 種單鹽溶液及NaCl＋Na2SO4（2∶1）復合鹽溶液，并且每溶液設置0.3%，0.6%，0.9%，1.2%，1.5%共 5個濃度梯度，進行模擬鹽脅迫對勿忘草種子萌發及幼苗的影響。同時以蒸餾水為對照（CK），共24個處理組。在用KMnO4溶液對勿忘草種子消毒后，用4種鹽溶液的5個濃度分別進行浸種處理。處理中保持溫度為25℃，時間為24 h。浸種結束后，將種子播于鋪有濾紙的培養皿中，置于光照培養箱內進行發芽試驗。每處理種子數為50粒，3次重復。每天通過稱質量對試驗中蒸發的溶液進行補充，并觀察記錄發芽情況，共15 d。

1.3 測定指標及方法

利用直尺（20 cm）對隨機選擇的20組幼苗進行胚根長和胚芽長的測量；采用葉面積儀（FS-3080D）對幼苗葉面積進行測定。

式中，Cn為對照種子發芽數，n為脅迫處理發芽種子數，N為固定值50；Gt為不同天數發芽數，Dt為相應發芽天數。

1.4 數據分析

運用WPS 2016進行數據計算；應用SPSS 17.0對差異顯著性和相關性進行分析，設定顯著水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對種子萌發的影響

表1 鹽脅迫對勿忘草種子萌發的影響

各鹽脅迫下，種子發芽率均與對照存在顯著差異（P＜0.05），且在1.5%濃度下種子發芽率達到最低（表1）。各濃度處理的NaCl鹽溶液種子發芽率均比對照顯著降低，MgCl2鹽溶液僅在1.2%，1.5%濃度處理下顯著低于對照；0.3%濃度下，僅NaCl鹽溶液處理的種子發芽率顯著低于對照，為對照的94.8%；0.6%濃度下，NaCl和Na2SO4鹽脅迫分別顯著低于對照的8.2%，10.4%，復合鹽溶液無差異性顯著；濃度為1.2%時，各鹽處理下種子發芽率均顯著低于對照；1.5%濃度下，4種鹽脅迫處理中NaCl鹽溶液發芽率比對照下降最大，是對照的7.5%，MgCl2，Na2SO4和復合鹽溶液分別為對照的83.5%，70.9%，62.7%。

各鹽脅迫下，發芽指數均比對照顯著降低（P＜0.05）（表1）。NaCl鹽脅迫下，發芽指數與濃度呈負相關，隨濃度的升高，發芽指數顯著降低，且在1.5%濃度下達到最低，僅為對照的3.3%。0.9%濃度MgCl2鹽脅迫發芽指數為對照的84.4%，高于其他濃度處理。Na2SO4鹽脅迫下，0.3%，0.6%和0.9%這3種濃度處理組對發芽指數的影響相同，1.2%，1.5%濃度影響相同。復合鹽脅迫下，發芽指數整體隨濃度的升高而降低，1.5%濃度為對照的29.8%，達到最低。

2.2 鹽脅迫對鹽害指數的影響

鹽溶液種類及同種鹽溶液濃度梯度不同對勿忘草種子萌發鹽害指數的影響不同（表2）。NaCl鹽脅迫下，各濃度鹽害指數均比對照顯著升高，在1.5%濃度下高于對照92.54百分點，達到最高；MgCl2鹽處理中，1.2%，1.5%濃度下的鹽害指數與CK呈顯著性差異，分布高于對照13.47，16.48百分點；Na2SO4及復合鹽脅迫對鹽害指數的影響一致，當濃度高于0.3%時鹽害指數顯著高于對照。

表2 鹽脅迫對勿忘草種子鹽害指數的影響 %

2.3 鹽脅迫對幼苗生長的影響

胚根長對各鹽脅迫的響應不同，當脅迫濃度高于0.3%時，胚根長均比對照顯著降低（P＜0.05）（表3）；0.3%濃度下，僅MgCl2鹽處理胚根長顯著低于對照；各鹽脅迫濃度為0.6%時，MgCl2鹽脅迫胚根長最低，僅為對照的19.3%，Na2SO4鹽脅迫最高，為對照的56.6%；0.9%，1.2%，1.5%濃度各鹽脅迫處理幼苗胚根長差異性一致。1.5%濃度下，NaCl，MgCl2，Na2SO4及復合鹽鹽溶液處理幼苗胚根長均達到最低，分別為對照的2.0%，3.3%，2.9%，3.0%，NaCl鹽減少程度最大。

表3 鹽脅迫對勿忘草幼苗生長的影響

各濃度處理下，MgCl2及復合鹽脅迫幼苗胚芽長均比對照顯著降低，且隨著濃度的升高胚芽長呈降低趨勢（P＜0.05）（表 3）。0.3%濃度下，NaCl，Na2SO4鹽溶液處理對胚芽長無顯著性影響（P＞0.05）；當濃度高于0.3%時，NaCl及Na2SO4鹽均表現出對胚芽長的顯著性抑制，且胚芽長與對照呈顯著負相關；1.5%濃度下，各鹽脅迫處理的胚芽長達到最低，其中，NaCl鹽脅迫下的胚芽長降幅最大，較對照顯著降低了90.7%，MgCl2鹽脅迫降幅最小，比對照少80.4%。

Na2SO4及復合鹽鹽脅迫對幼苗葉面積的影響一致，葉面積與濃度梯度呈顯著負相關，隨濃度梯度的升高葉面積減少顯著（P＜0.05）（表3）。NaCl鹽脅迫下，0.3%濃度與對照無顯著性差異。當濃度高于0.3%時，均比對照顯著減少；1.5%濃度下葉面積達到最小，為對照的22.3%；MgCl2鹽脅迫僅1.5%濃度葉面積比對照顯著降低，為對照的49.6%。

3 討論

3.1 鹽脅迫對種子萌發的影響

種子活力可以用發芽率和發芽指數表示，二者是衡量種子萌發程度的代表性指標[16-17]。鹽脅迫過程中，同種種子萌發的發芽率和發芽指數受鹽種類及濃度梯度的不同表現也不同。

本試驗中，發芽指數表現趨勢整體與發芽率一致。當鹽溶液濃度梯度為1.5%時，NaCl鹽溶液種子發芽率比對照顯著降低了92.5%，降幅分別是MgCl2，Na2SO4及復合鹽（NaCl＋Na2SO4＝2∶1）鹽溶液處理的5.64倍、3.18倍、1.48倍，達到最大。并且同濃度下鹽害指數達到最大，鹽害指數是表示種子受鹽害程度的重要指標。王東明等[18]將鹽脅迫影響種子萌發分為3個方面效應，即負效效應、增效效應和完全抑制效應。本試驗表明，在1.5%濃度下的NaCl鹽對種子萌發達到完全抑制效應，并且受鹽害程度大于其他種類鹽處理，所以，在高濃度鹽脅迫下，NaCl鹽對勿忘草種子萌發的抑制作用最強。1.5%濃度下的鹽害指數Na2SO4＞MgCl2，二者發芽率大小卻相反。說明種子萌發不僅僅受鹽害的影響，還有其他因素影響種子的發芽率和發芽指數，但具體影響機制尚不清楚。MgCl2鹽脅迫下，當濃度高于0.9%時，發芽率與對照顯著降低（P＜0.05），這與成鐵龍等[19]對4種耐鹽植物滲透調節物質積累比較的研究結果一致，表明了與Na+比較，種子對Mg2+鹽脅迫的耐受范圍更廣。0.3%濃度Na2SO4及復合鹽種子發芽率與對照無顯著差異，低濃度鹽沒有表現出對種子活力的抑制作用。這可能是由于低濃度下，因為種子具有一定的耐鹽能力，可以保持細胞內外滲透平衡，所以種子可以正常萌發。當濃度高于0.3%時，Na2SO4及復合鹽表現出對種子的顯著抑制作用。但試驗中，除NaCl鹽外，其余組處理高濃度下種子發芽率仍高于50.0%。表明勿忘草種子具有較強的耐鹽能力。

3.2 鹽脅迫對幼苗生長的影響

本試驗中，NaCl，Na2SO4及復合鹽對胚根長的影響一致，呈先升后降的趨勢。在0～0.3%濃度下升高，0.3%～1.5%濃度下顯著降低，表現出3種鹽低濃度處理對胚根長有一定的促進作用，當濃度高于0.3%時有顯著的抑制作用。這與尤佳等[20]在鹽脅迫對鹽生植物黃花補血草種子萌發和幼苗生長的影響結果一致。低濃度下，鹽溶液具有增效效應，即低濃度鹽會刺激植株幼苗細胞吸水進程加快，一定程度上刺激幼苗根系的生長[21-24]。MgCl2鹽溶液處理，幼苗胚根長與濃度呈負相關，隨濃度的升高而降低。可能是因為Mg2+毒害作用較強，所以各濃度下均表現出對胚根長的抑制作用。

各鹽脅迫下，勿忘草幼苗胚芽長均表現出與胚根長不同的趨勢。0.3%濃度下，NaCl及Na2SO4與對照無顯著差異，而MgCl2和復合鹽比對照顯著降低。在低濃度下，MgCl2和復合鹽對幼苗胚芽長的生長具有顯著的抑制作用（P＜0.05）。這可能是受滲透效應或離子作用的影響，即0.3%濃度下，NaCl及Na2SO4鹽溶液中的滲透壓與幼苗細胞內的一致，所以，幼苗可以正常生長。而Mg2+毒害作用大于Na+，所以，同濃度下MgCl2鹽幼苗胚芽長減少顯著。相同濃度下的復合鹽中離子含量多，高濃度離子抑制了幼苗胚芽長的生長，這是因為高濃度離子下種子細胞外水勢降低，使細胞吸水困難，甚至失水發生質壁分離，從而細胞無法進行正常代謝活動。

MgCl2鹽脅迫下，0～1.2%濃度下幼苗葉面積與對照間無顯著性差異，1.5%濃度顯著降低（P＜0.05）。這與MgCl2鹽處理中種子發芽率趨勢總體表現一致，表明幼苗葉面積對Mg2+的耐受范圍廣。復合鹽鹽脅迫下，葉面積隨濃度的升高呈先升后降的趨勢，但僅1.5%濃度顯著小于對照。0～1.2%濃度復合鹽對幼苗葉面積的生長具有顯著促進作用。這與復合鹽對胚根長、胚芽長的影響不一致。何芳蘭等[25]研究認為，逆境中植株幼苗胚根比胚芽受脅迫更敏感。王海寧等[26]在就干旱對羊茅屬植物種子的萌發時發現，逆境條件下植株的莖先受到影響，其次是根系，最后是葉。

本試驗就鹽脅迫對幼苗胚根、胚芽及葉面積的具體影響機制并沒有做出一定研究。所以，對復合鹽0～1.2%濃度葉面積比對照顯著增大無具體解釋（P＜0.05）。NaCl及Na2SO4鹽脅迫葉面積變化趨勢一致，隨著濃度的升高而降低。這與盧艷敏等[27]在對不同鹽脅迫對白三葉種子萌發及幼苗生長的影響中的結果一致。在試驗中通過觀察可知，不同鹽脅迫下種子幼苗各形態指標并沒有出現腐爛、萎蔫及黃化等現象，表明勿忘草種子具有一定的抗鹽性。

4 結論

除NaCl鹽脅迫外，其他鹽處理組在最高梯度鹽脅迫下種子發芽率均達到50.0%以上，勿忘草種子萌發對鹽脅迫表現出了積極的響應。低濃度鹽脅迫對種子萌發影響較小，并在一定程度上表現出促進作用。因鹽溶液種類和濃度不同，鹽脅迫對幼苗胚根長、胚芽長及葉面積的影響不同。其中，僅0.3%～1.2%濃度復合鹽脅迫組處理不同于其他組，表現了對葉面積的積極影響。但試驗中幼苗可以進行正常的生長發育，表現出一定的耐鹽能力。

綜上所述，勿忘草種子及幼苗在鹽脅迫中，均表現出對鹽脅迫積極的響應，這對勿忘草在干旱半干旱鹽堿地區的育種及園林應用具有現實的指導意義。