不同大豆種子萌發期耐鹽性分析

張軍起，趙 霞，張 豪，王一璞，杜維俊，岳愛琴，趙晉忠，楊萬明，王 敏

（1.山西農業大學農學院，山西 太谷 030801；2.山西農業大學文理學院，山西 太谷 030801；3.晉中學院生物科學與技術學院，山西 晉中 030619）

土壤鹽漬化長久以來影響著世界各地的農業發展，全球大約有8.31 億hm2土地資源受到鹽漬化威脅，并且面積還在不斷的增長，造成了土地資源的大量浪費[1]。土壤鹽漬化嚴重影響了生態環境和農業生產，是制約現代農作物產量的主要環境因素之一[2]。土壤鹽濃度過高會嚴重抑制作物的生長，降低農作物產量，嚴重時會導致農作物的死亡。鹽漬化土壤中，Na+，Cl-是造成植物離子毒害的主要原因[3-4]，Na+并不是植物的必需元素，高濃度的Na+對于大部分植物都有毒害[5]；高濃度的氯離子也會抑制一些植物的生長[6]。對鹽漬化土壤進行研究是一項艱巨的長期任務，目前通過栽培技術措施來應對土壤鹽漬化已不能從根本上解決問題，而進行耐鹽品種的選育是一條可持續發展的有效途徑。在鹽堿地中生長的作物，其各個生長發育階段都會受到鹽脅迫的影響，其中對鹽脅迫最為敏感的時期為種子萌發期，由于地表土壤比地下土壤的鹽濃度高大約2～10 倍，因而，種子萌發期面臨的鹽脅迫遠大于其他生長發育階段[7]。因此，進行芽期耐鹽性研究更為重要。

大豆屬于中度耐鹽堿作物，當土壤鹽堿度超過5 ds/m 時，將導致嚴重減產[8]。鹽脅迫可導致大豆農藝性狀發生改變，使葉片黃枯，結莢減少，甚至植株死亡，最終導致產量降低[9]。因此，開展大豆耐鹽性研究對選育耐鹽性大豆材料至關重要。

本試驗先選取栽培和野生大豆對脅迫濃度進行篩選，后對13 種大豆材料萌發期的耐鹽性能進行了研究，以期篩選出耐鹽性較高的材料，為今后尋找耐鹽相關基因和選育耐鹽大豆品種提供基礎材料。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗選取栽培大豆晉大53 和野生大豆平南進行脅迫濃度篩選，對13 種大豆材料（表1）進行耐鹽性分析。全部材料均由山西農業大學大豆種質與創新實驗室提供。

表1 13種大豆材料屬性

1.2 方法

1.2.1 脅迫濃度篩選試驗 采用培養皿濾紙法進行萌發試驗。以晉大53 和平南為材料，挑選形狀大小一致的飽滿未破碎大豆種子，清水去除表面灰塵與雜質。用0.1% NaClO 溶液進行消毒，蒸餾水清洗3 次后，蒸餾水中浸泡2 h。取滅菌培養皿（直徑12 cm），其中鋪設2 層濾紙，將處理后種子均勻放置其中，每皿分別放置50 粒，分別加入不同濃度處理液8 mL，每組設置3 個重復。將處理好的培養皿放入人工氣候箱中培養，萌發條件為黑暗、25 ℃、相對濕度 80%。配制 NaCl 脅迫溶液（50，100，150，200，250 mmol/L），以蒸餾水處理作為對照（CK），共設置6 個處理。試驗期間每天8：00 進行大豆發芽數統計，并每日更換處理液，以防止種子腐爛并保證處理液濃度不變，對其進行7 d 的發芽數記錄。

1.2.2 鹽脅迫試驗 以200 mmol/L NaCl 脅迫溶液處理13 種大豆材料，同時以蒸餾水處理作為對照（CK），共設置2 個處理。參考1.2.1 方法進行發芽數統計。

1.3 測定項目及方法

在7 d 時測定各處理的發芽率，3 d 時測定各處理的發芽勢，計算發芽指數和活力指數。

其中，CK 為對照的發芽指標值，T 為鹽處理的發芽指標值。

綜合評價大豆材料萌發期耐鹽性時，參考吐爾遜娜依等[10]的綜合評價法，根據每種材料在敏感鹽濃度脅迫下的各項測定指標下降率值的大小進行評分，評分標準把每一種指標的最大值與最小值之間的差值均分為10 個等級，每一個等級為1 分。在各種指標中，均以下降率最低的材料得分最高，10分；而以下降率最高的材料得分最低，1 分。最后把各個指標得分進行相加，根據總分高低排出各大豆種子萌發期的耐鹽性順序。

1.4 數據分析

采用Excel 對數據進行統計，SPSS 22.0 對數據進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫濃度的篩選分析

由表2可知，當鹽脅迫濃度為50 mmol/L 時，2 種大豆測定的發芽指標呈現出上升的趨勢。晉大53的發芽率受脅迫影響不大且變化趨勢平緩，發芽率、發芽勢、發芽指數差異均不顯著，因此，低鹽濃度對晉大53 萌發影響不明顯；當鹽脅迫濃度超過50 mmol/L 后，晉大53 發芽率迅速下降，相關指標與對照相比差異顯著；當鹽脅迫濃度為250 mmol/L時，晉大53 發芽率降至3.33%。而平南在50 mmol/L條件下，發芽率、發芽勢、發芽指數與對照相比都有所提高，且差異顯著，說明此脅迫條件對平南種子萌發產生促進作用；當鹽脅迫濃度超過100 mmol/L后，平南發芽率迅速下降，相關指標與對照相比差異顯著；當鹽脅迫濃度為250 mmol/L 時，平南發芽率降至5.33%。在鹽脅迫濃度為200 mmol/L 時，晉大53 各項指標與150 mmol/L 脅迫濃度相比差異顯著，與鹽250 mmol/L 脅迫濃度相比較差異不顯著；平南各項指標與鹽150 mmol/L 脅迫濃度相比差異不顯著，與鹽250 mmol/L 脅迫濃度相比顯著。在NaCl濃度達250 mmol/L 時，由于抑制作用過大，2 個品種間各項指標降至較低狀態，已無明顯差異，即說明250 mmol/L NaCl 脅迫下，已無法區分出2 個品種間的差異。因此，認為鹽脅迫濃度為200 mmol/L時可作為大豆耐鹽性篩選濃度。

表2 鹽脅迫對大豆發芽的影響

2.2 鹽脅迫對不同大豆種子發芽率的影響

發芽率是檢測種子質量的重要指標之一，且發芽率下降率又為相對鹽害率。由圖1、表3可知，當進行鹽脅迫處理后，處理材料發芽率與對照相比有所下降，除 SNWS48，SNWS247 和 SNSZ266 外，多數材料表現出顯著差異，其中，SNSZ266 對照組與脅迫組發芽率分別82.67%，78.67%，發芽率下降率為3.23%，為各材料中下降最低；而SNWS247 對照組與脅迫組發芽率分別為28.89%，13.33%，發芽率下降率為53.85%，為各材料中下降最高。由此可以看出，鹽脅迫對不同大豆材料種子發芽率的影響存在一定的差異。

表3 鹽脅迫對不同大豆種子發芽率下降的影響

根據下降率得分情況進行排序為：SNSZ266＞SNSZ336 ＞SNSZ341 ＝SNSZ177 ＝SNSZ310 ＝SNWS48 ＝SNWS32 ＞SNSZ380 ＝SNWS317 ＞SNWS265＞SNWS93＝SNWS38＞SNWS247。

2.3 鹽脅迫對不同大豆材料種子發芽勢的影響

發芽勢能夠反映種子質量的優劣。由圖2、表4可知，當進行鹽脅迫處理后，處理材料發芽勢與對照相比有所下降，各材料受脅迫影響差異顯著，與發芽率相同，其中，SNSZ177 對照組與脅迫組發芽勢分別96.00%，76.00%，發芽勢下降率為20.83%，為各材料中下降最低；而SNWS48 對照組與脅迫組發芽勢分別為6.67%，2.22%，發芽率下降率為66.67%，為各材料中下降最高。由此可以看出，鹽脅迫對不同大豆材料種子發芽勢的影響存在一定的差異。

表4 鹽脅迫對不同大豆種子發芽勢下降的影響

續表4

根據下降率得分情況進行排序為：SNSZ177＞SNSZ266 ＝SNWS247 ＞SNSZ380 ＞SNSZ341 ＝SNWS317 ＞SNSZ336 ＝SNWS32 ＞SNSZ310 ＝SNWS93＞SNWS265＝SNWS38＞SNWS48。

2.4 鹽脅迫對不同大豆材料種子發芽指數的影響

發芽指數是重要的種子活力指標之一。由圖3、表5可知，當進行鹽脅迫處理后，處理材料發芽指數與對照相比有所下降，除SNWS48，SNWS247外，其余材料表現出顯著差異，其中，SNWS48 對照組與脅迫組發芽指數分別為17.17，13.07，發芽指數下降率為23.90%，為各材料中下降最低；而SNWS38對照組與脅迫組發芽指數分別為44.13，18.75，發芽指數下降率為57.50%，SNWS265 對照組與脅迫組發芽指數分別為68.15，27.30，發芽指數下降率為59.94%，為受鹽脅迫影響較強的2 種材料。由此可以看出，鹽脅迫對不同大豆材料種子發芽指數的影響存在一定的差異。

根據下降率得分情況進行排序為：SNWS48＞SNSZ177 ＝SNWS317 ＝SNWS32 ＞SNSZ336 ＞SNSZ266 ＞SNSZ341 ＞SNSZ380 ＝SNWS247 ＞SNSZ310＝SNWS93＞SNWS265＝SNWS38。

表5 鹽脅迫對不同大豆種子發芽指數下降的影響

2.5 鹽脅迫對不同大豆材料種子活力指數的影響

活力指數是種子發芽速率和生長量的綜合反映，是種子活力的重要指標之一。由圖4、表6可知，當進行鹽脅迫處理后，處理材料活力指數與對照相比有所下降，各材料表現出顯著差異，其中，SNSZ177 對照組與脅迫組活力指數分別為745.78，112.74，活力指數下降率為85.17%，為各材料中下降最低；而SNWS93 對照組與脅迫組活力指數分別為 642.14，29.03，活力指數下降率為95.29%，SNWS265 對照組與脅迫組活力指數分別為594.65，24.54，活力指數下降率為95.87%，為下降率較高的2 種材料。由此可以看出，鹽脅迫對不同大豆材料種子萌發活力指數的影響存在一定的差異。

表6 鹽脅迫對不同大豆種子活力指數下降的影響

根據下降率得分情況進行排序為：SNSZ177＞SNSZ336 ＝SNSZ266 ＞SNSZ341 ＞SNWS48 ＝SNWS317 ＝SNWS38 ＞SNWS247 ＝SNWS32 ＞SNSZ310＞SNSZ380＞SNWS93＝SNWS265。

2.6 大豆材料耐鹽性綜合評價

根據以上分析可以得出，只有經多種指標的綜合分析才能較客觀地評價大豆材料的耐鹽性。據此把測定的各指標的分數進行累加及排序（表7），從而得出供試13 種大豆材料的耐鹽性大小依次為：SNSZ177 ＞SNSZ266 ＞SNSZ336 ＞SNWS317 ＞SNSZ341 ＝SNWS32 ＞SNWS48 ＞SNSZ380 ＞SNSZ310 ＝SNWS247 ＞SNWS38 ＞SNWS93 ＝SNWS265。

表7 不同大豆材料的得分及耐鹽性綜合評價

在參與試驗的13 種大豆材料中，SNSZ177 耐鹽性最強，在發芽勢、活力指數下降率得分最高；而SNWS93，SNWS265 的耐鹽性最弱，各項得分均較低。根據13 種材料的的綜合得分，大致將其分為3 個等級，SNSZ177，SNSZ266 為耐鹽材料，SNSZ336，SNSZ341，SNSZ380，SNSZ310，SNWS48，SNWS317，SNWS247，SNWS38，SNWS32為中等耐鹽材料，SNWS93，SNWS265 為不耐鹽材料。

3 結論與討論

在作物生長過程中，鹽分是重要環境因素之一，對作物的生長發育、產量及其品質有著不同的作用，不同品種的作物受其影響的程度不同，如小麥[11]、水稻[12]等受脅迫影響均不同。鹽脅迫通過滲透脅迫、離子傷害等過程損傷植物，最普遍和最顯著的效應就是抑制生長，造成植物發育遲緩，抑制植物組織和器官的生長和分化[13]。在50 mmol/L 條件下對晉大53、平南進行脅迫，測定的相關指標均高于對照組，即說明在低濃度時對大豆的發芽具有一定的促進作用，與許多研究結果相似[14-16]。隨著脅迫濃度的增大，各項指標也迅速下降，說明高濃度脅迫對大豆發芽產生抑制作用。在200 mmol/L 條件下，脅迫對晉大53 與平南的抑制作用產生差異，平南的耐鹽性更強，因此，把200 mmol/L 條件當作后續試驗篩選濃度。

在鹽脅迫條件下，13 種大豆材料均受到了不同水平的抑制，測定指標整體呈現下降趨勢。不同材料的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數表現不盡相同，材料之間各指標差異顯著。不同材料之間指標下降率也產生差異，即不同材料對鹽分的耐受性不同，這與前人其他植物試驗結果相似[17-19]。經過多種指標綜合評分，從而確定在13 種材料中，SNSZ177，SNSZ266 為耐鹽材料，均為地方材料；SNWS93，SNWS265 為不耐鹽材料，均為野生材料；其余為中等耐鹽材料，且野生材料得分整體要低于地方大豆材料，說明地方和野生大豆之間耐鹽性可能存在著一定差異，需進一步試驗進行驗證。

通過本試驗對大豆材料耐鹽性得到一個初步的結果，對大豆的萌發時期的耐鹽性進行了比較。但萌發特性僅能確定其在萌發階段對鹽分的耐性，并不能確定整個生命周期對鹽分的耐性，并且活力指數受脅迫的抑制作用更強，說明鹽脅迫對接下來種子的發育、生長抑制作用可能與萌發期不同，因此，需要進一步研究，確定相關材料不同時期不同部位對于鹽脅迫的應答機制和其他發育階段與萌發期耐鹽性之間關系。