鈣對鹽脅迫下豇豆萌發(fā)與幼苗生長影響試驗初報

宿海霞 楊麗娟 郭瑩靖 鄭美琪 張雪

摘 要 以豇豆種子為試驗材料，使用不同濃度的CaCl2溶液對豇豆種子進(jìn)行處理，研究鈣處理對150 mmol·L-1的NaCl溶液鹽脅迫處理下的豇豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，以期尋找緩解豇豆鹽脅迫的最佳CaCl2濃度。結(jié)果表明：隨著CaCl2濃度的增加，對豇豆種子的萌發(fā)生長都具有不同程度的緩解作用，其中25 mmol·L-1 CaCl2溶液處理的豇豆種子緩解情況最佳。

關(guān)鍵詞 豇豆;鹽脅迫;鈣處理;發(fā)芽;幼苗生長

中圖分類號：S543.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.14.064

由于氣候環(huán)境變化和人為作用的雙重影響，土壤鹽漬化成為全球性的生態(tài)環(huán)境問題之一[1-2]。目前，我國土壤鹽漬化面積約為3.6×107 hm2，約占耕地面積的1/3，限制了作物的生長和產(chǎn)量，嚴(yán)重威脅著我國糧食生產(chǎn)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[3]。土壤中的鹽脅迫已經(jīng)成為限制作物生長的最主要的非生物脅迫[4]。當(dāng)土壤中的鹽分濃度高于正常值時，會使植物體內(nèi)離子和水勢失衡，導(dǎo)致植物停止生長甚至死亡[5]。鈣是植物正常生長發(fā)育必需元素之一，與植物的生理功能密切相關(guān)[6]。有研究表明，Ca2+可以介導(dǎo)鹽脅迫信號，調(diào)節(jié)植物體細(xì)胞內(nèi)離子平衡，減輕植物的鹽害，提高植物的抗鹽性[7-9]。

豆類植物對土壤條件的要求不是很嚴(yán)格，并且對土壤的質(zhì)地適應(yīng)性較強(qiáng)，適合為鹽漬土壤利用的植物[10]。其中，豇豆易栽培、產(chǎn)量高、品質(zhì)佳，并且是我國重要的蔬菜作物[11]。為此，本試驗以豇豆為試驗材料，研究鈣處理對鹽脅迫下豇豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，尋找鈣在豇豆萌發(fā)與幼苗生長階段緩解鹽脅迫的最佳濃度，以期為豇豆在鹽漬地栽培生產(chǎn)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

豇豆種子：品種為黑眉一號，購于通化市新源種子公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子發(fā)芽

選取顆粒飽滿大小形態(tài)相似、無損傷的豇豆種子，用75%酒精消毒30 min，用蒸餾水沖洗3次，并將豇豆種子放入150 mmol·L-1的NaCl溶液和蒸餾水（對照）中浸泡12 h作鹽脅迫處理。然后將種子放置在鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿30粒，使用不同濃度的CaCl2溶液（0 mmol·L-1、15 mmol·L-1、20 mmol·L-1、25 mmol·L-1、30 mmol·L-1）分別對豇豆種子進(jìn)行處理，每組3次重復(fù)，將培養(yǎng)皿放置于光照培養(yǎng)箱中25 ℃恒溫培養(yǎng)，每天觀察記錄發(fā)芽情況。

1.2.2 幼苗生長指標(biāo)測定

選擇芽長相近無損傷的豇豆幼苗栽種于花盆中，每盆10株幼苗，每組3次重復(fù)，試驗組定期使用配制好的不同濃度的CaCl2溶液分別與150 mmol·L-1的NaCl溶液混合澆灌，對照組僅用蒸餾水或150 mmol·L-1的NaCl溶液進(jìn)行澆灌。當(dāng)蒸餾水對照組處理的幼苗株高達(dá)到15 cm左右時，測量每組幼苗的株高、葉寬、葉長、葉面積、葉厚度及根長，再測量葉子鮮/干重，根的鮮/干重。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2016和SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，本試驗的數(shù)據(jù)都為3次試驗的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度CaCl2溶液對鹽脅迫下豇豆種子發(fā)芽率的影響

由表1可知，與CK1、CK2相比，CaCl2溶液處理后的豇豆種子發(fā)芽率均低于CK1，高于CK2，隨著處理時間的增加，發(fā)芽率也逐漸增大。在鹽脅迫條件下，隨著CaCl2溶液濃度的增加，發(fā)芽率呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，當(dāng)CaCl2溶液濃度增加到25 mmol·L-1，與CK1最為接近，豇豆種子的發(fā)芽率達(dá)到最大值。說明鹽脅迫下的豇豆種子在25 mmol·L-1CaCl2溶液處理下緩解效果明顯，且培養(yǎng)3 d時的緩解效果最佳，發(fā)芽率達(dá)到90%。當(dāng)CaCl2溶液濃度增加到30 mmol·L-1時，鹽脅迫下的豇豆種子的發(fā)芽率達(dá)到最小值，說明較低濃度鈣處理對鹽脅迫下的豇豆種子有一定的緩解作用，過高濃度的鈣反而會抑制豇豆種子萌發(fā)。

2.2 不同濃度CaCl2溶液對鹽脅迫下豇豆幼苗生長的影響

由表2、表3可知，整體來看，CK1組豇豆幼苗生長發(fā)育最好。CK1與CK2相比，葉寬、株高、葉厚差異顯著，葉長、葉面積、葉鮮重、葉干重、根鮮重、根干重、根長差異極其顯著。單獨來看，葉寬與CK1相比，25 mmol·L-1CaCl2濃度處理的幼苗無顯著差異，其他濃度差異顯著;葉長和葉面積與CK1相比，25 mmol·L-1CaCl2濃度處理的幼苗無顯著差異，其他濃度與CK1相比均有差異，說明0～25 mmol·L-1CaCl2溶液對鹽脅迫下豇豆種子的葉寬、葉長和葉面積均有解毒作用，25 mmol·L-1CaCl2溶液解毒效果最好，但當(dāng)濃度達(dá)到30 mmol·L-1時，葉寬、葉長和葉面積的數(shù)值降低，且葉寬數(shù)值還低于CK2，說明過高濃度的鈣處理不僅解毒效果降低，可能還會加重毒害作用。

株高在CaCl2溶液濃度較高或較低時顯著差異，葉厚在CaCl2溶液試驗濃度范圍內(nèi)無顯著差異，但15～30 mmol·L-1CaCl2溶液對豇豆種子的株高和葉厚均有緩解作用，數(shù)值均高于CK2;葉鮮重/干重與CK1相比，0～15 mmol·L-1CaCl2溶液處理的豇豆幼苗有極顯著性差異，20 mmol·L-1CaCl2溶液處理的豇豆幼苗有顯著性差異，25 mmol·L-1CaCl2溶液處理的豇豆幼苗無顯著差異，且數(shù)值僅次于CK1，說明0～25 mmol·L-1CaCl2溶液對鹽脅迫下豇豆種子的葉鮮重/干重均有解毒作用，但25 mmol·L-1CaCl2溶液解毒效果最好;根鮮重/干重與CK1相比，25 mmol·L-1CaCl2濃度處理的幼苗無顯著差異，其他濃度差異極顯著，說明CaCl2溶液對根鮮重/干重解毒效果最好的濃度為25 mmol·L-1;根長與CK1相比，0～20 mmol·L-1CaCl2濃度處理的幼苗差異極顯著，25 mmol·L-1CaCl2濃度處理的幼苗無顯著差異，且隨著CaCl2溶液濃度的增加，根長呈現(xiàn)先增后降的趨勢，說明一定濃度的鈣處理對鹽脅迫有緩解作用，但濃度超過一定值后對植株的生長反而不利。

3 結(jié)論與討論

目前，土壤鹽漬化仍是困擾人類的重要環(huán)境問題，而且還在日益加重，嚴(yán)重威脅著農(nóng)業(yè)的發(fā)展[12]。據(jù)研究表明，鹽漬土中的鹽份往往通過滲透作用和離子毒害等影響植物萌發(fā)[13]，在植物的萌發(fā)階段和幼苗階段尤為敏感，極易受到鹽脅迫的毒害作用[14]。在鹽脅迫條件下，Na+大量進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)Na+增加;但過量的Na+會破壞質(zhì)膜透性，造成K+外滲，使Na+/K+值增大，導(dǎo)致植物體內(nèi)代謝紊亂，使植物的生長受到抑制，影響其正常發(fā)育[15]。大量研究表明，在鹽脅迫條件下，鈣對細(xì)胞膜有保護(hù)作用，通過將膜表面的磷酸酯、磷酸鹽及蛋白質(zhì)的羥基橋連起來，能維持鹽脅迫下細(xì)胞質(zhì)膜的穩(wěn)定性[16]。

所以，適量的外源鈣處理，對提高植物的抗逆性具有重要的意義。

本試驗研究表明，外源鈣處理對鹽脅迫下的豇豆種子萌發(fā)與生長有顯著的緩解作用，不同的CaCl2濃度對鹽脅迫下豇豆幼苗生長發(fā)育的緩解情況也不相同，通過鈣處理后對豇豆植株的地上部分的干重、鮮重和地下部分的干重、鮮重均有所改善。本試驗緩解鹽脅迫下的豇豆種子效果最佳的CaCl2溶液濃度為25 mmol·L-1，較低濃度的CaCl2溶液處理對鹽脅迫下的豇豆幼苗有一定的緩解作用，而高濃度的CaCl2溶液處理對鹽脅迫下的豇豆幼苗的緩解作用明顯下降，甚至?xí)又囟竞ΑＴ撗芯繉︳乖邴}漬地的栽種培育提供了一定的理論參考，對鹽漬地開發(fā)利用也具有一定的意義。

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（責(zé)任編輯：趙中正）