NaCl 處理對甜瓜種子萌發的影響

周 丹，尚建立，王吉明，李 娜，馬雙武

（中國農業科學院鄭州果樹研究所 鄭州 450009）

近年來，土壤鹽漬化已成為制約農業生態可持續發展的一大因素。我國鹽漬化土地面積大、分布廣、類型多，總面積約占國土面積的1.03%[1]。由于灌溉水水質差、排水不當等人為因素造成的土壤鹽漬化使得可用耕地面積進一步減少。因此，對于耐鹽農作物的需求也日益加劇。甜瓜（Cucumis meloL.）是最早被報道具有一定耐鹽性的植物之一[2]，已有大量科研工作者對鹽脅迫下甜瓜種子萌發期、苗期、果實發育期等[3-7]不同時期的生長變化進行了研究，但目前沒有專門針對甜瓜資源進行耐鹽篩選研究，因此還沒有適合大面積推廣的耐鹽甜瓜品種。我國甜瓜種質資源豐富，其中不乏優異的抗性種質[8]，但是由于缺乏高效的耐鹽篩選方法，無法大規模對資源進行鑒定評價并篩選抗源，一些潛在的優異抗性種質無法得到合理地利用。因此，建立合適高效的耐鹽篩選方法以篩選高抗品種具有重要意義。

筆者選用了20 個不同的甜瓜種質進行了萌發試驗，探究了不同質量濃度NaCl 處理對甜瓜萌發的影響，以期確定甜瓜萌發期耐鹽性鑒定和篩選的最佳質量濃度，為甜瓜種質資源耐鹽性篩選提供方法參考和依據。

1 材料與方法

1.1 材料

20 份不同甜瓜材料均來自國家西瓜甜瓜中期庫，材料編號為S01～S20，所用甜瓜種質資源是從中期庫可用資源中隨機選擇，各種質的名稱、類型及來源見表1。

表1 試驗所用種質資源名稱及類型

1.2 方法

試驗于2019 年9 月在西甜瓜中期庫實驗室實施，于2020 年3 月進行了重復試驗。試驗設置了5 個不同質量濃度梯度的NaCl 溶液處理組A 組、B 組、C 組、D 組、E 組，各組NaCl 溶液質量濃度依次為0、8、12、16、20 g·L-1。將20 份甜瓜種子各取20 粒裝網袋，用不同質量濃度的NaCl 溶液于室溫浸種過夜（約16 h），使用相應質量濃度的NaCl 溶液浸濕過的紗布包好，再用保鮮膜覆蓋保濕，放入恒溫箱中，33 ℃催芽，24 h 后開始測定種子萌發相關指標，根長突破種殼1 mm 即判定為已萌發。同時在種子發芽統計的前3 d，每天從每份試驗樣品中選取3 顆種子，用直尺測量種子根長，樣品當天的萌發根長取3 顆種子根長的平均值。

記錄不同質量濃度NaCl 脅迫下不同甜瓜種子的發芽數和根長，計算種子的當天發芽比率、發芽率、發芽指數，并進行統計分析。

發芽勢/%=（第4 天發芽種子數/試驗種子總數）×100；

發芽率/%=（種子達到完全發芽時發芽種子數/試驗種子總數）×100；

發芽指數=∑（Gt/Dt）；Gt 指不同發芽時間時的發芽總數，Dt 指不同發芽時間。發芽指數的大小直接體現了種子的活力大小。

1.3 數據分析

數據采用Excel 2007 和SPSS 19.0 進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同NaCl處理下甜瓜種子的萌發動態

試驗統計了甜瓜種子0～7 d 的當天發芽比率，并用表2 展示了不同質量濃度NaCl 處理下不同甜瓜種子的發芽勢。對照組中，甜瓜種子均在1 d 內啟動萌發，且所有種子發芽勢均能夠達到80%以上，表明本試驗所用甜瓜種子萌發活力良好。處理組B（8 g·L-1）中，1/3 的種子第2 天才開始萌發，但大部分材料發芽勢都在60%以上，部分材料發芽勢與對照相比差異極顯著，如S06、S08、S09、S11、S14、S15、S19、S20。NaCl 質量濃度達到12 g·L-1（C 組）時，不同材料發芽勢開始出現明顯差異。只有約1/3 的材料在第1 天開始萌發，約1/3 的材料分別在第2 天、第3 天、第4 天才開始萌發，還有約1/3 的材料一直都未萌發。S02、S07、S17 發芽勢與對照沒有顯著差異，S01、S04、S16 與對照差異顯著，其余材料均與對照有極顯著差異，其中S08、S12、S14、S15、S19、S20發芽勢為0。當NaCl 質量濃度達到16 g·L-1（D 組）時，所有甜瓜的發芽勢均有極顯著降低且都在2 d 后開始陸續萌發。其中發芽勢最高為80%（S07），幾乎一半的材料發芽勢為0。E 組（20 g·L-1）中，90%的材料發芽勢為0，僅S01、S02 有少量種子萌發。

整體看來，NaCl 處理對甜瓜種子萌發的影響隨著質量濃度的增加而逐漸加強。隨著處理質量濃度的增加，甜瓜種子萌發不斷延遲，且發芽勢呈不斷降低的趨勢。不同處理下甜瓜的發芽種子比率均在第4 天左右達到最大值（即發芽勢），而后基本不變。20 份甜瓜種質種子的發芽勢在12 g·L-1處理時區別最為明顯，16 g·L-1處理中極少數耐鹽種質可與其余材料明顯區別開來。

2.2 不同NaCl處理下20份不同甜瓜種質的發芽率

發芽率數據顯示，隨著NaCl 質量濃度的升高，部分種質的發芽率呈現出先升高后降低的趨勢（表3）。其中S01、S03、S10、S16 的發芽率都在8 g·L-1時達到最高，而后隨著NaCl 質量濃度的升高而顯著降低，而S02 則在12 g·L-1時發芽率達到

表2 20 份甜瓜的發芽勢

表3 20 份甜瓜的發芽率

最高。此外，S07、S12、S18 在NaCl 質量濃度為8 g·L-1時的發芽率與對照一致，隨著質量濃度明治繼續上升發芽率開始下降。表明NaCl 質量濃度在8 g·L-1和12 g·L-1時，對部分甜瓜種子發芽具有促進作用。在C 組（NaCl 質量濃度為12 g·L-1）中，20份甜瓜資源的發芽率出現明顯差異，此時有發芽率仍與對照組一致的，如S07；有發芽率下降了50%左右的，如S10；而S08、S12、S14、S15、S19、S20 這6 份種質對高質量濃度鹽處理比較敏感，發芽率均為0。NaCl 質量濃度為16 g·L-1時，一半以上的材料種子發芽率為0，且僅S02 和S07 的發芽率維持在50%以上。當NaCl 質量濃度上升至20 g·L-1時，只有2 份種子（S02、S07）萌發，但發芽率都在20%以下，說明此時鹽質量濃度過高，已經嚴重危害了種子的正常生理活動。

不同NaCl 處理下20 份不同種質甜瓜的發芽率數據表明，S02、S07 具有較好的耐鹽性，S14、S19對鹽處理比較敏感，耐鹽性相對較差。

2.3 不同NaCl處理下20份不同甜瓜種質的發芽指數

為了研究不同質量濃度NaCl 處理對甜瓜種子活力的抑制程度，試驗對比了不同處理下甜瓜種子發芽指數（表4），該指數值越高，表明種子活力越高。S01、S02、S04、S07、S17 在B、C、D 組處理下的發芽指數與對照組相比差距不大，表明它們在這3個處理中種子活力受抑制程度不大。而S03、S10、S16 雖然在B 組處理中發芽率更高，但發芽指數相較對照組都有了不同程度的降低，說明8 g·L-1的NaCl 處理雖然對這3 份種質的種子發芽率具有促進作用，但種子活力仍然受到抑制。其余各甜瓜種質的發芽指數均隨著處理質量濃度的增加而減小，表明對大部分甜瓜種質而言，種子活力受抑制的程度都隨著NaCl 處理質量濃度的增加而增加。S08、S11、S14、S15、S19、S20 這幾份種質的發芽指數在8 g·L-1NaCl 處理下與對照相比顯著降低，且都在處理濃度達到16 g·L-1時種子發芽指數降為0，種子完全失活。表明這幾份種質材料對鹽處理非常敏感，耐鹽性均較差。

表4 20 份甜瓜的發芽指數

2.4 不同NaCl處理對甜瓜種子萌發期根長的影響

為了進一步探究不同質量濃度的NaCl 對甜瓜種子萌發的影響，試驗測量了不同種質甜瓜萌發前3 天的根長。表5～7 展示了不同質量濃度NaCl 處理下甜瓜種子的萌發根長。在正常條件下，甜瓜種子萌發第1 天根長都在1 cm 左右，而后逐天增長，第2 天可伸長至5 cm 左右，第3 天時，根長最長能達到16 cm，最短也在8 cm 左右。3 d 的根長比較均顯示，鹽處理下根的生長受到了抑制，受抑制的程度隨著鹽質量濃度的增加而增強。

表5 20 份甜瓜第1 天平均萌發根長

表6 20 份甜瓜第2 天平均萌發根長

B 組中，S01、S02 的根長在第1 天即表現出較好的長勢，根長均與對照差異不顯著，且在后續觀察中也表現出明顯的持續性增長。觀察第3 天根長發現，鹽處理質量濃度為8 g·L-1時，甜瓜種子根長均達到2 cm 以上。鹽處理質量濃度達到12 g·L-1時，不同種質根長受抑制程度出現明顯分化，一半的種質根長始終在2 cm 以下。當鹽處理質量濃度增加至16 g·L-1時，大部分種質根長一直為0，只有少數，如S01、S02、S03、S07 等根長保持持續逐天增長。20 g·L-1的鹽質量濃度處理下僅2 份種質（S02、S07）根長在每天增長，但長勢緩慢，且到第3天根長都在2 cm 以下。綜合3 天的數據發現，S08、S14、S15、S20 均表現出較強的鹽敏感性，他們的根長在低鹽質量濃度處理時與對照相比差異明顯，在后續培養中根長增長緩慢，這種根長生長被抑制的程度也隨著NaCl 處理質量濃度的增加而增強。

綜上所述，甜瓜種子萌發根長從第一天開始即隨著NaCl 處理質量濃度的增加而降低。第3 天時，不同質量濃度下的甜瓜種子根長差異最大，12 g·L-1鹽脅迫下不同種質種子根長差異最大。20份種質中，S01、S02、S07 的根長生長受抑制程度相對較小，為相對耐鹽材料；S08、S14、S15、S20 對鹽處理較為敏感。

3 討論與結論

近年來，農作物耐鹽篩選在大豆、高粱、甜菜、西瓜中都有研究報道[9-12]，但使用的耐鹽評價方法多較為復雜，通常是將萌發期的發芽率、發芽勢、發芽指數或胚根長等相關指標進行綜合分析。針對甜瓜的耐鹽性也有不少科研工作者進行了探究。2010 年朱春燕等[13]研究發現，甜瓜種子發芽率、發芽勢、發芽指數對種子萌發期耐鹽性貢獻率較大。2013 年趙九洲等[14]認為發芽勢、發芽率、平均發芽速度、活力指數、胚根長等與甜瓜萌發期耐鹽堿性的相關關系顯著，可作為萌發期甜瓜耐堿性篩選的主要鑒定指標。本試驗選擇了種子萌發期的發芽率、發芽指數及胚根長作為分析指標。

萌發動態變化顯示，在鹽脅迫下，大部分甜瓜種子發芽比率在第4 天即達到最大值，第4 天后，甜瓜種子發芽比率基本不變。因此筆者認為，在進行大量資源耐鹽性評價篩選時，可將萌發數據統計時間縮短至4 d，既節約了勞力成本，也可大大節約時間成本。NaCl 處理質量濃度在8 g·L-1時無法將各種質對NaCl 處理的耐受力區分開，該質量濃度處理顯然達不到耐鹽鑒定或篩選的目的。12 g·L-1的NaCl 處理下不同種質的發芽率、發芽指數差異開始明顯，此時既有部分材料發芽率與對照組一致，也有一些種質萌發被完全抑制發芽率為0，處于二者之間的發芽率值分布也相對較為均勻，反映出該質量濃度適宜作為甜瓜萌發期耐鹽鑒定的指標。當NaCl 質量濃度達到16 g·L-1時，僅剩S07 發芽率達到80%，90%以上的種質發芽都受到抑制，發芽率都在50%以下，發芽指數相較對照組都降低了50%以上。分析結果發現，16 g·L-1對大部分甜瓜種子萌發都存在較大的抑制作用，不適宜用于耐鹽鑒定，但能夠將高度耐鹽種質與其他材料區分開，可用作甜瓜資源的耐鹽性抗源的篩選。NaCl 質量濃度上升至20 g·L-1時，發芽率、發芽指數抑制指數都表明所有甜瓜種子活力都幾乎被完全抑制。有學者研究發現，低質量濃度的NaCl 溶液（質量濃度≤1%）處理對某些甜瓜種質材料有促進種子萌發的作用[15]，而在本試驗中，某些種質在8 g·L-1NaCl 溶液處理下，發芽率或發芽指數高于對照組，這與前人研究結論一致。張雪彬[16]研究發現，高質量濃度鹽處理對甜瓜種子萌發具有抑制作用，且質量濃度越高，抑制作用越強；國外學者Sivritepe H ?[17]通過鹽處理甜瓜幼苗發現，高質量濃度鹽處理對甜瓜幼苗生長具有抑制作用。本試驗中發芽勢、發芽率和發芽指數數據均證實了這一結論。胚根長的數據顯示，NaCl 的處理會導致胚根生長受到抑制，抑制程度隨著質量濃度的增加而增強，這一結果也進一步證明了前人的研究結論。

試驗通過種子發芽法對20 份甜瓜資源在不同質量濃度NaCl 處理下的耐鹽性進行了探究，綜合發芽率、發芽指數及根長統計數據，20 份甜瓜種質資源中，S02（‘且末泰熱’）具有較強的耐鹽性，S01、S04、S06、S07、S17 的耐鹽性次之；S08、S14、S19、S20 的耐鹽性較差，其中S14（‘金巴齒’）對鹽處理最為敏感。

萌發數據分析發現，發芽后第4 天可作為耐鹽性篩選數據統計期限；8 g·L-1NaCl 處理能夠提高部分甜瓜種質種子發芽率；NaCl 質量濃度為12 g·L-1時，不同甜瓜種質的發芽率差異明顯，適合用于甜瓜資源耐鹽篩選；16 g·L-1的NaCl 處理對甜瓜種子萌發有強烈的抑制作用，但能夠使高度耐鹽種質與其他資源區分開，適宜作為甜瓜種質資源耐鹽性抗源篩選；20 g·L-1的NaCl 超過了大部分種質的鹽耐受臨界值，90%的種質發芽率為0。無論是高質量濃度還是低質量濃度NaCl 處理均對所有的甜瓜種子活力和萌發期的根長生長產生了抑制，抑制作用隨著質量濃度的增加而增強。