海水脅迫對矢車菊種子萌發的影響

張 雷， 陳 東

(連云港師范高等?？茖W校海洋港口學院， 江蘇 連云港 222006)

我國海岸線較長，島嶼眾多，土壤鹽堿化十分嚴重。我國為大力發展新能源產業、現代化服務業、先進制造業以及現代化農業，將大規模圍墾沿海灘涂區域[1-3]，與此相應的大規模城市綠化也越來越引起人們重視。因此，對鹽堿地綠化植被的篩選具有重要意義。

種子是植物生活史的重要階段，由于早期萌發的種子對不良環境抗性較弱，因此萌發的種子對海水的承受力能夠間接反映鹽性物質在植物生長過程中的影響[4]。

矢車菊(CentaureacyanusL.)為菊科、矢車菊屬，又名藍芙蓉、翠蘭，是一種長日照、一年生草本植物?；ㄉ喾N多樣，其中藍色、紫色花種最為名貴，主要生長在斜坡、田地間以及河流旁。由于其花瓣小巧，莖稈細長，壽命較長，在鮮花市場備受消費者的青睞[5]。而且矢車菊的花瓣中含有原花青素(一種自組裝的超分子金屬復合色素)，為科研人員研究花青素顯色機理提供了很好的材料[6-7]。矢車菊還是一種很好的消炎藥材，對濃腫、傷口愈合具有很好的作用[8]。目前，對于鹽堿化土壤以及海水對矢車菊種子萌發的影響研究鮮見報道。本實驗采用不同濃度海水處理矢車菊種子，探討矢車菊對海水的耐受能力，為更好地開發利用矢車菊提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

矢車菊種子于2017年3月購自江蘇省連云港市振興花卉市場。選擇飽滿、無病蟲害的種子備用。

海水于2017年3月取自江蘇省連云港市海頭灣臨近水域(海水鹽度為2.7%)。海水經過消毒、過濾處理后備用。

1.2 實驗方法

1.2.1種子消毒處理

用大燒杯配置濃度為3%的KMnO4溶液，然后用紗布將矢車菊種子包好浸泡于KMnO4溶液中進行消毒處理，15 min后用流水沖洗，剩余水分用吸水紙吸干。

1.2.2海水稀釋處理

分別取1 mL、5 mL、10 mL、15 mL、20 mL、30 mL海水用自來水定容至100 mL容量瓶中，配置成為1%、5%、10%、15%、20%、30%共6個梯度溶液，設自來水處理為對照，分別用150 mL的藍蓋瓶分裝后備用。

1.2.3種子萌發實驗

將21個培養皿洗凈，平均分成7組，每個培養皿鋪2張濾紙，放置50粒種子，定期、定量的補充自來水及相應濃度的海水，以第1組為對照組。將7組培養皿放置在平均溫度為(22±3)℃、平均相對濕度為(45±10)%的室內環境下進行培養。從實驗第2天開始，每天定時補充等量的不同濃度海水溶液，并對萌發數據進行詳細記錄。種子發芽即萌發初期胚根長與種子長度相等；發芽結束即發芽數連續3 d不增加[10]。第9天時測量矢車菊的根長與苗長。

1.2.4種子萌發參數

發芽率(%)=(培養第6天種子萌發數/實驗種子總數)×100%；

發芽勢(%)=(第2天發芽數/實驗種子總數)×100%；

發芽指數=∑(逐日發芽種子數/對應的發芽日數)；

簡化活力指數=發芽率×幼苗平均主胚根長。

1.2.5數據處理

利用Microsoft Excel 2000軟件對矢車菊種子的發芽率、發芽勢、發芽指數、簡化活力指數、根長、苗長進行繪圖、趨勢分析；利用SPSS 11.0軟件對數據進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 海水脅迫對矢車菊種子發芽率的影響

由圖1可知，矢車菊種子經不同濃度的海水處理后，發芽率總體呈先升后降的趨勢。當海水濃度為0～1%時，矢車菊發芽率略微上升；海水濃度大于1%時，矢車菊種子發芽率呈下降的趨勢；海水濃度為5%時，種子發芽率與ck基本一致。由表1可知，海水濃度小于15%時，種子發芽率與ck差異不顯著，但是海水濃度大于20%后，發芽率大幅度下降，與ck差異顯著。

表1 不同濃度的海水處理對矢車菊種子萌發的影響

圖1 不同濃度的海水處理對矢車菊種子發芽率的影響

2.2 海水脅迫對矢車菊種子發芽勢的影響

發芽勢是檢測種子萌發速度與整齊度的重要指標，是評價種子質量的重要參考數據[11]。由圖2可知，矢車菊種子經不同濃度的海水處理后，其發芽勢先略微升高再急速下降，最終降為0。海水濃度在0～5%范圍時，矢車菊種子的發芽勢大致相同；海水濃度大于5%，種子發芽勢快速下降，濃度為5%～10%時下降速度最快，當海水濃度為30%時，種子發芽勢降為0。由表1可知，海水濃度大于10%后矢車菊種子的發芽勢與ck差異顯著；小于5%時差異不顯著。

圖2 不同濃度的海水處理對矢車菊種子發芽勢的影響

2.3 海水脅迫對矢車菊種子發芽指數的影響

由圖3可以看出，隨著海水濃度的逐漸增加，矢車菊種子發芽指數先上升后下降。海水濃度小于1%時，種子的發芽指數呈上升趨向；大于1%時呈下降趨向。濃度為1%～20%時，種子的發芽指數下降速度基本一致，其圖像基本呈一條直線。由表1可知，當海水濃度小于10%時，矢車菊種子的發芽指數與ck差異不顯著，海水濃度大于15%后，矢車菊種子的發芽指數與ck差異顯著。

圖3 不同濃度的海水處理對矢車菊種子發芽指數的影響

2.4 海水脅迫對矢車菊種子簡化活力指數的影響

種子的簡化活力指數是評價種子質量、萌發、生長的重要指標，綜合了發芽率與生長天數，它更能反映種子在實際情況下的發芽速度及幼苗生長的潛力[12]。由圖4可知，海水脅迫對矢車菊種子簡化活力指數的影響總體呈先升后降的趨勢。海水濃度小于1%時，簡化活力指數隨著海水濃度的增加而增加；海水濃度大于1%時，矢車菊種子的簡化活力指數急速下降。海水濃度為30%時，矢車菊種子的簡化活力指數降為0。由表1可知，經不同濃度海水處理的矢車菊種子，其簡化活力指數均與ck差異顯著。

圖4 不同濃度的海水處理對矢車菊種子簡化活力指數的影響

2.5 海水脅迫對矢車菊種子根長的影響

由圖5、表1可知，矢車菊種子的根長隨著海水濃度的增加，其總體趨勢和簡化活力指數的圖像趨勢大致相同，都是先增加后減少。海水濃度為0～1%時，矢車菊種子的平均根長逐漸增加，與ck差異不顯著；海水濃度大于1%時，隨著海水濃度的增加矢車菊種子的平均根長逐漸下降；海水濃度大于10%時，下降坡度較為平緩，與ck相比差異顯著。

圖5 不同濃度的海水處理對矢車菊種子根長的影響

2.6 海水脅迫對矢車菊種子苗長的影響

由圖6可知，用不同濃度的海水對矢車菊種子進行處理時，矢車菊種子的平均苗長呈先升后降的趨勢。海水濃度大于1%時，矢車菊種子的平均苗長逐漸下降，海水濃度為30%時降為0，種子無萌發現象。由表1可知，海水濃度小于1%時，其平均苗長與ck差異不顯著，海水濃度大于5%時差異顯著。

圖6 不同濃度的海水處理對矢車菊種子苗長的影響

3 討 論

3.1 矢車菊種子萌發具有一定耐鹽性

本研究表明， 矢車菊種子對鹽化、海水侵蝕的土地具有一定的耐受性。數據顯示，矢車菊種子萌發參數(發芽率、發芽指數、發芽勢、簡化活力指數、萌發初期的根長、苗長)總體均呈先升后降的趨勢。海水濃度為1%時，矢車菊種子的所有萌發參數都為峰值，且海水濃度為5%時，雖然所有參數數值有所下降，但是矢車菊種子的發芽率、發芽勢、發芽指數均與ck無顯著差異，簡化活力指數雖差異顯著，但是其平均數值為11.91，是ck的65%。因此，低濃度的海水對矢車菊種子的萌發具有一定的促進作用。原因可能是較低濃度的海水對矢車菊細胞的迫害作用不強，未能引起其生理系統的大規模紊亂，反而刺激細胞內的耐鹽機理發揮作用，增強細胞對礦質元素的吸收與利用，激活酶促保護系統[13]，而且低濃度的海水可能還會使種子細胞形成適應性的調節機制，降低滲透勢，保證矢車菊種子的正常萌發[14]。

3.2 高濃度海水對矢車菊種子萌發具有一定的抑制、迫害作用

本研究表明，海水濃度大于5%時，各項指標均出現一定幅度的下降，特別是矢車菊種子的發芽勢、簡化活力指數、根長、苗長下降速度最快。當海水濃度達到20%時，所有參數的指標與ck差異顯著，而且平均發芽勢為3.33%，是ck的9%；平均根長2.23 cm，也占ck的9%；苗長平均值為0.6，僅為ck的3.4%。當海水濃度為30%時，各個萌發參數的指標與ck相比差異顯著，且所有指標的數值均接近0?？梢娸^高濃度的海水對矢車菊種子的生長沒有促進作用，更多的是迫害、抑制作用。原因可能是Na+累積產生毒害作用[15]或者是較高的海水濃度使植物細胞失水皺縮，甚至出現DNA片段化、細胞核濃縮變形等PCD特征[16]，使細胞失去生理功能，各種保護機制失去作用，酶系統失去活性，從而使矢車菊種子失去正常的生長功能，走向死亡[11]。

4 結 論

我國擁有著較長的海岸線，沿海城市較多，而且土壤鹽堿化嚴重，受多種人為因素的影響，鹽堿化速度正在加快，所以沿海城市的綠化應引起關注。矢車菊具有價格便宜、發芽率高、花色多種多樣的特點，且對鹽有一定的耐受性，在土壤鹽化較為嚴重的地區，可以定時適量的灑水，提高種子的生長質量，必要時可以采用基因工程技術提高矢車菊種子的耐鹽度，以便在鹽堿化嚴重的城市種植。