不同濃度赤霉素對受鹽脅迫的桑種子萌發的影響

蠶桑絲綢是我國的傳統產業，規模一直穩居世界第一的地位。但近年受諸多因素的影響，蠶桑行業科研人員、企業研發及行業管理者持續研發，不斷進行多維度產業轉型的探索，逐漸在食品、保健、生物材料、飼料、日用品等行業顯現出良好的應用開發勢頭和市場前景，現代桑樹產業開始興起。

現代桑樹產業以桑樹為中心，將桑樹用于養蠶、養畜禽和水產、食品、醫藥，以及改善生態環境的多元產業體系。它不僅包括桑產業和養蠶業結合而成的傳統蠶桑產業，及其延伸而成的蠶絲綢產業，還包括獨立于養蠶業的桑果、桑枝、桑葉、桑園開發利用的新興產業分支，以及傳統蠶桑絲綢產業鏈中多種資源開發利用，使現代桑樹產業成為一個內涵豐富、外延寬廣的產業體系。

大力發展現代桑樹產業，增量的土地用于栽種桑樹必不可少。因我國耕地面積不斷減少。不占用糧食耕地，而去利用那些受旱澇、鹽、堿侵害嚴重，農業生產水平低下的鹽堿地，發展栽種桑樹、養蠶及相關產業是現代桑樹產業正確的發展方向。

人們一直嘗試在某些鹽堿地區域開荒種桑。鹽堿地的特點是土壤中鹽分較多，土壤的鹽漬化往往延遲出苗時間，降低發芽率，阻礙桑樹生長，從而限制了桑樹種植的大規模發展。如何提高植物的抗鹽性，增加在鹽脅迫下農作物的產量是很多農業科研單位、主管部門關注的課題，探究桑樹對鹽脅迫的反應機制和抗鹽機理無疑是提高桑樹抗鹽能力的前提。

桑種子是顆粒較小的脂肪性種子，易變質，壽命短。蠶桑生產中，采用無性繁殖，可保持其性狀的相對穩定，能適應一定的自然環境和栽培條件，確保產葉量和葉質符合飼蠶的要求。利用植物生長調節劑來提高種子活力已成為最常見的手段，其中，赤霉素應用較廣泛。赤霉素種類繁多，對植物的生長發育有重要調控作用，它最顯著的特征就是可促進植物細胞伸長，也能促進細胞分裂，促進種子萌發和莖伸長。同時，它還可以起到抑制作用，如抑制過快成熟、側芽休眠、衰老、塊莖形成等。

通過本次實驗，研究不同濃度的赤霉素對受不同程度鹽脅迫的桑種子萌發及發芽的影響，以期鑒定出處理鹽脅迫較強的激素處理濃度與方式，為桑樹的耐鹽性育種和栽培提供一些理論依據，應用于鹽堿地區的規模開發。

一、材料與方法

研究不同濃度的赤霉素對受鹽脅迫的桑種子萌芽率和發芽率的影響，要注意以下幾點：桑種子經蒸餾水浸泡24 h后，分別采用濃度為25 mg·kg-1、50 mg·kg-1、100 mg·kg-1、150 mg·kg-1、200 mg·kg-1的赤霉素，結合氯化鈉濃度為50 mmol·L-1、100 mmol·L-1、200 mmol·L-1、300 mmol·L-1、500 mmol·L-1，和對照組共30個處理組合，連續7 d，測定種子萌發率。隨著赤霉素濃度的提高，不同組合的桑種子萌芽率和發芽率呈現先高后低的趨勢，說明赤霉素對調控植株生長發育作用明顯，但過高濃度對桑種子萌發有一定的抑制作用。在氯化鈉濃度不高于200 mmol·L-1的前提下，桑種子萌發時采用100 mg·kg-1赤霉素，會獲得較高的萌芽率和發芽率。

（一）試驗材料

試驗選用桑樹種子品種為育711 號；赤霉素（GA3 ）購買自杭州茉鋇特生物科技有限公司，純度規格為BR，純品系白色結晶，含量在99%以上，美國生產，進口分裝；氯化鈉采購自天津眾聯化學試劑有限公司，含量為99.5%。

（二）試驗方法

1.試驗設計。試驗共設30個處理。即為赤霉素（G） 、氯化鈉（N）分別設置 5 個不同的濃度水平，共25個組別；等量的蒸餾水浸泡種子僅加入氯化鈉（N）、不添加赤霉素（G） 處理作為對照（CK） ，共5個組別。

赤霉素濃度分別設置為25 mg·L-1、50 mg·L-1、100 mg·L-1、150 mg·L-1、200 mg·L-1，代號分別為G1、G2、G3、G4、G5；氯化鈉濃度分別設置為50 mmol·L-1、 100 mmol·L-1、200 mmol·L-1、300 mmol·L-1、500 mmol·L-1，代號分別為N1、N2、N3、N4、N5。對照組不添加赤霉素，氯化鈉濃度與N1、N2、N3、N4、N5相同，分別命名為CK-1、CK-2、CK-3、CK-4、CK-5；處理組為不同濃度赤霉素和氯化鈉的組合，如G1N1表示赤霉素濃度25 mg·L-1、氯化鈉濃度50 mmol·L-1，以此類推。試驗設計見下頁表 1。

2.種子的處理方法。挑選顆粒飽滿的桑種子在恒溫25 ℃ 下，放入蒸餾水中浸種24 h。吸干種子表面水分，均勻排列在培養皿（直徑 9 cm，內部墊上2層濾紙）中，往培養皿均勻注入已配置好的赤霉素和氯化鈉溶液。

培養皿放入人工智能氣候箱，設定16 h光照、8 h黑暗、光強度≥3000 lx和濕度 65%，以及恒溫 25 ℃的恒定條件培養，直到發芽結束。

每個培養皿放置30粒桑種子，種粒之間保持一定距離，進行3次生物學重復，每24 h測定發芽率、萌芽率，連續測定7 d，按時觀察記錄種子的萌發情況。當種子萌發胚根露出種皮2 mm，確認為萌發；當胚根長度≥5 mm，確認為發芽。發芽試驗進行期間定期滴加蒸餾水，保持發芽環境濕潤，防止因水分不足影響種子萌發。

3.調查指標及方法。每天同一時間觀察并記載種子發芽的情況，當天發芽個數最多時計算發芽勢，發芽試驗結束 后計算種子發芽率，計算公式如下：

種子萌發率＝（萌發數／種子播種數）×100％

種子發芽率＝（發芽數／種子播種數）×100％

種子發芽勢 = （ 第 n 天發芽種子數/供試種子數） ×100%

（三）數據處理方法

采用 Excel 軟件對數據進行處理，對處理后的數據進行統計分析。

二、結果與分析

（一）不同濃度的氯化鈉對桑種子發芽的影響

由表2可知，作為對照組的5個組別桑種子分別施加不同濃度的氯化鈉，未添加植物生長調節劑赤霉素，結果濃度越低的氯化鈉對桑種子的萌發影響比濃度高的要好一點，但當氯化鈉溶液濃度高于100 mmol ·L-1時，桑種子的萌發受阻明顯；當氯化鈉濃度高于200 mmol ·L-1 時，僅極少量種子萌發，且萌發時間明顯滯后；當氯化鈉濃度高于300 mmol ·L-1 時，種子不僅不萌發，其外殼明顯變成深褐色；即使添加了各種濃度的赤霉素的組別，氯化鈉濃度高于300 mmol ·L-1 的均未萌發。

（二）不同濃度的赤霉素（GA）對受鹽脅迫桑種子萌發的影響

對照組赤霉素濃度為0 mg·L-1時，桑種子萌發率極低，最高萌發率的CK-1組別總萌發率僅為25%；與CK-1同等氯化鈉濃度50 mmol·L-1，經過25～200 mg·L-1 5個不同濃度的赤霉素處理過的桑種子，5個組別總萌發率分別是：（G1NI）59%、（G2NI）70%、（G3N1）84%、（G4N1）50%、（G5N1）32%，而且萌發日期比對比組要早。

實驗數據表明，0～100 mg·L-1濃度范圍內，隨著赤霉素濃度升高，其萌發率顯著提高，其中，萌發日期最早的是100 mg·L-1濃度，萌發率最高的也是100 mg·L-1濃度，約81%；150～200 mg·L-1濃度范圍內，隨著赤霉素濃度升高，萌發率明顯降低，出芽參差不齊；全部數據綜合比較，萌發率從高到低排列，分別是G3、G2、G1組別、G4組別、G5組別，而且氯化鈉濃度則是從低到高組合到每一個赤霉素組別中。

（三）不同濃度的赤霉素（GA）對受鹽脅迫桑種子發芽的影響

由表2可知，桑種子的發芽率數據跟萌發率數據并非完全正相關。發芽率最好的是G3組別，其中，氯化鈉濃度最低（50 mmol ·L-1）的組合發芽率約為93%；其次是G1組別，其中，氯化鈉濃度最低（25 mmol ·L-1）的組合發芽率約為80%；第三的G5組別，其中氯化鈉濃度最低（50 mmol ·L-1）的組合發芽率約為73%；第四是G2組別，其中，氯化鈉濃度最低（50 mmol ·L-1）的組合發芽率約為70%；發芽率最小的是G4組別，其中，氯化鈉濃度最低（50 mmol ·L-1）的組合發芽率約為62%。

三、結論與討論

本次實驗表明，GA3作為一種人工合成的植物生長調節劑，與植物激素具有類似生理和生物學效應的物質，在一定濃度范圍內，促進受鹽脅迫桑樹種子的萌發有明顯的效果。

植物體內普遍存在內源赤霉素，對植物生長發育起重要調控作用，但在體內運輸沒有極性。例如，根尖合成的向上運輸，而嫩葉產生的向下運輸，在不同植物間運輸速度差異很大。在一定濃度范圍內浸泡GA3的桑種子，植物生長調節劑通過酶促水解方式，引起桑種子生長素、赤霉素、脫落酸等內源激素的變化，并引起種子內部生理與代謝活動的一系列變化，從而起到抵制鹽脅迫的作用。

根據本次實驗數據可知，萌發率和發芽率最好的是赤霉素濃度為100 mg·L-1、氯化鈉濃度為25 mmol ·L-1的組合G3N1，赤霉素濃度處于5個參數的中間值，氯化鈉濃度處于5個參數的最低值；在同樣氯化鈉濃度參數的情況下，赤霉素濃度越高的組合，如G5N1，其萌發率和發芽率反而不如赤霉素濃度低的組合，如G1N1。實驗數據證明了GA3可明顯促進受鹽脅迫桑種子的萌發，不過，我國鹽堿地分濱海鹽堿土和內陸鹽堿土2大類，其鹽類的陽離子和陰離子組成不一樣，在農業生產時，必須按實際的含鹽指標，通過反復實驗論證，找到合適當地的植物生長調節劑濃度范圍。

本次實驗還表明，個別組合的桑種子發芽率差異不顯著，與萌發率未呈現正相關關系，可能與實驗用的桑種子僅浸泡24 h蒸餾水有關。天津科研人員曾將赤霉素與營養物質硝酸鉀、硼砂、鉬酸銨混合使用，室溫下將油菜種子浸種4 h后清水洗凈，放入培養皿中保濕發芽，結果發現對種子萌發、秧苗生長有協同作用，混合使用的效果優于單獨使用。中國林業科學院科研人員將海桑種子在濕潤狀態下用700 lx的光照射和赤霉素溶液浸泡24～36 h，大大提高了海桑種子的發芽率和發芽勢。海桑是紅樹林的優良樹種之一，常年生長在含一定鹽度的海水中，與在鹽堿地栽種桑樹比較相似。但是，赤霉素、營養物質和光照如何起作用的內在機制尚未完全揭示，如何應用在桑種子抵御鹽脅迫，有待進一步深入研究。

綜上所述，不同濃度的GA3均對遭受鹽脅迫桑樹種子的萌發有促進作用。就本次實驗結果而言，在氯化鈉濃度不高于200 mmol·L-1的情況下，GA3濃度為100 mg ·L-1的組別無論在萌發率和發芽率的效果最佳，GA3濃度為50 mg ·L-1的組別在萌發率位居第二；同樣在氯化鈉濃度不高于200 mmol·L-1的情況下，發芽率位居第二的是GA3濃度為25 mg ·L-1的組別。

作者簡介：李達睿 （2008—），男，北京人，高中生在讀，主要從事桑樹栽培技術等研究。

通信作者：肖萬里 （1979—），男，山東壽光人，碩士，副教授。