NaCl溶液和NaHCO3溶液對大黃種子萌發的影響

摘要：為研究鹽堿脅迫對大黃種子萌發的影響，文章以大黃種子為試驗材料，采用培養皿紙上發芽方式，選用蒸餾水（CK）、1‰、2‰、4‰、6‰、8‰、10‰共7個濃度梯度的 NaCl溶液、NaHCO3溶液，研究NaCl溶液、NaHCO3溶液脅迫對大黃種子發芽率、發芽勢、相對發芽率、相對鹽害率、耐鹽程度等的影響。結果表明，NaCl溶液和NaHCO3溶液脅迫對大黃種子發芽率、發芽勢、發芽指

數、相對發芽率、胚根長影響較為明顯，低濃度鹽溶液對大黃種子發芽有促進作用，但隨著溶液濃度的增加，鹽脅迫作用增加，大黃種子的發芽率、發芽勢、發芽指數、相對發芽率、胚根長、苗鮮質量均降低。NaCl溶液脅迫下，大黃種子萌發的耐鹽濃度為3.403‰，半數抑制濃度為7.047‰，極限濃度為14.590‰；NaHCO3溶液脅迫下，大黃種子萌發的耐鹽濃度為2.146‰，半數抑制濃度為4.008‰，極限濃度為7.486‰。鹽溶液脅迫濃度越高，大黃種子的相對發芽率越低，二者呈負相關關系。試驗表明，大黃種子具有一定的耐鹽堿能力。

關鍵詞：大黃；種子萌發；NaCl；NaHCO3；脅迫

中圖分類號：S567.23+9

文獻標識碼：A

文章編號：1002-0659（2024）04-0005-06

我國沿海地區廣泛分布著鹽漬土，這些地區土壤中存在著大量的鹽分，給當地的城市綠化和草地建設帶來了很大困難[1]。鹽堿脅迫直接影響植物的呼吸作用、光合作用、養分同化等，亦會引起植物激素失衡，間接影響植物合成活性氧物質，導致植物中的蛋白質、核酸、脂質等大分子被破壞，從而限制植物生長及產量的提高[2]。

大黃（Rheum palmatum L.）為蓼科大黃屬植物，是多年生高大草本植物，根莖粗壯，多生于草坡和山地林緣，或栽培或野生。大黃亦稱“南大黃”“馬蹄大黃”等，是中醫臨床和中成藥生產中大量使用的重要藥材，藥用歷史悠久[3]。大黃通常以干燥的根及干燥的根莖入藥，具有行瘀化積、清火解毒、瀉熱攻下、消腫等功效，還具有清除體內氧自由基、調節免疫等諸多作用[4]，

臨床應用廣泛，市場需求旺盛。大黃在我國主產于青海省同仁市、青海省海南藏族自治州同德縣以及甘肅省隴南市禮縣等地，在天津市等沿海中輕度鹽堿地區并無大面積集約化種植。

本試驗通過研究不同鹽堿濃度對大黃種子萌發的影響，探究大黃種子的耐鹽堿能力，為大黃在天津地區種植提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

大黃種子：購于河北省保定市安國市北方中草藥種植基地。

1.2 試驗方法

隨機選取適量且均勻飽滿的大黃種子，在0.1%的KMnO4溶液中浸泡10 min進行消毒，消毒結束后，用清水反復沖淋至沒有KMnO4顏色為止。隨機選取50粒經過消毒的大黃種子，置于墊入雙層濾紙的培養皿（9 cm）中，在大黃種子上加蓋一層濾紙，以蒸餾水為對照組（CK），

處理組分別用濃度為1‰、2‰、4‰、6‰、8‰、

10‰的NaCl溶液、NaHCO3溶液浸潤濾紙，倒出多余水分，使大黃種子處于適宜萌發的濕度下，

后置于25 ℃恒溫培養箱中進行暗培養。蒸餾水對照組（CK）3 d內無新增大黃種子萌發視為試驗終止[5]。

試驗分為預試驗和正式試驗。預試驗選用濃度較高、梯度間隔大的NaCl溶液、NaHCO3溶液進行種子發芽試驗，可提前快速確定大黃種子耐NaCl溶液、NaHCO3溶液的最高范圍，為正式試驗提供依據。預試驗中，NaCl溶液、NaHCO3溶液濃度分別設置為4‰、8‰、12‰，以蒸餾水為對照組（CK），每天定時用對應的試驗溶液充分潤洗濾紙，使大黃種子呈濕潤狀態，并保持大黃種子萌發環境鹽溶液濃度的準確性，防止因水分蒸發造成培養皿鹽溶液濃度升高。預試驗持續時間為7 d，每天定時觀察大黃種子發芽情況并記錄試驗數據。

根據預試驗結果分析得出，12‰濃度NaCl溶液、NaHCO3溶液處理的大黃種子無法萌發，因此正式試驗選用濃度為1‰、2‰、4‰、6‰、8‰、10‰的NaCl溶液、NaHCO3溶液對大黃種子進行鹽堿脅迫處理，以蒸餾水為對照組（CK），每天定時用對應的試驗溶液充分潤洗濾紙，使大黃種子呈濕潤狀態，保持大黃種子萌發環境鹽溶液濃度的準確性，防止因水分蒸發造成培養皿鹽溶液濃度升高。正式試驗持續時間為11 d，以種子發芽數最多的天數為種子的發芽高峰期。觀察不同鹽溶液處理下大黃種子發芽情況，并記錄試驗數

據。試驗第12天，從每個培養皿中隨機取5粒萌發的種子，測量大黃種子苗鮮質量、胚根長，發芽數不足5粒的取全部發芽種子，測量后計算平均數。

1.3 測定項目與測定方法

測量并計算大黃種子的發芽率（Germination

rate，GR）、發芽勢（Germination energy，GE）、

發芽指數（Germination index，GI）、活力指數

（Vitality index，Ⅵ）、胚根長（坐標紙測量）、

苗鮮質量（萬分之一電子天平測量）、相對發芽率（Relative germination rate，RGR）、相對鹽害率（Relative salt damage rate，RSDR）。

發芽率（%）=

發芽種子數

×100

供試種子數

發芽勢（%）=

當日發芽率最高時的發芽數

×100

供試種子數

發芽指數=∑（第 t 天種子的萌發數/ t 天數）

活力指數=發芽指數×苗鮮質量

相對發芽率

（%）

=

某一種鹽堿溶液處理下

的種子發芽率

×100

對照組（CK）種子發芽率

相對鹽害率

（%）

=

對照組種子發芽率－各處理種子發芽率

×100

對照組（CK）種子發芽率

耐鹽程度分析：耐鹽濃度（適宜值），為種子相對發芽率達到75％時的鹽濃度；半數抑制濃度（臨界值），為種子相對發芽率達到50％時的鹽濃度；極限濃度，為種子相對發芽率達到25％時的鹽濃度[6]。

1.4 數據處理

使用SPSS 26.0軟件進行方差分析，利用LSD和Duncan（D）進行數據比較，采用SPSS軟件中Probit（概率單位回歸）分析“濃度—相對發芽率”

關系，利用Excel 2016軟件進行數據繪圖處理。

2 結果與分析

2.1 NaCl溶液處理下大黃種子的萌發狀況

由表1可知，在NaCl溶液處理下，大黃種子的發芽率、發芽勢、相對發芽率均隨著NaCl溶液濃度的升高而降低，呈負相關關系，且均低于對照組（CK）；相對鹽害率隨著NaCl溶液濃度的升高而升高，呈正相關關系，且均高于對照組（CK）。對照組（CK）大黃種子的發芽率、發芽勢均極顯著高于各濃度NaCl溶液處理，且

隨著NaCl溶液濃度的升高，大黃種子萌發的各項指標顯著降低。由此可見，本試驗設計的NaCl溶液濃度范圍均不利于大黃種子發芽。本試驗中，NaCl溶液濃度最高為10‰，大黃種子的發芽率為8.00%，發芽勢為6.67%，相對發芽率為12.37%，相對鹽害率為87.63%，表明在10‰濃度NaCl 溶液處理下，仍有一部分大黃種子可以正常發芽，表明大黃種子具有一定的耐鹽性[7]。

由表2可知，對照組（CK）大黃種子的苗鮮質量最高，胚根長最長，種子發芽指數、活力指數最高，且均極顯著高于各濃度NaCl溶液處理，1‰濃度NaCl溶液處理與對照組（CK）處理的大黃種子胚根長顯著高于其他濃度NaCl溶液處理，其差異顯著性隨著NaCl溶液濃度的升高而降低，呈負相關關系。所有濃度NaCl溶液處理均會降低大黃種子的苗鮮質量、發芽指數、

活力指數，且隨著NaCl溶液濃度的增加，大黃種子的發芽指數、活力指數降低，種子發芽速度減緩，活力減弱，除1‰濃度NaCl溶液處理外，

其他濃度NaCl溶液處理下大黃種子的胚根長均隨著NaCl溶液濃度的升高明顯縮短。當NaCl溶液濃度達到6‰時，大黃種子的胚根長減少60%以上。1‰濃度NaCl溶液處理下，大黃種子的胚根長最長，2‰濃度NaCl溶液處理下，大黃種子的胚根長與對照組（CK）差距極小。綜合表2可知，雖然1‰和2‰低濃度NaCl溶液對大黃種子的發芽具有較明顯的抑制作用，但對于已發芽的大黃種子胚根生長有促進作用[8]。采用SPSS軟件中“概率單位回歸”方法分析NaCl溶液濃度與大黃種子相對發芽率的對應關系，得出NaCl溶液脅迫下的模型方程為：Probit（p）=

-8.146+9.059X，大黃種子在NaCl溶液處理中萌發的耐鹽濃度（適宜值）為3.403‰，半數抑制濃度為7.047‰，極限濃度為14.590‰。

由圖1可知，大黃種子隨著時間推移在NaCl溶液脅迫下逐漸萌發，對照組（CK）與NaCl溶液處理組的大黃種子在第4天開始萌發，

其累積萌發率差異較小。第6天開始，大黃種子迅速萌發，發芽勢最高，對照組（CK）與NaCl溶液處理的大黃種子累積發芽率出現顯著差異，之后趨于平穩，其中對照組（CK）大黃種子的發芽率最高，而NaCl溶液處理下大黃種子的發芽率隨著NaCl溶液濃度的升高而降低。對照組

（CK）大黃種子的發芽勢最高，而NaCl溶液處理下大黃種子的發芽勢隨著NaCl濃度的升高而降低。在4‰及以上濃度NaCl溶液處理下，大黃種子從第5天開始發芽，第8天發芽勢最高。由此可見，NaCl溶液濃度對大黃種子的發芽進程亦有影響。

2.2 NaHCO3溶液處理下大黃種子的萌發情況

由表3可知，在1‰濃度NaHCO3溶液處理

下，大黃種子的發芽率、相對發芽率均高于對照組（CK），而相對堿害率低于對照組（CK），其他濃度NaHCO3溶液處理下大黃種子的發芽率、

相對發芽率均隨著NaHCO3溶液濃度的升高而降

低，呈負相關關系，且均低于對照組（CK）。除

1‰濃度NaHCO3溶液處理外，其他濃度NaHCO3溶液處理大黃種子的相對鹽害率均隨著NaHCO3溶液濃度的升高而升高，呈正相關關系，且均高于對照組（CK）。對照組（CK）大黃種子的發芽率、發芽勢均極顯著高于各濃度NaHCO3溶液處理，1‰濃度NaHCO3溶液處理大黃種子的發芽率也極顯著高于其他NaHCO3溶液濃度處理，其

他濃度NaHCO3溶液處理均隨著溶液濃度升高，大黃種子萌發的各項指標顯著降低。由此可見，

本試驗設計的極低濃度NaHCO3溶液對大黃種子萌發起到促進作用，高濃度NaHCO3溶液對大黃種子的萌發具有抑制作用。本試驗中，NaHCO3溶液濃度最低為1‰，大黃種子的發芽率為66.67%，發芽勢為34.00%，相對發芽率為103.10%，相對鹽害率為-3.09%；NaHCO3溶液濃度最高為10‰，大黃種子的發芽率為7.33%，發芽勢為4.00%，相對發芽率為11.34%，相對鹽害率為88.66%，說明1‰濃度NaHCO3溶液對大黃種子的萌發具有促進作用，在10‰濃度NaHCO3溶液處理下，仍有一部分大黃種子可以正常萌發。采用SPSS軟件中“概率單位回歸”分析NaHCO3溶液濃度與大黃種子相對發芽率的對應關系，得出NaHCO3溶液脅迫下的模型方程為：Probit（p）=4.050-2.442X，大黃種子在NaHCO3溶液處理中萌發的耐鹽堿濃度（適宜值）為

2.146‰，半數抑制濃度為4.008‰，極限濃度為7.486‰。

由表4可知，對照組（CK）大黃種子的苗鮮質量最高，胚根長最長，種子發芽指數、活力指數最高，且均極顯著高于NaHCO3溶液各濃度處理。1‰濃度NaHCO3溶液處理和對照組（CK）

處理的大黃種子胚根長、種子發芽指數極顯著高于其他濃度NaHCO3溶液濃度處理，其顯著性隨著NaHCO3溶液濃度的升高而降低，呈負相關關系。

所有濃度NaHCO3溶液處理均降低大黃種子的苗鮮質量、胚根長、發芽指數、活力指數，且隨著NaHCO3溶液濃度的增加，大黃種子的發芽指數、活力指數降低，發芽速度減緩，種子活力減弱，胚根長明顯縮短。當NaHCO3溶液濃度達到4‰時，大黃種子的胚根長減少70%以上，當NaHCO3溶液濃度為10‰時，大黃種子萌發活力指數降為0.02。

由圖2可知，在NaHCO3溶液脅迫下，大黃種子隨著時間推移逐漸萌發，對照組（CK）與處理組的大黃種子在第4天開始萌發，二者處理的大黃種子累積萌發率差異較小。大黃種子第6天開始迅速萌發，二者處理的大黃種子累積發芽率出現顯著差異，之后趨于平穩。大黃種子的發芽率、

發芽勢以對照組（CK）最高，而NaHCO3溶液處理下大黃種子的萌發指標則隨著NaHCO3溶液濃度的升高而降低。在8‰濃度NaHCO3溶液處理下，大黃種子從第5天開始發芽，第7天發芽勢達到最高值；在10‰濃度NaHCO3溶液處理下，大黃種子從第6天開始萌發。由此可見，NaHCO3溶液濃度對大黃種子的發芽進程亦有顯著影響。

2.3 不同濃度NaCl溶液和NaHCO3溶液處理下

大黃種子的萌發率

從圖3可以看出，所有濃度NaCl溶液處理均對大黃種子的萌發產生負面影響，NaCl溶液濃度越高，大黃種子的發芽率越低。除1‰濃度NaHCO3溶液處理大黃種子的萌發率高于對照組（CK）外，大黃種子的萌發率均隨著其他濃度NaHCO3溶液升高而降低。相同濃度NaCl溶液和NaHCO3溶液處理，NaCl溶液處理大黃種子的發芽率明顯高于NaHCO3溶液處理，由此可知，NaHCO3溶液對大黃種子的萌發脅迫程度更高。10‰濃度NaCl溶液、NaHCO3溶液處理大黃種子的發芽率相近，而高濃度NaCl溶液、NaHCO3溶液處理則對大黃種子的萌發有較強的抑制作用。

3 結論與討論

本試驗結果表明，所有濃度NaCl溶液處理大黃種子的萌發率均低于對照組（CK），即所有濃度NaCl溶液處理均不利于大黃種子的萌發，且大黃種子的萌發率隨著NaCl溶液濃度的升高而降低，呈負相關關系，僅1‰濃度NaCl溶液處理對大黃種子的胚根生長有促進作用，但低濃度NaCl溶液仍對大黃種子發芽等其他種子萌發指標有較明顯的抑制作用。大黃種子的發芽率、相對發芽率、發芽勢、苗鮮質量、胚根長、活力指數和發芽指數均隨著NaCl溶液濃度的升高而降低，相對鹽害率隨著NaCl溶液濃度的升高而升高。大黃種子在NaCl溶液處理中萌發的極限濃度為14.590‰，半數抑制濃度為7.047‰，耐鹽濃度（適宜值）為3.403‰。

低濃度（1‰）NaHCO3溶液對大黃種子萌發有促進作用，在1‰濃度NaHCO3溶液處理下，大黃種子的發芽率、相對發芽率均高于對照組（CK），相對鹽害率為負值。除低濃度（1‰）NaHCO3溶液以外，大黃種子的發芽率、發芽勢、相對發芽率、苗鮮質量、胚根長、活力指數、發芽指數均隨著NaHCO3溶液濃度的升高而降低，相對鹽害率隨著NaHCO3溶液濃度的升高而升高。大黃種子在NaHCO3溶液處理中萌發的極限濃度為7.486‰，半數抑制濃度為4.008‰，耐鹽濃度（適宜值）為2.146‰。相較于NaCl溶液脅

迫，低濃度NaHCO3溶液對大黃種子的萌發有促進作用，但大黃種子在NaHCO3溶液中萌發的耐鹽濃度、半數抑制濃度、極限濃度均低于NaCl溶液，說明大黃種子對 NaHCO3溶液濃度更加敏感且適應性更弱。

在不同濃度NaCl溶液和NaHCO3溶液處理中，大黃種子的萌發率均隨著這兩種溶液濃度的升高而降低，但這兩種鹽溶液脅迫處理在高濃度時對大黃種子萌發的影響程度不同，在4‰濃度鹽溶液時出現明顯差異。4‰濃度NaCl溶液處理大黃種子的相對發芽率為76.6%，而4‰濃度NaHCO3溶液處理大黃種子的相對發芽率為44.4%；2‰濃度NaCl溶液處理大黃種子的平均胚根長為27.47 mm，而相同濃度NaHCO3溶液處理大黃種子的平均胚根長為17.17 mm，這兩種鹽溶液處理的結果差距明顯。大黃種子的發芽指數自鹽溶液濃度達到6‰時出現明顯差異，在6‰濃度NaCl溶液中的種子相對發芽率為68.05%，在6‰濃度NaHCO3溶液中的種子相對發芽率為34.02%，說明除Na+對大黃種子萌發有影響外，HCO3-濃度對大黃種子萌發也有影響。高濃度Na+對大黃種子萌發有抑制作用，較高HCO3-濃度亦抑制大黃種子萌發，本試驗中高濃度HCO3-對大黃種子萌發的抑制作用要高于高濃度Na+的抑制作用[9]。

本試驗通過研究不同濃度NaCl溶液和NaHCO3溶液對大黃種子萌發的影響，表明除1‰濃度NaHCO3溶液對大黃種子的萌發有促進作用外，其他鹽溶液處理均不利于大黃種子萌發，其原因可能是低濃度堿溶液對大黃種子有促進萌發的作

用[10-11]。在鹽堿脅迫蘿卜（Raphanus sativus）[10]、

辣椒（Capsicum frutescens）[11]的試驗中也體現了類似的結果，低濃度堿溶液對蘿卜、辣椒種子的萌發也有促進作用。有研究認為高濃度鹽堿溶液會抑制植物種子萌發，其原因可能是由于鹽堿溶液中的離子濃度過高，對植物種子引發了離子滲透，破壞了植物種子細胞內的離子平衡，影響到植物種子的正常營養吸收和生長發育。但本試驗得出與之相反的結論，即兩種鹽堿溶液濃度達到最高10‰時，亦有少數大黃種子萌發，雖然大黃種子萌發率較低，但由此可知，10‰濃度鹽堿溶液并未完全殺死大黃種子，大黃種子仍具有萌發能力。在張賢秀等[12]對夏枯草耐鹽性的研究中亦指出，隨著鹽脅迫溶液濃度的增加，夏枯草種子萌發的發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數均呈下降態勢，與本試驗研究結果規律類

似。但不同的是，在張賢秀等[12]對夏枯草耐鹽性的研究中，沒有出現低濃度鹽溶液對夏枯草種子萌發有促進作用的結論，推測原因可能與其設置的試驗組最低濃度偏高有關。

在其他相關植物種子的萌發試驗中表明，大多數植物種子在蒸餾水中的萌發效果最好。在本試驗中，低濃度HCO3-鹽溶液對大黃種子萌發有促進作用，含有高濃度HCO3-、高濃度Na+的鹽溶液對大黃種子萌發的抑制作用明顯高于含有高濃度Na+、但無HCO3-的鹽溶液。NaHCO3溶液在一定范圍的低濃度（1‰）時，大黃種子萌發的發芽率、相對發芽率、發芽勢、苗鮮質量、胚根長、活力指數、發芽指數均顯著高于其他濃度鹽溶液處理組，這可能是由于低濃度NaHCO3溶液調節了大黃種子的滲透壓，有促進大黃種子吸水的作用。本試驗證明，低濃度含HCO3-的鹽溶液在一定濃度范圍內有促進大黃種子萌發的

作用。

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收稿日期：2023-11-06

基金項目：天津市科技計劃項目（16PTZSTG00020）；天津市津南區國家農業科技園區“一核心三區”專項項目（20YHXSQ005）；天津農學院研究生科研創新項目（2019XY006）

主要作者簡介：周彤（1999—），女，在讀碩士生，主要從事園藝學方面研究。E-mail：269411128@qq.com

通訊作者簡介：聶江力（1972—），女，教授，主要從事藥用植物學、植物學及植物資源學教學和科研工作。E-mail：njlnie@126.com