不同鹽堿脅迫對‘綠海堿蓬1號’種子萌發的影響

王彬 張春銀 楊姍姍 張恩 蘇文瑞 馬小輝

摘 ? ?要：本研究采用3組不同濃度不同鹽堿溶液對‘綠海堿蓬1號種子進行了萌發試驗，測定了相對發芽率、相對發芽勢和萌發指數，確定了耐鹽堿適宜范圍、半致死及致死鹽堿濃度。研究結果表明，隨著不同鹽堿溶液濃度的上升，種子相對發芽率、相對發芽勢和萌發指數均呈下降趨勢?！G海堿蓬1號在萌發期具有很強的耐鹽堿性，其中，在NaCl溶液中，其耐鹽適宜濃度可達1.61%;在NaHCO3溶液中，其耐鹽適宜濃度可達1.50%;在NaCl+NaHCO3的混合溶液中，其耐鹽堿適宜濃度可達1.39%。此外本研究還發現，‘綠海堿蓬1號對單鹽溶液的適應性要強于對鹽堿混合溶液的適應性，而且對NaCl溶液（鹽溶液）的適應性要強于對NaHCO3溶液（堿性溶液）的適應性。

關鍵詞：堿蓬;種子萌發;鹽堿脅迫;耐鹽性

中圖分類號：Q945.78 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.06.005

Abstract： The three groups of different saline alkali solutions with different concentrations were used to test the germination of 'Lv Hai Suaeda glauca No.1' in this study. The relative germination percentage， relative germination energy and germination index were measured， and the suitable range， half lethal and lethal saline alkali concentration of salt alkali tolerance were determined. The results showed that the relative germination percentage， relative germination energy and germination index decreased with the increase of the concentration of saline alkali solution. At the same time， 'Lv Hai No.1' has high salt and alkali tolerance during germination. For example， in NaCl solution， the optimum concentration of salt tolerance was 1.61%， in NaHCO3 solution， the optimum concentration of salt tolerance was 1.50%， and in NaCl+NaHCO3 mixed solution， the optimum concentration of salt tolerance was 1.39%. In addition， the results also showed that the adaptability of 'Lv Hai No.1' in single salt solution was stronger than in mixed salt and alkali solution， and the adaptability in NaCl solution （salt solution） was stronger than in NaHCO3 solution （alkaline solution）.

Key words： Suaeda glauca; seed germination; salt and alkali stress; salt tolerance

堿蓬（Suaeda glauca Bunge.），俗稱堿蒿、鹽蒿等，是藜科堿蓬屬的一年生草本植物。堿蓬是典型的鹽生植物，其飼用價值一般，駱駝喜食，豬少量采食，而牛、羊、馬一般不吃。但因其營養豐富，其幼嫩莖葉柔軟多汁，口感好，富含粗蛋白、粗脂肪、胡蘿卜素及硒等營養成分，可作為海水蔬菜人工栽培[1]。

‘綠海堿蓬1號是由江蘇鹽城綠苑鹽土農業科技有限公司從野生堿蓬中以系譜選擇法選育而成，其幼苗呈綠色，莖直立、肉質化，分枝對生，有節，成株平均株高135 cm，株冠80 cm左右。該品種抗逆性強，尤其具有很強的耐鹽堿性，除可作為海水蔬菜被人們食用外，還可應用于鹽堿地生物改良及生態修復。

盡管‘綠海堿蓬1號作為堿蓬家族的新成員，在耐鹽基因工程、抗逆生理機制、食用與飼用、對土壤污染和鹽堿地的生態修復等方面均有著較高的研究價值和巨大的發開潛力，但目前對其在不同鹽堿濃度下種子萌發能力的研究還不夠。種子萌發是植物生活史中的關鍵階段，不僅影響種子本身的播種品質，也可能影響到作物整個生長季的正常發育，故種子萌發期是進行植物抗逆鑒定的重要時期。因此，本試驗采用不同濃度鹽堿溶液對‘綠海堿蓬1號種子進行萌發實驗，研究其在不同鹽堿脅迫下的萌發能力，本試驗的研究結果將為‘綠海堿蓬1號的引種栽培、優化育種等提供理論依據與參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

‘綠海堿蓬1號種子，由江蘇鹽城綠苑鹽土農業科技有限公司提供。

1.2 試驗設計

試驗分3組進行，分別在不同濃度的NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3溶液中觀察種子的萌發情況，3種鹽堿溶液的濃度梯度設置均為0%，0.3%，0.6%，0.9%，1.2%，1.5%，1.8%，2.1%，2.4%，2.7%，3.0%，3.3%，3.6%，3.9%。

選取中等大小、均勻一致的堿蓬種子，經HgCl2消毒后，均勻置于鋪有雙層濾紙的直徑為9 cm的培養皿中，每皿50粒種子，不同溶液不同濃度各3次重復。在培養皿中加入表1種各濃度鹽堿溶液后，稱量記錄各培養皿的初始重量，在25 ℃室溫下進行萌發。每隔24 h觀察發芽種子（胚芽的長度大于等于種子長度的一半時）的數量，同時稱量各培養皿的失水量，并用蒸餾水補足，觀察到第7天（即168 h）時結束萌發試驗。

1.3 測定指標及方法

（1）相對發芽率：相對發芽率（%）=鹽堿溶液處理種子發芽率/對照種子發芽率×100;（以萌發第7天的發芽數計算發芽率）。

（2）相對發芽勢：相對發芽勢（%）=鹽堿溶液處理種子發芽勢/對照種子發芽勢×100;（以萌發第3天的發芽數計算發芽勢）。

（3）萌發指數（GI）：GI = ∑GT/DT（GT為第T天的發芽數;DT為相應的天數）。

（4）耐鹽堿適宜范圍、半致死及致死鹽堿濃度的確定：耐鹽堿適宜范圍指相對發芽率大于75%時的鹽堿濃度;半致死濃度指相對發芽率為50%時的鹽堿濃度;致死濃度指相對發芽率為10%時的鹽堿濃度。

1.4 數據處理

數據處理采用Excel 2010和DPS 2000軟件。

2 結果與分析

2.1 不同濃度鹽堿溶液對‘綠海堿蓬1號種子相對發芽率的影響

由圖1可知，隨著NaCl溶液濃度的上升，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽率總體呈下降趨勢。在0.3%和0.6%的NaCl溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽率與對照（0%，即無NaCl）相較無顯著性差異。這表明，‘綠海堿蓬1號在萌發期具有很強的耐鹽性。從圖1中還可看出，在2.1%的NaCl溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽率仍可達到75.91%;在3.0%的NaCl溶液中，其相對發芽率下降到54.22%。

由圖2可知，隨著NaHCO3溶液濃度的上升，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽率總體呈下降趨勢。與NaCl溶液處理不同的是，盡管在0.3%、0.6%和0.9%的NaHCO3溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽率與對照（0%，即無NaHCO3）相較呈顯著性差異，但其相對發芽率仍在90%以上（0.9%的NaHCO3溶液中，相對發芽率為90.37%）。這表明，‘綠海堿蓬1號在萌發期也具有較強的耐堿性。從圖2中還可看出，在1.2%的NaHCO3溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽率仍可達到74.70%;在3.3%的NaHCO3溶液中，其相對發芽率下降到45.78%。

由圖3可知，隨著NaCl+NaHCO3溶液濃度的上升，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽率總體呈下降趨勢。與NaCl和NaHCO3溶液單獨處理不同的是，在0.3%，0.6%和0.9%的NaCl+NaHCO3溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽率與對照（0%）相較呈顯著性差異，且其相對發芽率已低于90%，但卻仍高于80%（0.6%的NaCl+NaHCO3溶液中，相對發芽率為80.73%）。這表明，‘綠海堿蓬1號在萌發期具有較強的耐鹽堿性，但鹽堿混合溶液對其相對發芽率的影響要大于鹽堿單鹽溶液。從圖3中還可看出，在1.5%的NaCl+NaHCO3溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽率仍可達到77.12%;在3.3%的溶液中，其相對發芽率下降到50.61%。

2.2 不同濃度鹽堿溶液對‘綠海堿蓬1號種子相對發芽勢的影響

由圖4可知，隨著NaCl溶液濃度的上升，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽勢總體呈下降趨勢。其中，與對照相較，在0.3%，0.6%和0.9%的NaCl溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽勢盡管呈顯著性差異，但其值均在95%以上，這表明‘綠海堿蓬1號在萌發前期也具有很強的耐鹽性。從圖4中還可看出，在1.8%的NaCl溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽勢仍可達到68.66%;但在2.4%的NaCl溶液中，其相對發芽勢大幅下降至22.39%。這表明，‘綠海堿蓬1號種子萌發前期的耐鹽拐點可能在2.1%左右。

由圖5可知，隨著NaHCO3溶液濃度的上升，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽勢總體呈下降趨勢。與NaCl溶液處理相似的是，在0.3%和0.6%的NaHCO3溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽勢與對照相較呈顯著性差異，但其相對發芽勢仍均在90%以上。這表明，‘綠海堿蓬1號在萌發前期也具有較強的耐堿性。對比圖4和圖5可看出，在2.7%的NaCl溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽勢為23.89%，而在2.7%的NaHCO3溶液中，其相對發芽勢為49.99%，這表明，‘綠海堿蓬1號種子在萌發前期對堿溶液具有更強的適應性。

由圖6可知，隨著NaCl+NaHCO3溶液濃度的上升，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽勢總體呈下降趨勢。與NaCl和NaHCO3溶液單獨處理不同的是，在0.3%和0.6%的NaCl+NaHCO3溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽勢與對照相較呈顯著性差異，且其值均已低于85%。這表明，鹽堿混合溶液對‘綠海堿蓬1號種子相對發芽勢的影響要大于鹽堿單鹽溶液。從圖6中還可看出，在1.8%的NaCl+NaHCO3混合溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的相對發芽勢仍可達到52.23%;但在2.4%的NaCl+NaHCO3混合溶液中，其相對發芽勢大幅下降至28.36%。這表明，‘綠海堿蓬1號種子萌發前期的耐鹽堿拐點可能在2.1%左右。

2.3 不同濃度鹽堿溶液對‘綠海堿蓬1號種子萌發指數的影響

由圖7可知，隨著NaCl溶液濃度的上升，‘綠海堿蓬1號種子的萌發指數總體呈下降趨勢。與對照相比，在0.3%和0.6%的NaCl溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的萌發指數盡管呈顯著性差異，但其值均在70以上，這表明‘綠海堿蓬1號在萌發期具有很強的耐鹽性。從圖7中還可看出，在1.8%的NaCl溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的萌發指數為50.39;而在2.4%的NaCl溶液中，其萌發指數大幅下降至23.66。這表明，‘綠海堿蓬1號種子萌發期的耐鹽拐點可能在2.1%左右。

由圖8可知，隨著NaHCO3溶液濃度的上升，‘綠海堿蓬1號種子的萌發指數總體呈下降趨勢。與NaCl溶液處理不同的是，在0.6%的NaHCO3溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的萌發指數是高于對照和0.3%的NaHCO3溶液的。這表明，‘綠海堿蓬1號在萌發期具有更強的耐堿性。對比圖4和圖5可看出，在2.4%的NaCl溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的萌發指數為23.66，而在2.4%的NaHCO3溶液中，其萌發指數為45.77，這表明，‘綠海堿蓬1號種子在萌發期對堿溶液具有更強的適應性。

由圖9可知，隨著NaCl+NaHCO3溶液濃度的上升，‘綠海堿蓬1號種子的萌發指數呈下降趨勢。與NaCl和NaHCO3溶液單獨處理不同的是，在各濃度梯度的NaCl+NaHCO3混合溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的萌發指數均顯著低于對照。這表明，鹽堿混合溶液對‘綠海堿蓬1號種子萌發指數的影響要大于鹽堿單鹽溶液。從圖9中還可看出，在1.8%的NaCl+NaHCO3混合溶液中，‘綠海堿蓬1號種子的萌發指數為38.53，仍高于對照的一半;而在2.4%的NaCl+NaHCO3混合溶液中，其萌發指數下降至28.57，此時已明顯低于對照的一半。這表明，‘綠海堿蓬1號種子在萌發期的耐鹽堿拐點可能在2.1%左右。

2.4 ‘綠海堿蓬1號種子耐鹽堿適宜范圍、半致死及致死鹽堿濃度的確定

將不同鹽堿溶液處理下的相對發芽率與對應的濃度梯度作一元線性回歸分析，并計算‘綠海堿蓬1號種子在不同鹽堿溶液下的耐鹽堿適宜范圍、半致死及致死鹽堿濃度，其結果見表2。從表2中可看出， ‘綠海堿蓬1號在萌發期具有很強的耐鹽堿性，其中，在NaCl溶液中，其耐鹽堿適宜濃度可達1.61%;在NaHCO3溶液中，其耐鹽堿適宜濃度可達1.50%;在NaCl+NaHCO3的混合溶液中，其耐鹽堿適宜濃度可達1.39%。

同時，從以上分析數據也可知，從耐鹽堿適宜濃度而言，‘綠海堿蓬1號對單鹽溶液的適應性要強于對鹽堿混合溶液的適應性，而且其對NaCl溶液（鹽溶液）的適應性要強于對NaHCO3溶液（堿性溶液）的適應性。當然，從半致死及致死鹽堿濃度而言，‘綠海堿蓬1號對NaHCO3溶液（堿性溶液）的適應性要強于對NaCl溶液（鹽溶液）的適應性。

3 討論與結論

種子萌發階段對環境脅迫最為敏感，因此萌發期的耐鹽性研究一直是植物抗逆研究的重要領域，而種子發芽率、發芽勢、萌發指數是表征種子萌發水平最主要的指標[2-3]。一般情況下，甜土植物和鹽生植物的種子發芽率、發芽勢和萌發指數均隨環境鹽堿程度的升高而降低[4-5]。代莉慧[6]研究了不同鹽堿脅迫對河套地區鹽地堿蓬種子萌發的影響，結果表明：隨著鹽濃度的升高，種子發芽率、發芽勢及萌發指數均呈下降趨勢，種子萌發與鹽濃度之間呈顯著負相關關系。郜少敏等[7]研究了不同濃度的NaHCO3和Na2CO3混合溶液對堿蓬種子萌發的影響，其發現堿液濃度為150 mmol·L-1時，堿蓬種子的發芽勢、發芽率和發芽指數顯著低于CK，冗余分析結果表明，EC值和總堿度是影響堿蓬生長的主要因素。上述試驗結果均與本研究結果十分相似。

眾所周知，鹽分對種子萌發的影響一般為滲透效應與離子效應共同作用的結果，但何種效應起主要作用在不同物種中差異很大[8]。閆留華等[9]研究發現，NaCl對兩種生境鹽地堿蓬種子萌發的抑制作用主要是滲透脅迫造成的，而非離子毒害。而鹽堿對‘綠海堿蓬1號的脅迫是哪種效應在起主要作用，有待于下一步深入研究。采用cDNA-AFLP技術分析‘綠海堿蓬1號種子萌發時基因表達情況[10]，有可能揭示‘綠海堿蓬1號的耐鹽機理。

一般地，鹽漬化土壤溶液均是多種鹽分的混合溶液，因此，關于不同鹽堿混合溶液對種子萌發的影響已做了大量研究。李辛等[11]采用2種中性鹽（NaCl、Na2SO4）和2種堿性鹽（NaHCO3、Na2CO3）的混合溶液對霧冰藜種子進行了脅迫處理，研究發現：鹽度、pH及二者之間的交互作用對霧冰藜種子萌發均有顯著抑制作用，不同鹽堿組分對種子萌發的抑制作用表現為Na2CO3>NaHCO3>NaCl>Na2SO4。李紅等[12]對不同濃度NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3溶液脅迫下的稗草種子發芽率情況進行了分析，結果表明：相較于NaCl脅迫，NaHCO3脅迫更加抑制種子萌發和芽苗的生長。李勁松等[13]研究了不同滲透勢的PEG-6000、NaCl和Na2CO3溶液對堿蓬和鹽地堿蓬種子萌發的影響，結果表明：當溶液滲透勢相等時，NaCl處理下堿蓬種子的萌發率顯著大于PEG、Na2CO3處理，這表明堿蓬種子對鹽（NaCl）的適應性要強于對堿（Na2CO3）的適應性。與上述研究結果相較，本研究也得到了類似的結果。研究發現，‘綠海堿蓬1號對單鹽溶液的適應性要強于對鹽堿混合溶液的適應性，而且對NaCl溶液（鹽溶液）的適應性要強于對NaHCO3溶液（堿性溶液）的適應性。

種子的萌發是受多種條件控制的，在鹽堿交互脅迫下，如何提高種子的萌發率是下一步研究的一個方向。張通穎等[14]在不同溫度下研究了NaCl、Na2CO3和NaCl+Na2CO3溶液對豬毛蒿種子萌發的影響，其發現豬毛蒿種子在NaCl溶液處理下的各發芽指標均顯著高于另外兩種處理，即相較于鹽脅迫，堿脅迫對種子萌發的抑制作用更強，且高溫會加劇抑制作用。孫志高等[15]研究了土壤中不同氮磷比對鹽脅迫下堿蓬種子萌發的影響，其發現在高鹽分（600 mmol·L-1）脅迫下，高濃度的氮磷配比（9.05 mmol·L-1氮+0.95 mmol·L-1磷）對堿蓬種子萌發具有明顯促進作用，表明高氮低磷的配比可以有效減緩鹽分脅迫對堿蓬種子萌發的危害。本試驗目前只針對不同濃度鹽堿溶液對‘綠海堿蓬1號種子萌發的影響開展了研究工作，下一步研究中可考慮在鹽堿脅迫基礎上，研究溫度、輻射、礦質營養等條件對種子萌發的影響。

綜上所述，本研究表明：‘綠海堿蓬1號在萌發期具有很強的耐鹽堿性。其中，在NaCl溶液中，其耐鹽適宜濃度可達1.61%;在NaHCO3溶液中，其耐鹽適宜濃度可達1.50%;在NaCl+NaHCO3的混合溶液中，其耐鹽堿適宜濃度可達1.39%。此外，試驗結果還表明，‘綠海堿蓬1號對單鹽溶液的適應性要強于對鹽堿混合溶液的適應性，而且對NaCl溶液（鹽溶液）的適應性要強于對NaHCO3溶液（堿性溶液）的適應性。

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