鹽堿脅迫對野生大豆種子萌發的影響

張 旗，陶夢慧，李 丹，李鳳嬌，趙立興，畢盛楠，姜昕禹，莽春霞，候偉峰，佟烏蘭

（1.興安盟農牧科學研究所，內蒙古 烏蘭浩特 137400；2.科爾沁右翼中旗林業和草原局，內蒙古 科爾沁右翼中旗029400；3.興安盟農畜產品質量監管中心，內蒙古 烏蘭浩特 137400）

土地的鹽堿化是源于人類活動的環境危害，世界上約有8.31×108hm2的土壤處于鹽漬化威脅狀態，而我國約1/10 耕地存在鹽堿化災害威脅［1］。土地鹽堿化難以逆轉［2］，短時間內很難低成本解決土壤鹽堿化的問題，因此，開發耐鹽堿的植物對于農業、畜牧業都有重要意義。大豆作為我國重要的油料來源及經濟作物，具有極高的食用價值與飼用價值?，F階段我國大豆進口依存度極高［3］，大豆價格容易受到國內外形勢影響，關于大豆的抗逆性研究對于保障我國糧食安全具有重要意義［4］。 已經馴化的大豆具有中度耐鹽性，但種植在鹽堿化土地上依然存在生長發育受抑制的問題。 部分野生植物資源擁有極高食用價值的同時具有良好的抗逆性。我國野生植物資源豐富［5］，野生大豆是其中之一。 我國野生大豆的分布范圍極廣，東北地區、云貴川地區、長江黃河流域以及新疆、西藏均有分布［6］。野生大豆作為栽培大豆的近緣祖先種［7］，有著抗逆性好、基因資源豐富的優勢。 利用本地野生大豆的優良性狀，可以在一定程度上優化大豆的抗逆性、 籽粒蛋白質等農藝性狀［8］，有助于鹽堿化土地的利用以及保證大豆產量。

內蒙古興安盟擁有豐富的野生大豆種質資源。 該試驗基于植物種子萌發期對鹽堿脅迫敏 感 的 特 質［9-11］， 設 置 了 不 同 濃 度NaCl、Na2SO4、Na2CO3溶液，進行野生大豆模擬鹽堿脅迫，研究不同濃度鹽堿脅迫下野生大豆種子萌發指標、根長、苗長等生長性狀，分析種子萌發變化規律， 旨在篩選出耐鹽堿的優質野生大豆種質資源，為改良該地區栽培大豆品質提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用興安盟采集的野生大豆種子為試驗材料。

1.2 試驗方法

用鹽脅迫（NaCl 溶液）、弱堿脅迫（Na2SO4溶液）、強堿脅迫（Na2CO3溶液）處理野生大豆種子。挑選大小接近、形態飽滿的野生大豆種子晾曬，利用1%濃度NaClO 溶液消毒20 min，在此期間，取干凈的培養皿，內放2 層濾紙作為發芽床，將消毒后的野生大豆種子用超純水沖洗， 置于發芽床上培養。將發芽床上的野生大豆種子利用5 mL 不同濃度的NaCl 溶液、Na2SO4溶液、Na2CO3溶液充分浸濕。 以不做鹽堿脅迫的處理為對照組（CK），Na-Cl 溶 液 處 理 濃 度 為0，20、40、80、120 mmol/L。Na2SO4溶液處理濃度為0、10、20、30、40 mmol/L，Na2CO3溶液處理濃度為0、20、40、60、120 mmol/L。每個處理進行3 次重復試驗， 每個培養皿放置50粒消毒完成，沖洗干凈的野生大豆種子，共計39 個培養皿，1 950 粒野生大豆種子。 將所有培養皿浸濕完成后置于人工溫室進行培養， 光照強度為100 Lx，溫度為恒溫30 ℃，日照時長為12 h，每隔24 h 觀察1 次，記錄當日發芽情況。發芽試驗進行期間有霉變的種子及時剔除，并做好記錄，溶液產生異味時及時抽出變質溶液并注入新溶液， 發芽床霉變嚴重應及時更換發芽床。 以培養根長達到種子長度的1/2 為發芽標準， 并更換新溶液。 7 d后連續2 d 發芽數不變時停止記錄，并整理數據。

1.3 測定指標與方法

發芽率＝正常發芽的種子數/總種子數×100%；發芽勢＝第3 天發芽種子數/總種子數×100%；發芽指數（GI）＝∑Gt/Dt（式中Gt 為不同時間的發芽數，Dt 為相應的發芽天數）； 相對傷害率=（對照組發芽率-處理組發芽率）/對照組發芽率×100%； 第7天發芽結束后，每個重復選取典型、完整的種子幼苗10 株，濾紙吸干表面水分后用小刀將胚根和胚芽分離，分別用精度為0.000 1 的分析天平稱鮮重與干重，計算活力指數?；盍χ笖担桨l芽指數×種胚芽生長量（平均根重或芽重）。 從不同重復中隨機選擇1 株植株，包括對照組在內不同濃度鹽、堿處理組選擇3 株植株測定幼苗根長及苗長 （利用游標卡尺測定）。

1.4 數據處理

采用Excel 軟件進行數據處理及歸納，SPSS 26.0 統計學軟件進行單因素方差分析， 采用鄧肯法進行多重比較，試驗數據結果用“平均值±標準差” 表示，P＜0.05 表示差異顯著，P＞0.05 表示差異不顯著。

2 結果與分析

2.1 不同濃度NaCl 溶液處理對野生大豆種子萌發的影響

不同濃度NaCl 溶液處理野生大豆種子萌發指標見表1。 隨著NaCl 濃度的增加，野生大豆種子發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數呈先升高后降低趨勢； 用NaCl 溶液處理野生大豆種子時，80 mmol/L 處理組發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數最高， 發芽率高于CK （P＞0.05）；120 mmol/L處理組上述4 項指標均最低， 發芽率顯著 （P＜0.05）低于80 mmol/L 處理組。 NaCl 溶液處理對野生大豆種子的相對傷害率呈先降低后升高趨勢，80 mmol/L 處理組的相對傷害率最低，為13.04%，120 mmol/L 處理組的相對傷害率最高， 為52.17%。

表1 不同濃度NaCl 溶液處理野生大豆種子萌發指標

2.2 不同濃度Na2SO4 溶液處理對興安盟野生大豆種子萌發情況的影響

不同濃度Na2SO4溶液處理野生大豆種子萌發指標見表2。隨著Na2SO4濃度的增加，野生大豆種子發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數呈先升高后降低趨勢；用Na2SO4溶液處理野生大豆種子時，30 mmol/L 處理組的發芽率、發芽勢、發芽指數、 活力指數最高， 發芽勢與CK 相同， 并顯著（P＜0.05） 高于10 mmol/L 處理組；10、40 mmol/L處理組的發芽率較低，10 mmol/L 處理組的發芽勢、發芽指數、活力指數最低。 Na2SO4溶液處理對野生大豆種子的相對傷害率呈先降低后升高趨勢，30 mmol/L 處理組的相對傷害率最低，為4.35%，10、40 mmol/L 處理組的野生大豆種子相對傷害率最高，均為30.43%。

表2 不同濃度Na2SO4 溶液處理野生大豆種子萌發指標

2.3 不同濃度Na2CO3 溶液處理對興安盟野生大豆種子萌發情況的影響

不同濃度Na2CO3溶液處理野生大豆種子萌發指標見表3。 隨著Na2CO3濃度的增加，發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數均呈逐漸降低趨勢；20 mmol/L 處理組的發芽率與CK 差異不顯著（P＞0.05），高于40 mmol/L 處理組（P＞0.05），顯著（P＜0.05）高于60 mmol/L、120 mmol/L 處理組；發芽勢、發芽指數、活力指數與CK 差異不顯著（P＞0.05），顯著 （P＜0.05） 高于40、60、120 mmol/L 處理組。Na2CO3溶液濃度為120 mmol/L 時，相對傷害率達100%，野生大豆種子不萌發。 低濃度Na2CO3溶液處理時，相對傷害率較低。 20 mmol/L 處理組的相對傷害率最低，為1.95%。

表3 不同濃度Na2CO3 溶液處理野生大豆種子萌發指標

2.4 不同濃度NaCl、Na2SO4 溶液處理對興安盟野生大豆幼苗生長性狀的影響

不同濃度鹽堿脅迫對野生大豆幼苗生長性狀影響結果見表4、表5。 由表4 可知，CK 野生大豆根長、苗長顯著（P＜0.05）高于NaCl 溶液處理的野生大豆， 根長、 苗長隨著NaCl 濃度增加而降低，80、120 mmol/L 處理組的根長、苗長顯著（P＜0.05）低于20、40 mmol/L 處理組。 由表5 可知， 經不同濃度Na2SO4溶液弱堿脅迫處理的野生大豆根長、苗長隨著Na2SO4濃度增加而降低；10 mmol/L 處理組的野生大豆根長及苗長最長， 與其他濃度Na2SO4溶液處理的野生大豆根長及苗長差異顯著（P＜0.05），與CK 差異不顯著（P＞0.05）。

表4 不同濃度NaCl 溶液處理野生大豆幼苗生長性狀

表5 不同濃度Na2SO4 溶液處理野生大豆幼苗生長性狀

3 討論

種子發芽是植物生命的起點， 該階段種子生命活動強烈，是植株抗逆性最弱的時期［12-13］。 評定種子的抗逆性，一般分為萌動前期和萌動后期。萌動前期種子的抗逆性主要以發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數等指標進行評定，萌動后期主要通過胚芽與胚根等形態指標觀測并判斷種子抗逆能力［14］。從萌發情況來看，低濃度的鹽堿脅迫對于興安盟野生大豆影響較小，從幼苗生長性狀來看，鹽堿脅迫對幼苗根長、苗長影響較大，不同濃度鹽堿脅迫均影響野生大豆植株生長。

3.1 不同濃度NaCl 溶液處理對野生大豆種子的影響

鹽脅迫方面，隨著鹽脅迫濃度增加，野生大豆種子發芽勢， 發芽率以及發芽指數都有不同程度下降。 NaCl 作為中性鹽，低濃度時對野生大豆萌發指標影響較小，這與張曉程［15］研究結果相似。通常發芽指數與種子的活力指數成正比， 反映種子萌動前期生長狀態。 經NaCl 溶液處理后，野生大豆種子的萌發指標及形態指標均呈先升高后降低趨勢。 根據試驗結果可知，當NaCl 溶液濃度低于120 mmol/L 時野生大豆種子可以正常萌發，當NaCl 溶液濃度為80 mmol/L 時，野生大豆發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數最高，相對傷害率最小。經NaCl 溶液處理的野生大豆中，20 mmol/L 處理組的根長及苗長最長， 這可能是由于鹽離子雖然會破壞細胞膜通透性，影響植物生長發育，但低濃度鹽離子對植物細胞破壞程度較小。

3.2 不同濃度Na2SO4 溶液處理對野生大豆種子的影響

弱堿脅迫方面，隨著Na2SO4濃度升高，野生大豆種子發芽勢、發芽率、發芽指數及活力指數均呈先升高后降低趨勢， 說明低濃度的弱堿脅迫對野生大豆種子影響較小， 在一定范圍內具有促進生長的作用。當Na2SO4濃度為30 mmol/L 時，發芽率、發芽勢、發芽指數最高。這與NaCl 溶液處理野生大豆種子得出的結果相似，同時與袁典等［16］研究結果相近。 經Na2SO4溶液處理的野生大豆中，30 mmol/L 處理組的發芽率、發芽勢、發芽指數及活力指數最高，且相對傷害率最小。 Na2SO4溶液濃度為10 mmol/L 處理的野生大豆幼苗根長及苗長最長，可能是由于低濃度堿脅迫影響了植株的Na+/K+，降低了堿脅迫對種子的傷害。

3.3 不同濃度Na2CO3 溶液處理對野生大豆種子的影響

用Na2CO3溶液處理植株種子，不僅可以引起離子脅迫，也伴隨高pH 值脅迫，具有更強的生態破壞力［17-19］。 Na2CO3溶于水則成為強堿溶液，pH值均在10.5 以上。 由試驗結果可知， 低濃度的Na2CO3溶液處理的野生大豆種子的萌發指標和形態指標顯著高于其他處理組， 這一點與崔京榮等［20］利用Na2CO3溶液脅迫不同花卉種子試驗結果相似。 野生大豆種子萌發指標隨著Na2CO3溶液濃度增加而降低，相對傷害率與發芽率成反比，與Na2CO3溶液濃度成正比。 Na2CO3濃度越低，野生大豆受到的傷害越小。由于鹽堿濃度的提高，種子吸水能力受到抑制， 影響種子內多種酶活動以及代謝，進而影響種子的萌發與生長。 試驗過程中，經Na2CO3溶液處理的野生大豆種子萌發后幼苗生長狀態不良，多數呈暗棕色，并帶有不良氣味，這可能是由于Na2CO3固體遇水變為強堿溶液，對幼苗傷害較大，但是低濃度鹽堿脅迫，在一定程度上可能對種子萌發產生積極作用。

4 結論

低濃度鹽堿脅迫對內蒙古興安盟野生大豆萌發指標影響較小，弱堿、中性鹽在一定濃度內可以促進野生大豆種子萌發， 不同濃度鹽堿脅迫均對野生大豆生長性狀有影響，濃度越高，傷害越大。