补血草种子萌发对温度、NaCl胁迫的响应

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摘要：以补血草种子为试验材料，研究不同温度及NaCl胁迫（0～12 g/L）对其种子萌发的影响，对其发芽率、发芽指数、相对盐害率及胚芽、胚根生长情况等进行测定，并进行了复萌试验。研究结果表明，温度过低或过高均抑制补血草种子萌发，延缓其萌发时间，补血草种子萌发的最适温度为20～25 ℃；补血草种子的发芽率、发芽指数与NaCl的浓度呈负相关，相对盐害率则正好相反；随着NaCl浓度的增大，补血草胚芽和胚根生长受到的抑制逐渐增大，且胚根的受抑制作用较大；复萌试验结果表明，补血草种子在NaCl溶液中具有活力，胁迫解除后仍能迅速萌发，总萌发率均在50%以上。

关键词：补血草；温度；NaCl胁迫；种子萌发

中图分类号： Q945.78 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2017）20-0151-04

种子萌发时期是植物各生长阶段耐盐性的敏感期，同时也是其种群建立的关键时期，植物能不能在盐碱土壤上正常生长，决定于种子发芽的态势[1]。植物在种子萌发和幼苗生长时期易遭受盐胁迫伤害[2]，植物能否生存取决于其种子能否萌发、萌发的速度及萌发率的高低[3]。土壤盐渍化已逐步成为人类共同面对的一个世界性资源问题[4]，有效开发和利用盐碱地，对缓解人均耕地面积不足、改善生态环境、促进农业经济可持续发展等方面起着重要的作用。深入探索种子萌发的生态因子，有利于盐碱地区的生态环境建设。因此，大量关于植物耐盐碱的研究都在植物的种子萌发期和幼苗生长期展开。

补血草（Limonium sinense Kuntze）为二倍体植株（2n=16）[5]，可用来作盐碱地指示植物，是一种能耐强盐碱的多年生草本、亚灌木植物，具有耐盐、耐干旱、耐瘠薄、耐湿等特点，可改变原来盐碱地的土壤结构，是比较严重的盐碱化地区理想的栽培植物[6]，是渤海湾滩涂流域泌盐类盐生植物的优势物种[7]。此外，补血草是很好的切花原料，全株可入药，有较高的观赏价值和药用价值[8]，也是盐碱地绿化环境的好原料[9]。前人已对补血草属植物进行了大量的研究，包括其再生体系的建立[10]、观察盐腺结构[11-14]、测定叶片泌盐能力[15-16]、构建叶片EST文库[17-18]等，对其开发利用及研究具有极其重要的生物学和经济学意义，为此，我们对补血草种子在不同温度、NaCl浓度盐胁迫下进行了发芽试验，以期明确补血草种子萌发的耐盐特性及其适应能力，为补血草的种植等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为补血草种子，于2014年9月采摘于山东寿光羊口盐碱地区。

1.2 试验方法

1.2.1 温度试验 选籽粒饱满、无损害的补血草种子，将其用0.1% HgCl2消毒2～3 min，再用蒸馏水冲洗3～4遍，将HgCl2冲洗干净后用滤纸将外面的水分吸干，均匀置于铺有双层滤纸直径为9 cm的培养皿中，双层滤纸用蒸馏水浸透并倒出多余水分，培养皿置于光照培养箱中（调节日光灯光照度均为50 lx，光照时间为16 h/d，相对湿度70%）。培养箱设置6个梯度温度，分别为10、15、20、25、30、35 ℃，每皿20粒種子，每处理3皿重复，试验过程中每天更换溶液，观察并统计种子发芽情况。1.2.2 盐胁迫发芽试验 用单盐NaCl对补血草种子进行处理，将其溶液设置6个浓度，分别为2、4、6、8、10、12 g/L，以蒸馏水（0 g/L）为对照（CK），将配制好的溶液加入铺有双层滤纸的培养皿中至滤纸饱和，并把多余的NaCl溶液及蒸馏水吸去，置入最适发芽温度的培养箱中。每24 h用相应浓度盐溶液（CK为蒸馏水）冲洗种子及培养皿，更换滤纸以保持培养皿中的NaCl溶液浓度稳定和良好的通气状况。从播种后2 d开始每天记录种子的发芽数，试验进行12 d，直至连续3 d没有种子发芽时结束。发芽结束后，从每个处理中选择具有代表性植株5株，测量补血草幼苗的胚根、胚芽长。将每组处理中未萌发的种子将其表面的盐溶液用蒸馏水冲洗干净，然后全部转移到蒸馏水中进行复萌试验，方法同上。计算其发芽率、相对发芽率、发芽势、发芽指数、相对盐害率、复萌率等指标。

1.2.3 数据统计方法

发芽率=最终发芽种子总数/供试种子总数×100%。

相对发芽率=植物在盐浓度下处理的发芽率/对照发芽率×100%。

总发芽率=（胁迫下种子发芽数+复萌种子数）/供试种子数×100%。

发芽势（GE）=日最高发芽粒数/种子总数×100%。

发芽指数（GI）=∑Gt/Dt（∑Gt指t时间内的发芽总数，Dt指发芽天数）。

相对盐害率=（对照发芽率-盐处理发芽率）/对照发芽率×100%。

复萌率=复萌发芽数/未萌发种子数×100%。

1.3 数据分析

试验数据采用Excel及DPS数据处理系统进行分析，显著性检验采用邓肯氏新复极差法。

2 结果与分析

2.1 温度对补血草种子发芽指标的影响

2.1.1 温度对补血草种子发芽率的影响 从图1可以看出，低温和高温均抑制补血草种子的萌发：前6 d种子几乎不发芽，从第7天开始发芽率缓慢上升，高温35 ℃比10 ℃对补血草种子的萌发抑制作用强，发芽率仅为13.3%。其他温度处理在前6 d发芽速率快，后期发芽种子数目少，温度在25 ℃时发芽率最高，为95.0%，其次为20 ℃处理，发芽率为900%，15、30 ℃处理组种子的发芽率分别为80.0%、73.3%。

2.1.2 温度对补血草种子发芽势和发芽指数的影响 从图2可以看出，发芽势和发芽指数均随着处理温度的升高呈现先升高后降低的趋势。补血草发芽势在温度为20、25 ℃时最高，均为33.3%，显著高于其他温度处理，10、35 ℃ 时较低，分别为16.7%、6.7%，表明高温、低温处理使补血草种子发芽速度降低且种子发芽不整齐。补血草种子发芽指数变化趋势与发芽势基本相似，35 ℃温度处理对补血草种子的抑制程度最大，发芽指数降低最快，发芽指数仅为2.64%，其次为 10 ℃ 处理，发芽指数为3.69%。

2.1.3 温度对补血草种子胚根和胚芽生长的影响 从图3可以看出，不同温度影响补血草胚根和胚芽的长度，二者随温度的升高均呈逐渐增加后又下降的趨势。胚根和胚芽长最大值均出现在温度为25 ℃处理，分别为0.44 cm和 1.04 cm，10 ℃ 时最低，仅为0.34 cm和0.72 cm。

2.2 NaCl胁迫对补血草种子发芽指标的影响

2.2.1 NaCl胁迫对补血草种子发芽率的影响 从图4可以看出，补血草种子发芽率的变化趋势随着NaCl胁迫浓度的逐渐增加，发芽率明显降低，且其萌发时间也随之延后；在较低NaCl胁迫浓度下补血草种子发芽速率较高，低盐浓度处理的种子萌发时间相对集中，在相对短的时间内迅速萌发并很快接近最终发芽率。

测得补血草种子在不同NaCl浓度处理下的发芽率后，以CK对应的发芽率为基数，计算出各NaCl胁迫浓度处理下的相对发芽率（图5）。结果表明，NaCl胁迫下的相对发芽率均随盐溶液浓度的升高而降低，二者呈显著负相关关系（r=-0.969 2）。

2.2.2 NaCl胁迫对补血草种子相对盐害率、复萌率及总发芽率的影响 从图6可以看出，补血草种子总发芽率随NaCl胁迫浓度的增加而降低；累计发芽率有相似的变化趋势，但其复萌率变化趋势相反。相对盐害率随NaCl胁迫浓度的增加呈上升趋势，但是各NaCl胁迫处理的种子总发芽率均在50%以上，表明NaCl胁迫并没有使补血草种子完全失去萌发活力，高浓度NaCl溶液对补血草种子造成的胁迫也是暂时的，NaCl浓度低于12 g/L，处理时间低于15 d时对补血草种子的伤害并不是致死性的，当这种胁迫被解除或者被缓解时，种子可以重新萌发。

2.2.3 NaCl胁迫对补血草种子发芽指数的影响 发芽指数反映了种子萌发的速度和整齐程度，可分析种子萌发与盐浓度之间的关系。从图7可以看出，补血草种子发芽指数随NaCl浓度的增加而降低。将对照补血草种子的发芽指数作为基数，计算出各NaCl胁迫浓度处理的相对发芽指数，回归分析得出方程y=-7.871 7x+102.7，它们均与NaCl浓度呈显著负相关，相关系数r=-0.979 6。由方程可进一步求出补血草种子萌发期NaCl胁迫耐盐极限和耐盐半致死浓度值分别为13.05 g/L和6.69 g/L。

2.2.4 NaCl胁迫对补血草种子胚根、胚芽生长的影响 从图8可以看出，NaCl胁迫条件下，胚芽长和胚根长均随着盐浓度升高呈下降趋势。在NaCl浓度为2～6 g/L时，胚芽长变化不显著，当NaCl浓度大于8 g/L时，胚芽长度显著降低，胚根长的变化趋势更加明显，说明低浓度的NaCl胁迫对补血草幼苗的生长没有太大影响，而当NaCl浓度超过一定值时则抑制幼苗生长，对其产生毒害作用。

3 讨论与结论

3.1 温度对补血草种子萌发和生长的影响

种子萌发是植物生命起始的重要事件，温度是种子发芽与出苗的一个重要生态因素。种子在发芽过程中，不同植物需要不同的温度发芽条件，温度的高低影响着种子的酶活性，进而影响其发芽进程[19-20]。不同物种之间适宜种子发芽的温度差异较大，有些植物种子的适宜发芽温度为一个定值，而有些种子则为一个相对固定的温度范围[21]。低温使簇枝补血草种子的萌发率降低，速率减慢，且萌发时间延后；较高的温度则使种子初始萌发的时间提前，萌发的适宜温度为15～25 ℃[22]。王俊年等对4种补血草种子发芽试验研究也发现，低温和高温对种子的萌发和幼苗的生长均有抑制作用[23]；黄花补血草适宜的发芽温度范围为15～20 ℃，二色补血草和耳叶补血草为20～25 ℃，大叶补血草为25～30 ℃。本试验也有相似的研究结果，补血草在温度为25 ℃时最有利于其种子发芽和幼苗生长。

3.2 NaCl胁迫对补血草种子萌发和生长的影响

植物最早接受盐胁迫的阶段为种子萌发阶段，了解盐胁迫对种子萌发的反应，是系统认识盐渍伤害机制的较好途径[24]。发芽率的高低直接反映植物耐盐性的强弱[25]，盐胁迫阻碍种子发芽的主要原因有渗透胁迫、高浓度盐溶液损坏质膜的选择透性使其丧失特有的功能、离子的毒害作用。渗透胁迫是抑制盐生植物种子萌发的重要因素之一，高浓度盐溶液造成种子吸水困难，从而使种子发芽率降低，萌发时间延迟[26]。李妍试验研究发现，补血草种子的发芽率与NaCl浓度呈显著负相关，发芽势和发芽指数的变化趋势与之相似[27]。相关试验研究也有相似的发现，NaCl处理二色补血草种子，其出芽适宜、临界和极限浓度分别为 0.49%、130%、2.11%，解除NaCl胁迫后种子仍有较高的恢复率[22，28-29]。本试验研究发现，在较高浓度的NaCl胁迫下，补血草种子发芽率低，发芽时间延迟；而低浓度的NaCl胁迫下在较短时间内种子便可迅速萌发，发芽速率较高，且发芽率高。随着NaCl胁迫的增强，补血草种子萌发减弱，原因可能是补血草种子周围水势下降导致细胞内外水势差变小，种子吸水困难[30]，呼吸作用受到抑制种子内营养物质转化所致[31]。

抑制生长是盐胁迫对植物最普遍的效应，幼苗的耐盐性及其后期的生长状况与幼芽和幼根的生长情况直接相关[32]。补血草种子在NaCl浓度低于300 mmol/L的环境中能够生长[33]；NaCl含量低于0.6%的溶液处理有利于二色补血草幼苗生长发育，若其含量增大则使其生长发育受阻[28]。杨颖丽等研究发现，黄花补血草在盐胁迫下幼苗茎叶生长被抑制[34]。本试验也有相似的研究结果，且胚根生长受抑制程度要高于胚芽，这可能是由于根最先接触到NaCl而在根部产生了渗透胁迫和离子伤害，补血草是盐生植物的一种，其根部对芽形成了保护，阻止了盐分向上运输，从而胚芽生长受抑制作用较小。

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