藥用植物圓葉牽牛種子萌發(fā)耐鹽性分析

崔 興 國

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000)

藥用植物圓葉牽牛種子萌發(fā)耐鹽性分析

崔 興 國

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000)

研究了圓葉牽牛種子在6種濃度(0，50，100，150，250和400 mmol·L-1)NaCl脅迫及6種溫度(15，20，25，30，35，40℃)條件下的發(fā)芽率．結(jié)果表明，NaCl濃度低于50 mmol·L-1對種子萌發(fā)的影響不大，但高于100 mmol·L-1時(shí)隨NaCl濃度的升高，相對發(fā)芽率顯著降低，直至 0，濃度為 150 mmol·L-1時(shí)，對種子萌發(fā)抑制作用最大；圓葉牽牛種子萌發(fā)的最適溫度為15 ～ 20℃，高于25℃時(shí)，溫度越高，發(fā)芽率越低，35℃以上不能萌發(fā)．

圓葉牽牛；鹽脅迫；溫度；種子萌發(fā)；耐鹽性分析

隨著土壤鹽漬化的日益嚴(yán)重，植物鹽害及耐鹽機(jī)理的研究已成為當(dāng)前科學(xué)研究的重要課題之一．北方鹽堿土以土壤溶液中Na+, Mg2+, Ca2+,Cl?和含量高為主要特征，尤其是Na+和Cl?含量較高．脅迫是指一種顯著偏離于植物最適生活條件的環(huán)境條件．NaCl脅迫既可以直接影響植物的生長，也可以通過抑制為生長提供物質(zhì)基礎(chǔ)的光合作用而間接地影響植物生長，且濃度越大、時(shí)間越長，其影響越明顯[1]．植物生活周期中的種子萌發(fā)特性，是其生物學(xué)特性研究中的主要問題，種子萌發(fā)和幼苗生長階段是一個(gè)植物群落能否在鹽漬化環(huán)境下定植的關(guān)鍵時(shí)期，在田間栽培條件下鹽漬和溫度條件對種子萌發(fā)具有重要的生態(tài)指示性作用，目前，有關(guān)種子萌發(fā)耐鹽性的研究多見于作物、牧草、果樹和蔬菜等[2-4]，對藥用植物的耐鹽性研究較少．圓葉牽牛[Pharbitis purpurea(L.)Voigt]屬旋花科Convolvulaceae牽牛屬PharbitisChoisy，一年生草本植物，不但花繁葉茂，花期長達(dá)4 ～ 5個(gè)月，耐干旱瘠薄，是園林綠化、人造景觀、家庭院落綠化美化的好材料，而且作為野生藥用植物，其種子及全草均可入藥，含有牽牛子苷、色素、脂肪油、有機(jī)酸和生物堿等成分[6]，具有活血止痛、解毒消腫、瀉下利尿功效，市場需求量日趨增多．有關(guān)種子主要化學(xué)成分和藥理作用已多有報(bào)道，但鹽脅迫、溫度對其種子萌發(fā)的影響報(bào)道很少，尤其是鹽分和溫度互作條件對圓葉牽牛種子萌發(fā)的研究還是空白．本試驗(yàn)通過研究不同濃度 NaCl脅迫、不同溫度條件下圓葉牽牛種子萌發(fā)的變化，旨在探討圓葉牽牛種子萌發(fā)的生理機(jī)制和抗鹽能力，為我國北方鹽堿地區(qū)進(jìn)行圓葉牽牛的引種馴化及逆境生理研究提供理論依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 供試材料

圓葉牽牛種子采于衡水學(xué)院校園內(nèi)的圓葉牽牛自然分布群，于2009年10月采集成熟種子，室溫下晾干，選取飽滿無殘的種子保存?zhèn)溆茫N子經(jīng)0.1% HgCl2溶液浸泡消毒10 min，清水沖洗多次，自然晾干后分別放入各濃度的NaCl溶液浸種8 h，撈出并去除硬粒，選取100粒吸脹種子置于直徑9 cm墊有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)處理重復(fù)3次．

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)計(jì)NaCl濃度分別為0, 50, 100, 150, 250, 400 mmol·L-1．設(shè)計(jì)處理溫度分別為15, 20, 25, 30, 35, 40 ℃．分別置于各溫度的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)．每天定時(shí)用相應(yīng)濃度的鹽溶液沖洗種子以維持鹽處理濃度的恒定．次日開始觀察記錄發(fā)芽種子數(shù)，(以胚根突破種皮視為發(fā)芽)連續(xù)統(tǒng)計(jì) 6 d發(fā)芽結(jié)束為止．分別測定種子的發(fā)芽率，計(jì)算不同溫度下的相對發(fā)芽率，計(jì)算公式為：相對發(fā)芽率(%) = (某一鹽處理下的發(fā)芽率/相應(yīng)對照的發(fā)芽率)×100%．

耐鹽程度分析[4-5]：耐鹽濃度：發(fā)芽率達(dá)對照發(fā)芽率 75%時(shí)相對應(yīng)的鹽濃度；耐鹽極限濃度：發(fā)芽率達(dá)對照發(fā)芽率10%時(shí)相對應(yīng)的鹽濃度；耐鹽半致死濃度：發(fā)芽率達(dá)對照發(fā)芽率50%時(shí)相對應(yīng)的鹽濃度．

以上數(shù)據(jù)處理與作圖用Excel和spss11.0完成．

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl對圓葉牽牛種子萌發(fā)的影響

圖1 不同溫度和不同濃度NaCl條件下圓葉牽牛種子萌發(fā)率日變化

從圖1可以看出，在所有溫度條件下，種子的發(fā)芽率均隨著NaCl濃度升高而降低．在250 mmol·L-1NaCl中，只有極少數(shù)種子萌發(fā)甚至不萌發(fā)．方差分析表明：NaCl(F= 26 217.15，p＜0.001)極顯著地影響圓葉牽牛種子的發(fā)芽率．經(jīng)統(tǒng)計(jì)，萌發(fā)期圓葉牽牛種子的耐NaCl臨界值為150 mmol·L-1NaCl；極限值為250 mmol·L-1NaCl．

NaCl和溫度共同對圓葉牽牛種子萌發(fā)影響的結(jié)果(圖1和2)表明，在15℃下NaCl濃度≤250 mmol·L-1溶液中可以萌發(fā)，其中 50 mmol·L-1發(fā)芽率最高，甚至高于對照，說明低濃度 NaCl促進(jìn)種子萌發(fā)，100, 150, 250 mmol·L-1中依次降低，250 mmol·L-1僅有2粒種子發(fā)芽，且在第4天才發(fā)芽，說明高溫下NaCl會(huì)延緩發(fā)芽，300 mmol·L-1發(fā)芽率為0．在20 ～ 30 ℃下NaCl濃度≤150 mmol·L-11可以萌發(fā)，變化趨勢與此相似，發(fā)芽率都隨著NaCl濃度的增加而下降，直至為0.35 ℃和40 ℃下全部種子不能萌發(fā)．雙因素方差分析結(jié)果表明：NaCl和溫度共同影響圓葉牽牛種子萌發(fā)的效果極顯著(F= 4 105.36，p＜0.001)．

圖2 不同溫度和不同濃度NaCl下圓葉牽牛種子的最終萌發(fā)率

2.2 溫度對圓葉牽牛種子萌發(fā)的影響

溫度是決定種子萌發(fā)的主要條件之一，在所有溫度條件下，圓葉牽牛種子萌發(fā)的最適溫度為15 ℃，此溫度下的最終發(fā)芽率最高(圖2)種子萌發(fā)的最佳條件是在15 ～ 25℃的蒸餾水中．方差分析表明：溫度(F= 57 655.62，p＜0.001)極顯著地影響圓葉牽牛種子的萌發(fā)，低溫度適宜萌發(fā)，高溫抑制萌發(fā)，35 ℃以上種子不能萌發(fā)．這與自然狀態(tài)下圓葉牽牛種子的萌發(fā)時(shí)間在4—6月份相一致．二者互作對種子發(fā)芽率影響顯著(p＜0.001)，說明其萌發(fā)對鹽分的響應(yīng)依賴于溫度，在高溫下更嚴(yán)重．

2.3 不同溫度下圓葉牽牛種子萌發(fā)的耐鹽性分析

表1 不同溫度對圓葉牽牛種子萌發(fā)的耐鹽性影響

本實(shí)驗(yàn)采用發(fā)芽率達(dá)到對照組發(fā)芽率的75%時(shí)所對應(yīng)的NaCl濃度為耐鹽濃度，50%時(shí)的濃度為半致死濃度，10%的濃度為耐鹽極限濃度．由表1可知，溫度對圓葉牽牛種子萌發(fā)耐鹽性產(chǎn)生了影響．

3 討論

在生產(chǎn)實(shí)際中，種子發(fā)芽率通常是表征種子活力的主要參數(shù)，也是決定種子萌發(fā)質(zhì)量的重要指標(biāo)．本研究結(jié)果表明：圓葉牽牛在不同濃度NaCl溶液中的發(fā)芽率隨NaCl濃度增高而降低，低濃度≤100 mmol·L-1鹽脅迫對萌發(fā)的抑制作用不明顯，高濃度≥150 mmol·L-1對圓葉牽牛種子的萌發(fā)產(chǎn)生顯著的抑制作用，分析原因認(rèn)為Na+和Cl?是植物生長的必需元素，即植物生長需要一定量的NaCl，只是高濃度的NaCl對植物有害，較高濃度的鹽分增加了溶液的滲透勢，使胚細(xì)胞吸水困難，種子進(jìn)入強(qiáng)迫性休眠狀態(tài)，阻止了萌發(fā)進(jìn)程，表現(xiàn)為種子延遲萌發(fā)[7]．這是植物適應(yīng)鹽堿等不利環(huán)境的一種特性，當(dāng)土壤鹽分隨著澆水或下雨含量降低而且水分適宜后再開始萌發(fā)以保證幼苗成活．當(dāng)鹽濃度高到一定程度或持續(xù)一定時(shí)間，會(huì)破壞細(xì)胞質(zhì)膜的完整性，導(dǎo)致膜選擇透性降低甚至喪失，引起胞內(nèi)代謝失調(diào)從而造成種子永久性失去活力，不能萌發(fā)．

溫度影響種子的膜透性，膜結(jié)合蛋白活力、水解酶活性及種子內(nèi)部物質(zhì)的代謝，以及激素類物質(zhì)的合成、降解和轉(zhuǎn)化．在所有溫度條件下，圓葉牽牛種子萌發(fā)的最適溫度為 15 ℃，此溫度下的最終發(fā)芽率最高．適宜萌發(fā)溫度范圍為15 ～ 25℃，30 ℃發(fā)芽率較25 ℃明顯降低．35 ℃以上不能萌發(fā)，低于10 ℃則發(fā)芽率低，發(fā)芽緩慢．

圓葉牽牛種子發(fā)芽率在不同萌發(fā)溫度條件下種子的耐鹽適宜范圍、極限濃度均以 15 ℃最高，其次是20 ℃和 25 ℃，35 ℃下耐鹽性最差，表明其萌發(fā)對鹽分的響應(yīng)依賴于溫度，在高溫下更嚴(yán)重．圓葉牽牛具有一定的抗鹽能力，在生產(chǎn)中適于在土壤鹽漬程度較輕的地區(qū)大量種植．

[1] 趙可夫.植物抗鹽生理[M].北京:科學(xué)出版社,1993:32-34.

[2] 張秀玲.鹽對夏至草種子萌發(fā)以及鹽脅迫解除后種子萌發(fā)能力恢復(fù)的影響[J].植物生理學(xué)通訊.2008,44(3):436-440.

[3] 薛焱,王迎春.光照、溫度和鹽分對長葉紅沙種子萌發(fā)的影響[J].植物生理學(xué)通訊.2007,43(4):708-710.

[4] 馬紅媛,梁正偉,孔祥軍,等.鹽分、溫度及其互作對羊草種子發(fā)芽率和幼苗生長的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào).2008,28 (10):4710-4716.

[5] 穆俊麗,李建科,楊靜慧,等.不同油葵品種種子萌發(fā)期的耐鹽性研究[J].北方園藝.2009(5):26-30.

[6] 王金蘭,李靈娜,賀禮東,等.牽牛全草的化學(xué)成分研究[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā).2007,19:427-429.

[7] 崔興國.鹽脅迫對黃芪種子萌發(fā)的影響[J].衡水學(xué)院學(xué)報(bào).2010,12(4):31-32.

Analysis of Salt Tolerance in Seed Germination of the Medicinal Plant NamedPharbitis purpurea (L.) Voigt

CUI Xing-guo
(College of Life Science, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)

The paper makes a study of the effects of NaCl concentration(0, 50, 100, 150, 250, 400 mmol·L-1)stress and temperature (15, 20, 25, 30, 35, 40℃) on seed germination ofPharbitis purpurea (L.) Voigt. The results indicate that NaCl concentration below 50 mmol·L-1has no effect on seed germination. But when NaCl concentration is over 100 mmol·L-1, the relative germinating percentage decreases significantly with the increasing concentration of NaCl，until 0.The salinity inhibition for seed germination is the greatest when NaCl concentration is 150 mmol·L-1. The optimal temperature for seed germination is 15～20 ℃, and when the temperature is over 25 ℃, the higher the temperature is, the lower the germinating percentage is,. No seeds germinate at over 35 ℃.

Pharbitis purpurea (L.) Voigt; salt stress; temperature; seed germination; analysis of salt tolerance

Q949.95

A

1673-2065(2012)01-0041-03

2011-09-10

河北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(01220129)

崔興國(1963-),女,河北冀州人,衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院副教授.

(責(zé)任編校：李建明英文校對：吳秀蘭)