NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊種子萌發(fā)的影響

徐小玉，張鳳銀，曾慶微

（江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，武漢 430056）

NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊種子萌發(fā)的影響

徐小玉，張鳳銀，曾慶微

（江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，武漢 430056）

以波斯菊種子為試驗材料，在種子萌發(fā)過程中選用不同濃度NaCl和Na2SO4進行脅迫，測定鹽脅迫下種子萌發(fā)指標和幼苗生理指標，探討NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，隨著NaCl和Na2SO4濃度的增加，波斯菊種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和幼苗芽長、根長、鮮重、側(cè)根數(shù)及SOD活性均呈下降趨勢，而MDA含量逐漸增加。波斯菊種子萌發(fā)時對兩種鹽的耐鹽適宜范圍為NaCl 0.11 mol·L-1、Na2SO40.08 mol·L-1，耐鹽半致死濃度為NaCl 0.67 mol·L-1、Na2SO40.13 mol·L-1，耐鹽極限值為NaCl 1.35 mol·L-1、Na2SO40.23 mol·L-1。表明，NaCl和Na2SO4鹽脅迫抑制波斯菊種子萌發(fā)及幼苗生長，且相同濃度下，Na2SO4抑制作用強于NaCl。

鹽脅迫；波斯菊；種子萌發(fā)

波斯菊（Cosmos bipinnatus Cav.），別名秋英、掃帚梅，為菊科（Compositae）秋英屬（Cosmos）一年生草本植物，原產(chǎn)美洲墨西哥及巴西，花色豐富，花期夏秋兩季，具有較高的觀賞價值。目前，波斯菊在我國栽培廣泛[1-3]。土壤鹽脅迫是影響植物生長的主要逆境因素之一[4]。由于設(shè)施園藝的特點及肥水管理不當，導(dǎo)致土壤產(chǎn)生次生鹽漬化[2,5]。因此，植物耐鹽性研究受到關(guān)注，但鮮見鹽脅迫對波斯菊種子萌發(fā)及幼苗生長發(fā)育影響報道。

本試驗采用不同濃度梯度NaCl和Na2SO4兩種鹽脅迫萌發(fā)過程中波斯菊種子，探討波斯菊種子萌發(fā)指標及幼苗生長指標與鹽脅迫程度之間關(guān)系，以期為波斯菊耐鹽機理研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以波斯菊種子為供試材料，購自北京花兒朵朵花仙子農(nóng)業(yè)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 種子萌發(fā)

設(shè)置NaCl、Na2SO4兩種鹽溶液的濃度梯度為0（CK）、0.06、0.12、0.18、0.24 mol·L-1。選用飽滿、大小均勻一致，完好無損的波斯菊種子，用0.1%HgCl2消毒10 min，并用蒸餾水沖洗干凈。將種子分別放入盛有上述5 mL不同濃度NaCl溶液和Na2SO4溶液培養(yǎng)皿中（鋪有兩層濾紙），每皿50粒種子。每個處理重復(fù)3次。波斯菊種子在（25±1）℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天更換濾紙并加入5 mL原濃度的鹽溶液，記錄各培養(yǎng)皿中發(fā)芽種子數(shù)。

1.2.2 指標測定

以胚根突破種皮作為發(fā)芽標志，第10天結(jié)束發(fā)芽試驗。計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、相對萌發(fā)率、耐鹽適宜范圍、耐鹽半致死濃度、耐鹽極限濃度、相對鹽害率等各項指標。計算公式分別為：發(fā)芽勢（%）=發(fā)芽種子數(shù)（前3 d）/供試種子數(shù)× 100%；發(fā)芽率（%）=發(fā)芽種子數(shù)（前10 d）/供試種子數(shù)×100%；相對萌發(fā)率（%）=處理種子發(fā)芽率/對照組種子發(fā)芽率×100%；種子耐鹽適宜范圍=發(fā)芽率達到對照發(fā)芽率75%時相對應(yīng)的鹽液濃度；種子耐鹽半致死濃度=發(fā)芽率達到對照發(fā)芽率的50%的鹽液濃度；種子耐鹽極限濃度=發(fā)芽率達到對照發(fā)芽率10%鹽液濃度[6]。相對鹽害率（%）=（對照發(fā)芽率-鹽處理發(fā)芽率）/對照發(fā)芽率×100%[7]。

萌發(fā)試驗結(jié)束后，從每培養(yǎng)皿隨機取15株波斯菊幼苗，測定芽長、根長和鮮重，并統(tǒng)計側(cè)根數(shù)，同時測定幼苗超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量。其中，SOD活性采用NBT光化還原法[8]，MDA含量測定采用TBA顯色法[9]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理及分析

試驗數(shù)據(jù)用DPS2000軟件進行統(tǒng)計分析，其中多重比較采用Duncan′s新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊種子發(fā)芽勢的影響

由表1可知，與對照相比，當NaCl和Na2SO4濃度≥0.06 mol·L-1時，均顯著降低波斯菊種子的發(fā)芽勢，且濃度越高，波斯菊種子發(fā)芽勢越低。相同濃度下，受Na2SO4鹽脅迫的波斯菊種子發(fā)芽勢較NaCl鹽脅迫下降幅度大。兩種鹽濃度均為0.06 mol·L-1時，Na2SO4脅迫發(fā)芽勢為對照的56.52%，NaCl鹽脅迫的只有對照的13%。0.12 mol·L-1NaCl脅迫下，仍然有6%種子在第3天能萌發(fā)，只有當NaCl濃度≥0.18 mol·L-1時，在第3天無種子萌發(fā)，而Na2SO4濃度≥0.12 mol·L-1時，各處理在第3天均無種子萌發(fā)。NaCl和Na2SO4均延緩波斯菊種子萌發(fā)，且后者的延緩作用更強。

2.2 NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊種子發(fā)芽率的影響

由表1可知，隨著NaCl、Na2SO4濃度增加，波斯菊種子發(fā)芽率均呈現(xiàn)逐漸下降趨勢。其中，0.06 mol·L-1NaCl處理的波斯菊種子發(fā)芽率與對照無顯著差異；而當NaCl濃度≥0.12 mol·L-1時，各處理發(fā)芽率均極顯著低于對照，且NaCl濃度越高，其發(fā)芽率越低。0.12、0.18及0.24 mol·L-1NaCl處理的波斯菊種子發(fā)芽率分別較對照下降27%、53%和78%。與對照相比，Na2SO4濃度≥0.06 mol·L-1時，各處理均顯著降低波斯菊種子發(fā)芽率，且Na2SO4濃度越大，發(fā)芽率下降幅度越大。0.06、0.12、0.18及0.24 mol·L-1Na2SO4處理的波斯菊種子發(fā)芽率分別較對照下降15%、49%、67%和96%。

上述結(jié)果表明，NaCl和Na2SO4均降低波斯菊種子活力，延緩種子萌發(fā)，濃度越高，抑制越嚴重。且相同濃度的Na2SO4對波斯菊種子萌發(fā)的抑制作用較NaCl更強。

2.3 NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊幼苗生長指標的影響

由表2可知，0.06 mol·L-1NaCl鹽脅迫的波斯菊幼苗芽長及鮮重均與對照差異不顯著，而根長和側(cè)根數(shù)顯著低于對照。當NaCl濃度≥0.12 mol·L-1時，隨著濃度的升高，波斯菊幼苗各項生長指標（芽長、根長、鮮重、側(cè)根數(shù)）逐漸降低，且各處理各項生長指標均顯著低于對照。其中0.12、0.18、0.24 mol·L-1NaCl處理的幼苗芽長分別為對照芽長的64%、28%、11%；根長分別為對照的34%、32%、13%；鮮重分別為對照的80%、60%、20%，側(cè)根數(shù)分別為對照的40%、20%、0%。

Na2SO4脅迫的波斯菊種子，隨著鹽濃度的增加，幼苗芽長、根長顯著縮短，單株鮮重逐漸減輕，當濃度≥0.12 mol·L-1時，幼苗均無側(cè)根形成，且形成的幼苗根逐漸出現(xiàn)變黃、變軟，最后腐爛，濃度越高爛根現(xiàn)象越嚴重，導(dǎo)致幼苗無法正常生長。可見，隨著濃度的增加，NaCl和Na2SO4對波斯菊幼苗生長均有抑制作用，且Na2SO4對波斯菊幼苗生長的抑制作用明顯強于NaCl。

表1 NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響Table 1 Effect of NaCl and Na2SO4stress on germination energy and germination rate of seeds of Cosmos bipinnatus

表2 NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊幼苗生長指標的影響Table 2 Effects of NaCl and Na2SO4stress on growth indices of C.bipinnatus seedlings

2.4 NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊幼苗SOD活性及MDA含量的影響

SOD活性反映植物對逆境抗性能力，SOD活性越高，則植物抗性越強，反之越弱[9]。由表3可知，隨著NaCl濃度的升高，SOD活性逐漸降低，其中，0.06 mol·L-1NaCl脅迫波斯菊幼苗的SOD活性與對照差異不顯著，0.12 mol·L-1NaCl脅迫幼苗的SOD活性較對照下降46%。與對照相比，0.06 mol·L-1Na2SO4脅迫即顯著降低波斯菊幼苗SOD活性。說明這兩種鹽脅迫均可降低波斯菊幼苗SOD活性。

MDA含量用來反映植物細胞在逆境條件下受傷害程度，MDA含量越高，植物細胞被傷害程度越大，反之則越小[10-14]。由表3中可知，隨NaCl濃度的升高，波斯菊幼苗MDA含量呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，且0.06 mol·L-1及0.12 mol·L-1NaCl鹽脅迫波斯菊幼苗的MDA含量顯著高于對照，分別比對照提高179%和252%。0.06 mol·L-1Na2SO4脅迫波斯菊幼苗的MDA含量也顯著高于對照。高濃度NaCl和Na2SO4脅迫下，種子萌發(fā)率低及萌發(fā)后幼苗腐爛，導(dǎo)致波斯菊幼苗數(shù)量不足，故高濃度鹽脅迫處理未測幼苗SOD活性和MDA含量。由此可知，NaCl和Na2SO4兩種鹽脅迫均導(dǎo)致波斯菊幼苗細胞受到傷害，濃度越高，受傷害程度越大。

表3 NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊幼苗SOD活性和MDA含量的影響Table 3 Effect of NaCl and Na2SO4stress on SOD activity and MDA content ofC.bipinnatusseedlings

2.5 波斯菊種子耐鹽性評價

依據(jù)耐鹽適宜范圍、耐鹽半致死濃度、耐鹽極限濃度及相對鹽害率，可以評價植物種子的耐鹽能力[6,11]。由表4可知，波斯菊種子萌發(fā)的相對萌發(fā)率與兩種鹽溶液濃度均呈極顯著負相關(guān)，且波斯菊種子對NaCl耐鹽的適宜范圍、耐鹽半致死濃度、耐鹽極限濃度均高于Na2SO4。由表5可知，隨著NaCl和Na2SO4兩種鹽濃度的升高，相對鹽害率均呈極顯著上升趨勢，且在相同濃度下，Na2SO4對波斯菊種子萌發(fā)鹽害程度均高于NaCl。以上結(jié)果表明，波斯菊種子對Na2SO4的耐受能力低于對Na?Cl的耐受能力。

表4 波斯菊種子相對萌發(fā)率與鹽濃度的相關(guān)性分析Table 4 Relationship between salt concentration and relative seed germination rate of C.bipinnatus

表5 波斯菊種子相對鹽害率Table 5 Relative salt injury rate of C.bipinnatus

3 討論

生理干旱是植物鹽脅迫傷害的主要機制[15]。在鹽脅迫影響下，高濃度鹽使植物根際水分滲透勢降低，導(dǎo)致植物吸水困難，使植物細胞水勢下降，代謝活力降低。測量種子萌發(fā)期間各項生理生化指標變化，可反映出種子的耐鹽性強弱、種子出苗整齊度等[16]。本試驗中，低濃度Na2SO4對波斯菊種子萌發(fā)各指標有顯著影響，較高濃度Na2SO4會使已萌發(fā)的波斯菊種子產(chǎn)生爛根現(xiàn)象，根明顯縮短。而低濃度的NaCl對種子萌發(fā)的抑制作用較小，測量大部分指標與對照差異不顯著，說明波斯菊種子可耐受低濃度NaCl，在高濃度下，各項生理指標顯著下降，表明高濃度的NaCl抑制波斯菊種子萌發(fā)和幼苗生長，這與聞杰等對紫薇的耐鹽性研究結(jié)果一致[13]。原因是高濃度鹽會使植物體生理紊亂、滲透失衡，抑制植物生長發(fā)育；或是種子吸脹過程中高濃度的鹽破壞細胞膜，使透性增大，溶質(zhì)向外滲透，萌發(fā)受阻礙；鹽濃度過高，Ca、K等含量降低產(chǎn)生缺素，引起代謝紊亂[17]。比較試驗中兩種鹽脅迫下的各項指標可知，NaCl對波斯菊種子萌發(fā)的抑制作用比相同濃度Na2SO4小，原因是相同濃度Na2SO4溶液中Na+含量是NaCl溶液的2倍。但劉玉燕等對紫花地丁鹽脅迫研究發(fā)現(xiàn)NaCl對紫花地丁種子萌發(fā)抑制作用比Na2SO4更大[16]，與本試驗研究結(jié)果不一致。可見，鹽脅迫機制復(fù)雜，不同植物或同種植物不同生育期如種子萌發(fā)期、幼苗期等，對不同種類鹽以及同種鹽不同濃度響應(yīng)不同。試驗表明，隨著兩種鹽濃度增加，波斯菊幼苗SOD活性逐漸降低，而MDA含量逐漸升高，符合植物逆境生理[9]，與聞杰、張鳳銀等植物耐鹽性研究結(jié)果一致[13-15]。

鹽抑制植物種子萌發(fā)及植株生長是個復(fù)雜過程，本試驗只選用NaCl和Na2SO4兩種鹽對波斯菊種子萌發(fā)影響進行比較研究，仍需用多種鹽或其他離子如K+等對鹽影響種子萌發(fā)機理作進一步探討，對波斯菊不同發(fā)育階段展開耐鹽性研究。

4 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，隨著NaCl和Na2SO4濃度的增加，波斯菊種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、幼苗芽長、根長、鮮重、側(cè)根數(shù)及SOD活性均呈下降趨勢，MDA含量逐漸增加。波斯菊種子萌發(fā)時對NaCl和Na2SO4耐鹽適宜范圍分別為0.11和0.08 mol·L-1，耐鹽半致死濃度分別為0.67和0.13 mol·L-1、耐鹽極限值分別為1.35和0.23 mol·L-1。表明NaCl和Na2SO4鹽脅迫抑制波斯菊種子萌發(fā)及幼苗生長，相同濃度Na2SO4較NaCl抑制作用更強。

[1]章玉平,黃建華.多效唑與比久浸種處理對波斯菊矮化的影響[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2011(15):220-222.

[2]嵇云,張建軍,李佩蓮,等.植物生長延緩劑對波斯菊穴盤苗生長影響的初步研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科技,2009(5):43.

[3]王少平,朱愛民.浸種對波斯菊種子發(fā)芽的影響[J].種子,2000 (2):39-41.

[4]曹敏,邵鳳霞,張章,等.高pH值對鹽芥種子萌發(fā)的影響[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2008(12):33.

[5]張賢秀,郭巧生,沈雪蓮.種子引發(fā)對夏枯草種子耐鹽性的影響[J].中國中藥雜志,2009,34(8):944-947.

[6]白玉娥,易津,谷安琳,等.八種根莖類禾草種子耐鹽性研究[J].中國草地,2005,27(2):55-60.

[7]朱世楊,張小玲,羅天寬,等.花椰菜種子活力和抗氧化酶活性及幼苗光合色素對NaCl的相應(yīng)[J].中國蔬菜,2012(2):41-46.

[8]Giannopolitis C N,Ries S K.Superoxide dismutase:I.Occurrence in higher plasts[J].Plant Physiology,1977,59:309-314.

[9]鄒琦.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000: 159-160.

[10]曾幼玲,蔡忠貞,馬紀,等.鹽分和水分脅迫對兩種鹽生植物鹽爪爪和鹽穗木種子萌發(fā)的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志,2006,25(9): 1014-1018.

[11]于爽,任玉蘭,王晶晶,等.NaCl對苦瓜幼苗生理特性的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2010,41(3):43-47.

[12]Kaya M D,Kaya G,Atak M.Effects of NaC1 on the germination,seedling growth and water uptake of triticale[J].Turk J Agric For,2006(30):39-47.

[13]聞杰,高志明.NaCl脅迫對紫薇種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J].北方園藝,2012(2):40-41.

[14]張鳳銀,張萍,陳元元.NaCl脅迫對不同藜豆品種種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2013,44(1):45-48.

[15]伍林濤,杜才富,邵明波.植物鹽脅迫耐受性研究進展[J].吉林農(nóng)業(yè),2010(9):51-52.

[16]劉玉燕,于鳳鳴,曹慧穎,等.鹽脅迫對紫花地丁種子萌發(fā)的影響[J].北方園藝,2011(5):82-84.

[17]鄭光華.種子生理研究[M].北京:科學(xué)出版社,2004:241.

Effect of NaCl and Na2SO4stress on seed germination ofCosmos bipinnatus

XU Xiaoyu,ZHANG Fengyin,ZENG Qingwei
(School of Life Sciences,Jianghan University,Wuhan 430056,China)

Seeds ofCosmos bipinnatusare used as experimental materials,different concentrations of NaCl and Na2SO4solution were made as treatments,respectively.Germination indices,and physiological index of seedlings were measured to study effects of NaCl and Na2SO4stress on seed germination ofCosmos bipinnatus.Results showed that the germination energy,germination rate,the growth indices and SOD activity of seedling all decreased while MDA content of seedling increased with the increasing of concentrations of NaCl and Na2SO4solution.Suitable concentration range ofCosmos bipinnatusunder NaCl and Na2SO4stress was 0.11 and 0.08 mol·L-1,the half-lethal concentration was 0.67 and 0.13 mol·L-1,and the fatal concentration was 1.35 and 0.23 mol·L-1,respectively.Therefore,NaCl and Na2SO4salt stress had inhibitory effects on seed germination ofCosmos bipinnatus,and inhibitory effect of Na2SO4on seed germination ofCosmos bipinnatuswas stronger than NaCl under the same concentration.

salt stress;Cosmos bipinnatus;seed germination

S682.1+1

A

1005-9369（2014）04-0055-05

2013-10-15

“十二五”國家科技支撐計劃（2012BAD27B00-07）

徐小玉（1975-），女，講師，碩士，研究方向為園林植物栽培與應(yīng)用。E-mail:xxiaoyever@sohu.com

時間2014-4-21 13:26:23[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140421.1326.040.html

徐小玉,張鳳銀,曾慶微.NaCl和Na2SO4鹽脅迫對波斯菊種子萌發(fā)的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,45(4)∶55-59.

Xu Xiaoyu,Zhang Fengyin,Zeng Qingwei.Effect of NaCl and Na2SO4stress on seed germination ofCosmos bipinnatus[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(4)∶55-59.(in Chinese with English abstract)