咸水脅迫對菘藍種子萌發(fā)的影響及其耐鹽閾值分析

劉雅輝 左永梅 孫建平

摘要 [目的]研究咸水脅迫對菘藍種子萌發(fā)的影響及其耐鹽閾值。[方法]利用培養(yǎng)皿濾紙發(fā)芽試驗，分析不同濃度地下咸水對菘藍種子萌發(fā)的影響，通過相關(guān)性和回歸分析，確定菘藍萌發(fā)期的耐鹽鑒定指標(biāo)和耐鹽閾值。[結(jié)果]咸水濃度低于0.4%時，菘藍種子萌發(fā)基本不受影響，當(dāng)咸水濃度高于0.6%時，菘藍種子萌發(fā)的所有指標(biāo)的相對值均受到明顯抑制；相對發(fā)芽率與咸水濃度間呈線性關(guān)系且高度相關(guān)，大葉菘藍和小葉菘藍的耐鹽閾值分別為0.66%和0.73%，可見菘藍種子萌發(fā)期的耐鹽性較強，小葉菘藍的耐受性更高，適于在中、重濱海鹽堿地種植。[結(jié)論]該研究為菘藍資源的耐鹽性鑒定及利用提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 咸水脅迫；菘藍；種子萌發(fā)；耐鹽閾值

Effect of Salt Water Stress on Seed Germination of Isatis indigotica and Analysis of Salt Tolerance Threshold

LIU Ya-hui，ZUO Yong-mei，SUN Jian-ping （Institute of Coastal Agricultural，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Saline and Alkali Land Greening Engineering Technology Center of Heibei Province，Tangshan Key Laboratory of Plant Salt Tolerance Research，Tangshan，Hebei 063299）

Abstract [Objective]To study the effect of salt water stress on seed germination of Isatis indigotica and analyze the salt tolerance threshold.[Method]Filter paper germination test was carried out to study the effects of coastal saline alkali soil on germination of I.indigotica，salt tolerance index and salt tolerance threshold in the seedling stage of I.indigotica were determined through correlation analysis and regression analysis.[Result]Germination of I.indigotica was not affected when concentration of salt water was lower than 0.4%.The relative value of all indexes of germination were significantly inhibited when concentration of salt water was higher than 0.6%.The relative germination rate was linearly related to salt water concentration and highly correlated.The salt tolerance thresholds of daye and lobular I.indigotica were 0.66%，0.73% respectively，it was evident that I.indigotica had strong salt tolerance in germination，which salt tolerance of lobular I.indigotica was higher than daye I.indigotica，it was suitable for planting in light and moderate saline alkali area.[Conclusion]The study provided theoretical basis for the selection and utilization of salt tolerant I.indigotica.

Key words Salt water stress；Isatis indigotica；Seed germination；Salt tolerance threshold

土壤鹽漬化一直是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的世界性問題[1-3]。濱海鹽漬土是鹽漬化土壤的一種類型，土壤NaCl含量高，通透性差，嚴重影響作物的生長。不同植物或同一種植物不同品種間的耐鹽性不同，通過挖掘植物本身的耐鹽能力，篩選和培育耐鹽植物品種是開發(fā)利用鹽漬土的有效途徑之一[4]。研究發(fā)現(xiàn)[5]，一些中草藥植物具有較強的耐鹽性，而且在鹽堿地種植可以提高藥用成分，因此篩選耐鹽中草藥植物，發(fā)展鹽堿地中藥種植產(chǎn)業(yè)，不僅能夠高效利用鹽土資源，改良修復(fù)鹽堿地，還可為濱海鹽堿區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效探索新途徑，為濱?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供新模式。

菘藍（Isatis indigotica Fort.） 又名大青根、北板蘭等，為十字花科菘藍屬植物。以根、葉入藥。其根為中藥板藍根，葉稱大青葉，性寒、味苦，具有清熱解毒、涼血消腫之功效，應(yīng)用十分廣泛，是我國常用的大宗藥材。菘藍適應(yīng)性很強，對自然環(huán)境和土壤要求不嚴，研究顯示，適當(dāng)?shù)哪婢趁{迫能有效提高菘藍幼苗中靛玉紅的積累[5]，而種植板藍根能明顯降低土壤pH[6]，這為菘藍的鹽堿地栽培提供了可行性。如果能在鹽堿地栽培菘藍，不僅可以增加菘藍的產(chǎn)量，還能有效利用鹽堿地。

目前，對菘藍的研究大多集中在板藍根成分組成、藥理作用及栽培等方面[5-10]，對逆境下菘藍種子萌發(fā)及幼苗生長方面的報道較少。張海艷[11]、劉清瑋等[12]利用NaCl溶液作為脅迫溶液對菘藍種子萌發(fā)進行了研究，王麗艷[13]利用培養(yǎng)基中添加NaCl溶液進行不同倍性菘藍的鹽脅迫反應(yīng)研究，均發(fā)現(xiàn)菘藍具有一定的耐鹽性，而且四倍體菘藍對鹽分的耐受性高于二倍體菘藍。以上研究均是以配置的NaCl溶液為脅迫溶液進行的，與田間實際鹽分存在一定差異。該研究以2種菘藍為試驗材料，利用濱海區(qū)地下咸水為脅迫溶液，進行種子萌發(fā)期耐鹽性研究，確定耐鹽鑒定指標(biāo)和耐鹽閾值，為菘藍種子萌發(fā)期耐鹽性鑒定提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料 供試材料為大小一致的大葉菘藍和小葉菘藍的種子。

1.2 方法 利用22 g/L地下咸水與淡水配成0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%不同濃度梯度的咸水作為脅迫溶液，采用培養(yǎng)皿濾紙發(fā)芽試驗，將種子用去離子水沖洗干凈，用70%乙醇消毒30 s，然后將種子擺放在放有濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒，3次重復(fù)，在智能培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，溫度為28 ℃，濕度為80%，光照12 h/d，每天記錄種子發(fā)芽數(shù)，統(tǒng)計發(fā)芽勢、發(fā)芽率，第7天試驗結(jié)束時測定胚根長和胚芽，并計算相對值。

1.3 測定項目

發(fā)芽率=種子正常發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽勢=發(fā)芽最高峰（第3日）種子萌發(fā)數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)（Gi）=ΣGt /Dt，式中，Gt為在第t 天的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽天數(shù)；活力指數(shù)（Vi）=發(fā)芽指數(shù)（Gi）×胚芽長（S），式中，S為10 株幼苗平均長度；相對值=處理值/對照值×100%。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 采用Excel和SPSS 20對試驗數(shù)據(jù)進行整理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度咸水對菘藍種子萌發(fā)的影響

從表1可以看出，2種菘藍的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的相對值隨著咸水濃度的升高均呈下降趨勢，在0.2%和0.4%濃度下，相對發(fā)芽勢和相對發(fā)芽率與對照間均無顯著差異，而在咸水濃度0.4%處理下，相對發(fā)芽指數(shù)和相對活力指數(shù)與對照產(chǎn)生顯著差異，從咸水濃度0.6%開始，所有這些指標(biāo)的相對值均與對照表現(xiàn)顯著差異，且大幅度下降，相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)和相對活力指數(shù)的下降幅度分別在22%、32%、41%和50%以上?？梢?，較低鹽分（咸水濃度0.2%）對菘藍種子萌發(fā)的影響不大，但濃度為0.4%的咸水對菘藍種子萌發(fā)開始產(chǎn)生一定的抑制作用，種子活力下降，至咸水濃度0.6%時，菘藍種子萌發(fā)的抑制程度明顯增加。另外，也可以看出咸水脅迫對種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響較大。

從2個品種比較看（表1），當(dāng)咸水濃度0.2%時，大葉菘藍的相對發(fā)芽勢和相對發(fā)芽率高于小葉菘藍，相對發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)低于小葉菘藍，當(dāng)咸水濃度達0.4%時，大葉菘藍的相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率也低于小葉菘藍。當(dāng)咸水濃度達0.6%時，大葉菘藍相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)和相對活力指數(shù)明顯低于小葉菘藍；咸水濃度升至1.4%時，小葉菘藍仍有發(fā)芽，而大葉菘藍沒有發(fā)芽。可見，咸水脅迫對大葉菘藍種子萌發(fā)的抑制程度高于小葉菘藍，這也說明小葉菘藍的種子萌發(fā)期間耐鹽性好于大葉菘藍。

2.2 不同濃度咸水對菘藍胚根長和胚芽長的影響

從圖1可以看出，2種菘藍的胚根長和胚芽長均隨咸水濃度的升高而下降。當(dāng)咸水濃度低于0.4%時，菘藍的胚根長、胚芽長與對照間沒有差異，當(dāng)咸水濃度為0.6%時，2個品種的胚根長和胚芽長均與對照差異顯著，大葉菘藍的胚根長和胚芽長分別比對照降低3.15和0.92 cm，而小葉菘藍的胚根長和胚芽長分別比對照降低2.78和1.20 cm，可見咸水脅迫對菘藍胚根長的影響較大。 2個品種比較，在所有處理下小葉菘藍胚根長均高于大葉菘藍，胚芽的變化無規(guī)律性。

2.3 菘藍種子萌發(fā)指標(biāo)相對值與咸水濃度的相關(guān)性分析 經(jīng)相關(guān)性分析，結(jié)果表明，菘藍種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)的相對值與咸水濃度呈顯著負相關(guān)，大葉菘藍相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)、相對胚根長和相對胚芽長與咸水濃度的相關(guān)系數(shù)分別為-0.963、-0.982、-0.945、-0.943、-0.969和-0.976；小葉菘藍相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對活力指數(shù)、相對胚根長和相對胚芽長與咸水濃度的相關(guān)系數(shù)分別為-0.978、-0.990、-0.947、-0.982、-0.963和-0.975?？梢?，2個品種均表現(xiàn)為相對發(fā)芽率與咸水濃度相關(guān)性最高，因此可以將相對發(fā)芽率作為菘藍種子萌發(fā)的一個耐鹽指標(biāo)。

2.4 菘藍種子發(fā)芽率與咸水濃度模型及其耐鹽閾值確定

以相對發(fā)芽率為因變量，咸水濃度為自變量，通過曲線估計，建立回歸方程（圖2a，b），結(jié)果表明，2個品種的相對發(fā)芽率與咸水濃度均呈線性關(guān)系，大葉菘藍和小葉菘藍與咸水濃度的回歸方程分別為y=-82.19x+109.15和y=-73.60x+108.82，R2值分別為0.960 7和0.970 7，以相對發(fā)芽率比對照下降50%為標(biāo)準計算，得出大葉菘藍和小葉菘藍萌發(fā)期的耐鹽閾值為0.66%和0.73%。

3 結(jié)論與討論

種子萌發(fā)期是植物生命史中最為重要的階段，是對外界滲透脅迫響應(yīng)比較敏感的時期，也是進行耐鹽性研究的重要時期，種子的萌發(fā)特性是對鹽脅迫最為直觀的綜合性狀表現(xiàn)。通過研究不同鹽分濃度下發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長和胚芽長等性狀指標(biāo)及其與耐鹽性之間的關(guān)系，對建立室內(nèi)快速篩選菘藍耐鹽性品種方法體系具有重要意義。

該研究結(jié)果表明，咸水濃度低于0.4%時，鹽分對菘藍種子的萌發(fā)基本無明顯抑制作用，當(dāng)鹽分濃度高于0.6%，種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)均隨著鹽分濃度的升高而降低，鹽分對發(fā)芽指標(biāo)具有顯著的抑制作用。通過相關(guān)性和回歸性分析，確定菘藍的相對發(fā)芽率可以作為萌發(fā)期耐鹽指標(biāo)，大葉菘藍和小葉菘藍耐鹽閾值分別為0.66%和0.73%，可見菘藍具有較強的耐鹽性，而且小葉菘藍對鹽分的耐受性高于大葉菘藍。這個鹽分節(jié)點比前人研究[11]結(jié)果略高，可能是由于脅迫溶液的不同造成的。該研究采用地下咸水作為脅迫溶液，更接近自然鹽分，結(jié)果更有說服力。

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