氯化膽堿浸種對(duì)鹽迫下稻種萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

王永俊，徐 鈞，陳許兵，王飛兵，陳新紅

（淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

氯化膽堿浸種對(duì)鹽迫下稻種萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

王永俊，徐 鈞，陳許兵，王飛兵，陳新紅

（淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

為了明確氯化膽堿對(duì)NaCl脅迫的緩解作用，以水稻品種隆粳20和粳2837為材料，采用0、200、400、600和800 mg/L濃度的氯化膽堿溶液浸種處理研究氯化膽堿浸種對(duì)NaCl脅迫下水稻種子萌發(fā)以及幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：鹽脅迫下水稻種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率等均顯著降低，而根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)等指標(biāo)隨著鹽濃度的升高受到不同程度的抑制，試驗(yàn)表明7.5 g/L NaCl抑制率約為50%，因此選取7.5 g/L NaCl溶液作為對(duì)不同濃度氯化膽堿浸種后的水稻種子萌發(fā)和幼苗脅迫處理的鹽濃度。氯化膽堿浸種能明顯提高NaCl脅迫下水稻種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率，同時(shí)增加根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)等指標(biāo)，對(duì)NaCl脅迫下水稻種子萌發(fā)以及幼苗的生長(zhǎng)具有明顯的緩釋作用。由此說(shuō)明，氯化膽堿浸種可以緩解NaCl脅迫對(duì)水稻種子萌發(fā)的影響，提高水稻種子的耐鹽性。

水稻；氯化膽堿；浸種；鹽脅迫；種子萌發(fā)

土壤鹽堿化是一個(gè)全球化的問(wèn)題，鹽堿地分布廣泛[1]，全球20%的耕地和近半數(shù)以上的土壤都受到不同程度的鹽害威脅，其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響不可忽視[2]。我國(guó)約有鹽漬化土壤3.69×107hm2，占現(xiàn)有耕地的1/4，主要分布在新疆、甘肅等北方干旱、半干旱地區(qū)和濱海地區(qū)[3]。土壤鹽堿化嚴(yán)重影響了植物的生長(zhǎng)發(fā)育，限制了作物產(chǎn)量，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力不足，土地產(chǎn)出率低[4]。

水稻（Oryza sativa）原產(chǎn)于中國(guó)，是世界主要糧食作物之一，也是我國(guó)重要糧食作物之一[5-6]。許多研究表明[4,7-8]，在鹽脅迫條件下，水稻表現(xiàn)為種子萌發(fā)受阻、生長(zhǎng)受抑制、光合能力下降。鹽脅迫對(duì)植物的傷害主要包括離子毒害和滲透脅迫。鹽脅迫對(duì)植物的毒害作用即使在去掉環(huán)境中的NaCl后，其毒害癥狀也不會(huì)消失[9]。因此，鹽堿地的治理、開(kāi)發(fā)與利用越來(lái)越受到關(guān)注。大量的研究結(jié)果表明，氯化膽堿（Chorine Chloride，簡(jiǎn)稱CC）能增強(qiáng)作物的抗逆性，促進(jìn)小麥、棉花等幼苗健壯生長(zhǎng)[9-13]。然而，對(duì)于氯化膽堿在水稻方面的相關(guān)研究則較為少見(jiàn)。

試驗(yàn)重點(diǎn)研究了在中度鹽脅迫下氯化膽堿對(duì)不同水稻品種種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及其抗性的影響，旨在闡明氯化膽堿浸種的耐鹽生理效應(yīng)，為通過(guò)化控技術(shù)提高水稻幼苗的抗鹽性提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種與地點(diǎn)

供試品種：隆粳20（天隆種業(yè)公司）、粳2837（白馬湖農(nóng)場(chǎng)）。

材料地點(diǎn)：于2014～2015年在淮陰工學(xué)院農(nóng)學(xué)系谷物檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 NaCl脅迫下水稻種子萌發(fā)試驗(yàn) 試驗(yàn)設(shè)有2個(gè)粳稻品種（隆粳20和粳2837）、6個(gè)NaCl溶液濃度（0、2.5、5.0、7.5、10.0、15.0 g/L NaCl），共12個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。

2個(gè)品種分別在30℃水浴鍋中清水浸種24 h后，以10%次氯酸鈉浸泡10 min進(jìn)行表面消毒。洗凈后，挑選40粒飽滿籽粒擺放到平鋪了3層濾紙的培養(yǎng)皿中。分別在培養(yǎng)皿中加入不同濃度的NaCl溶液，于25℃無(wú)光照恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每24 h換1次溶液。以水稻種子的根長(zhǎng)等于種子的長(zhǎng)度為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，逐日記錄種子的發(fā)芽數(shù)，于培養(yǎng)第4、7天分別計(jì)算種子發(fā)芽勢(shì)、種子發(fā)芽率與鹽害率，第10天隨機(jī)選取10株稻苗測(cè)定根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、不定根數(shù)，烘干后測(cè)定培養(yǎng)皿內(nèi)種苗的總干重。

1.2.2 氯化膽堿浸種對(duì)NaCl脅迫下水稻種子萌發(fā)的試驗(yàn) 試驗(yàn)設(shè)有2個(gè)粳稻品種（隆粳20、粳2837）、5個(gè)氯化膽堿溶液濃度（0、200、400、600、800 mg/L）和1個(gè)清水對(duì)照（CK），共12個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。

據(jù)1.2.1試驗(yàn)結(jié)果，選取適宜濃度NaCl溶液，向氯化膽堿浸種的培養(yǎng)皿中加入5 mL；向清水浸種的培養(yǎng)皿內(nèi)加入5 mL H2O。于30℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，每24 h更換一次溶液。測(cè)定水稻種子萌發(fā)試驗(yàn)參數(shù)。

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率是評(píng)價(jià)種子發(fā)芽常用的指標(biāo)，反映了種子發(fā)芽速度、發(fā)芽整齊度等。試驗(yàn)將通過(guò)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)、不定根數(shù)等方面來(lái)評(píng)價(jià)氯化膽堿浸種對(duì)鹽脅迫下水稻種子萌發(fā)與生長(zhǎng)的影響。

發(fā)芽勢(shì)GE：規(guī)定天數(shù)內(nèi)發(fā)芽的種子粒數(shù)與供試種子粒數(shù)之比。

發(fā)芽率GR：發(fā)芽數(shù)與種子總數(shù)之比。

相對(duì)鹽害率：對(duì)照發(fā)芽率與處理發(fā)芽率的差值與對(duì)照發(fā)芽率之比。

所有指標(biāo)數(shù)據(jù)測(cè)定均為3次重復(fù)，采用WPS Excel 2016和STAT軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同NaCl濃度對(duì)水稻萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

如圖1所示，2個(gè)水稻品種的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均隨外界鹽濃度的升高而下降，在鹽濃度為7.5 g/L時(shí)，隆粳20和粳2837的發(fā)芽率分別為44.17%和46.67%，接近50%。因此選取7.5 g/L的NaCl溶液作為水稻種子萌發(fā)和幼苗脅迫處理的鹽濃度，對(duì)不同濃度氯化膽堿浸種后的種子進(jìn)行萌發(fā)脅迫試驗(yàn)。

圖1 不同NaCl濃度對(duì)水稻種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響

由表1可知，2個(gè)水稻品種的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)都隨鹽濃度的升高而縮短，芽長(zhǎng)縮短的幅度明顯大于根長(zhǎng)縮短的幅度。而2個(gè)水稻品種不定根數(shù)量同樣隨鹽濃度的升高緩慢減少但總體變化不大，在NaCl濃度達(dá)到15 g/L時(shí)迅速降低，發(fā)生顯著變化。

2.2 氯化膽堿浸種對(duì)NaCl脅迫下水稻萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

從圖2中可以看出，鹽脅迫顯著抑制了水稻種子的萌發(fā)，而在鹽脅迫下，氯化膽堿浸種處理可緩解鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)的抑制。在一定范圍內(nèi)，隨著氯化膽堿濃度的增加，水稻種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率逐漸提高。

表1 NaCl脅迫下水稻幼苗生長(zhǎng)的影響

圖2 氯化膽堿浸種處理對(duì)NaCl脅迫下水稻種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響

2個(gè)水稻品種中，用不同氯化膽堿濃度溶液浸種后對(duì)鹽脅迫的緩解作用不同。當(dāng)氯化膽堿濃度超過(guò)一定水平后，隨著浸種濃度的增加，緩解作用反而減弱。高濃度氯化膽堿處理對(duì)鹽脅迫下粳2837的抑制作用大于隆粳20，這也說(shuō)明氯化膽堿對(duì)鹽脅迫的緩解作用不僅與氯化膽堿的濃度有關(guān)，也與水稻品種有關(guān)。

由表2可知，NaCl脅迫抑制了水稻幼苗根部根長(zhǎng)的生長(zhǎng)，平均根長(zhǎng)均顯著低于CK。

表2 氯化膽堿浸種對(duì)NaCl脅迫下水稻幼苗生長(zhǎng)的影響

從表2中可以看出，在7.5 g/L NaCl脅迫下，隨著氯化膽堿濃度的增加，緩解作用逐漸增強(qiáng)，芽長(zhǎng)和根長(zhǎng)逐漸提高。當(dāng)氯化膽堿濃度超過(guò)一定水平后，隨濃度增加緩解作用減弱。

3 結(jié)論與討論

水稻屬于不耐鹽的甜土作物，鹽的脅迫濃度高于一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)對(duì)水稻種子萌發(fā)產(chǎn)生顯著的抑制作用[14]。在鹽漬環(huán)境下，植物生長(zhǎng)均受到抑制，且鹽度越高，受抑制程度越大，鹽分對(duì)植物不同部位的生長(zhǎng)發(fā)育具有不同的抑制效應(yīng)。植物的根和地上部分對(duì)鹽脅迫的敏感度不同，一般認(rèn)為地上部分較根部敏感[15]，鹽脅迫對(duì)植物的影響主要表現(xiàn)為降低種子發(fā)芽率和成苗率，降低生物量的積累[16]。

植物對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)性是一個(gè)復(fù)雜的綜合性反應(yīng)。鹽脅迫對(duì)植物的影響主要表現(xiàn)在滲透脅迫和離子脅迫兩個(gè)方面，隨NaCl脅迫濃度增大，種子發(fā)芽率、不定根數(shù)、芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)總體呈下降趨勢(shì)[17]。對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響主要是抑制其根芽的生長(zhǎng)，其中抑制最強(qiáng)的是芽的生長(zhǎng)速度，根的生長(zhǎng)速度次之，對(duì)發(fā)根數(shù)的影響最小，這點(diǎn)與前人的研究結(jié)果一致。

氯化膽堿主要用于飼料添加劑，近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)能明顯增強(qiáng)低溫或干旱脅迫對(duì)玉米幼苗細(xì)胞膜損傷的保護(hù)作用，緩解逆境脅迫對(duì)植物的傷害，提高其抗逆性[18]。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在NaCl脅迫下，水稻的萌發(fā)明顯受到抑制，幼芽的芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)顯著縮短。水稻不同品種、不同性狀其抑制效應(yīng)不同，隨著鹽濃度升高，粳2837生長(zhǎng)受抑制程度明顯大于隆粳20，說(shuō)明隆粳20的耐鹽性要優(yōu)于粳2837。

氯化膽堿浸種在提高作物抗鹽性中的作用是多方面的。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度氯化膽堿浸種可在不同程度上緩解鹽脅迫對(duì)水稻種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的抑制。這說(shuō)明適宜質(zhì)量濃度的氯化膽堿浸種，能顯著提高鹽脅迫下水稻種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，但濃度過(guò)高也會(huì)對(duì)水稻種子的萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用；另外，品種間表現(xiàn)出的差異也說(shuō)明，氯化膽堿浸種對(duì)鹽脅迫的緩解作用與品種基因型有關(guān)。

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（責(zé)任編輯：夏亞男）

Effects of Soaking Seeds in Choline Chloride on Seed Germination And Seedling Growth under the Stress of NaCl

WANG Yong-jun，XU Jun，CHEN Xu-bing，WANG Fei-bing，CHEN Xin-hong
（School of Life Science and Food Engineering, Huaiying Institute of Technology, Huai’an, 223003, PRC）

In order to clarify the mitigative effect of choline chloride to the stress of NaCl, this research treated rice Longjing 20 and Jing 2837 with the solution of choline chloride of different concentration(0, 200, 400, 600 and 800 mg/L) to discover the effect of choline chloride on seed germination and seedling growth under the stress of NaCl. The results showed that salt stress rice seed germination potential and germination rate decreased significantly, while the root length, sprout length index with salt concentration increased by different degrees of inhibition. The test results indicated that the 7.5 g/L inhibition rate is about 50%, so the concentration of salt solution of NaCl 7.5 g/L are selected as the rice seed germination and seedling stress, different concentrations of choline chloride after soaking seeds germination stress test. However, soaking seeds in choline chloride can obviously increase the germinative rate of rice under the stress of NaCl and raise root length and germinal length and pretreatment on rice under NaCl stress on seed germination and seedling growth has obvious slow-release effect. This implies soaking seeds in choline chloride can mitigate the effect of the stress of NaCl to rice seed germination and raise the salt tolerance of rice seeds.

rice; choline chloride; soaking seeds; the stress of salt; seed germination

S-3

：A

：1006-060X（2017）06-0011-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.006.004

2017-04-19

國(guó)家自然科學(xué)基金（31171481）；國(guó)家星火計(jì)劃項(xiàng)目（2014GA69002）

王永?。?995-），男，甘肅張掖市人，碩士研究生，主要從事作物栽培與生理研究。

陳新紅