NaCl脅迫對長江2號多花黑麥草種子發(fā)芽及幼苗生長的影響

伍 德，孫 帥，劉金平，謝瑞娟(西華師范大學 生命科學學院，四川 南充 637009)

NaCl脅迫對長江2號多花黑麥草種子發(fā)芽及幼苗生長的影響

伍 德，孫 帥，劉金平，謝瑞娟
(西華師范大學 生命科學學院，四川 南充 637009)

以長江2號多花黑麥草種子為材料，設(shè)置5個NaCl濃度梯度(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%)，通過測定發(fā)芽率、發(fā)芽勢、幼苗生長速度及幼苗的SOD活性、MDA含量，分析鹽脅迫對長江2號多花黑麥草種子發(fā)育及幼苗生長的影響。結(jié)果表明：種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，幼苗的株高和生長速度均受NaCl濃度影響。濃度大于0.1%時顯著降低了種子發(fā)芽勢，鹽濃度大于0.2%時顯著降低了種子發(fā)芽率。含鹽量≤0.3%時顯著降低了幼苗的相對生長速率。鹽脅迫對幼苗鮮重和干重有顯著影響，對幼苗含水量影響較小。0.1% NaCl處理下幼苗葉中SOD活性和CK差異顯著(P<0.05)，NaCl濃度大于0.2%時，葉中SOD活性和MDA含量逐步上升，0.5%NaCl脅迫下幼苗全部死亡。長江2號多花黑麥草的耐鹽性較差，適宜在含鹽量小于0.1%的土壤上種植和推廣。

多花黑麥草；鹽脅迫；發(fā)芽率；超氧化物歧化酶；丙二醛

多花黑麥草(Loliummultiflorum)具有發(fā)芽快、生長速度快，分蘗能力強，再生性好，產(chǎn)量高等特點[1]，是優(yōu)質(zhì)的一年生禾本科牧草。其營養(yǎng)豐富，品質(zhì)優(yōu)良，適口性好，馬、牛、羊、豬、禽、兔和草食性魚類均喜食，可青飼、調(diào)制干草、青貯和放牧利用[2]。長江2號 (Loliummultiflorumcv.Changjiang No.2)作為長江流域主推黑麥草品種之一，具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、冬春季節(jié)生長速度快、植株高大等優(yōu)點，被列為國家區(qū)域試驗對照品種[3]，目前有研究者對其生產(chǎn)性能及栽培技術(shù)作了諸多研究[4-6]，但對其抗性研究較少。由于不合理的耕作灌溉、環(huán)境污染等原因，土壤鹽漬化或鹽堿化越來越嚴重，我國近半數(shù)的灌溉土地都受到不同程度的鹽害威脅[7]。諸多學者對不同品種多花黑麥草耐鹽性、抗鹽性及生產(chǎn)能力進行了比較[8-10]，對鹽脅迫下多花黑麥草種子萌發(fā)、生長速度及施肥效果進行了研究[11-14]。因試驗地土壤的鹽漬化種類及含鹽程度不同，且多花黑麥草品種間差異較大，呈現(xiàn)出明顯的地域性特點。

長江2號多花黑麥草為長江中上游丘陵、平壩和山地溫暖濕潤地區(qū)廣泛種植的地方性品種，主推區(qū)域總體土壤鹽漬化程度較輕，但局部地區(qū)由于耕作模式、工業(yè)污染、季節(jié)性干旱等原因，常有鹽漬化土壤種植黑麥草失敗的實例發(fā)生。通過設(shè)置5個NaCl濃度梯度的土壤基質(zhì)，測定不同濃度下長江2號種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢、幼苗的生長速度和生物量等指標，分析鹽脅迫下幼苗體內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量差異，探討長江2號黑麥草對鹽脅迫的應(yīng)激規(guī)律及抗鹽能力，為該品種在鹽漬環(huán)境下推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1試驗材料和設(shè)計

試驗于2013年7月進行，以籽粒飽滿的長江2號多花黑麥草種子(2.98 g/千粒質(zhì)量)為材料。

稱烘干殺菌的河沙1 kg，盛于口徑22 cm，深4 cm的發(fā)芽盤，共6組18盤，每組分別用0(CK)、1、2、3、4、5 g的NaCl置換河沙，配制成含鹽量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的沙床，每盤300粒種子均勻播種，覆土厚度0.5 cm。置于通風透光處，定時等量噴水，保證苗床濕潤。

1.2測定指標及方法

發(fā)芽指標：播后第7 d、第21 d統(tǒng)計發(fā)芽率、發(fā)芽勢，計算：相對發(fā)芽勢(率)=處理發(fā)芽勢(率)/對照發(fā)芽勢(率)×100%。

生長指標：于30 d測幼苗的自然高度，計算：相對生長速度=處理生長速度/對照生長速度×100%。

鮮重和干重：于30 d，各組隨機選取10株幼苗，挖取、清洗、拭干后，稱其重量為鮮重，置105℃烘箱烘至恒重，稱其重量為干重，計算：含水量=(鮮重-干重)/鮮重×100%。

生理指標：于40 d，各組隨機選取10葉片，用南京建成生物科技有限公司生產(chǎn)的試劑盒，結(jié)合實驗參考書[15-16]，測定MDA含量(硫代巴比妥酸法)和SOD活性(氮藍四唑法)。

1.3數(shù)據(jù)處理

用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，并用Duncan法對各參數(shù)進行0.05水平的顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1NaCl脅迫對種子發(fā)芽指標的影響

NaCl脅迫對長江2號黑麥草種子的發(fā)芽率、相對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽勢均有影響(表1)。土壤鹽濃度0.1%時就顯著降低了種子發(fā)芽勢(P<0.05)，相對發(fā)芽勢僅為CK的33.79%，而發(fā)芽率和相對發(fā)芽率與CK無顯著差異(P>0.05)。鹽濃度0.2%與0.1%對發(fā)芽勢的影響不顯著(P<0.05)。當鹽濃度≥0.3%時，種子發(fā)芽指數(shù)逐步下降，發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢顯著低于0.1%，0.2%處理(P<0.05)，0.4%處理發(fā)芽率顯著低于0.3%處理，相對發(fā)芽率降為33.79%。當鹽濃度0.5%時發(fā)芽率和相對發(fā)芽率僅為CK的13%左右，發(fā)芽勢為0。由F值可見，鹽濃度對發(fā)芽率的影響大于發(fā)芽勢。

表1 鹽脅迫處理下種子發(fā)芽和幼苗生長的指標

注：同列不同小寫字母間差異顯著(P<0.05),F表示F檢驗的顯著性，F(xiàn)越大表示越顯著，P表示概率值,下同

2.2NaCl脅迫對幼苗生長的影響

株高在0.1%，0.2%和0.3%鹽濃度時均與CK無顯著差異。相對生長速度在0.1%，0.2%，0.3%鹽濃度間無顯著差異，但均顯著低于CK(P<0.05)。鹽含量≥0.4%時株高和生長速度顯著降低(P<0.05)，0.5%時苗高僅為CK的42.31%，相對生長速度僅為42.33%(表1)。由F值可見，鹽脅迫對長江2號黑麥草幼苗相對生長速度的影響大于株高。

2.3NaCl脅迫對幼苗重量及含水量的影響

鹽脅迫對長江2號黑麥草幼苗鮮質(zhì)量、干質(zhì)量都影響顯著(P<0.01)(表2)。隨鹽濃度增加幼苗的鮮質(zhì)量與干質(zhì)量均不斷下降。0.1%鹽濃度時幼苗的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量顯著低于CK(P<0.05)，0.3%，0.4%和0.5%濃度時，鮮重分別為CK的46.78%，43.60%和3.69%，干質(zhì)量比CK下降了34.46%，41.14%和92.73%。隨鹽濃度增加幼苗的含水量呈下降趨勢，但均與CK無顯著差異。由F值可見，鹽濃度對幼苗干質(zhì)量的影響大于鮮質(zhì)量，對幼苗含水量的影響較小。

2.4NaCl脅迫對幼苗SOD活性和MDA含量的影響

0.1% NaCl脅迫時，幼苗葉中SOD活性顯著低于CK(P<0.05)；0.2%～0.3%NaCl處理時SOD活性與CK無差異；0.4%NaCl脅迫時，葉中SOD活性顯著高于其他處理(P<0.05)；0.5%鹽濃度時40 d內(nèi)幼苗全部死亡(表2)。

0.1%NaCl脅迫時，葉中MAD含量與CK差異不顯著(P<0.05)；濃度≥0.2%時，MDA含量顯著增大，且與CK差異顯著(P<0.05)；NaCl濃度0.5%時MDA含量為CK的2.87倍(表2)。

表2 鹽脅迫處理下的黑麥草幼苗重量及生理指標

3 討論

3.1鹽脅迫對種子發(fā)芽的影響

通過測定鹽脅迫下種子萌發(fā)特性是研究種子潛在耐鹽性的常用方法，分析萌發(fā)期耐鹽性大小及其機制，是植物耐鹽性早期鑒定、耐鹽個體(品種)早期篩選、引種可行性分析及栽培技術(shù)選擇的基礎(chǔ)。鹽分通過影響吸脹能力的滲透效應(yīng)，影響胚芽健康的毒性效應(yīng)、影響代謝速度的消耗效應(yīng)，最終表現(xiàn)為對種子萌發(fā)時間和發(fā)芽率影響[17]。試驗表明長江2號耐鹽性較差，隨鹽濃度增加發(fā)芽率和發(fā)芽勢均顯著降低。0.1%濃度時僅降低發(fā)芽勢，≥02.%濃度則顯著影響發(fā)芽率，結(jié)果與低含量鹽分延緩萌發(fā)，高含量鹽分抑制萌發(fā)一致，隨鹽含量增加，初始發(fā)芽時間推后，萌發(fā)持續(xù)時間延長[18]。但有諸多研究認為低含量鹽可促進種子萌發(fā)[19]。由于供試品種的耐鹽性或鹽敏性不同[10]，致使低含鹽量對多花黑麥草萌發(fā)影響的研究結(jié)果不同。外源鹽分的種類和化學性質(zhì)也是導致研究結(jié)果差異的重要原因，如相同濃度的氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉，其pH值差異對種子萌發(fā)的影響大于鈉離子濃度本身造成的影響[20]。另外鹽脅迫強度和脅迫持續(xù)時間對種子發(fā)芽也有直接影響，合適的共存元素可緩解NaCl對種子的傷害[21]，導致單鹽對種苗的傷害大于復合鹽[22]。長江2號對鹽脅迫的耐受性較差，因此土壤鹽漬化或鹽堿化嚴重地區(qū)，引種或建設(shè)人工草地時，播種前要注意苗床改良或調(diào)整播種量，播種后加強出苗期的管理。

3.2鹽脅迫對幼苗生長的影響

鹽脅迫的滲透效應(yīng)和毒害效應(yīng)對幼苗水分吸收能力和新陳代謝速度的影響，外在表現(xiàn)為對株高與根長的抑制[17]。試驗所用5個NaCl濃度對幼苗的株高和鮮干重都有顯著的抑制。有研究認為適當?shù)柠}脅迫會促進幼苗的生長[23]，濃度為0.1%的低含量就顯著降低了幼苗的生長速度和鮮干重，小于0.3%含量下雖苗高與對照無顯著差異，但幼苗鮮干重顯著低于對照，可見長江2號黑麥草幼苗期對NaCl脅迫很敏感。隨鹽脅迫加重，幼苗的鮮重和干重顯著逐步下降，植物通過降低生物量累積來應(yīng)對鹽脅迫或提高耐鹽性[24]，鹽脅迫對多花黑麥草幼苗根系的影響大于對生物量的影響[10]，根系發(fā)育受阻必將導致植株的吸收能力下降，從而影響植物生物量的累積。試驗中幼苗含水量在5個濃度間無顯著差異，并不能說明NaCl脅迫對根系吸收能力的影響小，因水分通過自由擴散進入體內(nèi)，且本文用百分比表示含水量，有關(guān)NaCl脅迫對幼苗根系發(fā)育及吸收能力的影響，待于深入研究。

3.3鹽脅迫對黑麥草幼苗生理的影響

植物抗氧化酶系統(tǒng)激活是應(yīng)對脅迫的基本反應(yīng)，通過抗氧化酶活性可表征受脅迫程度[25]。脅迫下植物體內(nèi)活性氧顯著增加[26]，抗氧化酶類中，SOD是消除有害物質(zhì)、抵御ROS氧化損傷的第一道防線，可將多余的超氧陰離子結(jié)合成H2O2[27]。SOD是測定植物抗逆性的重要生理指標，其含量或活性越高，植物受到的脅迫越重或抗逆性越強。隨鹽含量增加，SOD活性顯著增大，幼苗通過不斷增加抵抗鹽脅迫帶來的傷害，當含量達0.5%時，產(chǎn)生的活性氧量超過了黑麥草所能承受的最高限度，最終導致黑麥草幼苗死亡。

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的分解產(chǎn)物，能強烈地與細胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應(yīng)，其含量可反映細胞膜結(jié)構(gòu)、酶類物質(zhì)損傷和生理機能破壞程度[27]。隨鹽脅迫程度增加，MDA含量顯著最大。NaCl含量0.4%時，MDA含量達對照的近3倍。可見，鹽脅迫超過一定量時，MDA含量過高，引起黑麥草膜結(jié)構(gòu)破壞，新陳代謝紊亂，致使幼苗生長發(fā)育受限甚至死亡。但NaCl含量0.1%時，幼苗體內(nèi)SOD活性和MDA含量均低于對照，是否低濃度鹽分利于提高細胞緊張度或提高酶活性等途徑，增加植物的生長潛力，待于進一步深入研究。

4 結(jié)論

長江2號多花黑麥草的耐鹽性較差，鹽脅迫使種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢降低，顯著影響幼苗的相對生長速度，使幼苗株高和鮮干質(zhì)量隨鹽濃度增加下降。長江2號多花黑麥草適宜在含鹽量小于0.1%的土壤中推廣使用。含鹽量≥0.3%時種子發(fā)芽率極低、幼苗生長緩慢，甚至導致幼苗死亡，不適合種植。

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InfluencesofNaClstressongerminationandseedlinggrowthofitalianryegrass

WU De，SUN Shuai，LIU Jin-ping，XIE Rui-juan
(CollegeofLifeScience,ChinaWestNormalUniversity，Nanchong637009,China)

Germination rate,germination energy,seedling growth speed,SOD activity and MDA content of seedlings were studied under different NaCl concentrations (0.0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4% and 0.5%) with italian ryegrass(No.2 Changjiang) an indicator crop.The results showed that germination rate,germination energy,height and growth speed of seedlings could be affected by NaCl concentrations.Germination rate significantly decreased as the NaCl concentration above 0.2% and germination energy significantly decreased as the NaCl concentration above 0.1%.The relative growth rate of seedlings significantly decreased as the NaCl concentration above 0.3%.Effects of NaCl concentrations on fresh weight and dry weight of seedlings were significant,but that on water content of seedlings was not significant.SOD activity and MDA content under NaCl concentration of 0.1% were significantly lower than those under the control (0.0%).SOD activity and MDA content significantly increased as the NaCl concentration above 0.2%.Large amount of seedlings died under NaCl concentration of 0.5%.Italian ryegrass has a low salt tolerance,and was only suitable for production under NaCl concentration below 0.1%.

italian ryegrass，salt stress,germination rate,SOD,MDA

S 544.9

A

1009-5500(2017)05-0059-05

2016-12-06；

2017-03-22

科技部科技支撐(2011BAD17B03)；四川省科技支撐計劃項目(2011NZ0064)資助

伍德(1994-)，男，四川宜賓人，在讀碩士。

E-mail：921911217 @qq.com

劉金平為通訊作者。