鹽脅迫和干旱脅迫對(duì)藏藥甘青青蘭種子萌發(fā)的影響

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(西藏農(nóng)牧學(xué)院， 西藏 林芝 860000)

鹽脅迫和干旱脅迫對(duì)藏藥甘青青蘭種子萌發(fā)的影響

尹秀，鄧云天，羅新勇，何文佳，祿亞洲

(西藏農(nóng)牧學(xué)院， 西藏 林芝 860000)

采用甘青青蘭種子為實(shí)驗(yàn)材料，分別以鹽濃度為0(蒸餾水，ck)，20，40，60，80，100 mmol/L和PEG-6000濃度為0，25，50，75，100，125 g/L處理種子，研究不同濃度鹽脅迫和干旱脅迫對(duì)種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明：鹽脅迫抑制甘青青蘭種子的萌發(fā)，初始萌發(fā)時(shí)間均被推遲，隨著鹽濃度的升高，甘青青蘭種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、萌發(fā)后胚根與胚軸的長(zhǎng)度均呈下降趨勢(shì)，發(fā)芽受損率升高，甘青青蘭種子對(duì)Na2CO3的耐受性最差，對(duì)Na2SO4的耐受性較強(qiáng)，對(duì)NaCl的耐受性最強(qiáng)。PEG-6000模擬干旱脅迫同樣抑制甘青青蘭種子的萌發(fā)，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均隨著PEG-6000溶液濃度的升高而降低，發(fā)芽受損率升高，萌發(fā)后胚根和胚軸長(zhǎng)度也呈下降趨勢(shì)，幼苗生長(zhǎng)量降低。

甘青青蘭； 鹽脅迫； 干旱脅迫； 胚根； 種子萌發(fā)

藏藥甘青青蘭(DracocephalumtanguticumMaxim.)又名唐古特青蘭，是唇形科多年生草本植物，是藏藥常用藥材之一，藏語(yǔ)叫“知羊格”[1]。產(chǎn)于西藏東南部、甘肅南部、青海東部、四川西部及海拔1 900～4 150 m的地方，常在高山灌叢林地、松林邊緣、礫石草坡、干燥河谷兩岸生長(zhǎng)[2-3]。藏醫(yī)采用甘青青蘭的地上部分入藥，具有清肝熱、止血、愈瘡、干黃水等作用[4]。

近年來(lái)，水資源供需矛盾日益尖銳，缺水將是中國(guó)面臨的最嚴(yán)重問(wèn)題之一。農(nóng)業(yè)是需水較大的產(chǎn)業(yè)，水分是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最重要因子之一[5]。鹽脅迫對(duì)植物整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期都有很大的影響，它是造成植物發(fā)育遲緩，抑制植物生長(zhǎng)，降低農(nóng)作物產(chǎn)量的主要環(huán)境因素之一[6]。長(zhǎng)期以來(lái)，關(guān)于如何提高植物的抗鹽性，增加在鹽脅迫條件下的農(nóng)作物產(chǎn)量一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。有關(guān)鹽脅迫對(duì)蔬菜[7]、玉米[8]、蘆筍[9]、小擬南芥[10]、夏至草種子[11]等植物的研究和干旱脅迫對(duì)芝麻[5]、文冠果[12]、牧草[13]、薰衣草[14]等植物的研究已有不少報(bào)道。甘青青蘭野生資源有限，可以通過(guò)人工種植的方式滿足日趨增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。近年來(lái)，對(duì)甘青青蘭的研究大多涉及到其化學(xué)成分的鑒定及提取方面，而在人工繁育方面的報(bào)道較少。

本實(shí)驗(yàn)主要采用不同濃度NaCl、Na2SO4、Na2CO3和PGE-6000處理甘青青蘭種子，研究干旱和鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)的影響，探究甘青青蘭種子的耐鹽性和耐旱性，為藏藥材甘青青蘭的人工種植奠定一定的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

選用西藏農(nóng)牧學(xué)院藏藥材馴化基地的甘青青蘭種子為實(shí)驗(yàn)材料，由蘭小中教授提供。實(shí)驗(yàn)前挑選飽滿一致的甘青青蘭種子，用0.5%次氯酸鈉溶液消毒2 min，然后用蒸餾水沖洗3遍，在自然條件下風(fēng)干，備用。

1.2 方 法

實(shí)驗(yàn)所用鹽溶液NaCl、Na2SO4和Na2CO3的濃度分別為0，20，40，60，80，100 mmol/L；模擬干旱脅迫PEG-6000的濃度為0，25，50，75，100，125 g/L，與之相對(duì)應(yīng)的溶液水勢(shì)約為0，-0.22，-0.58，-1.05，-1.66 MPa和-2.11 MPa[12]。

挑選50粒飽滿的種子置于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，取3 mL上述處理液于培養(yǎng)皿中，置于(25±1)℃、自然散光下進(jìn)行培養(yǎng)。每天更換處理液以保持其濃度不變，采用蒸餾水作為對(duì)照，每個(gè)濃度梯度設(shè)3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與計(jì)算方法

從處理當(dāng)天開(kāi)始，每隔1 d記錄每皿中萌發(fā)的種子數(shù)，第16天測(cè)量幼苗的胚根和胚軸長(zhǎng)度，統(tǒng)計(jì)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及發(fā)芽受損率，測(cè)定方法見(jiàn)參考文獻(xiàn)[15]和文獻(xiàn)[16]。

發(fā)芽率(%) = 發(fā)芽種子數(shù)量/處理種子數(shù)量×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI) =∑(Gt/Dt) (式中，Gt為t天的發(fā)芽個(gè)數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù))。

活力指數(shù)(VI)=GI×S(式中，S為平均胚根長(zhǎng))；

發(fā)芽受損率(%) = (對(duì)照發(fā)芽數(shù)量-處理發(fā)芽數(shù)量)/對(duì)照發(fā)芽數(shù)量×100%。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后采用Microsoft Excel和Origin 8.6繪圖，用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)平均數(shù)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫和干旱脅迫對(duì)甘青青蘭種子萌發(fā)過(guò)程的影響

甘青青蘭種子的發(fā)芽率隨著鹽溶液濃度的升高呈下降趨勢(shì)，第4天對(duì)照組種子開(kāi)始萌發(fā)，而實(shí)驗(yàn)組種子未萌發(fā)，表明鹽脅迫抑制甘青青蘭種子的萌發(fā)，初始萌發(fā)時(shí)間均被推遲(圖1、圖2和圖3)。從圖1、圖2和圖3可以看出，甘青青蘭種子對(duì)Na2CO3的耐受性最差，只有Na2CO3濃度為20 mmol/L處理組種子萌發(fā)，并且發(fā)芽率僅10%；甘青青蘭種子對(duì)Na2SO4的耐受性較強(qiáng)，但隨著Na2SO4溶液濃度的增大，種子發(fā)芽率下降幅度比NaCl處理組要大；3種鹽中，甘青青蘭種子對(duì)NaCl的耐受性最強(qiáng)。

圖1 不同濃度的NaCl對(duì)甘青青蘭種子萌發(fā)過(guò)程的影響

圖2 不同濃度的Na2SO4對(duì)甘青青蘭種子萌發(fā)過(guò)程的影響

圖3 不同濃度的Na2CO3對(duì)甘青青蘭種子萌發(fā)過(guò)程的影響

表1 鹽分對(duì)甘青青蘭種子萌發(fā)特性的影響

鹽濃度(mmol/L)發(fā)芽率(%)發(fā)芽受損率(%)發(fā)芽指數(shù)活力指數(shù)胚根長(zhǎng)度(mm)胚軸長(zhǎng)度(mm)NaClck64.67a0i2.02a52.79a26.13±2.495.14±0.872044.67b30.93h1.4b20.71b14.79±1.811.12±0.254046b28.86h1.44b14.33c9.95±1.661.09±0.186037.33bc42.25f1.17d8.1e6.92±1.331.11±0.148030cd53.6e0.94e3.8f4.04±1.491.04±0.1610029.33cd54.62e0.92e3.62f3.93±1.410.96±0.07Na2SO42042.67b34.02g1.33c9.28d6.98±1.451.25±0.494036bcd44.32f1.13d2.25g1.99±0.261.15±0.136030.67cd52.57d0.79f1.15h1.46±0.191.1±0.128016ef75.26c0.46g0.53i1.15±0.101002g96.9a0.06i0.04j0.6±0.090Na2CO32010fg84.53b0.31h0.36ij1.15±0.220400g100a0i0j0.000600g100a0i0j0.000800g100a0i0j0.0001000g100a0i0j0.000

注：同列不同小寫字母表示各處理間差異顯著(p<0.05)。下同。

表2 PEG-6000對(duì)甘青青蘭種子萌發(fā)特性的影響

PEG-6000濃度(g/L)發(fā)芽率(%)發(fā)芽受損率(%)發(fā)芽指數(shù)活力指數(shù)胚根長(zhǎng)度(mm)胚軸長(zhǎng)度(mm)ck65.33a0f2.04a53.49a26.22±2.295.33±0.492551.33ab21.43e1.6b41.09b25.68±1.965.22±0.375049.33ab24.49d1.54b35.04c22.75±1.924.94±0.467543.33bc33.67c1.35c27.61d20.45±2.064.75±0.3810040bc38.78b1.25d24d19.2±1.754.67±0.4212528c57.15a0.88e16.75e19.03±1.334.05±0.39

從圖4可以看出，隨著PEG-6000溶液濃度的升高，模擬干旱脅迫程度加劇，甘青青蘭種子的發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)，PEG-6000溶液濃度越高，種子發(fā)芽率越低，第4天對(duì)照組種子開(kāi)始萌發(fā)，而實(shí)驗(yàn)組種子只有部分開(kāi)始萌發(fā)且發(fā)芽率明顯低于對(duì)照組，表明干旱脅迫抑制甘青青蘭種子的萌發(fā)。

圖4 不同濃度的PEG-6000對(duì)甘青青蘭種子萌發(fā)過(guò)程的影響

2.2 鹽脅迫和干旱脅迫對(duì)甘青青蘭種子萌發(fā)特性的影響

用不同濃度的NaCl、Na2SO4和Na2CO3溶液處理甘青青蘭種子，對(duì)照為蒸餾水處理。結(jié)果顯示：隨著3種鹽溶液濃度的升高，處理后的甘青青蘭種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈下降趨勢(shì)，發(fā)芽受損率逐漸升高。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，種子的萌發(fā)情況及萌發(fā)后幼苗的生長(zhǎng)情況均較差。實(shí)驗(yàn)組中，NaCl、Na2SO4和Na2CO3溶液濃度分別為20，40，60，80 mmol/L和100 mmol/L時(shí)，甘青青蘭種子的發(fā)芽率分別為44.67%、46%、37.33%、30%和29.33%；42.67%、36%、30.67%、16%和2%；10%、0%、0%、0%和0% (表1)，經(jīng)NaCl溶液處理后種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于Na2SO4和Na2CO3，發(fā)芽受損率較低，低濃度(20 mmol/L和40 mmol/L)NaCl溶液處理后幼苗的生長(zhǎng)情況較好，因此，甘青青蘭種子在萌發(fā)時(shí)對(duì)NaCl的耐受性較強(qiáng)，對(duì)堿性鹽Na2CO3比較敏感，受影響較大。

用不同濃度的PEG-6000溶液處理甘青青蘭種子，模擬干旱脅迫，對(duì)照為蒸餾水處理。結(jié)果顯示：在PEG-6000溶液濃度分別為25，50，75，100 g/L和125 g/L時(shí)，甘青青蘭種子的發(fā)芽率分別為51.33%、49.33%、43.33%、40%和28% (表2)，對(duì)照組中甘青青蘭種子發(fā)芽率為65.33% (表2)。甘青青蘭種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)隨著PEG-6000溶液濃度的升高而呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，發(fā)芽受損率升高。從表2可以看出，在不同濃度的PEG-6000處理下，甘青青蘭種子萌發(fā)后的胚根和胚軸長(zhǎng)度也呈下降趨勢(shì)，隨著PEG-6000濃度的增加，幼苗生長(zhǎng)量降低。

3 討 論

種子萌發(fā)時(shí)植物的生理活動(dòng)與環(huán)境條件的依存關(guān)系表現(xiàn)特別顯著，不同的植物在萌發(fā)時(shí)期的耐鹽性不同[16-17]。本實(shí)驗(yàn)采用3種鹽溶液處理甘青青蘭種子，萌發(fā)情況受到了不同程度的影響，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)等呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，初始萌發(fā)時(shí)間也隨之推遲，萌發(fā)速率減緩，表明鹽溶液對(duì)其種子萌發(fā)有一定的抑制作用，不同種類的鹽分對(duì)種子萌發(fā)的抑制效果有所差異，這與其他一些耐鹽植物如星星草[18]、鹽地堿蓬[19]和苜蓿[20]等的研究報(bào)道一致。

PEG作為一種高分子滲透調(diào)節(jié)劑或水分脅迫劑[21]，可以降低水勢(shì)，添加在栽培基質(zhì)中能夠模擬干旱的土壤環(huán)境對(duì)植物的正常生長(zhǎng)產(chǎn)生影響[12]。本實(shí)驗(yàn)采用PEG-6000模擬干旱脅迫，探索其對(duì)甘青青蘭種子萌發(fā)情況的影響，結(jié)果表明，干旱脅迫對(duì)種子的萌發(fā)及幼苗的生長(zhǎng)具有一定延緩和抑制作用，隨脅迫程度的增加，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)降低，初始萌發(fā)時(shí)間推遲，這與其他一些植物如馬尾松[22]、木荷[23]、矮沙冬青[24]和花花柴[25]等干旱脅迫相關(guān)研究的結(jié)果基本一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，甘青青蘭種子對(duì)鹽和干旱的耐受性比較低，在實(shí)際種植過(guò)程中應(yīng)定期補(bǔ)充適宜的水分，并做好土壤鹽分的把控。

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Effects of Salt Stress and PEG Treatment on Seed Germination ofDracocephlumtanguticumMaxim

YINXiu,DENGYuntian,LUOXinyong,HEWenjia,LUYazhou

(Tibet Agriculture and Animal Husbandry College,Linzhi Tibet 860000，China)

In this research,DracocephlumtanguticumMaxim was selected to study the effect on seed germination rate of different concentrations of NaCl(0, 20, 40, 60, 80 and 100 mmol/L) and PEG-6000(0,25,50,75,100 and 125 g/L).The results showed that: Salt stress restrains the seed germination ofDracocephlumtanguticumMaxim,initial germination time was delayed,seed germination rate,germination index,vigor index,radicle and hypocotyl length decreased, the damaged germination rate increased with the rise of salt concentration.The tolerance of seeds to NaCl was stronger than that of Na2SO4,and the tolerance of Na2CO3was the weakest.PEG-6000 treatment also restrains the seed germination ofDracocephlumtanguticumMaxim,the germination rate,germination index,vigor index,radicle and hypocotyl length decreased and the damage rate of germination increased with increasing concentration of PEG-6000 solution.

DracocephlumtanguticumMaxim; salt stress; drought stress; radicle;seed germination

2016-11-17

西藏農(nóng)牧學(xué)院青年基金項(xiàng)目(NYQNKY-1)。

尹 秀(1986—)，女，河南人；碩士，講師，主要從事植物生理學(xué)研究；E-mail:yinxiu111@163.com。

祿亞洲(1987—),男，甘肅人；碩士，講師，主要從事植物分子生物學(xué)研究；E-mail:Luyazhou001@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.04.017

S 567

A

1001-4705(2017)04-0017-04