Na2 CO3對(duì)野生油菜種子萌發(fā)的影響

蹇 黎

（貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院生態(tài)工程學(xué)院，貴州 畢節(jié)551700）

種植油菜作為貴州最大的油料作物以及較大分布的野生油菜，長(zhǎng)期生長(zhǎng)在干旱、鹽堿濃度高、石漠化等多種惡劣環(huán)境中，形成了各種耐脅迫的遺傳調(diào)控機(jī)制，蘊(yùn)藏著諸多抗非生物脅迫的特有的優(yōu)異基因資源。這些初級(jí)基因無需特殊技術(shù)和設(shè)施，就能直接加以利用來改善貴州喀斯特山區(qū)其他物種的耐性和適應(yīng)性。鑒定和發(fā)掘喀斯特山區(qū)野生油菜種質(zhì)資源，能為油菜耐脅迫新品種的選育提供優(yōu)良特異的種質(zhì)資源，同時(shí)也能提供種質(zhì)資源的協(xié)迫性鑒定技術(shù)平臺(tái)，促進(jìn)我國的植物抗性育種水平和方法。因此，本研究利用不同溫度和Na2CO3濃度對(duì)喀斯特山區(qū)野生油菜種子進(jìn)行處理，分析種子在鹽堿脅迫下的生理萌發(fā)機(jī)制，以期為喀斯特山區(qū)作物種質(zhì)資源的抗逆特異基因進(jìn)行深入的研究和利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

采自于貴州省納雍縣、金沙縣、大方縣、威寧縣及興義市喀斯特山區(qū)，每份材料均是抗性強(qiáng)、生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)良好、籽粒大而飽滿的植株。

1.2 方 法

1.2.1 種子處理

選優(yōu)質(zhì)飽滿種子39份，每份300粒的野生油菜種子經(jīng)過1%次氯酸鈣消毒10 min，清水沖洗5次，其中蒸餾水培養(yǎng)的種子為對(duì)照。

1.2.2 脅迫處理

在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿上放100粒種子，然后按設(shè)置的 Na2CO3濃度梯度（0，10，20，40，60，80，100，120，140，160，180，200，220 mmol／L），分別在20，25℃和30℃條件下進(jìn)行培養(yǎng)，第1次加入溶液量以種子吸脹飽和為準(zhǔn)，在培養(yǎng)過程中，每天保持濾紙濕潤(rùn)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次［6］。

1.2.3 脅迫指標(biāo)測(cè)定

②壓力充水法。用潛水泵把庫區(qū)內(nèi)底層溫度較高的水，通過設(shè)置在閘門前水面附近帶有小孔的鋼管進(jìn)行噴射，攪動(dòng)和加熱閘門前的表層水，以防結(jié)冰。

芽長(zhǎng)達(dá)0.2 cm為萌芽標(biāo)志。

發(fā)芽勢(shì)（%）＝G7／GT×100%；

發(fā)芽率（%）＝G14／GT×100%；

發(fā)芽指數(shù)（GI）＝Gt／Dt；

活力指數(shù)（VI）＝GI×S；

最適發(fā)芽值：最適溫度時(shí)種子的發(fā)芽率大于75%時(shí)的鹽堿濃度；

堿害指數(shù)（%）＝（對(duì)照發(fā)芽率－堿處理發(fā)芽率）／對(duì)照發(fā)芽率×100%；

耐鹽堿極限值：最適溫度時(shí)種子發(fā)芽率為0的鹽堿濃度；

耐鹽堿度臨界值：最適溫度時(shí)種子發(fā)芽率為50%的鹽堿濃度。

式中：GT為總數(shù)，Gt為t日發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)，S為胚根的長(zhǎng)度。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel和SPSS 18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 Na2 CO3脅迫對(duì)野生油菜種子發(fā)芽勢(shì)的影響

不同溫度和不同Na2CO3濃度條件下，野生油菜種子的發(fā)芽勢(shì)均不相同。從圖1可以看出，在3種溫度條件下，當(dāng)Na2CO3濃度小于40 mmol／L時(shí)，其發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照相當(dāng)；當(dāng)Na2CO3濃度大于40 mmol／L時(shí)，發(fā)芽勢(shì)會(huì)隨著堿濃度的增加而逐漸降低，其發(fā)芽時(shí)間也會(huì)隨之延長(zhǎng)，出現(xiàn)抑制現(xiàn)象。在相同堿濃度、不同溫度條件下，野生油菜種子萌發(fā)的脅迫程度表現(xiàn)為30℃＞20℃＞25℃；當(dāng)堿濃度達(dá)到220 mmol／L時(shí)，油菜種子表現(xiàn)為無發(fā)芽勢(shì)，其中，在低堿脅迫下，發(fā)芽勢(shì)下降較為平緩，而在高濃度的脅迫下，發(fā)芽趨勢(shì)下降較為迅速。t測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明：20℃條件下，10，20，60 mmol／L分別與180，200，220 mmol／L Na2CO3處理油菜種子發(fā)芽勢(shì)之間有顯著差異（t＝6.31，7.71，8.09；t＝7.27，8.89，4.12；t＝6.64，8.54，3.16），40 mmol／L與220 mmol／L Na2CO3處理油菜種子發(fā)芽勢(shì)之間有顯著差異（t＝4.67）。25℃條件下，10，20 mmol／L與180，200，220 mmol／L的 Na2CO3處理下油菜種子發(fā)芽勢(shì)之間有顯著差異（t＝3.56，6.44，3.67；5.45，7.81，6.28）；80 mmol／L 與 200，220 mmol／L的Na2CO3處理下油菜種子發(fā)芽勢(shì)之間有顯著差異（t＝9.92，5.7）。30℃條件下，低于80 mmol／L與高于180 mmol／L Na2CO3濃度處理的油菜種子發(fā)芽勢(shì)之間存在顯著差異。就對(duì)照的發(fā)芽勢(shì)而言，當(dāng)Na2CO3濃度在40 mmol／L與160 mmol／L之間時(shí)，其種子的發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照之間無顯著差異外，其余濃度脅迫的種子發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照之間均存在顯著性差異。

圖1 Na2 CO3脅迫對(duì)野生油菜種子發(fā)芽勢(shì)的影響

2.2 Na2 CO3脅迫對(duì)野生油菜種子發(fā)芽率的影響

不同溫度、不同Na2CO3濃度對(duì)野生油菜種子發(fā)芽率的影響也均不相同。從圖2可以看出，在相同堿濃度、不同溫度條件下，對(duì)油菜種子萌發(fā)的脅迫程度大小依次表現(xiàn)為30℃＞20℃＞25℃；在3種溫度條件下，油菜種子發(fā)芽率隨著堿濃度的增加而逐漸降低，當(dāng)堿濃度達(dá)到220 mmol／L時(shí)，其油菜種子發(fā)芽率為0，其中，當(dāng)堿濃度高于140 mmol／L時(shí)，油菜種子的發(fā)芽率下降較為迅速。t測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明：3種溫度條件下，200，220 mmol／L Na2CO3與對(duì)照發(fā)芽率之間存在顯著差異（t＝9.703，6.028；t＝6.92，2.448；t＝7.79，7.38）。20℃條件下，10，20，40 mmol／L與220 mmol／L Na2CO3處理下發(fā)芽率之間有顯著差異（t＝8.75；t＝2.69；t＝9.52）；60 mmol／L 與 180，200，220 mmol／L Na2CO3處理發(fā)芽率之間有顯著差異（t＝7.59，8.69，4.79）。25℃條件下，低于40 mmol／L與200，220 mmol／L的Na2CO3處理下油菜種子發(fā)芽勢(shì)之間有顯著差異。30℃條件下，當(dāng)10，20，40 mmol／L與200 mmol／L處理下油菜種子發(fā)芽率之間存在顯著差異（t＝5.73，5.09，4.77）；60 mmol／L與200 mmol／L處理下油菜種子發(fā)芽率之間存在顯著差異（t＝3.98）。

圖2 Na2 CO3對(duì)脅迫野生油菜種子發(fā)芽率的影響

2.3 Na2 CO3對(duì)脅迫野生油菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是作物萌發(fā)的綜合指標(biāo)之一。從圖3可看出，油菜種子的發(fā)芽指數(shù)會(huì)隨著堿濃度的增加而下降；堿濃度 達(dá) 到 100 mmol／L（20 ℃）、140 mmol／L （25℃）、60 mmol／L（30℃）時(shí)，油菜種子的發(fā)芽指數(shù)急劇下降。t測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明：相同濃度堿處理不同溫度條件下，油菜種子的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照之間達(dá)極顯著差異。

2.4 Na2 CO3對(duì)脅迫野生油菜種子活力指數(shù)的影響

不同堿濃度相同溫度、相同堿濃度不同溫度條件，野生油菜種子的活力指數(shù)也不相同。從圖4可以看出，經(jīng)過Na2CO3脅迫處理的野生油菜種子的活力指數(shù)明顯低于對(duì)照，且鹽堿濃度與種子的活力指數(shù)之間存在著負(fù)相關(guān)關(guān)系，也即是隨著鹽堿濃度的增加，其種子的活力指數(shù)在逐漸降低，當(dāng)鹽堿濃度上升到一定高度的情況下，種子的萌發(fā)受到完全抑制，其種子的活力指數(shù)也趨于0。不同溫度、相同鹽堿濃度條件下，種子受到的脅迫程度也不盡相同，

如種子萌發(fā)到14 d時(shí)，堿濃度達(dá)到180，200，220 mmol／L，油菜種子的萌發(fā)均趨于0，均接近無活力狀態(tài)。3種溫度萌發(fā)條件下，野生油菜種子的耐堿性依次為25℃＞20℃＞30℃。

圖3 Na2 CO3脅迫對(duì)野生油菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 Na2 CO3脅迫對(duì)野生動(dòng)油菜種子活力指數(shù)的影響

2.5 堿對(duì)野生油菜種子萌發(fā)的抑制程度

鹽堿對(duì)種子萌發(fā)的抑制程度可以利用種子萌發(fā)時(shí)間、發(fā)芽率、種子活力以及發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)來衡定。從圖5可以看出，種子的萌發(fā)程度與堿脅迫之間呈正相關(guān)關(guān)系，也即是隨著鹽堿濃度的不斷增加，其野生油菜種子的萌發(fā)程度受到的脅迫也會(huì)增加，當(dāng)鹽堿濃度在220 mmol／L（20，25，30℃）時(shí)，種子的萌發(fā)會(huì)受到完全抑制。當(dāng)堿濃度小于140 mmol／L時(shí)，相對(duì)脅迫指數(shù)均小于20%，堿濃度大于180 mmol／L時(shí)，相對(duì)脅迫指數(shù)均大于50%。t測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明，在堿濃度為10 mmol／L條件下，除對(duì)照與各種子的脅迫度之間不存在顯著差異外，其余濃度的鹽堿處理種子受脅迫程度均與對(duì)照存在顯著差異。綜上可知：油菜種子的最適耐鹽度為140 mmol／L、耐鹽臨界度180 mmol／L、極限耐鹽度為220 mmol／L。

圖5 Na2 CO3脅迫對(duì)野生油菜種子萌發(fā)的抑制

3 討 論

種子的生長(zhǎng)萌發(fā)是一系列有條不紊的生理和形態(tài)過程，萌發(fā)的好壞不僅與自身品質(zhì)因素存在關(guān)聯(lián)，同時(shí)也取決于溫度、濕度、陽光等一系列的外界條件。生長(zhǎng)在鹽堿成分含量較高的山區(qū)，其植物很容易受到脅迫，致使植物的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等諸多方面受到影響。大量研究表明：鹽堿脅迫可以破壞植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，降低種子的活性，甚至導(dǎo)致萌發(fā)能力以及多種生物功能喪失，有關(guān)堿脅迫在燕麥、粳稻、苜蓿種子、向日葵等方面的相關(guān)分析，均表現(xiàn)鹽堿脅迫是影響種子萌發(fā)的重要因素之一，并都表現(xiàn)為抑制作用［710］。種子的萌發(fā)速度可以通過種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)等多種指標(biāo)來衡量，因此，種子的耐鹽堿能力可以通過溫度和鹽堿濃度進(jìn)行鑒定。

本研究中，相同Na2CO3濃度不同溫度、相同溫度不同Na2CO3濃度處理的野生油菜種子，其種子萌發(fā)均受到不同脅迫程度影響。隨著堿濃度的不斷增加，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均逐漸降低，抑制程度明顯，當(dāng)鹽堿濃度達(dá)到一定程度時(shí)，野生油菜種子的萌發(fā)生長(zhǎng)會(huì)表現(xiàn)為無活力，其萌發(fā)處于完全抑制狀態(tài)。3種溫度條件下，相同Na2CO3濃度對(duì)油菜種子萌發(fā)的抑制作用大小依次表現(xiàn)為30℃＞20℃＞25℃，當(dāng)Na2CO3濃度低于20 mmol／L時(shí)，種子的發(fā)芽率受到鹽堿脅迫程度最小，當(dāng)Na2CO3濃度在40～200 mmol／L之間時(shí)，種子的發(fā)芽率會(huì)急劇降低，變幅為0.44%～62.33%，發(fā)芽受到嚴(yán)重迫害。當(dāng)Na2CO3濃度高于220 mmol／L時(shí)，種子活力為0，受到完全鹽堿脅迫，致使種子無活性。本研究中油菜種子的最適耐鹽堿度、耐鹽堿臨界度、極限耐鹽堿度依次為140，180，220 mmol／L。因此，植物生長(zhǎng)在鹽堿含量較高的土壤中，一定要通過外界因素對(duì)土壤進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，才能保證細(xì)胞的正常生長(zhǎng)代謝。

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