油菜素內(nèi)酯對不同類型鹽脅迫下辣椒種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

趙愷

（松原職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)業(yè)科技分院，吉林松原 138005）

設(shè)施栽培可以人工調(diào)節(jié)氣候小環(huán)境，充分利用土地生產(chǎn)力，已成為當(dāng)代蔬菜生產(chǎn)的重要組成部分[1]。但由于肥料使用不合理、栽培管理措施不當(dāng)?shù)?，土壤長期得不到淋洗，容易引起次生鹽漬化，影響了蔬菜的產(chǎn)量與品質(zhì)。土壤中NaCl 和Na2SO4等中性鹽較多時，被稱為鹽性土；Na2CO3和NaHCO3等堿性鹽較多時，被稱為堿性土。在鹽堿脅迫下，植物會受到離子毒害，產(chǎn)生大量有毒自由基，導(dǎo)致自由基代謝失衡，膜脂過氧化程度加重，蛋白質(zhì)降解，DNA 鏈被破壞，最終使植物生長發(fā)育受阻[2]。油菜素內(nèi)酯（Brassinolide，BR）也被稱為蕓苔素內(nèi)酯或蕓苔素，廣泛存在于植物界中。自發(fā)現(xiàn)以來，以其高效、廣譜、無毒等特點(diǎn)，被許多植物生理學(xué)家列為“第六大類植物內(nèi)源激素”，對植物生長發(fā)育有多方面的調(diào)節(jié)作用，如促進(jìn)細(xì)胞伸長和分裂[3]、種子萌發(fā)[4]、營養(yǎng)生長[5]、生殖和衰老等[6]。有研究表明，BR 能影響植物在逆境下的緩沖能力，從而增強(qiáng)植物的抗逆性，如增強(qiáng)作物根系吸水性能[7]，穩(wěn)定膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)生理環(huán)境[8-9]，維持較高的能量代謝[10]，促進(jìn)正常的生理生化代謝。

松原市位于吉林省西部地區(qū)，經(jīng)濟(jì)總量位居吉林省第三位，農(nóng)業(yè)與石油化工現(xiàn)為城市的支柱產(chǎn)業(yè)。全市鹽堿地面積約為30 萬km2，占耕地面積的40%以上，多為中度鹽堿地。本研究以辣椒為試材，研究了BR 對不同類型鹽脅迫下辣椒種子萌發(fā)、幼苗生長發(fā)育的影響，以期為松原市蔬菜生產(chǎn)和抵御逆境條件提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)材料為松原地區(qū)主栽品種湘研15 號辣椒種子，種子發(fā)芽率96.6%，發(fā)芽勢91%。選取粒大飽滿、種胚結(jié)構(gòu)完整的種子作為試驗(yàn)材料。BR，純度90%，購自杭州木木生物有限公司，使用前用75%酒精溶解配成100 mg/L母液備用。試劑NaCl（AR）、NaHCO3（AR）等，均購于致遠(yuǎn)精細(xì)化工有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

用NaCl 和NaHCO3溶液作脅迫劑，設(shè)置6 個不同濃度梯度的BR（0、0.01、0.25、0.5、1、2 mg/L）處理，以不添加BR 的處理為對照，研究BR 浸泡處理對鹽脅迫下辣椒種子萌發(fā)及幼苗生長的影響。將種子用0.1%升汞溶液消毒處理7 min 后，用不同濃度BR 溶液浸種16 h 后，均勻點(diǎn)播在塑料培養(yǎng)皿中。每皿中疊放三層紗布，用不同濃度鹽溶液（NaCl 為60 mmol/L，pH=7.10；NaHCO3為30 mmol/L、pH=8.10）將紗布浸濕，并置于25 ℃恒溫箱中。每個處理200 粒種子，培養(yǎng)至10 d 時測量種子生長相關(guān)數(shù)據(jù)，繼續(xù)培養(yǎng)21 d 后測量幼苗生長數(shù)據(jù)，重復(fù)3 次。

1.3 測定指標(biāo)

自第5 d 起，每天下午4 點(diǎn)記錄種子的發(fā)芽數(shù)量；第10 d 時，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢、發(fā)芽率及鹽分傷害率，具體計(jì)算公式見式（1）～（3）[11]。幼苗生長至21 d 時，對根長度與質(zhì)量分別用游標(biāo)卡尺和天平測量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2007 處理并制圖，用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同單鹽脅迫對種子萌發(fā)的影響

表1 單鹽脅迫處理對種子萌發(fā)率及鹽分傷害率的影響Table 1 Effects of single salt stress on seed germination and salt injury index of pepper

單鹽脅迫處理對種子萌發(fā)率及鹽分傷害率的影響見表1。由表1 可知，辣椒種子萌發(fā)率均隨單鹽脅迫處理濃度的增加而下降。低濃度NaCl（30 mmol/L）脅迫下，種子的萌發(fā)率雖有所下降，但與對照相比差異不顯著；NaCl或NaHCO3脅迫濃度繼續(xù)增加時（≥60 mmol/L），種子萌發(fā)率下降，與對照差異顯著；當(dāng)NaCl 脅迫濃度增加到180 mmol/L（NaHCO3為120 mmol/L）時，種子大量死亡且種子發(fā)芽推遲，生物量低。分析兩種不同鹽脅迫下的鹽分傷害率發(fā)現(xiàn)，低濃度（30 mmol/L）脅迫下已經(jīng)表現(xiàn)傷害（NaCl 脅迫下鹽分傷害率為1.36%，NaHCO3脅迫下傷害率為3.18%），且傷害率均隨鹽濃度增加而增加。NaHCO3濃度為120 mmol/L 脅迫時，傷害率達(dá)69.35%，NaCl 濃度為120 mmol/L 脅迫時，傷害率達(dá)15.41%，由于堿性鹽脅迫不但能產(chǎn)生植物滲透、活性氧釋放及離子毒害，還會使環(huán)境pH 上升，所以其危害程度遠(yuǎn)高于中性鹽脅迫，這與前人研究結(jié)果相同[12-14]。

基于對兩種鹽脅迫下種子萌發(fā)率及鹽分傷害率的調(diào)查結(jié)果，試驗(yàn)中分別將60 mmol/L 和30 mmol/L 作為NaCl 和NaHCO3處理濃度。

2.2 BR 對不同類型鹽脅迫下辣椒種子萌發(fā)的影響

2.2.1 BR 對NaCl 脅迫下辣椒種子萌發(fā)的影響

由圖1 可知，BR 浸泡后發(fā)芽率隨濃度增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢。未經(jīng)BR 浸泡的辣椒種子在鹽脅迫下發(fā)芽率為92.7%，高濃度BR（1 mg/L、2 mg/L）處理時，抑制作用較大，發(fā)芽率分別為82.2%和79.4%，均顯著低于未經(jīng)BR 浸泡的種子；BR 濃度為0.25 mg/L 時，能緩解NaCl脅迫，發(fā)芽率為95.9%，顯著高于未經(jīng)BR 浸泡的種子。

在NaCl 處理下，經(jīng)BR 浸種后種子的發(fā)芽勢隨BR濃度的增大先升高后又降低。NaCl 脅迫下未經(jīng)BR 浸泡的種子發(fā)芽勢為87.1%。BR 濃度為0.25 mg/L 時，種子發(fā)芽勢最高，為92.9%，且顯著高于未經(jīng)BR 浸泡的種子，說明浸種在適宜的濃度下對不同鹽脅迫狀態(tài)下的種子萌發(fā)有利。

2.2.2 BR 對NaHCO3脅迫下辣椒種子萌發(fā)的影響

BR 對堿性鹽脅迫下種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢的影響見圖2。由圖2 可知，發(fā)芽率隨BR 濃度的增加先升后降，未經(jīng)BR 浸泡的種子在堿性鹽脅迫下發(fā)芽率為89.7%，BR 低濃度（0.01～0.25 mg/L）及高濃度（2 mg/L）處理時抑制作用大，種子發(fā)芽能力差；中濃度BR 浸種（0.5 mg/L，發(fā)芽率92.1%）能減輕鹽脅迫對辣椒種子的傷害，為最適合緩解NaHCO3脅迫的濃度。

在NaHCO3處理下，經(jīng)BR 浸種后種子的發(fā)芽勢隨BR 濃度增大先升高后降低，對照種子發(fā)芽勢為88.7%；BR 濃度為0.5 mg/L 時，發(fā)芽勢顯著高于對照，為90.7%，表明0.5 mg/L 的BR 處理能緩解堿性鹽分傷害，增強(qiáng)種子的生活力和耐鹽性。

2.3 BR 對不同類型鹽脅迫下辣椒幼苗生長的影響

2.3.1 BR 對不同類型鹽脅迫下辣椒幼苗根長的影響

BR 對不同類型鹽脅迫辣椒幼苗根長的影響見圖3。由圖可知，隨著BR 浸種濃度的增加，辣椒幼苗根長變化表現(xiàn)為先升后降的趨勢。NaCl 脅迫下，當(dāng)BR 質(zhì)量濃度為0.25 mg/L 時，辣椒根系長度最長，為2.65 cm，顯著高于對照（2.52 cm），這表明BR 質(zhì)量濃度0.25 mg/L 時能促進(jìn)NaCl 脅迫下根系的生長。NaHCO3脅迫下，當(dāng)BR 質(zhì)量濃度為0.5 mg/L 時，根長最長，為2.52 cm，顯著高于對照（2.18 cm）。

2.3.2 BR 對不同類型鹽脅迫下辣椒幼苗根質(zhì)量的影響

不同的鹽脅迫下，BR 處理幼苗的根質(zhì)量均顯著高于對照（圖4），變化趨勢均為先高后低，其中BR 濃度分別為0.25 mg/L 和0.5 mg/L 時，根質(zhì)量增加最為顯著，NaCl、NaHCO3脅迫下增加幅度分別為62.5%和67.1%，表明BR 能有效緩解鹽脅迫傷害，提高辣椒幼苗在鹽脅迫下的幼根質(zhì)量。

2.3.3 BR 對不同類型鹽脅迫下辣椒幼苗莖長的影響

BR 對不同類型鹽脅迫下辣椒幼苗莖長的影響見圖5。由圖可知，NaCl 脅迫處理降低了辣椒幼苗的莖長，隨著BR 濃度的增大，莖長先高后低，當(dāng)0.25 mg/L 時幼苗莖長為1.27 cm，顯著高于其它濃度處理的，但仍低于對照。

NaHCO3脅迫下，隨著BR 濃度的增加，各處理幼苗莖長均低于對照，當(dāng)BR 質(zhì)量濃度達(dá)到0.5 mg/L 時，幼苗莖長（1.28 cm）與其他濃度處理差異顯著，表明0.5 mg/L 的BR 處理可提高辣椒幼苗在NaHCO3脅迫下的莖長。

2.3.4 BR 對不同類型鹽脅迫下辣椒幼苗莖質(zhì)量的影響

BR 能提高辣椒幼苗兩種類型鹽脅迫條件下的莖質(zhì)量。圖6 顯示了兩種不同鹽脅迫下的變化趨勢一致，均為先高后低，其中BR 濃度分別為0.25 mg/L 和0.50 mg/L時，NaCl、NaHCO3脅迫下莖質(zhì)量分別為16.7、15.80 g，提高幅度分別為22.2%和23.7%，增加最為顯著。

3 討論

種子萌發(fā)是植物生命周期的開始，當(dāng)種子處于鹽堿脅迫等逆境環(huán)境下，種子萌發(fā)、幼苗生長與發(fā)育會受到影響，直接影響植物的苗木定植和產(chǎn)量[15-16]。鹽堿脅迫下的植物種子萌發(fā)力下降，萌發(fā)推遲，嚴(yán)重的會導(dǎo)致種子失去活力。在鹽堿脅迫下，種子的萌發(fā)能力受多方面影響，如鹽分、鹽脅迫濃度、脅迫時間、酸堿度及品種忍耐力等因素[17-18]，直接反映在滲透效應(yīng)和離子效應(yīng)上[19]。滲透效應(yīng)會引起滲透勢下降，導(dǎo)致種子萌發(fā)受限[20]；離子效應(yīng)表現(xiàn)為產(chǎn)生毒害作用及降低種子滲透勢[21]。本研究用中性鹽和堿性鹽進(jìn)行脅迫時，鹽分不斷積累，導(dǎo)致環(huán)境的滲透壓升高，使種胚呼吸不暢。隨著脅迫濃度的增加，種子發(fā)芽時間明顯推遲，且萌發(fā)率下降，堿性鹽脅迫不僅產(chǎn)生植物滲透、活性氧釋放及離子毒害，還會使環(huán)境pH 上升，所以其危害程度遠(yuǎn)高于中性鹽脅迫。

松原市耕地多為中度鹽堿地，降水量不多[22]，致使域內(nèi)閑置大面積鹽堿荒地，是世界公認(rèn)的三大蘇打鹽堿地之一。本試驗(yàn)以辣椒為研究對象，研究了BR 對不同類型鹽脅迫（中性鹽、堿性鹽）下辣椒種子萌發(fā)、幼苗生長發(fā)育的作用。總體來看，適宜濃度的BR 能顯著緩解不同類型鹽脅迫對辣椒的作用。兩種類型鹽脅迫下辣椒種子萌發(fā)力及幼苗生長最適合的BR 處理濃度是不同的，NaCl 脅迫下，0.25 mg/L 的BR 對種子萌發(fā)和幼苗莖的生長恢復(fù)作用明顯；NaHCO3脅迫下，BR 濃度為0.5 mg/L 時對種子萌發(fā)和幼苗生長促進(jìn)作用最為明顯。原因可能在于堿性鹽脅迫使環(huán)境pH 上升，所以其危害程度遠(yuǎn)高于鹽脅迫，因此抵御脅迫的BR 濃度也要相應(yīng)的提高。

BR 作為植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，能減輕鹽脅迫的傷害，有效地調(diào)節(jié)植物生理進(jìn)程，但使用時濃度要適宜。所以在進(jìn)行蔬菜育苗時，應(yīng)根據(jù)土壤含鹽量及鹽分組成有選擇地播種，含鹽量較高的區(qū)域可適時灌溉以促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長。在土壤pH 大于8.0 的地區(qū)進(jìn)行辣椒等作物栽培時，不僅要適當(dāng)使用BR 等植物源的生長調(diào)節(jié)劑用以抵御不良的鹽脅迫，還應(yīng)適當(dāng)提高外源BR 的濃度，以緩解鹽脅迫危害。