鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

陳 臻，曾翠云

（1. 蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué) 環(huán)境與化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730021；2. 蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué) 黃河流域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)教融合研究院，甘肅 蘭州 730021；3. 甘肅中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；4. 西北中藏藥協(xié)同創(chuàng)新中心，甘肅 蘭州 730000）

土壤鹽堿化已經(jīng)成為一個(gè)全球性的生態(tài)問題，造成的鹽脅迫是影響植物生長(zhǎng)的主要逆境因素之一［1-2］。我國(guó)有各類鹽堿地約0.33 億hm2，甘肅河西走廊、中部沿黃灌區(qū)和引大入秦灌區(qū)次生鹽漬化，成為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境惡化的原因之一［3］。在農(nóng)業(yè)改良中，大多數(shù)甜土植物在鹽漬化土壤中均會(huì)受到抑制，但不同作物間耐鹽差異很大［4］。因此，探索作物抗鹽途徑，成為近年來的研究熱點(diǎn)。

關(guān)于藥用植物能否在鹽堿地上生長(zhǎng)的報(bào)道較少。研究發(fā)現(xiàn)，在鹽堿地種植黃芪后，鹽堿地0～80 cm土層中鹽離子濃度和pH值都明顯降低，改良效果明顯，且黃芪葉片膜透性和脯氨酸含量增加，表現(xiàn)出對(duì)鹽堿地具有較強(qiáng)的適應(yīng)性［5］。但是，在鹽脅迫條件下，黃芪種子萌發(fā)率、幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、有效藥用成分含量均受到不同程度抑制［6］。研究如何減輕鹽脅迫對(duì)黃芪這一有巨大改良潛力的藥用植物的影響十分必要。

據(jù)報(bào)道，木霉生防菌哈茨木霉能夠顯著提高鹽脅迫條件下蔬菜種子萌發(fā)率，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)和提高鹽脅迫的耐受性［7］。本研究測(cè)定鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，為今后利用黃芪改良鹽堿地提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試種子：黃芪，甘肅省定西市隴西文峰鎮(zhèn)中藥材市場(chǎng)購(gòu)買。供試菌株：實(shí)驗(yàn)室分離的哈茨木霉菌，使用馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養(yǎng)基，采用平板培養(yǎng)法，在25 ～26 ℃恒溫黑暗條件下培養(yǎng)5 d，用無菌水洗脫菌株孢子，配制成濃度為1.0 × 108CFU/mL 的孢子懸浮液備用。基質(zhì)：市場(chǎng)購(gòu)買的蛭石，高壓滅菌處理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

利用種子發(fā)芽盒進(jìn)行黃芪種子萌發(fā)出苗試驗(yàn)，將黃芪種子用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的高錳酸鉀溶液消毒1 h，用無菌水沖洗干凈，浸泡在75 ℃水中，自然冷卻，放置24 h。將蛭石用高壓滅菌鍋滅菌，然后用干燥箱烘干，平鋪在發(fā)芽盒內(nèi)，厚3 cm。試驗(yàn)采用雙因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，因素一為哈茨木霉菌，設(shè)添加哈茨木霉菌和不加哈茨木霉菌2個(gè)處理；因素二為鹽分脅迫程度，設(shè)NaCl 濃度為0、50、100、150、200、250 mmol/L 6個(gè)水平，用不同濃度的鹽溶液將蛭石澆透作為苗床。共計(jì)12個(gè)處理組合，每個(gè)處理50粒種子，每處理3次重復(fù)。在培養(yǎng)室進(jìn)行發(fā)芽觀測(cè)，以肉眼看到種子出蛭石為判斷標(biāo)準(zhǔn)，每24 h記錄一次種子萌發(fā)數(shù)，試驗(yàn)開始1周后種子連續(xù)3 d 沒有新的萌發(fā)時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，從每個(gè)處理中取前3 d萌發(fā)的幼苗測(cè)定其根長(zhǎng)以及苗長(zhǎng)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2016、Origin 2022、SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、差異顯著性分析及繪圖。相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算公式如下：萌發(fā)率= （種子萌發(fā)總數(shù)/種子總數(shù)）×100%；發(fā)芽勢(shì)=（前3 d 內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪種子萌發(fā)率的影響

鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪種子萌發(fā)率的影響見圖1。由圖1 可知，未施用哈茨木霉時(shí)隨NaCl 濃度增加，黃芪種子的萌發(fā)率呈先增加后下降趨勢(shì)，NaCl 濃度為50、100 mmol/L 時(shí)黃芪種子的萌發(fā)率分別較對(duì)照增加了20.31%和34.38%，差異顯著。在施用哈茨木霉后，不同NaCl 濃度的種子萌發(fā)率均有提高，增幅在3.33%～10.67%，平均高出7.11%，其中NaCl 濃度為0 時(shí)增幅最高達(dá)到10.67%，其次是100 mmol/L 和50 mmol/L，增幅分別為10.00%和9.33%，與未施用哈茨木霉比較，種子萌發(fā)率顯著提高。

圖1 鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪種子萌發(fā)率影響

2.2 鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪種子發(fā)芽勢(shì)的影響

鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪種子發(fā)芽勢(shì)的影響見圖2。由圖2 可知，未施用哈茨木霉時(shí)，黃芪種子的發(fā)芽勢(shì)在NaCl 濃度為50 mmol/L 和100 mmol/L時(shí)，顯著高出對(duì)照44.89%和57.14%，NaCl 濃度為150 mmol/L時(shí)顯著低于對(duì)照，降幅達(dá)到36.73%，且隨著鹽濃度的增加，種子發(fā)芽勢(shì)進(jìn)一步下降。施用哈茨木霉后，不同濃度鹽處理的黃芪種子的發(fā)芽勢(shì)均有不同程度提高，提升幅度在2.67%～12.00%，NaCl 濃度為50 mmol/L 和100 mmol/L 處理下，施用哈茨木霉后發(fā)芽勢(shì)增幅分別達(dá)到6.67%和11.33%。

圖2 鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪種子發(fā)芽勢(shì)影響

2.3 鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪幼苗苗長(zhǎng)的影響

鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪幼苗苗長(zhǎng)的影響見圖3。由圖3 可知，在NaCl 濃度50、100 mmol/L 時(shí)，苗長(zhǎng)顯著高于對(duì)照。當(dāng)NaCl 濃度超過150 mmol/L時(shí)，黃芪幼苗的苗長(zhǎng)低于對(duì)照。施用哈茨木霉后，黃芪幼苗的苗長(zhǎng)均有不同程度的增加，NaCl 濃度100 mmol/L時(shí)，苗長(zhǎng)增幅最高，達(dá)到33%。

圖3 鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪幼苗苗長(zhǎng)的影響

2.4 鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪幼苗根長(zhǎng)的影響

鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪幼苗根長(zhǎng)的影響見圖4。由圖4可知，50、100、150 mmol/L 3個(gè)NaCl濃度均對(duì)幼苗根長(zhǎng)有促進(jìn)作用，NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)，根長(zhǎng)增加幅度最大，達(dá)到6.11%。NaCl濃度增加至200 mmol/L和250 mmol/L時(shí)黃芪幼苗根長(zhǎng)顯著低于對(duì)照。施用哈茨木霉后，黃芪幼苗根長(zhǎng)均有不同幅度提升，最高增加17%，最低增加4%，且輕度鹽脅迫下的增幅高于重度鹽脅迫。

圖4 鹽脅迫下哈茨木霉對(duì)黃芪幼苗根長(zhǎng)的影響

3 結(jié)論

現(xiàn)有研究表明，鹽脅迫對(duì)植物種子萌發(fā)率均有不同程度的影響。同種鹽分不同濃度處理時(shí)，膜莢黃芪種子萌發(fā)率均隨處理梯度增加總體呈下降趨勢(shì)，0.3%的NaCl 處理對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用［8］。蒙古黃芪高鹽濃度下，種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)、根長(zhǎng)、苗高均受到抑制，但在較低鹽濃度下，有促進(jìn)萌發(fā)的作用［9］，另外，在多種耐鹽植物上也發(fā)現(xiàn)了這種情況［10-12］。本研究與上述結(jié)果基本相符，在輕度鹽脅迫下，對(duì)黃芪種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用，重度鹽脅迫下表現(xiàn)出抑制效應(yīng)，對(duì)種子活力和生長(zhǎng)潛力影響明顯。

木霉作為廣泛使用的微生物菌劑，在生物防治與促進(jìn)植物生長(zhǎng)方面有廣闊的應(yīng)用前景［13］，并且具有植物抗鹽能力的誘導(dǎo)作用，能夠提高植物對(duì)鹽脅迫的耐受性［14］。研究表明，不同濃度木霉溶液處理對(duì)杉木種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)均有一定的促進(jìn)作用［15］。微生物菌劑在中度鹽分脅迫下，能顯著提高土壤脫鹽率［16］。耐鹽木霉ST02 孢子懸浮液可促進(jìn)NaCl 脅迫下番茄種子的發(fā)芽，提高200 mmol/L NaCl脅迫下番茄幼苗的存活率、株高和鮮質(zhì)量［17］。本研究也得到了類似的結(jié)果，哈茨木霉能有效提高鹽脅迫條件下黃芪種子的萌發(fā)率、幼苗的苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)，在輕度和中度鹽分脅迫濃度下增幅顯著。在重度鹽分脅迫下，哈茨木霉仍有一定的促進(jìn)作用。