， ， ， ， ， ， ， 偉光(.黑龍江省畜牧研究所， 黑龍江 齊齊哈爾 6005； .四川省草原科學(xué)研究院， 成都 674；.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院， 呼和浩特 0009)

5種禾本科牧草種子萌發(fā)及幼苗耐鹽性鑒定

王曉龍1，李紅1，閆利軍2，米福貴3，于潔3，賈振宇3，楊曌1，楊偉光1
(1.黑龍江省畜牧研究所， 黑龍江 齊齊哈爾 161005； 2.四川省草原科學(xué)研究院， 成都 611743；3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院， 呼和浩特 010019)

采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法，在NaCl和Na2SO4復(fù)鹽溶液7個鹽濃度梯度下(0.4%～1.6%)，比較分析了5種禾本科牧草種子耐鹽指數(shù)和根長的變化；在NaCl和Na2SO4復(fù)鹽溶液5個鹽濃度梯度下(0.3%～1.5%)進行盆栽幼苗培育，比較分析了5種禾本科牧草幼苗的可溶性蛋白含量(SP)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活力的變化情況。結(jié)果表明，隨著鹽脅迫程度的加劇，牧草種子的耐鹽指數(shù)和根長呈現(xiàn)下降趨勢；牧草幼苗的可溶性蛋白呈現(xiàn)上升趨勢，而SOD、POD和CAT則呈先上升后下降的變化趨勢。通過隸屬函數(shù)進行綜合評價得出，5種禾本科牧草在萌發(fā)期和苗期耐鹽能力排序依次為：垂穗披堿草>細莖冰草>無芒雀麥>扁穗冰草>老芒麥。

禾本科牧草； 種子萌發(fā)； 幼苗； 耐鹽性

我國各類鹽堿地呈逐年上升趨勢，鹽堿地(鹽土中含有NaCl、Na2SO4等；堿土中含有Na2CO3、NaHCO3等)是人類面臨的世界性問題，主要分布在內(nèi)陸的干旱區(qū)和半干旱區(qū)[1]。鹽分是影響植物種子萌發(fā)和幼苗生長的一個重要環(huán)境因子，人們在生物措施治理鹽堿地方面已做了大量工作[2]。在豆科牧草[3]、草坪草[4]、禾本科牧草[5]和經(jīng)濟作物[6]等種子萌發(fā)及幼苗的耐鹽性研究較多。牧草是改良和利用鹽堿地的良好植物，其具有適應(yīng)性好、耐鹽堿性強的特性[7]。在耐鹽性方面，禾本科牧草通常優(yōu)于豆科牧草和作物[8]。牧草種子能否在鹽脅迫條件下正常萌發(fā)成苗，是保證植物生長發(fā)育的前提，因此研究鹽分脅迫對牧草種子的萌發(fā)及幼苗生長意義重大。

本研究在鹽脅迫條件下對5種禾本科牧草萌發(fā)期和苗期的各指標變化情況進行分析，通過隸屬函數(shù)進行綜合評價得出各禾草耐鹽能力強弱順序，旨在為牧草耐鹽性鑒定、耐鹽新品種選育和鹽堿地改良利用提供理論參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

本研究選取了5種在我國內(nèi)蒙古、東北和華北地區(qū)分布較為廣泛的禾本科牧草進行耐鹽性評價。這5種禾本科牧草均具有較強的抗旱性和耐鹽性，大多為中旱生物種，飼用品質(zhì)亦優(yōu)良。其分布詳見表1。

表1 供試材料

編號種名拉丁名 分布L老芒麥ElymussibiricusL．東北、華北鹽堿化草地上P垂穗披堿草E．nutansGriseb．內(nèi)蒙古、華北、西北較干旱的堿性土壤上BB扁穗冰草Agropyroncristatum(L．)Gaertn東北、西北、內(nèi)蒙古等干旱、半干旱地區(qū)XB細莖冰草A．trachycaulumL．內(nèi)蒙古、陜西干旱草地W無芒雀麥BromusinermisLeyss．東北、華北、西北等干旱地區(qū)

1.2 試驗方法

1.2.1 種子萌發(fā)期試驗

種子萌發(fā)試驗選取均勻一致、成熟飽滿的供試種子50粒，用0.1%的升汞消毒20 min后，用清水沖洗4～5次，置于鋪有2層濾紙直徑9 cm培養(yǎng)皿中，分別加入5 mL濃度為0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%的復(fù)鹽溶液(NaCl與Na2SO4，摩爾比1∶1)進行脅迫，以蒸餾水作對照，每個濃度梯度3次重復(fù)。每日根據(jù)水分蒸發(fā)量用稱量法加入蒸餾水以維持鹽濃度，調(diào)節(jié)恒溫光照培養(yǎng)箱，濕度80%，恒溫25 ℃，光照間隔12 h，第2天開始記錄種子萌發(fā)情況，將第6天的發(fā)芽率定為發(fā)芽勢，第10天統(tǒng)計發(fā)芽率，并分別稱量5種禾本科牧草發(fā)芽種子胚根、胚芽的重量。根據(jù)公式計算下列指標：

1) 發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt(式中，Gt為t天的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的天數(shù))；

2) 萌發(fā)活力指數(shù)(VI)=GI×S(式中，S表示生物量)；

3) 耐鹽指數(shù)=VI鹽/VI水×100%(式中，VI鹽為鹽處理VI值；VI水為對照VI值)[9]；

4) 根長(cm)。

1.2.2 禾草幼苗期試驗

本試驗用花土、蛭石和過2 mm目土壤篩的干土，以1∶1∶1的比例混合，裝入內(nèi)徑為15 cm，高度為11 cm的塑料花盆，每盆裝土1 500 g，種子100粒撒播，澆清水使土壤含水量達到飽和；當(dāng)幼苗長出4～5片葉子時進行鹽化處理，處理濃度為0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的復(fù)鹽溶液(NaCl與Na2SO4，摩爾比1∶1)，每個濃度梯度3次重復(fù)，以清水為對照(每天稱重補充損失的水分以保持鹽濃度)。處理12 d后測定相關(guān)指標，測定的具體指標如下：

1) 可溶性蛋白含量(考馬斯亮藍法)；

2) SOD測定(氮藍四唑法)；

3) POD測定(愈創(chuàng)木酚法)；

4) CAT測定(紫外吸收法)[10]。

1.3 統(tǒng)計分析

采用SAS(9.1版)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行方差分析。采用Excel 2003作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下的耐鹽指數(shù)

隨著鹽濃度的增加，所有供試材料的耐鹽指數(shù)均呈下降趨勢。由圖1可以看出，5種材料中垂穗披堿草耐鹽指數(shù)下降幅度較小，當(dāng)鹽濃度為1.0%時，垂穗披堿草與其他4種材料耐鹽指數(shù)相比存在顯著性差異(p<0.05)；而細莖冰草在0～0.8%濃度范圍內(nèi)，耐鹽指數(shù)下降較大，下降了75%；無芒雀麥在0～0.6%濃度時，耐鹽指數(shù)下降了74%，而后趨于平穩(wěn)。扁穗冰草和細莖冰草的耐鹽指數(shù)變化較相近，表明扁穗冰草和細莖冰草耐鹽性差異不大。

2.2 鹽脅迫對5種禾本科牧草根生長的影響

由圖2可以看出，隨著鹽脅迫的加劇各供試材料的根長均有不同程度降低。當(dāng)鹽濃度為1.6%時，各材料根長均最短，與對照相比，垂穗披堿草、老芒麥、扁穗冰草、細莖冰草和無芒雀麥分別下降了86.9%、96.3%、95.6%、95.7%和94.5%，其中老芒麥下降較明顯，說明高濃度鹽脅迫對種子根的生長有較強抑制作用。

圖1 鹽脅迫下5種禾本科牧草耐鹽指數(shù)的變化

圖2 鹽脅迫下5種禾本科牧草根的生長變化

2.3 鹽脅迫下5種禾本科牧草幼苗可溶性蛋白含量的變化

鹽脅迫下5種材料可溶性蛋白含量相對于對照均隨著鹽濃度的增加呈上升趨勢(見圖3)，其中老芒麥和無芒雀麥在0～0.6%濃度時，蛋白含量上升幅度較小，而在0.6%～1.5%濃度時，蛋白含量上升幅度較大。老芒麥和扁穗冰草在1.5%濃度分別比0.6%濃度高6.4%和4.1%，而垂穗披堿草和細莖冰草蛋白含量上升幅度相對較小。

圖3 鹽脅迫下5種禾本科牧草幼苗葉片可溶性蛋白含量的變化

2.4 鹽脅迫下5種禾本科牧草幼苗超氧化物歧化酶(SOD)的變化

由圖4可以看出，隨著鹽濃度的升高，5種禾本科牧草葉片SOD活性總體呈先上升后下降的變化趨勢，但在鹽濃度小于0.6%時，鹽脅迫對禾草葉片SOD活性影響較?。划?dāng)鹽濃度為0.9%～1.2%時，無芒雀麥、細莖冰草和扁穗冰草SOD活性明顯上升，與對照相比差異顯著(p<0.05)；當(dāng)鹽脅迫濃度繼續(xù)增加時，SOD活性下降；扁穗冰草下降較明顯，在1.5%濃度比1.2%濃度SOD活性下降了14.3%。

圖4 鹽脅迫下5種禾本科牧草幼苗葉片SOD的變化

2.5 鹽脅迫下5種禾本科牧草幼苗過氧化物酶(POD)的變化

鹽脅迫濃度較低時，5種材料葉片POD活性呈現(xiàn)上升趨勢，隨著鹽脅迫濃度的繼續(xù)升高，5種禾本科牧草葉片POD活性呈下降的趨勢(見圖5)；鹽濃度在1.2%時，老芒麥葉片POD活性升高到最大值24.06 U/(g·min)(FW)與對照相比存在顯著性差異(p<0.05)；在鹽濃度0.6%～1.2%時，扁穗冰草葉片POD活性變化幅度較小，差異不顯著(p<0.05)。

圖5 鹽脅迫下5種禾本科牧草幼苗葉片POD的變化

2.6 鹽脅迫下5種禾本科牧草幼苗過氧化氫酶(CAT)的變化

由圖6可以看出，隨著鹽脅迫濃度的升高，5種禾本科牧草葉片CAT活性總體呈現(xiàn)上升的趨勢，在鹽濃度0.9%時，鹽脅迫對無芒雀麥、細莖冰草和垂穗披堿草葉片CAT活性呈現(xiàn)最大值，分別比對照高219.1%、301.1%和380.1%，與對照相比存在顯著性差異(p<0.05)。老芒麥在鹽濃度1.2%時呈現(xiàn)最高值，與其他鹽濃度處理相比存在顯著性差異；而細莖冰草在不同鹽濃度梯度間均存在顯著差異。

圖6 鹽脅迫下5種禾本科牧草幼苗葉片CAT的變化

2.7 5種禾本科牧草耐鹽性比較

采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法求耐鹽指標的隸屬函數(shù)值，具體計算方程為：

1) 若所測指標與禾草的耐鹽性呈正相關(guān)，則

Fij=[Xij-Ximin]/[Ximax-Ximin]。

2) 若所測指標與禾草的耐鹽性呈負相關(guān)，則

Fij=1-[Xij-Ximin]/[Ximax-Ximin]。

式中：Fij為i草種j性狀值；Xij為鑒定i草種j性狀耐鹽隸屬值；Ximax為所鑒定i草種j性狀最大值；Ximin為所鑒定i草種j性狀最小值。

將i草種各指標耐鹽隸屬值進行累加，求出平均值，平均值越大該禾草耐鹽性越強[5,11]。最后對5種禾本科牧草的耐鹽性進行比較(見表2)，得出各禾草耐鹽性由強到弱順序。

表2 5種禾本科牧草耐鹽隸屬值比較

函數(shù)值PLBBXBW耐鹽指數(shù)0．5710．2770．3400．3410．307根長0．5690．4180．5370．4730．502蛋白質(zhì)含量0．4940．1910．3070．4890．212超氧化物歧化酶0．4330．4390．5990．6180．562過氧化物酶0．5460．5570．3260．6580．648過氧化氫酶0．6650．5250．4290．6560．548總隸屬函數(shù)值0．5460．4010．4230．5390．463耐鹽性排序15423

注：P為垂穗披堿草；L為老芒麥；BB為扁穗冰草；XB為細莖冰草；W為無芒雀麥。

3 討 論

3.1本試驗中，與其他4種材料相比，鹽濃度在0～0.8%濃度時，垂穗披堿草的耐鹽指數(shù)下降相對較??；細莖冰草下降較大，下降了75%，隨著鹽脅迫進一步加劇，5份材料的耐鹽指數(shù)和根長均呈下降趨勢。羅志娜等對不同燕麥種子萌發(fā)耐鹽性研究發(fā)現(xiàn)，隨著鹽脅迫程度的加劇，燕麥種子的芽長和根長整體呈現(xiàn)降低趨勢，低濃度鹽脅迫對燕麥種子萌發(fā)影響較小，而高濃度鹽脅迫對燕麥種子萌發(fā)有較強的抑制作用[12]。呂亞慈等對燕麥種子萌發(fā)期耐鹽性的研究發(fā)現(xiàn)，隨著NaCl脅迫濃度的增加，燕麥種子活力指數(shù)下降較明顯，胚根生長受到較強的抑制作用[13]。武俊英等對燕麥種子萌發(fā)及幼苗耐鹽性研究指出，當(dāng)鹽濃度超過一定濃度范圍時，隨著鹽脅迫強度的增加，鹽分抑制了燕麥種子萌發(fā)和幼苗的生長[14]。史燕山等對7種地被植物的耐鹽性進行研究，結(jié)果表明，在低鹽濃度下，種子萌發(fā)和胚根生長受抑制的程度較輕，甚至有些植物種子萌發(fā)和胚根生長狀況優(yōu)于對照，而在高鹽濃度條件下，鹽分對種子萌發(fā)及胚根生長的抑制作用較明顯[15]，與本研究結(jié)果相一致，由此得出高濃度鹽脅迫對種子萌發(fā)有抑制作用，抑制作用的大小因材料耐鹽性強弱不同而不同。

3.2鹽分脅迫使植物體內(nèi)積累更多的可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，這些物質(zhì)的積累可使細胞滲透勢下降，導(dǎo)致植物加強吸水以維持膨壓從而減輕滲透脅迫[16]。與對照相比，低濃度鹽脅迫時無芒雀麥和老芒麥幼苗葉片中可溶性蛋白含量變化不明顯，而在高鹽脅迫(0.6%～1.5%)濃度時，可溶性蛋白含量隨著鹽濃度升高而變化較大。植物為抵御活性氧對細胞的傷害，會啟動活性氧清除機制。SOD是保護酶系統(tǒng)中清除活性氧的主要保護酶，有研究表明，植物抗逆性與SOD活性呈正相關(guān)[17]。孫國榮等研究指出，鹽脅迫對星星草幼苗保護酶系統(tǒng)中過氧化物酶活力提高與鹽脅迫的嚴重程度相關(guān)[18-19]。劉延吉等對牧草幼苗葉片耐鹽性進行研究，結(jié)果表明，牧草幼苗SOD、POD和CAT活性隨鹽濃度的增加而顯著升高，3種酶活性與鹽濃度呈顯著正相關(guān)；隨脅迫時間延長，SOD和POD活性顯著降低，與脅迫時間呈顯著負相關(guān)[20]。本試驗中5種禾本科牧草SOD、POD、CAT活性變化則隨著鹽濃度的增加基本呈先升高后降低的變化趨勢，與本研究結(jié)果相一致。由此說明可能由于鹽脅迫程度加重導(dǎo)致5種禾本科牧草保護酶系統(tǒng)的平衡遭到破壞，使活性氧累積，加劇了膜脂過氧化而造成膜損傷。在低鹽脅迫時，SOD對O2-轉(zhuǎn)化為O2和H2作用增強，SOD 活性升高；而鹽分脅迫程度過大會影響H2O2后續(xù)分解，導(dǎo)致H2O2積累過多抑制O2-的轉(zhuǎn)化，進而 SOD、POD和CAT 活性降低。

4 結(jié) 論

本研究運用隸屬函數(shù)對5 種禾本科牧草種子萌發(fā)及幼苗的耐鹽性進行綜合評價分析，得出各供試材料的耐鹽性由大到小順序依次為：垂穗披堿草>細莖冰草>無芒雀麥>扁穗冰草>老芒麥。

[1]翁森紅,徐恒剛.可在內(nèi)陸鹽堿地上推廣的幾種禾本科牧草的評價[J].四川草原,1997(1):5-6.

[2]喬楓,羅桂花,耿貴工.蠶豆幼苗對NaCl和NaHCO3脅迫的生理響應(yīng)[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2011,38(5):783- 787.

[3]張俊葉,張力君,趙青山,等.幾種豆科牧草種子萌發(fā)期的耐鹽性中[J].中國草地學(xué)報,2012,34(4):116-120.

[4]李珊,陳靜波,郭海林,等.結(jié)縷草屬草坪草種質(zhì)資源的耐鹽性評價[J].草業(yè)學(xué)報,2012,21(4):43-51.

[5]王曉龍,米福貴,郭躍武,等.不同禾本科牧草種子萌發(fā)及幼苗耐鹽性鑒定[J].草原與草坪,2014,34(1):23-28.

[6]慈敦偉,丁紅,張智猛,等.花生耐鹽性評價方法的比較與應(yīng)用[J].花生學(xué)報,2013,42(2):28-35.

[7]沈艷,謝應(yīng)忠.牧草抗旱性和耐鹽性研究進展[J].寧夏農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2004,25(1):65-69.

[8]余玲,王彥榮,孫建華.野大麥種子萌發(fā)條件及抗逆性研究[J].草業(yè)學(xué)報,1999,8(1):50-57.

[9]劉大林,邱偉偉,馬晶晶.不同苜蓿品種種子萌發(fā)時期的耐鹽性比較[J].草業(yè)科學(xué),2009,26(9):163-169.

[10]張志良,瞿偉菁.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)(3版)[M].北京:高等教育出版社,2005.

[11]初曉輝,岳信龍,任健,等.水分脅迫下4種冷季型草坪草抗旱性比較研究[J].草原與草坪,2012,32(4):15-19.

[12]羅志娜,趙桂琴,劉歡.24個燕麥品種種子萌發(fā)耐鹽性綜合評價[J].草原與草坪,2012,32(1):34-38.

[13]呂亞慈,白麗榮,李會芬,等.不同燕麥品種萌發(fā)期耐鹽性的比較[J].種子,2013,32(12):92-94.

[14]武俊英,劉景輝,翟利劍,等.不同品種燕麥種子萌發(fā)和幼苗生長的耐鹽性[J].生態(tài)學(xué)雜志,2009,28(10):1 960-1 965.

[15]史燕山,駱建霞,黃家珍,等.鹽脅迫對7種草本地被植物種子萌發(fā)的影響[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2007,14(4):1-4.

[16]楊順強,楊改河,任廣鑫,等.5種引進禾本科牧草抗旱性與抗寒性比較[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,2010,19(4):91-95.

[17]魏臻武,王德賢,賀連昌.超氧化物歧化酶在苜?？购憻掃^程中的作用[J].草業(yè)科學(xué),2006,23(7):15-18.

[18]李西,毛凱,廖心北.不同土壤基質(zhì)對峨眉假儉草生長的影響[J].草業(yè)科學(xué),2003,20(4):77-80.

[19]孫國榮,關(guān)旸,閆秀峰.鹽脅迫對星星草幼苗保護酶系統(tǒng)的影響[J].草地學(xué)報,2001,13(2):123-125.

[20]劉延吉,張珊珊,田曉艷,等.鹽脅迫對NHC牧草葉片保護酶系統(tǒng),MDA含量及膜透性的影響[J].草原與草坪,2008,30(2):30-34.

Salt-Tolerance of Seed Germination and Seedling Growth for Five Grass Species

WANGXiaolong1，LIHong1，YANLijun2，MIFugui3，YUJie3，JIAZhenyu3，YANGZhao1，YANGWeiguang1
(1.Institute of Animal Science of Heilongjiang Province，Qiqihaer Heilongjiang 161005，China;2.Sichuan Academy of Grassland Science,Chengdu 611743，China;3.College of Ecological and Environmental Science，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010019，China)

The salt tolerance index and root length of five grass species were observed and analyzed by the method of paper germination in petri dishes and pot seedling cultivation under seven different salt gradient of NaCl and Na2SO4(0.4%-1.6%);The soluble protein content,SOD,POD and CAT content of the same grass species were measured and compared in another five different salt gradient(0.3%-1.5%).The results showed that the salt tolerance index and root length decreased with intensifying of salt stress,the content of protein increased with intensifying of salt stress,the SOD,POD and CAT increased at first then decreased with increase of salt stress.The order of salt tolerance of five grass species was:Elymusnutans>Agropyrontrachycaulum>Bromusinermis>Agropyroncristatum>Elymussibiricus.

grasses; seed germination; seedling; salt-tolerance

2016-04-26

黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)計劃重大項目“優(yōu)質(zhì)多抗牧草新品種選育及高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號：GA 15 B 105-5)；黑龍江省科研業(yè)務(wù)基本專項經(jīng)費項目“苜蓿對蘇打鹽堿脅迫的適應(yīng)機理及優(yōu)異種質(zhì)資源篩選研究”(編號：XZNKT 15-08)；

王曉龍(1986—)，男，內(nèi)蒙古通遼市人；主要從事牧草育種與栽培研究；E-mail：wangxiaolong 1640@126.com。

李 紅，女，研究員，研究方向：牧草育種與栽培；E-mail：hljlihong@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.08.027

S 543

A

1001-4705(2016)08-0027-05