于爽 高劍 楊新宇

摘要：以龍葵種子為材料，將NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3按不同比例混合成3種組合，并分別設(shè)置0（對照）、15、30、45、60、75 mmol/L 6個濃度梯度，研究龍葵種子萌發(fā)過程中不同鹽堿脅迫的影響。結(jié)果表明，隨著鹽堿脅迫濃度的增加，龍葵種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)在整體上均有不同程度的降低。

關(guān)鍵詞：龍葵;鹽堿脅迫;發(fā)芽率;發(fā)芽勢;發(fā)芽指數(shù)

中圖分類號： S641.904 ?文獻標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）17-0162-03

龍葵（Solanum nigrum）為一年生草本植物，隸屬于茄科（Solanaceae）茄屬（Solanum），又名黑呦呦、黑天天等[1]。龍葵果實可以作為果酒或飲料的原料[2-3]，100 g成熟果汁中含有果糖1.3 g，總酸13 g，其中淀粉、蛋白質(zhì)、灰分和總酸含量比桃、蘋果和葡萄等常見水果高，且含有鎂（Mg）、鐵（Fe）、鉀（K）、鈉（Na）等礦質(zhì)元素和7種人體必需的氨基酸[4-5]。龍葵全草均可入藥，具有清熱解毒、活血散瘀、利水消腫、止咳祛痰的功效[6]，同時還對神經(jīng)系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)有藥理作用[7-8]。研究發(fā)現(xiàn)，龍葵中含有甾體皂苷類化合物，對人體肝細(xì)胞株FHCC-98表現(xiàn)出較強的細(xì)胞毒性，是龍葵的主要功效成分之一[9]，具有極高的藥用價值及開發(fā)潛力。

種子萌發(fā)和幼苗生長是植物生長的關(guān)鍵階段，通常情況下，龍葵多為野生狀態(tài)，其生長極易受季節(jié)和環(huán)境的影響，使其利用受到限制。目前，對龍葵的研究大多集中在不同栽培條件對龍葵生物堿含量[10-11]和龍葵產(chǎn)量[12]的影響，以及龍葵對于鎘的吸收積累、響應(yīng)規(guī)律[13]等方面，關(guān)于鹽堿脅迫對龍葵影響的研究鮮有報道。但是，目前土壤鹽堿化已經(jīng)成為世界性的環(huán)境問題，植物受到的鹽堿脅迫日益嚴(yán)重，土壤鹽堿化已經(jīng)成為制約種子萌發(fā)和幼苗生長的重要因素[14]。本試驗通過模擬土壤的鹽堿化條件，研究不同鹽堿濃度脅迫對龍葵種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以期為龍葵的進一步開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料

龍葵種子，采集于黑龍江省牡丹江市西山。將龍葵種子從果實中取出，洗凈，去除雜質(zhì)及干癟的種子。龍葵種子的外形近卵形，顏色為淡黃色或黃色，直徑約為1.5～2.0 mm，兩側(cè)呈現(xiàn)壓扁狀。將龍葵種子晾曬后，于室溫儲存?zhèn)溆谩７N子千粒質(zhì)量為（0.947±0.047） g。

1.2 脅迫處理

本研究采用不同配比的NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3這4種鹽來進行中性鹽脅迫和堿性鹽脅迫模擬。選擇大小均勻、顆粒較為飽滿的龍葵種子，用0.15%福爾馬林溶液進行消毒，在溶液中浸泡5 min后，用清水將種子沖洗多次。脅迫處理分為3組：中性單鹽（A組），NaCl溶液;中性混合鹽（B組），NaCl和Na2SO4溶液（濃度比為1 ∶ 2）;堿性混合鹽（C組），NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3溶液（濃度比為 5 ∶ 23 ∶ 9 ∶ 3）。配制時保持Na+物質(zhì)的量濃度不變。每組均設(shè)置0（對照）、15、30、45、60、75 mmol/L 6個濃度梯度，以去離子水為對照。取直徑為9 cm的培養(yǎng)皿，將2層濾紙平鋪在每個培養(yǎng)皿上，加入對應(yīng)濃度的鹽溶液，然后將消毒后的種子置于其中。每皿均勻放入100粒龍葵種子，每個處理設(shè)3次重復(fù)，將培養(yǎng)皿放入光照培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，培養(yǎng)箱溫度設(shè)置為25 ℃，光照時間為24 h。種子在萌發(fā)過程中采用稱質(zhì)量法添加去離子水，以補充蒸發(fā)減少的水分。

1.3 指標(biāo)測定

發(fā)芽期間累計記錄每天的種子發(fā)芽數(shù)，當(dāng)種子發(fā)芽達到高峰期時（第4天）統(tǒng)計記錄發(fā)芽勢，并在第7天統(tǒng)計發(fā)芽率，計算其發(fā)芽指數(shù)。此外，在第7天時對不同處理的龍葵幼苗進行高度測量（各重復(fù)隨機選取10株，共30株），以植株根、莖的分節(jié)點為起點，測量龍葵芽長、根長。種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)的計算方法如下：

發(fā)芽勢=第4天種子發(fā)芽總數(shù)/供試種子數(shù)×100%;

發(fā)芽率=第7天種子發(fā)芽總數(shù)/供試種子數(shù)×100%;

相對鹽害率=（對照發(fā)芽率-鹽溶液處理發(fā)芽率）/對照發(fā)芽率×100%;

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt）。

式中：Gt為在時間t內(nèi)的發(fā)芽數(shù)量，個;Dt為Gt相應(yīng)的發(fā)芽時間，d。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2016進行統(tǒng)計處理并作圖，用SPSS 24.0軟件進行單因素方差分析，分析各處理在不同濃度間的差異性;利用Duncans法對所得數(shù)據(jù)進行多重比較，分析不同脅迫濃度對種子萌發(fā)和幼苗生長指標(biāo)影響的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫對龍葵種子發(fā)芽指標(biāo)的影響

發(fā)芽率是衡量種子受環(huán)境影響的重要指標(biāo)，如表1所示，在A組（中性單鹽）和B組（中性混合鹽）處理中，龍葵種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在鹽濃度為15 mmol/L時，發(fā)芽率最高，說明在低濃度的中性鹽環(huán)境中，可以促進龍葵種子的萌發(fā)。在相同濃度下的A、B 2組中，B組龍葵種子的發(fā)芽率明顯高于A組，說明低濃度的中性混合鹽能提高龍葵種子的萌發(fā)率，而高濃度的中性混合鹽對種子萌發(fā)的抑制程度明顯低于中性單鹽。在C組（堿性混合鹽）試驗中，在 15 mmol/L 堿性混合鹽處理下，種子就已呈現(xiàn)出極低的發(fā)芽率，說明堿性混合鹽強烈地抑制了龍葵種子萌發(fā)。

發(fā)芽勢是鑒別種子發(fā)芽整齊度的主要指標(biāo)。從表1可以看出，當(dāng)A組（中性單鹽）處理濃度為30 mmol/L時，發(fā)芽勢達到極低水平，當(dāng)鹽溶液濃度繼續(xù)升高后，發(fā)芽勢降為0，表明在高濃度（45～75 mmol/L）中性單鹽處理下，會使龍葵種子的發(fā)芽受到強烈抑制。在B組（中性混合鹽）處理下，發(fā)芽勢隨著鹽溶液濃度的上升而大致呈下降趨勢，在75 mmol/L中性混合鹽處理下，仍有種子發(fā)芽，這表明在長時間浸泡下，中性混合鹽對龍葵種子萌發(fā)的影響弱于中性單鹽。在C組（堿性混合鹽）處理下，當(dāng)堿性混合鹽環(huán)境的 濃度≥15 mmol/L 時，發(fā)芽勢均為0，說明堿性混合鹽較中性混合鹽對于龍葵種子發(fā)芽勢的抑制更為強烈。

發(fā)芽指數(shù)可以靈敏地指示種子活力。由表1可知，在A、B組處理下，種子的發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)為先升高后降低，這說明低濃度中性鹽溶液可以促進種子發(fā)芽。在同一鹽濃度下，B組的發(fā)芽指數(shù)略高于A組，表明中性混合鹽對龍葵種子發(fā)芽指數(shù)的抑制作用弱于中性單鹽，這與發(fā)芽率試驗的結(jié)果基本一致。C組處理中沒有表現(xiàn)出先升高后降低，在低鹽濃度下，種子的發(fā)芽指數(shù)降到極低水平，在60 mmol/L鹽濃度下，發(fā)芽指數(shù)降為0，再一次表明，堿性環(huán)境比中性鹽環(huán)境對龍葵種子的傷害更為嚴(yán)重。

相對鹽害率可以指示種子受到鹽溶液影響的程度。由表1可見，在A、B試驗組中，相對鹽害率呈現(xiàn)上升的趨勢，并且在同一濃度下，B組表現(xiàn)出更低的相對鹽害率。C組處理在15 mmol/L鹽濃度下表現(xiàn)出極高的鹽害率，并在 60 mmol/L 鹽濃度下完全抑制了種子發(fā)芽。綜合以上結(jié)果可知，不同處理對龍葵種子萌發(fā)的抑制程度表現(xiàn)為堿性混合鹽>中性單鹽>中性混合鹽。

2.2 鹽堿脅迫對龍葵根長和芽長的影響

從圖1可以看出，在A、B、C 3組不同濃度鹽溶液處理下，根長和芽長均呈現(xiàn)下降的趨勢，當(dāng)鹽溶液濃度達到 30 mmol/L 時，C組處理的根長、芽長與A、B 2組相比下降趨勢更明顯，可見堿性混合鹽對根長及芽長具有更明顯的影響。當(dāng)鹽溶液濃度在60 mmol/L以上時，C組種子達到耐受極限，不會生根發(fā)芽。

3 結(jié)論與討論

土壤鹽漬化已成為導(dǎo)致全球可利用耕地日益減少、限制作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高的主要非生物逆境之一[15]，關(guān)于耐鹽植物如何適應(yīng)鹽堿逆境的問題，已經(jīng)成為國內(nèi)外專家學(xué)者們研究的熱點。對于植物而言，其耐鹽性并非是由單一的某種因素所引起的，而是受到很多種因素的控制，其耐鹽機制及耐鹽

性會因植物種類不同而有所不同。即便對于相同種類的植物，當(dāng)所處的生長時期不同時，其耐鹽的方式與機制也會有所不同。在植物萌發(fā)及幼苗生長發(fā)育時期，對鹽脅迫是非常敏感的[16-17]。本研究表明，在中性鹽脅迫下，混合鹽處理的龍葵的發(fā)芽率要高于單鹽處理，而且在鹽濃度為15～30 mmol/L 時，發(fā)芽率要高于對照，這表明氯化鈉、硫酸鈉的混合溶液在低濃度的情況下可以協(xié)同作用于龍葵的種子萌發(fā)。A組在鹽濃度≥45 mmol/L時的發(fā)芽勢為0，說明高濃度的鹽溶液不僅抑制了種子的發(fā)芽數(shù)量，還影響了種子的發(fā)芽速度。中性單鹽的NaCl溶液僅在15 mmol/L濃度時對龍葵種子的萌發(fā)有促進作用，且沒有高于B組的發(fā)芽率。在堿性鹽溶液中，堿性鹽脅迫強烈地抑制了種子的萌發(fā)，濃度大于45 mmol/L后，發(fā)芽率為0，高pH值是抑制發(fā)芽率的主要原因。同時，幼苗生長也受到較為嚴(yán)重的抑制作用，使根和芽發(fā)育緩慢。在堿性鹽脅迫下，種子在鹽濃度大于45 mmol/L時表現(xiàn)為不萌發(fā)，而在中性鹽脅迫下，種子可以在鹽濃度為0～75 mmol/L時萌發(fā)。通過相對鹽害率的分析可知，龍葵種子對3種鹽脅迫的耐受性存在較大差異，對中性混合鹽的耐受能力最強，其次是單鹽，耐受力最弱的則是堿性混合鹽。

種子在鹽堿生境下萌發(fā)的最初階段，首先面臨的是不同鹽分濃度產(chǎn)生的滲透脅迫[18]，種子萌發(fā)和幼苗生長的受抑制程度逐漸增加[19-20]，隨著鹽脅迫濃度的增大而增大。鹽脅迫對植物幼苗產(chǎn)生的影響可分為以下2種：（1）在輕度脅迫下，幼苗生長被促進;（2）在重度脅迫下，幼苗生長被抑制[21]。胚芽和胚根長度在不同濃度的鹽脅迫下呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢[22]。但有研究結(jié)果顯示，低濃度的鹽脅迫可促進油菜[23]、黑麥[24]、互花米草[25]和長柄扁桃[26]等部分植物種子的萌發(fā)。如張麗輝等發(fā)現(xiàn)，低濃度的NaCl（≤50 mmol/L）以及Na2SO4（≤25 mmol/L）能夠提高蘿卜種子的萌發(fā)率[27]。這些結(jié)論與本試驗的結(jié)論類似。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因一方面可能是在低濃度的NaCl、Na2SO4條件下，促使龍葵種子吸收少量無機離子而使細(xì)胞內(nèi)的滲透勢降低，從而促進種子吸水，同時也滿足了種子對水分的需求;另一方面，種子中的無機離子不僅能促進種子內(nèi)部儲藏的物質(zhì)充分水解，還可作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，同時激活部分種子萌發(fā)所需的酶，促進部分物質(zhì)合成，進而増強呼吸作用，最終促進種子萌發(fā)。但在較高濃度的鹽脅迫下，隨著鹽濃度逐漸上升，會對種子萌發(fā)和幼苗生長產(chǎn)生不斷加強的抑制作用。

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