蘇銀玲，李易蓉，木萬福，呂維梧，楊子祥

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所/元謀干熱河谷植物園，云南 元謀 651300）

紫蘇[Perilla frutescens （L.） Britt.]屬唇形科紫蘇屬1年生草本植物，是一種優(yōu)異的出口創(chuàng)匯型蔬菜。紫蘇又名回回蘇、白蘇、蘇葉等，是首批國家衛(wèi)健委頒布的60種藥食兼用植物之一，其幼苗及嫩葉具有獨特香味，莖、葉和種子均可入藥。紫蘇種子油中的α-亞麻酸（人體必需脂肪酸）含量高達(dá)65%，因其能夠促進(jìn)大腦發(fā)育和治療心腦血管疾病，國內(nèi)外研究人員已廣泛開展了研究和開發(fā)。

種子萌發(fā)是植物整個生命活動中的關(guān)鍵步驟，此時對鹽堿和干旱等非生物脅迫非常敏感。紫蘇種子表面蠟質(zhì)層較厚，種皮透水、透氣性差，導(dǎo)致其休眠時間長，發(fā)芽率低。呂桂云等、張華等研究了赤霉素和低溫處理對紫蘇種子發(fā)芽特性和發(fā)芽率的影響。余啟華研究了紫蘇種子發(fā)芽檢驗標(biāo)準(zhǔn)。伴隨我國可耕用土地面積的不斷減少，土壤干旱和鹽堿化程度及面積逐年增加，干旱脅迫和鹽堿脅迫成為制約種子萌發(fā)的重要因素。本試驗使用不同濃度4種鈉鹽、聚乙二醇（PEG）和甘露醇分別模擬不同程度的鹽堿脅迫和干旱脅迫，研究其對紫蘇種子萌發(fā)的影響，旨在為評價紫蘇種子的抗逆性及紫蘇的栽培管理等提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗時間與地點

試驗于2020年在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所實驗室進(jìn)行。

1.2 試驗材料

紫蘇種子（麗江市場購買）；PEG、甘露醇、NaCl、NaSO、NaHCO和NaCO試劑均為分析純。

1.3 試驗方法

鹽堿脅迫處理，分為3組：中性單鹽，為NaCl溶液；中性混合鹽，為NaCl和NaSO混合溶液（物質(zhì)的量濃度比為1∶2）；堿性混合鹽，為NaCl、NaSO、NaHCO和NaCO混合溶液（物質(zhì)的量濃度比為5∶23∶9∶3）。每組分別設(shè)置0（去離子水為對照）、25、50、75、100、125、150 mmol/L 7個濃度梯度。

干旱脅迫處理，分為2組：甘露醇溶液設(shè)置0（去離子水為對照）、75、150、225、300、375、450 mmol/L 7個濃度梯度；PEG溶液設(shè)置0（去離子水為對照）、5%、10%、15%、20%、25%共6個濃度梯度。

選用大小均勻、顆粒飽滿的紫蘇種子，在0.15%福爾馬林溶液中浸泡消毒5 min后用清水沖洗3次。將消毒后的紫蘇種子放在鋪有2層濾紙的直徑為9 cm的培養(yǎng)皿內(nèi)，加入對應(yīng)濃度的鹽溶液、甘露醇溶液和PEG溶液。每皿平均放置50粒種子，將培養(yǎng)皿放入光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)箱溫度設(shè)置為25 ℃，光照時間為24 h，每個處理3次重復(fù)。試驗過程中通過稱質(zhì)量法添加去離子水，以補充因蒸發(fā)減少的水分。

1.4 調(diào)查項目及方法

發(fā)芽期間每天記錄種子的發(fā)芽數(shù)，待種子發(fā)芽達(dá)到高峰時統(tǒng)計發(fā)芽勢，并在第7天統(tǒng)計發(fā)芽率，計算其發(fā)芽指數(shù)。在第10天測量不同處理紫蘇幼苗高度（各重復(fù)隨機(jī)選取10株，共30株），把植株根、莖的分節(jié)點作為起點，測量芽長、根長。將發(fā)芽種子去掉種皮，測定其鮮質(zhì)量；計算種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和抗旱指數(shù)。

萌發(fā)抗旱指數(shù)＝處理組萌發(fā)指數(shù)/對照組萌發(fā)指數(shù)。式中：Gt為t時間的每日新增發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的天數(shù)；S為幼苗平均鮮質(zhì)量；ndx為第x天的發(fā)芽率。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)均采用WPS軟件和DPS軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫和干旱脅迫對紫蘇種子萌發(fā)的影響

2.1.1 鹽堿脅迫和干旱脅迫對種子萌發(fā)時間的影響

2.1.1.1 鹽堿脅迫對種子萌發(fā)時間的影響 由表1可知，紫蘇種子起始發(fā)芽時間在3種鹽堿脅迫下都有不同程度的推遲；堿性混合鹽的影響變化最大，當(dāng)鹽濃度為25～50 mmol/L時，發(fā)芽起始時間未受影響，75～100 mmol/L鹽溶液則推遲了發(fā)芽，鹽濃度達(dá)到125 mmol/L后種子在試驗期間未發(fā)芽；中性混合鹽濃度為25 mmol/L時，對發(fā)芽起始時間無影響，50～150 mmol/L時推遲了發(fā)芽；中性單鹽所有含鹽處理均推遲了發(fā)芽。

由圖1可知，隨著時間的推移，對照組與處理組的累計發(fā)芽率均逐漸增大，在第5天前后達(dá)到峰值后逐漸穩(wěn)定；其中，在發(fā)芽試驗的前2天，對照組與處理組都很少發(fā)芽，從第3天開始，對照組與處理組的累計發(fā)芽率差別快速擴(kuò)大。結(jié)合圖2可知，紫蘇種子的萌發(fā)過程均受到3種鹽的抑制，隨著鹽溶液濃度的升高累計發(fā)芽率總體呈下降趨勢。當(dāng)鹽濃度為25～50 mmol/L時，種子均可發(fā)芽；當(dāng)鹽濃度為75～100 mmol/L時，堿性混合鹽和中性混合鹽處理的種子發(fā)芽率顯著降低；當(dāng)鹽濃度為125～150 mmol/L時，所有含鹽處理的種子發(fā)芽率均顯著降低，其中堿性混合鹽對紫蘇種子的萌發(fā)過程抑制作用最大，發(fā)芽率隨鹽濃度增加下降幅度最大，中性混合鹽次之，中性單鹽最小。

圖1 不同濃度鹽溶液脅迫下的累計發(fā)芽率變化

圖2 不同鹽濃度對發(fā)芽率的影響

2.1.1.2 干旱脅迫對種子萌發(fā)時間的影響 從表1還可以看出，在模擬干旱脅迫的濃度范圍內(nèi)，紫蘇種子的起始發(fā)芽時間在低濃度甘露醇（0～150 mmol/L，下同）作用下未受影響，而在高濃度甘露醇（＞150 mmol/L，下同）和PEG脅迫下，隨著濃度升高發(fā)芽時間不斷推遲。說明甘露醇和PEG對紫蘇種子的萌發(fā)過程有抑制作用。

表1 不同濃度鹽脅迫對種子起始發(fā)芽時間的影響

由圖3可知，隨著發(fā)芽天數(shù)的增加，對照組和處理組的累計發(fā)芽率均不斷增大；種子在第3～5天迅速萌發(fā)，并在第8天達(dá)到峰值。隨著甘露醇、PEG濃度增大，模擬干旱脅迫程度加重，同一處理時間紫蘇種子的累計發(fā)芽率不斷下降，濃度越高發(fā)芽率越低。

圖3 不同濃度干旱脅迫下的累計發(fā)芽率變化

2.1.2 鹽堿脅迫和干旱脅迫對種子萌發(fā)特性的影響

2.1.2.1 鹽堿脅迫對種子萌發(fā)特性的影響 植物種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)將影響發(fā)芽速度和發(fā)芽整齊度。由表2可知，伴隨3種鹽濃度的增大，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈下降趨勢。中性單鹽濃度達(dá)到25 mmol/L后，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著降低，達(dá)到125 mmol/L后，發(fā)芽勢顯著下降。中性混合鹽濃度達(dá)到25 mmol/L后，活力指數(shù)顯著降低，達(dá)到50 mmol/L后，發(fā)芽指數(shù)顯著降低，達(dá)到75 mmol/L后，發(fā)芽勢顯著下降。堿性混合鹽濃度達(dá)到25 mmol/L后，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著降低。高濃度處理嚴(yán)重抑制種子的萌發(fā)，堿性混合鹽影響最大，中性混合鹽次之，中性單鹽最小，表明紫蘇種子在萌發(fā)過程中對中性單鹽的耐受性較強(qiáng)，對堿性混合鹽較敏感，堿性越大脅迫程度越高。

表2 不同濃度鹽處理對種子發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的影響

2.1.2.2 干旱脅迫對種子萌發(fā)特性的影響 由表3可知，隨甘露醇、PEG濃度的增大，紫蘇種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均不斷下降。甘露醇濃度達(dá)到75 mmol/L后，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著下降，達(dá)到375 mmol/L后，發(fā)芽勢顯著降低。PEG濃度達(dá)到5%后，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著下降，達(dá)到25%后，發(fā)芽勢顯著降低。低濃度甘露醇、PEG脅迫下，種子的萌發(fā)活力明顯降低；高濃度甘露醇、PEG脅迫下，嚴(yán)重抑制種子的萌發(fā)活力。表明干旱脅迫在不同程度上抑制了紫蘇種子萌發(fā)，并影響發(fā)芽能力、發(fā)芽速度以及活力大小。

萌發(fā)抗旱指數(shù)是檢驗干旱脅迫對種子萌發(fā)影響情況的常用指標(biāo)，隨著甘露醇、P E G溶液濃度升高，紫蘇種子的萌發(fā)抗旱指數(shù)顯著下降（表3），這說明紫蘇種子萌發(fā)情況隨著甘露醇、P E G溶液濃度增加而受到抑制作用增大。

表3 不同干旱脅迫對發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和萌發(fā)抗旱指數(shù)的影響

2.2 鹽堿脅迫和干旱脅迫對紫蘇幼苗的影響

胚根和胚芽在種子萌發(fā)后開始生長，胚根是吸取水分的器官，其長短在植物幼苗生長過程中起著重要作用，胚芽可發(fā)育成幼苗的莖和葉，其長短決定了幼苗出苗后的強(qiáng)健程度，因此脅迫環(huán)境下植物胚根和胚芽的長度可以作為植物抗性的一項衡量標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1 鹽堿脅迫對紫蘇幼苗的影響

從表4可以看出，3種鹽均對紫蘇幼苗有抑制作用，隨著鹽濃度的增加，胚芽長、胚根長和幼苗鮮質(zhì)量均呈下降趨勢。鹽濃度達(dá)到25 mmol/L后，胚芽長、胚根長和鮮質(zhì)量均顯著降低；當(dāng)鹽濃度達(dá)到50 mmol/L后，中性單鹽胚芽長和胚根長均不再有顯著變化，中性混合鹽胚根長不再有顯著變化；堿性混合鹽的損害最為嚴(yán)重，表現(xiàn)在同樣濃度的中性單鹽、中性混合鹽和堿性混合鹽環(huán)境下，堿性混合鹽的胚芽長、胚根長和鮮質(zhì)量均最低，且鹽濃度達(dá)到75 mmol/L后，幼苗不能正常生長。

表4 不同鹽濃度對幼苗生長的影響

2.2.2 干旱脅迫對紫蘇幼苗的影響

由表5可知，甘露醇和PEG對幼苗胚芽長、胚根長和幼苗鮮質(zhì)量均有抑制作用，且隨著處理濃度升高抑制作用加強(qiáng)。當(dāng)甘露醇濃度達(dá)到75 mmol/L后，胚芽長、胚根長和幼苗鮮質(zhì)量均顯著降低；當(dāng)PEG濃度達(dá)到5%后，胚根長均顯著降低，達(dá)到10%后，幼苗鮮質(zhì)量顯著降低，達(dá)到15%后，胚芽長顯著降低。結(jié)果表明，不同干旱處理對紫蘇種子均造成了傷害，生長發(fā)育均受到抑制。

表5 不同干旱脅迫對幼苗生長的影響

3 討論

種子能否正常萌發(fā)、出苗、發(fā)育取決了植物正常生長與否及最終產(chǎn)量大小。水分作為植物種子萌發(fā)時期所必須的物質(zhì)，鹽堿脅迫和干旱脅迫因為滲透或離子效應(yīng)影響種子的吸水作用，從而影響種子發(fā)芽，最終導(dǎo)致發(fā)芽率下降、種子失活、幼苗鮮質(zhì)量降低或致死等現(xiàn)象。

鹽分是土壤中常有的營養(yǎng)元素，但是過高的含鹽量會通過多個生理反應(yīng)對植物造成傷害，阻礙植物的生長。本試驗結(jié)果表明，紫蘇種子對中性單鹽的耐受性最強(qiáng)，中性混合鹽次之，堿性混合鹽最弱。主要體現(xiàn)在中性單鹽處理的種子發(fā)芽率等的降低程度較中性混合鹽和堿性混合鹽處理的?。恢行曰旌消}及堿性混合鹽低濃度時抑制紫蘇種子萌發(fā)甚至致死，這與葉景學(xué)等、張晶晶等、左嬋等的研究結(jié)果一致?？赡茉蚴窃趬A性鹽脅迫下，種子不僅要抵制滲透脅迫和離子毒害，還要抵制pH值效應(yīng)。碳酸氫根和碳酸根離子導(dǎo)致環(huán)境中pH值增大，促使離子堆積，引發(fā)根際營養(yǎng)供應(yīng)和離子失衡，阻礙根細(xì)胞質(zhì)膜的滲透，使根失去選擇吸收離子的能力。

在種子發(fā)芽過程中，隨甘露醇和PEG濃度增大，紫蘇種子起始萌發(fā)時間推遲，并降低了發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。這大概是由于水分缺乏抑制了吸水作用，增加了吸水萌發(fā)時間，損耗了種子內(nèi)貯存物質(zhì)，最終導(dǎo)致種子萌發(fā)后早期生長所需營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，活力指數(shù)降低。

4 結(jié)論

紫蘇種子萌發(fā)過程受鹽堿脅迫和干旱脅迫抑制，且隨脅迫程度增加而抑制作用增強(qiáng)，堿性混合鹽的抑制作用比中性混合鹽更明顯。本試驗中，紫蘇種子起始發(fā)芽時間在3種鹽堿脅迫和2種干旱脅迫下均有不同程度的推遲；當(dāng)堿性混合鹽濃度達(dá)到125 mmol/L后，種子在試驗期間未發(fā)芽。種子萌發(fā)過程均受到3種鹽的抑制，隨著鹽溶液濃度的升高，累計發(fā)芽率總體呈下降趨勢。當(dāng)鹽濃度為125～150 mmol/L時，中性混合鹽和堿性混合鹽處理的種子發(fā)芽率均顯著降低；當(dāng)中性單鹽濃度達(dá)到25 mmol/L后，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著降低；當(dāng)中性混合鹽濃度達(dá)到50 mmol/L后，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著降低；當(dāng)堿性混合鹽濃度達(dá)到25 mmol/L后，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著降低。當(dāng)甘露醇濃度達(dá)到75 mmol/L后，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著下降；當(dāng)PEG濃度達(dá)到5%后，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著下降。

3種鹽脅迫和2種干旱脅迫處理均對紫蘇幼苗有抑制作用，隨著處理濃度的升高其抑制作用加強(qiáng)，胚芽長、胚根長和幼苗鮮質(zhì)量均呈下降趨勢。

低濃度中性單鹽和中性混合鹽對紫蘇種子及幼苗生長的抑制作用較小，高濃度中性單鹽、中性混合鹽和低濃度堿性混合鹽的抑制作用較大，說明紫蘇種子及幼苗對鹽堿和干旱的耐受性不高。因此，在大田操作中，要選擇適宜的地塊進(jìn)行種植，且在種子萌發(fā)時要注意及時補充水分。