楊 彬，張一中，柳青山

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，山西晉中030600）

土壤鹽漬化是一個(gè)世界性問(wèn)題，是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的重要問(wèn)題之一[1]。種子萌發(fā)是植物生活周期的重要階段，在此期間，其生理活動(dòng)極易受到外界環(huán)境的干擾，從而影響植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，而鹽脅迫就是影響種子萌發(fā)的重要因子之一[2]。對(duì)于大多數(shù)作物，種子萌發(fā)和早期幼苗階段對(duì)環(huán)境脅迫最為敏感[3]。種子耐鹽性是進(jìn)行植物耐鹽性早期鑒定及進(jìn)行耐鹽品種早期選擇的基礎(chǔ)[4]。國(guó)內(nèi)外對(duì)許多作物芽期的耐鹽性進(jìn)行了廣泛研究，對(duì)玉米[5-6]和甜菜[7]鹽脅迫處理研究表明，隨著鹽濃度的增加，種子的發(fā)芽率降低，發(fā)芽時(shí)間推遲。對(duì)棉花[8]、小麥[9]、谷子[10]芽期的耐鹽性也都有研究。

近年來(lái)，提高高粱耐鹽性、培育耐鹽品種以及高粱耐鹽機(jī)理的研究越來(lái)越多地受到人們的關(guān)注[11-13]。本試驗(yàn)以NaCl溶液作為鹽脅迫溶液，研究了高粱種子在NaCl脅迫下的萌發(fā)特性，旨在為高粱的耐鹽性篩選提供簡(jiǎn)便適宜的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為高粱保持系Tx623B。NaCl為分析純?cè)噭?，試?yàn)用水為去離子水。

1.2 試驗(yàn)方法

采用NaCl溶液進(jìn)行鹽脅迫，共設(shè)置7個(gè)質(zhì)量濃度，分別為 0（CK），3，6，9，12，15，20 g/L。選取籽粒飽滿、大小一致且無(wú)病蟲(chóng)傷害的高粱種子，經(jīng)0.1%的HgCl2消毒10 min，雙蒸水沖洗5次后，均勻擺放在直徑為9 cm的培養(yǎng)皿（鋪有2層濾紙）中，每皿20粒，分別加入上述不同濃度的NaCl溶液9 mL，每個(gè)處理3次重復(fù)。培養(yǎng)皿放在組培室恒溫培養(yǎng)，溫度25℃，光照時(shí)間14 h/d，光照強(qiáng)度3 000 lx。每天用移液槍向培養(yǎng)皿中加入6 mL相應(yīng)的處理溶液，并在同一時(shí)間記錄發(fā)芽數(shù)（以胚根長(zhǎng)等于種子長(zhǎng)、芽長(zhǎng)等于種子長(zhǎng)的1/2記為發(fā)芽[14]），觀察發(fā)芽速率，培養(yǎng)7 d后測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

測(cè)定項(xiàng)目：發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽率。測(cè)定方法參照王秀玲等[15]的方法進(jìn)行。

發(fā)芽率=第7天的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(shì)＝第4天的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

相對(duì)發(fā)芽率＝鹽處理發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率×100%；

發(fā)芽指數(shù)＝∑Gt/Dt。

式中，Gt指t日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用SPSS16.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)發(fā)芽率等數(shù)據(jù)反正弦轉(zhuǎn)化后進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA）[16]，并采用Duncan方法進(jìn)行多重比較，在0.05概率水平確定各個(gè)平均值之間的差異顯著性。用Excel 2003進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對(duì)高粱種子發(fā)芽率的影響

不同質(zhì)量濃度NaCl溶液對(duì)高粱種子處理的結(jié)果（表1）表明，鹽脅迫對(duì)高粱種子的萌發(fā)造成了明顯的抑制作用。隨著NaCl質(zhì)量濃度的增加，發(fā)芽率呈逐漸下降趨勢(shì)。NaCl質(zhì)量濃度為3，6，9 g/L時(shí)，高粱種子的發(fā)芽率與對(duì)照差異不顯著，說(shuō)明NaCl質(zhì)量濃度低于9 g/L時(shí)，對(duì)高粱種子的發(fā)芽率影響不大；當(dāng)NaCl質(zhì)量濃度為12 g/L時(shí)，高粱種子的萌發(fā)受到嚴(yán)重影響，與對(duì)照及其他處理之間有顯著差異，發(fā)芽率只有38.3%；而當(dāng)NaCl質(zhì)量濃度為15，20 g/L時(shí)，發(fā)芽率幾乎為0。表明隨著鹽脅迫強(qiáng)度的增加，抑制程度也急劇增加。

從萌發(fā)曲線（圖1）看，高粱種子的發(fā)芽率隨NaCl質(zhì)量濃度的不斷增大而呈下降趨勢(shì)，NaCl質(zhì)量濃度與種子發(fā)芽率呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.913 5（P＜0.01），其回歸方程為y＝-5.717x＋111.2，R2＝0.849 9。這一結(jié)果與王秀玲等[15]的研究結(jié)果一致。

表1 NaCl脅迫對(duì)高粱種子發(fā)芽率的影響

2.2 NaCl脅迫對(duì)高粱種子相對(duì)發(fā)芽率的影響

為便于研究高粱種子萌發(fā)時(shí)的耐鹽程度，測(cè)得高粱種子在不同NaCl質(zhì)量濃度處理下的發(fā)芽率后，以對(duì)照所對(duì)應(yīng)的發(fā)芽率為基數(shù)，其他質(zhì)量濃度下的發(fā)芽率與其相比，分別計(jì)算相對(duì)發(fā)芽率，然后將相對(duì)發(fā)芽率與相對(duì)應(yīng)的鹽質(zhì)量濃度之間進(jìn)行相關(guān)回歸分析。結(jié)果（圖2）表明，NaCl脅迫下的相對(duì)發(fā)芽率隨鹽溶液質(zhì)量濃度的升高而降低，相對(duì)發(fā)芽率與NaCl溶液質(zhì)量濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為 0.921 8（P＜0.01），回歸方程為 y＝-5.915x＋115.0，R2＝0.849 7。其結(jié)果與圖1的觀察結(jié)果基本一致。

2.3 NaCl脅迫對(duì)高粱種子發(fā)芽時(shí)間的影響

鹽溶液除了能降低高粱種子的萌發(fā)率外，還可延緩種子的初始萌發(fā)時(shí)間，降低種子的萌發(fā)速率。由圖3可知，12 g/L以下的NaCl溶液中，種子在2 d內(nèi)都能夠開(kāi)始萌發(fā)，12 g/L的NaCl溶液中種子在第3天才開(kāi)始萌發(fā)，15 g/L的NaCl溶液中到第4天才有少量種子開(kāi)始萌發(fā)，而20 g/L的NaCl溶液中一直到第7天種子也沒(méi)有萌發(fā)。過(guò)高濃度的鹽分處理下高粱種子根本不萌發(fā)，這說(shuō)明當(dāng)鹽脅迫超過(guò)一定濃度時(shí)，將會(huì)抑制種子的生理活性。隨著萌發(fā)時(shí)間的增加，萌發(fā)速率逐漸減小，且低濃度鹽的萌發(fā)高峰時(shí)間較高濃度鹽開(kāi)始的早。由圖3還可知，在6～12 g/LNaCl溶液中，種子萌發(fā)隨鹽濃度的增加變化較大，說(shuō)明這個(gè)區(qū)間可作為高粱種子在NaCl溶液的萌發(fā)鹽敏感區(qū)間。

2.4 NaCl脅迫對(duì)高粱種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽勢(shì)反映種子發(fā)芽的快慢和整齊度，發(fā)芽指數(shù)能夠反映種子在整個(gè)發(fā)芽期的綜合活力。從表2可以看出，隨著鹽質(zhì)量濃度的增大，高粱種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均逐漸降低。在0，3，6，9 g/LNaCl質(zhì)量濃度下，高粱種子的發(fā)芽勢(shì)之間差異不顯著，而在12 g/L NaCl質(zhì)量濃度下的發(fā)芽勢(shì)與0，3，6，9 g/L之間差異都達(dá)顯著水平（P＜0.05）。除3 g/LNaCl質(zhì)量濃度下的發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照差異不顯著外，6，9，12 g/LNaCl質(zhì)量濃度下的發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照差異都達(dá)顯著水平（P＜0.05）。而在15，20 g/L NaCl質(zhì)量濃度下，高粱種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)幾乎為0，說(shuō)明高濃度NaCl溶液會(huì)強(qiáng)烈抑制種子萌發(fā)。對(duì)高粱種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)分別與鹽濃度作相關(guān)分析得出，它們都與鹽濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為 0.902 3，0.951 2。

表2 NaCl脅迫對(duì)高粱種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)的影響

3 討論

種子萌發(fā)是植物生命的起始，也是植物生活史中對(duì)外界環(huán)境壓力反應(yīng)最為敏感的時(shí)期[17]。多數(shù)研究表明，鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)有顯著的抑制作用[18-19]；但也有學(xué)者得出了低濃度的鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)或幼苗生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，而高濃度則轉(zhuǎn)為抑制作用的結(jié)論[12，19]。

本試驗(yàn)研究表明，隨著鹽溶液濃度的增大，高粱種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)明顯降低，但在NaCl質(zhì)量濃度低于9 g/L時(shí)，高粱種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率與對(duì)照差異不大；NaCl質(zhì)量濃度高于9 g/L時(shí)，抑制作用顯著。這與在野大豆[18]、冬小麥[20]上的研究結(jié)論一致。高濃度鹽可顯著抑制種子萌發(fā)，這種現(xiàn)象可能與高濃度鹽離子的毒害作用有關(guān)，也可能與細(xì)胞膜在受到鹽脅迫后，膜蛋白、膜透性等正常的生理功能發(fā)生了改變有關(guān)[21]。本試驗(yàn)相關(guān)分析表明，NaCl質(zhì)量濃度與發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。施月婕等[22]研究表明，蕪菁種子的發(fā)芽與鹽溶液的濃度呈顯著負(fù)相關(guān)；而湯華等[23]研究表明，玉米發(fā)芽率與鹽濃度無(wú)顯著相關(guān)性，這可能與選取的作物品種和設(shè)置的鹽濃度不一樣有關(guān)。本試驗(yàn)只是對(duì)高粱種子的萌發(fā)特性進(jìn)行了研究，至于鹽脅迫對(duì)其幼苗形態(tài)、生理生化性狀及光合機(jī)制的影響仍需進(jìn)一步探討。

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