張華瑜，潘永東

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物與啤酒原料研究所，甘肅 蘭州 730070）

NaHCO3脅迫對(duì)2個(gè)啤酒大麥品種萌發(fā)期的影響

張華瑜，潘永東

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物與啤酒原料研究所，甘肅 蘭州 730070）

用不同濃度的NaHCO3脅迫2個(gè)啤酒大麥品種種子萌發(fā)。結(jié)果表明，隨NaHCO3濃度的增加，2個(gè)啤酒大麥品種發(fā)芽勢(shì)減小，發(fā)芽率下降，根數(shù)、根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)、苗重下降、鹽害指數(shù)增大，尤其對(duì)根長(zhǎng)的影響最突出。當(dāng)NaHCO3濃度≥200 mmol/L時(shí)，完全抑制啤酒大麥根系生長(zhǎng)；濃度≤50 mmol/L時(shí)促進(jìn)甘啤4號(hào)的根數(shù)增加。綜合各個(gè)指標(biāo)，低濃度NaHCO3脅迫下甘啤5號(hào)表現(xiàn)出較好的耐鹽性。

NaHCO3脅迫；啤酒大麥；耐鹽性；種子萌發(fā)

鹽堿土是一種分布廣泛的土壤類型，是重要的土地資源。全球大約有3.8億hm2土地存在不同程度的鹽漬化，約占可耕地面積的10%［1～4］，而且，全球的鹽漬土每年以100萬～150萬hm2的速度增長(zhǎng)［5］。我國(guó)鹽堿地面積約0.27億hm2，尤其是內(nèi)陸鹽堿地多是鹽化堿化混雜，程度各異十分復(fù)雜，使研究者至今仍不得不將鹽堿混為一談，籠統(tǒng)地稱為鹽堿地［6］。土壤鹽化與堿化含義的區(qū)別是鹽化以土壤鹽度升高為主要特征，堿化則以土壤pH升高為主要特征。在內(nèi)陸鹽堿地中，由NaHCO3、Na2CO3等堿性鹽所造成的土壤堿化問題可能比由NaCl、Na2SO4等中性鹽所造成的土壤鹽化問題更加嚴(yán)重。許多研究發(fā)現(xiàn)，中性鹽脅迫與堿性鹽脅迫實(shí)際是兩種性質(zhì)不同的脅迫，應(yīng)該將前者稱為鹽脅迫而將后者稱為堿脅迫。大量研究以中性鹽的處理為主，很少涉及堿性鹽的脅迫［7～14］，其實(shí)鹽、堿對(duì)于植物來說是2種不同的脅迫，植物對(duì)其適應(yīng)機(jī)制也有所不同。大麥?zhǔn)呛瘫究谱魑镏泄J(rèn)的耐鹽堿作物［15～17］，我們利用不同濃度NaHCO3溶液模擬鹽脅迫環(huán)境，選擇發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、鹽害指數(shù)、根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)5項(xiàng)萌發(fā)期重要指標(biāo)，比較甘肅省主要啤酒大麥品種萌芽期的堿害情況，旨在了解鹽堿脅迫下啤酒大麥萌發(fā)期的生長(zhǎng)狀況，為進(jìn)一步開展啤酒大麥種質(zhì)的耐鹽堿研究和提高鹽堿地啤酒大麥生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示啤酒大麥品種甘啤4號(hào)、甘啤5號(hào)，均由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物與啤酒原料研究所提供。甘啤4號(hào)適應(yīng)于甘肅省河西走廊、新疆及內(nèi)蒙古種植，甘啤5號(hào)適應(yīng)于甘肅省中部、河西走廊海拔2 000 m以上及新疆、內(nèi)蒙古同類地區(qū)種植。供試藥劑為NaHCO3溶液。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年5月在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部啤酒大麥及麥芽品質(zhì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)NaHCO3溶液設(shè)6個(gè)濃度處理，分別為0（對(duì)照）、100、200、300、400、430 mmol/L，每啤酒大麥品種處理重復(fù)3次。精選種子經(jīng)7%次氯酸鈉消毒5 min，用蒸餾水洗凈后播于直徑10 cm并鋪有濾紙的培養(yǎng)皿（經(jīng)過70%酒精消毒）中，分別加入不同濃度的鹽溶液。置恒溫恒濕培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)，溫度20℃，濕度75%。每天定時(shí)定量添加一定量的蒸餾水，保持種子發(fā)芽所必需的水分。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

每天觀察記錄發(fā)芽種子數(shù)，種子發(fā)芽以胚芽長(zhǎng)度達(dá)種子（或種子直徑）長(zhǎng)度的1/2，或胚根與種子（或種子直徑）等長(zhǎng)為標(biāo)準(zhǔn)，以3個(gè)重復(fù)中有1粒種子萌發(fā)的日期作為該處理的發(fā)芽始期，連續(xù)3 d不再有種子發(fā)芽為發(fā)芽結(jié)束期。分別于開始萌發(fā)后第4天和第7天統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后計(jì)算不同品種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)鹽害率等指標(biāo)。每處理各取10粒萌發(fā)的種子，測(cè)定幼苗胚根、胚芽長(zhǎng)度，幼苗鮮重。處理第7天每處理選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的10株測(cè)量苗長(zhǎng)及主根長(zhǎng)度。采用DPS7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行顯著性分析。

發(fā)芽勢(shì)（%）=規(guī)定日數(shù)內(nèi)發(fā)芽的種子粒數(shù)/供試種子數(shù)×100

發(fā)芽率（%）=發(fā)芽終期全部正常發(fā)芽的種子粒數(shù)/供試種子數(shù)×100

鹽害指數(shù)（%）=（對(duì)照發(fā)芽率-處理發(fā)芽率）/對(duì)照發(fā)芽率×100

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)芽勢(shì)

從表1可知，隨NaHCO3濃度的增加，2個(gè)啤酒大麥品種的發(fā)芽勢(shì)均降低。當(dāng)NaHCO3小于50 mmol/L時(shí)，NaHCO3溶液對(duì)啤酒大麥發(fā)芽勢(shì)影響不大，與對(duì)照之間差異不顯著；當(dāng)NaHCO3濃度達(dá)100 mmol/L時(shí)，2個(gè)不同基因型啤酒大麥發(fā)芽勢(shì)隨NaHCO3濃度的增加急劇下降，各濃度處理發(fā)芽勢(shì)均與對(duì)照差異達(dá)極顯著水平。說明鹽濃度越大，對(duì)啤酒大麥發(fā)芽勢(shì)的抑制作用越大。NaHCO3的濃度達(dá)300 mmol/L時(shí)，甘啤4號(hào)發(fā)芽勢(shì)降為2%，甘啤5號(hào)發(fā)芽勢(shì)完全停止。

2.2 發(fā)芽率

從表1可知，隨NaHCO3濃度的增加，2個(gè)啤酒大麥品種的發(fā)芽率減小，當(dāng)NaHCO3為50 mmol/L時(shí)，NaHCO3溶液對(duì)啤酒大麥發(fā)芽率影響不大，與對(duì)照的差異不顯著。當(dāng)NaHCO3濃度達(dá)100 mmol/L時(shí)，隨NaHCO3濃度的增加，2個(gè)啤酒大麥品種發(fā)芽率急劇下降，各處理發(fā)芽率均與對(duì)照差異達(dá)極顯著水平，各處理間差異均達(dá)顯著水平。NaHCO3溶液濃度為100～250 mmol/L時(shí)，甘啤5號(hào)發(fā)芽率高于甘啤4號(hào)；當(dāng)NaHCO3達(dá)300 mmol/L時(shí)，甘啤5號(hào)發(fā)芽率低于甘啤4號(hào)。說明NaHCO3溶液可降低啤酒大麥種子活力，尤其是高濃度的溶液，強(qiáng)烈抑制種子萌發(fā)。

2.3 鹽害指數(shù)

由表1可知，2個(gè)啤酒大麥品種種子的鹽害指數(shù)隨NaHCO3脅迫濃度的升高而增大，不同啤酒大麥品種耐鹽程度也各不相同。NaHCO3溶液濃度小于50 mmol/L時(shí)，甘啤4號(hào)鹽堿害指數(shù)小于甘啤5號(hào)。NaHCO3濃度100～200 mmol/L時(shí)，甘啤4號(hào)鹽害指數(shù)大于甘啤5號(hào)。NaHCO3濃度為250 mmol/L時(shí)，甘啤4號(hào)鹽害指數(shù)等于甘啤5號(hào)。當(dāng)NaHCO3濃度大于300 mmol/L時(shí)，甘啤4號(hào)鹽害率達(dá)97%，甘啤5號(hào)鹽害指數(shù)達(dá)100%。

2.4 根數(shù)

從表2可知，不同濃度NaHCO3的根數(shù)甘啤4號(hào)以50 mmol/L處理最多，為7.4條；甘啤5號(hào)以對(duì)照和50 mmol/L濃度處理較多，分別為7.3、7.2條。當(dāng)NaHCO3溶液濃度為50 mmol/L時(shí)，甘啤4號(hào)的根數(shù)較對(duì)照增加且差異顯著，甘啤5號(hào)根數(shù)減少但差異不顯著。當(dāng)NaHCO3溶液濃度大于100 mmol/L時(shí)，隨NaHCO3溶液濃度增加根數(shù)減少。當(dāng)NaHCO3溶液濃度達(dá)200 mmol/L時(shí)，完全抑制啤酒大麥根的萌發(fā)。說明低濃度NaHCO3能促進(jìn)甘啤4號(hào)、甘啤5號(hào)根數(shù)。

2.5 根長(zhǎng)

表1 NaHCO3脅迫下2個(gè)啤酒大麥品種的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率及鹽害指數(shù)%

表2 NaHCO3脅迫下2個(gè)啤酒大麥品種的根數(shù)、根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、芽重

從表2可知，不同濃度NaHCO3處理的大麥根長(zhǎng)均短于對(duì)照，其中以50 mmol/L處理較長(zhǎng)，甘啤4號(hào)為5.5cm，甘啤5號(hào)為4.0 cm。隨NaHCO3濃度的增加，2個(gè)啤酒大麥品種的根長(zhǎng)急劇減小，且各處理與對(duì)照之間差異達(dá)極顯著水平。當(dāng)NaHCO3濃度大于200mmol/L時(shí)，完全抑制啤酒大麥根的萌發(fā)。

2.6 芽長(zhǎng)

從表2可知，不同濃度NaHCO3處理的啤酒大麥品種芽長(zhǎng)均短于對(duì)照，其中以50 mmol/L處理較長(zhǎng)，甘啤4號(hào)為10.1 cm，甘啤5號(hào)為9.1 cm。隨NaHCO3濃度的增加，2個(gè)啤酒大麥品種的芽長(zhǎng)減小。當(dāng)NaHCO3濃度為50 mmol/L時(shí)，甘啤4號(hào)芽長(zhǎng)與對(duì)照差異不顯著、甘啤5號(hào)芽長(zhǎng)與對(duì)照差異達(dá)顯著水平。當(dāng)NaHCO3濃度大于100 mmol/L時(shí)，隨濃度增加，芽長(zhǎng)縮短，各處理與對(duì)照差異達(dá)極顯著水平。甘啤5號(hào)芽長(zhǎng)下降幅度大于甘啤4號(hào)。

2.7 芽重

從表2可知，不同濃度NaHCO3處理的大麥芽重均小于對(duì)照處理，其中以50 mmol/L濃度處理較重，甘啤4號(hào)為0.103 g，甘啤5號(hào)為0.083 g。隨NaHCO3濃度的增加，2個(gè)啤酒大麥品種的芽重降低。NaHCO3濃度為50 mmol/L的處理與對(duì)照的差異達(dá)顯著水平；當(dāng)NaHCO3濃度大于100 mmol/L時(shí)，各處理與對(duì)照的差異均達(dá)極顯著水平。

3 結(jié)論與討論

1）試驗(yàn)研究表明，NaHCO3對(duì)2個(gè)啤酒大麥品種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、鹽害指數(shù)、根數(shù)、根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)、和苗重均有抑制作用，尤其對(duì)根長(zhǎng)的影響最突出。NaHCO3濃度≥200 mmol/L時(shí)完全抑制啤酒大麥根生長(zhǎng)，NaHCO3濃度≤50 mmol/L時(shí)促進(jìn)甘啤4號(hào)根數(shù)的增長(zhǎng)。綜合各個(gè)指標(biāo)，低濃度NaHCO3脅迫下，種子萌發(fā)傷害程度較輕，隨著濃度的增加，品種間出現(xiàn)差異說，不同品種抗（耐）鹽堿的能力不同。

2）種子能否在鹽脅迫下萌發(fā)成苗，是植物在鹽堿條件下生長(zhǎng)發(fā)育的前提，因此在鹽脅迫下研究種子萌發(fā)狀況具有重要的意義［18］。在植物生長(zhǎng)的整個(gè)生育期中，種子萌發(fā)期是對(duì)鹽脅迫響應(yīng)比較敏感的階段，雖然目前還沒有植物種子萌發(fā)階段與后期生長(zhǎng)階段耐鹽性相關(guān)的證據(jù)［19］，但充分了解鹽對(duì)種子萌發(fā)的影響，探索鹽害機(jī)理是十分必要。鹽分對(duì)種子發(fā)芽的影響一般可歸結(jié)為滲透效應(yīng)（鹽分降低了溶液滲透勢(shì)使種子吸水下降影響發(fā)芽）與毒性效應(yīng)（鹽離子對(duì)膜產(chǎn)生毒害，干擾膜代謝影響發(fā)芽）［20］。土壤鹽度可以從兩個(gè)方面影響種子的萌發(fā)，一是建立一種滲透勢(shì)以阻止水分吸收，二是為對(duì)胚或發(fā)育幼苗有毒離子的進(jìn)入提供條件［21］。NaHCO3對(duì)啤酒大麥脅迫極其復(fù)雜，還需在生理生化方向進(jìn)一步研究。

3）選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的耐鹽堿啤酒大麥品種，對(duì)于擴(kuò)大鹽堿地利用，提高鹽堿地啤酒大麥產(chǎn)量具有重要的意義。進(jìn)行啤酒大麥耐鹽性評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)綜合各個(gè)指標(biāo)，發(fā)芽率、鹽害指數(shù)、根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)是用于判斷各啤酒大麥品種耐鹽性較為簡(jiǎn)便直接的方法。綜合本研究各個(gè)指標(biāo)，在低濃度NaHCO3下甘啤5號(hào)耐鹽堿性較好。本試驗(yàn)僅為萌發(fā)期結(jié)果，在實(shí)際生產(chǎn)，要生育期綜合鑒定，才能準(zhǔn)確反映品種的耐鹽性及其對(duì)鹽堿地的適應(yīng)程度。

［1］王星玉.中國(guó)黍稷［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1996：52-60.

［2］阮成江，謝慶良.鹽脅迫下沙棘的滲透調(diào)節(jié)效應(yīng)［J］.植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2001，11（2）：45-47.

［3］BOYER J S.Plant productivity and environment［J］.Sci，1982，218：443-448.

［4］ZHU J K.Plant salt tolerance［J］.Trends in Plant Sci，2001，6：66-71.

［5］SZABOLCS I.Salt-affected soils［M］.Boca Raton：CRC press Inc，1989.

［6］石德成，趙可夫.堿脅迫下耐堿植物星星草體內(nèi)檸檬酸特異積累現(xiàn)象（英）［J］.Acta Botanica Sinica，2002（5）：537-540.

［7］顏宏，石德成，尹尚軍，等.鹽、堿脅迫對(duì)羊草體內(nèi)N及幾種有機(jī)代謝產(chǎn)物積累的影響［J］.東北師大學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000（3）：47-52.

［8］盛彥敏，石德成，尚洪興，等.不同程度中堿性復(fù)合鹽對(duì)向日葵生長(zhǎng)的影響［J］.東北師大學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1999（4）：65-69.

［9］YAN Hong，ZHAO Wei，JIAO Xin-qian，et al.Analysis of organic acids accumulated in kochia scoparia shoots and roots by reverse-phrase high performance liquid chromatography under salt and alkali stress［J］.高?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)（英文版），2006，22（3）：315；318.

［10］顏宏，趙偉，石德成，等.堿脅迫對(duì)羊草和向日葵的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2005（16）：497-501.

［11］尹尚軍，顏宏，石德成.堿脅迫下星星草的主要脅變反應(yīng)［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2003（8）：51-57.

［12］顏宏，石德成，趙偉，等.鹽、堿脅迫對(duì)羊草體內(nèi)N及幾種有機(jī)代謝產(chǎn)物積累的影響［J］.東北師大學(xué)報(bào)，2000（32）：47-52.

［13］顏宏，石德成，趙偉，等.外拖Ca2+、ABA及H3PO4對(duì)鹽堿脅迫的緩解效應(yīng)［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2000（11）：889-892.

［14］尹尚軍，顏宏，石德成，等.Na2CO3脅迫下星星草脅變反應(yīng)與時(shí)間及脅強(qiáng)關(guān)系［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，1999（12）：46-50.

［15］盧良恕.中國(guó)大麥科學(xué)［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1996：2-10.

［16］RASMUSSON D C.BARLEY American Society of A-gronomy，Crop Science Society of America，Soil Science Society of American［M］.Wisconsin：Publisher Madison，1985.

［17］NAKAMURA T，O SAKI M，ANDO M，et al.Differ-ences in mechanisms of salt tolerance between rice and barley plants［J］.Soil Science and Plant Nutrition，1996，42（2）：303-314.

［18］惠文森.NaHCO3和Na2CO3脅迫對(duì)藜種子萌的影響［J］.草業(yè)與畜牧，2012（3）：1-4.

［19］李彥，張英鵬，孫明，等.鹽脅迫對(duì)植物的影響及植物耐鹽機(jī)理研究進(jìn)展［J］.植物生理科學(xué)，2008，24（1）：258-265.

［20］MANOHAR M S.Effect of osmotio systemson germination of peas（Pisum sativum，L.）［J］.Planta，1966，49（71）：81-86.

［21］WEBSTER B D，LEOPOLD A C.The ultrastructure of dry and imbided cotyledons of soybean［J］.Amer.J.Bot，1997，64：1 286-1 293.

（本文責(zé)編：楊杰）

S512.3

A

1001-1463（2014）09-0033-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2014.09.012

2014-05-05

國(guó)家大麥青稞產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-05）；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)（2012GAAS15-3）

張華瑜（1967—），女，湖南安仁人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事啤酒大麥育種及品質(zhì)分析工作。E-mail：zhanghuayu67@163.com

潘永東（1962—），男，甘肅武威人，研究員，主要從事啤酒大麥育種及栽培試驗(yàn)研究工作。E-mail：panyongdong1010@163.com。