蹇黎+劉中霞

摘要：為了解喀斯特山區(qū)野生燕麥對堿脅迫耐性的生理機制，利用不同濃度Na2CO3對喀斯特山區(qū)野生燕麥種子進行處理。結果表明：與對照相比，在不同濃度的Na2CO3脅迫條件下，野生燕麥種子的萌發(fā)受到顯著抑制，即隨著鹽堿濃度的增加，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)均有所下降。野生燕麥種子的極限耐堿度為200 mmol/L，耐堿臨界度為40 mmol/L，最適耐堿度為10 mmol/L。

關鍵詞：Na2CO3；野生燕麥；種子萌發(fā)；發(fā)芽率；發(fā)芽指數(shù)

中圖分類號：S512.601 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2014）08-0372-03

貴州喀斯特山區(qū)一年生野生燕麥是我國珍稀的野生種質資源，由于長時間生長在各種惡劣環(huán)境中，形成了與生長環(huán)境相適應的遺傳控制體系，蘊藏著多種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)所急需的耐環(huán)境脅迫優(yōu)異基因資源。這些基因資源能高效改善喀斯特山區(qū)其他作物的環(huán)境適應性，更為重要的是一年生野生燕麥與栽培燕麥無生殖隔離，是一種無需特殊技術和設施即可直接加以利用的初級基因。發(fā)掘和鑒定喀斯特山區(qū)一年生野生燕麥種質資源，可為燕麥抗逆新品種的選育提供環(huán)境脅迫耐性的優(yōu)異種質，同時，建立環(huán)境脅迫耐性鑒定的技術平臺對提高我國抗逆育種水平與育種效率將有極大的促進作用^[1-3]。目前，除部分學者對野生燕麥的極少數(shù)優(yōu)異基因進行過研究外（如美國農(nóng)業(yè)部科學家從野生燕麥中提取抗黃銹病基因），對于野生燕麥的抗環(huán)境脅迫等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)所急需的多種優(yōu)異抗性基因還知之甚少^[4-7]，因此，本研究擬利用不同濃度Na2CO3對喀斯特山區(qū)野生燕麥種子進行處理，對其鹽堿脅迫的耐性生理作用機制進行分析，以期為野生燕麥種質資源的耐環(huán)境脅迫特有基因深入研究和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料分別采自貴州省12個不同喀斯特山區(qū)，其年平均氣溫11.8～13.8 ℃，年降水量848.6～1 394.4 mm，無霜期205～297 d，年均日照數(shù)1 101.8～1 780.2 h，屬亞熱帶季風濕潤氣候。采集的野生燕麥海拔高度在700～1 900 m之間，每個地方采集生長態(tài)勢好、抗性強及籽粒飽滿的植株樣本。

1.2 方法

1.2.1 種子處理 對野生燕麥種子進行次氯酸鈣消毒后，選優(yōu)質飽滿種子36份，每份300粒（3次重復）。其中一組為對照（蒸餾水培養(yǎng)）。

1.2.2 脅迫處理 在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿上放100粒優(yōu)質野生燕麥種子，然后按設置的Na2CO3濃度梯度[0 mmol/L（1）、10 mmol/L（2）、20 mmol/L（3）、40 mmol/L（4）、60 mmol/L（5）、80 mmol/L（6）、100 mmol/L（7）、120 mmol/L（8）、140 mmol/L（9）、160 mmol/L（10）、180 mmol/L（11）、200 mmol/L（12）、220 mmol/L（13）]分別在20 ℃、25 ℃和 30 ℃ 條件下進行培養(yǎng)，第1次加入溶液量是種子吸脹飽和為準，在培養(yǎng)過程中，每天保持濾紙濕潤。重復3次。

1.2.3 脅迫指標測定 芽長達0.2 cm為萌芽標志。

發(fā)芽勢=（7 d的發(fā)芽種子總數(shù)/種子播種總粒數(shù)）×100%；

發(fā)芽率=（14 d的種子發(fā)芽粒數(shù)/種子播種總粒數(shù)）×100%；

發(fā)芽指數(shù)（GI）=Gt/t（Gt為t d種子發(fā)芽數(shù)，t為相應種子發(fā)芽的天數(shù)）；

活力指數(shù)（VI）=GI×S（S為胚根的平均長度）；

堿害指數(shù)=[（對照發(fā)芽率-鹽處理發(fā)芽率）/對照發(fā)芽率]×100%；

耐堿度臨界值：種子在最適溫度條件下，發(fā)芽率大于50%時的Na2CO3濃度；

最適發(fā)芽值：種子在最適溫度條件下，發(fā)芽率大于75%時的Na2CO3濃度；

耐堿極限值：種子在最適溫度條件下，發(fā)芽率為0時的Na2CO3濃度。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析采用Excel和SPSS 13.0軟件。

2 結果與分析

2.1 不同濃度Na2CO3對野生燕麥種子發(fā)芽勢的影響

不同濃度Na2CO3對野生燕麥種子發(fā)芽勢均有不同的影響。從圖1可以看出，野生燕麥種子在不同脅迫條件下發(fā)芽勢均低于對照，并且隨著堿濃度的增加，發(fā)芽勢也逐漸降低，開始發(fā)芽的時間也隨著延長，表明Na2CO3對野生燕麥種子萌發(fā)產(chǎn)生了抑制作用。在不同溫度條件下，相同濃度的鹽堿對野生燕麥種子萌發(fā)脅迫程度依次為30 ℃>20 ℃>25 ℃，發(fā)芽勢為0的鹽濃度分別為140 mmol/L（20 ℃）、160 mmol/L（25 ℃）、120 mmol/L（30 ℃）；其中，在低堿脅迫下，發(fā)芽勢下降的幅度較小，高堿脅迫對野生燕麥種子的萌發(fā)影響較大。t測驗結果表明：20 ℃條件下，10 mmol/L的Na2CO3處理與對照（t=0.95）、10 mmol/L與20 mmol/L的Na2CO3處理野生燕麥種子發(fā)芽勢無顯著差異（t=2.02）；25 ℃ 條件下，20 mmol/L的Na2CO3處理與對照無顯著差異（t=0.60）、10 mmol/L與20 mmol/L和40 mmol/L Na2CO3處理無顯著差異（t=1.34、t=1.34）；其余堿濃度處理野生燕麥種子的發(fā)芽勢均與對照存在顯著差異；30 ℃條件下，10 mmol/L 的Na2CO3處理與對照無顯著差異（t=1.34）。

3 討論

種子的萌發(fā)是指種子的胚從相對靜止狀態(tài)變?yōu)樯砘钴S狀態(tài)，長成幼苗的過程。在萌發(fā)的過程中，不僅受外界環(huán)境的影響，同時也受內在因素的影響。鹽堿脅迫是影響植物生長、降低植物產(chǎn)量的主要逆境因素之一。大量研究表明，堿脅迫可以破壞種子細胞結構，致使細胞功能及代謝紊亂，種子的活力降低甚至萌發(fā)能力喪失。有關堿脅迫在麥類、結縷草、向日葵、高粱等植物上已作了相關研究，且大多數(shù)研究表明堿脅迫對種子的萌發(fā)有顯著的抑制作用^[8-12]。種子的發(fā)芽常用指標有發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)及發(fā)芽指數(shù)，均能很好地反應種子的萌發(fā)速度，因此，在不同堿濃度脅迫中，可以根據(jù)這些指標進行對種子萌發(fā)期間的耐堿性進行鑒定。endprint

在不同溫度條件下，不同濃度的Na2CO3處理，種子萌發(fā)均受到不同程度影響，但都是隨著堿濃度的增大，堿脅迫不斷加大，抑制作用顯著，發(fā)芽率也在不斷降低，當堿濃度達到一定高度時，種子萌發(fā)就會受到完全抑制。在 20 ℃ 條件下，濃度為10 mmol/L的Na2CO3對野生燕麥種子的發(fā)芽率影響相對較??；在Na2CO3濃度為20～160 mmol/L 脅迫下，野生燕麥種子的發(fā)芽率會急劇下降，變幅為0.33%～58.33%，嚴重影響其發(fā)芽能力；當Na2CO3濃度高于 180 mmol/L 時，種子就會完全喪失活性。在25 ℃條件下，濃度為10 mmol/L和 20 mmol/L 的Na2CO3對野生燕麥種子的發(fā)芽率影響相對較??；在Na2CO3濃度為40～180 mmol/L 脅迫下，野生燕麥種子的發(fā)芽率會急劇下降，變幅為0.33%～46.67%，嚴重影響其發(fā)芽能力，受脅迫程度增強；當Na2CO3濃度高于200 mmol/L時，種子就會完全喪失活性。在30 ℃條件下，Na2CO3脅迫處理對野生燕麥種子的萌發(fā)影響均顯著，受脅迫程度相對于其余兩種溫度較為明顯，在濃度為10～120 mmol/L的Na2CO3脅迫時，野生燕麥種子的發(fā)芽率會急劇下降，變幅為 0.66%～34.33%，嚴重影響其發(fā)芽能力；當Na2CO3濃度高于 140 mmol/L 時，種子就會完全喪失活性。本研究中野生燕麥種子的極限耐鹽度為200 mmol/L，耐鹽臨界度為 40 mmol/L，最適耐鹽度為10 mmol/L。

堿對野生燕麥種子的萌發(fā)具有顯著的抑制作用，種子的相對萌發(fā)率與堿濃度之間存在顯著的負相關性。3種溫度下，相同濃度的堿處理對種子萌發(fā)的抑制作用為30 ℃>20 ℃>25 ℃?？芍?，種子的萌發(fā)均受內在因素和外界壞境的影響，因此，野生燕麥種子若要在堿化土壤中萌發(fā)，不僅要保持外界環(huán)境的pH調節(jié)，同時也要保證細胞內在的正常代謝及平衡。

參考文獻：

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[12]Shi D，Sheng Y. Effect of various salt-alkaline mixed stress conditions on sunflower seeds and analysis of their stress factors[J]. Environmental and Experimental Botany，2005，54：8-21.endprint

在不同溫度條件下，不同濃度的Na2CO3處理，種子萌發(fā)均受到不同程度影響，但都是隨著堿濃度的增大，堿脅迫不斷加大，抑制作用顯著，發(fā)芽率也在不斷降低，當堿濃度達到一定高度時，種子萌發(fā)就會受到完全抑制。在 20 ℃ 條件下，濃度為10 mmol/L的Na2CO3對野生燕麥種子的發(fā)芽率影響相對較??；在Na2CO3濃度為20～160 mmol/L 脅迫下，野生燕麥種子的發(fā)芽率會急劇下降，變幅為0.33%～58.33%，嚴重影響其發(fā)芽能力；當Na2CO3濃度高于 180 mmol/L 時，種子就會完全喪失活性。在25 ℃條件下，濃度為10 mmol/L和 20 mmol/L 的Na2CO3對野生燕麥種子的發(fā)芽率影響相對較??；在Na2CO3濃度為40～180 mmol/L 脅迫下，野生燕麥種子的發(fā)芽率會急劇下降，變幅為0.33%～46.67%，嚴重影響其發(fā)芽能力，受脅迫程度增強；當Na2CO3濃度高于200 mmol/L時，種子就會完全喪失活性。在30 ℃條件下，Na2CO3脅迫處理對野生燕麥種子的萌發(fā)影響均顯著，受脅迫程度相對于其余兩種溫度較為明顯，在濃度為10～120 mmol/L的Na2CO3脅迫時，野生燕麥種子的發(fā)芽率會急劇下降，變幅為 0.66%～34.33%，嚴重影響其發(fā)芽能力；當Na2CO3濃度高于 140 mmol/L 時，種子就會完全喪失活性。本研究中野生燕麥種子的極限耐鹽度為200 mmol/L，耐鹽臨界度為 40 mmol/L，最適耐鹽度為10 mmol/L。

堿對野生燕麥種子的萌發(fā)具有顯著的抑制作用，種子的相對萌發(fā)率與堿濃度之間存在顯著的負相關性。3種溫度下，相同濃度的堿處理對種子萌發(fā)的抑制作用為30 ℃>20 ℃>25 ℃?？芍?，種子的萌發(fā)均受內在因素和外界壞境的影響，因此，野生燕麥種子若要在堿化土壤中萌發(fā)，不僅要保持外界環(huán)境的pH調節(jié)，同時也要保證細胞內在的正常代謝及平衡。

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[12]Shi D，Sheng Y. Effect of various salt-alkaline mixed stress conditions on sunflower seeds and analysis of their stress factors[J]. Environmental and Experimental Botany，2005，54：8-21.endprint

在不同溫度條件下，不同濃度的Na2CO3處理，種子萌發(fā)均受到不同程度影響，但都是隨著堿濃度的增大，堿脅迫不斷加大，抑制作用顯著，發(fā)芽率也在不斷降低，當堿濃度達到一定高度時，種子萌發(fā)就會受到完全抑制。在 20 ℃ 條件下，濃度為10 mmol/L的Na2CO3對野生燕麥種子的發(fā)芽率影響相對較小；在Na2CO3濃度為20～160 mmol/L 脅迫下，野生燕麥種子的發(fā)芽率會急劇下降，變幅為0.33%～58.33%，嚴重影響其發(fā)芽能力；當Na2CO3濃度高于 180 mmol/L 時，種子就會完全喪失活性。在25 ℃條件下，濃度為10 mmol/L和 20 mmol/L 的Na2CO3對野生燕麥種子的發(fā)芽率影響相對較小；在Na2CO3濃度為40～180 mmol/L 脅迫下，野生燕麥種子的發(fā)芽率會急劇下降，變幅為0.33%～46.67%，嚴重影響其發(fā)芽能力，受脅迫程度增強；當Na2CO3濃度高于200 mmol/L時，種子就會完全喪失活性。在30 ℃條件下，Na2CO3脅迫處理對野生燕麥種子的萌發(fā)影響均顯著，受脅迫程度相對于其余兩種溫度較為明顯，在濃度為10～120 mmol/L的Na2CO3脅迫時，野生燕麥種子的發(fā)芽率會急劇下降，變幅為 0.66%～34.33%，嚴重影響其發(fā)芽能力；當Na2CO3濃度高于 140 mmol/L 時，種子就會完全喪失活性。本研究中野生燕麥種子的極限耐鹽度為200 mmol/L，耐鹽臨界度為 40 mmol/L，最適耐鹽度為10 mmol/L。

堿對野生燕麥種子的萌發(fā)具有顯著的抑制作用，種子的相對萌發(fā)率與堿濃度之間存在顯著的負相關性。3種溫度下，相同濃度的堿處理對種子萌發(fā)的抑制作用為30 ℃>20 ℃>25 ℃。可知，種子的萌發(fā)均受內在因素和外界壞境的影響，因此，野生燕麥種子若要在堿化土壤中萌發(fā)，不僅要保持外界環(huán)境的pH調節(jié)，同時也要保證細胞內在的正常代謝及平衡。

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[10]陳忠林，張學勇，張 綿，等. 堿脅迫對結縷草、高羊茅種子萌發(fā)及其胚生長的影響[J]. 種子，2010，29（12）：27-30.

[11]崔 瑋，張芬琴，李玉蘭，等. 中性鹽和堿性鹽脅迫對黃瓜種子萌發(fā)的影響[J]. 種子，2006，25（4）：66-69.

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