張 瑜， 王文強(qiáng)， 白昌軍

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 熱帶作物品種資源研究所， 農(nóng)業(yè)部熱帶作物種質(zhì)資源利用重點開放實驗， 海南 儋州 571737)

鹽脅迫對野生豬屎豆種子發(fā)芽率的影響

張 瑜， 王文強(qiáng)， 白昌軍

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 熱帶作物品種資源研究所， 農(nóng)業(yè)部熱帶作物種質(zhì)資源利用重點開放實驗， 海南 儋州 571737)

為優(yōu)良野生豬屎豆種質(zhì)資源的開發(fā)利用和耐鹽育種提供理論依據(jù)，通過對種子萌發(fā)期的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、胚根胚芽比值等指標(biāo)測定，運用隸屬函數(shù)法綜合評價野生豬屎豆種質(zhì)材料的耐鹽性。結(jié)果表明：低濃度的鹽溶液對野生豬屎豆的萌發(fā)具有一定的促進(jìn)作用，高濃度鹽對種子萌發(fā)存在抑制作用。鹽濃度越大，對相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢的影響越大；在相同鹽濃度下，不同材料間的相對值也存在顯著差異。隨著鹽濃度的增加，胚根胚芽比值呈上升的趨勢。鹽溶液對胚根的抑制作用小于胚芽。芽期耐鹽性最強(qiáng)的材料是采自陵水的C22以及三亞的C27，耐鹽性最差的材料是采自樂東的C1、?？诘腃31和澄邁的C23，其余材料的耐鹽性介于二者之間。

豬屎豆； 相對發(fā)芽率； 耐鹽性

豬屎豆(CrotalariapallidaAit.)是豆科(Leguminosae)豬屎豆屬(CrotalariaLinn.)多年生草本或直立矮小灌木。全世界約550種，主要分布于熱帶及亞熱帶地區(qū)[1]。我國約60種，多為綠肥、纖維及藥用植物。該屬植物含有吡咯衍生的毗咯烷類生物堿(Pyrrolizidine alkaloids)，生物活性較強(qiáng)，有清熱解毒、祛風(fēng)除濕和消腫止痛等效用[2-3]。該屬植物的種子中還含有半乳甘露聚糖膠(Galactomannan)，已在石油、礦山、紡織及食品等工業(yè)中廣泛應(yīng)用[4-5]。因其可在河床地、堤岸邊和多砂多礫環(huán)境中生長，是較好的水土保持植物[6-7]。土壤鹽漬化已成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重問題，鹽脅迫通常會抑制植物的生長發(fā)育，主要表現(xiàn)為降低種子發(fā)芽率和成苗率，種子在萌發(fā)階段的耐鹽狀況可在一定程度上反映該植物的耐鹽程度[8-9]。目前，關(guān)于豬屎豆的研究主要集中在植物活性化學(xué)成分分析、種子萌發(fā)特性[10]以及飼料[11]和生態(tài)護(hù)坡等方面，未見其耐鹽性方面的研究報道。為此，筆者研究不同濃度鹽脅迫下海南省32份野生豬屎豆種子芽期耐鹽性，以期為其種質(zhì)資源的評價、開發(fā)利用和耐鹽新品種的選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

野生豬屎豆種質(zhì)材料32份(C1～C32)，采集自海南省16個市縣(表1)，其分布見圖示。試驗材料于2013年3月繁種于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所昌江牧草基地，2014年1月采收后備用。

表1 32份野生豬屎豆種質(zhì)材料及來源

圖示 32份野生豬屎豆種質(zhì)材料采集地點的分布

Fig. Distribution of collection sites of 32 wildC.pallidagermplasm resources

1.2 種子處理

1.2.1 預(yù)處理 選取大小均勻一致的種子，用0.1%的升汞溶液消毒2～3 min，然后用蒸餾水沖洗3次，將消毒后的種子置于80℃熱水中浸泡30 min，去除種子的硬實。

1.2.2 處理 試驗共設(shè)6個鹽濃度處理，0%(CK)、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%。先用1/2 Hoagland營養(yǎng)液將NaCl(純度>99.5%)配成1.0%鹽溶液母液，再分別稀釋成不同鹽梯度后備用。隨機(jī)選取50粒種子均勻置于有2層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，再加入6 mL適當(dāng)濃度的鹽水或蒸餾水，并用parafilm膜封口，置于25℃恒溫培養(yǎng)箱(光照時間14 h)。每天觀察記載種子發(fā)芽數(shù)，并補(bǔ)充營養(yǎng)液使培養(yǎng)皿內(nèi)的鹽濃度保持穩(wěn)定。每個處理設(shè)3次重復(fù)。

1.3 指標(biāo)測定

在發(fā)芽的第5天和第10天，分別統(tǒng)計各處理種子發(fā)芽數(shù)。根據(jù)第5 天種子發(fā)芽數(shù)計算發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢(RGE)，根據(jù)第10天種子發(fā)芽數(shù)(在第10天時已無種子發(fā)芽)計算發(fā)芽率和相對發(fā)芽率(RGR)。在發(fā)芽的第10 天，用游標(biāo)片尺隨機(jī)從每皿測10粒種子的胚根和胚芽長度，最后計算各處理的胚根與胚芽的比值[12]。計算公式如下：

發(fā)芽率=(第10天全部正常發(fā)芽的粒數(shù)/供試種子粒數(shù))×100%

發(fā)芽勢=(第5天的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子粒數(shù))×100%

相對發(fā)芽率=(處理的發(fā)芽率/對照發(fā)芽率)×100%

相對發(fā)芽勢=(處理的發(fā)芽勢/對照發(fā)芽勢)×100%

胚根胚芽比=胚根長度/胚芽長度

1.4 野生豬屎豆種質(zhì)材料的耐鹽性綜合評價

采用隸屬函數(shù)方程的方法，在鹽濃度0.6%下通過對幾項重要指標(biāo)的綜合評價分析，將32份野生豬屎豆種質(zhì)材料耐鹽性進(jìn)行排序后進(jìn)行綜合評價。利用公式X(u)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)計算每份材料種子的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、胚根胚芽比值在不同鹽濃度脅迫下的具體隸屬函數(shù)值[13]。式中，X為參試植物某一指標(biāo)的測定值，Xmax和Xmin分別為所有材料中該指標(biāo)的最大值和最小值，最后把每份材料各項指標(biāo)隸屬函數(shù)值累加，取其平均值為綜合評價結(jié)果。根據(jù)各材料平均隸屬函數(shù)值大小確定其耐鹽性強(qiáng)弱，平均值越大，耐鹽性越強(qiáng)；反之，耐鹽性越弱。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2003和SAS 9.0進(jìn)行進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽協(xié)迫對野生豬屎豆種子相對發(fā)芽率及相對發(fā)芽勢的影響

2.1.1 相對發(fā)芽率 從表2可知，隨著鹽濃度的增加，野生豬屎豆種種子的相對發(fā)芽率呈明顯的下降趨勢，在不同鹽濃度下各材料種子間的相對發(fā)芽率存在顯著差異(p<0.05)。在鹽濃度為0.2%時，其中C6的相對發(fā)芽率達(dá)200%以上，有16份材料種子相對發(fā)芽率在100%以上，有13份材料種子相對發(fā)芽率在70%以上，只有2份材料低于70%。在鹽濃度為0.4%時，其中C9和C19的相對發(fā)芽率達(dá)200%以上，有19份材料種子的相對發(fā)芽率在100%以上，其余11份材料種子相對發(fā)芽率均在80%以上。當(dāng)鹽濃度達(dá)0.6%時，C9和C19的相對發(fā)芽率達(dá)200%以上，有9份材料種子的相對發(fā)芽率在100%以上，15份材料種子相對發(fā)芽率在70%以上，有3份材料低于50%。與0.2%的鹽濃度相比，有3份(C3，C9，C19)材料種子相對發(fā)芽率上升幅度在50%以上，有11份(C2，C12，C13，C15，C17，C20，C21，C22，C26，C29，C31)材料種子相對發(fā)芽率呈小幅上升趨勢，有16份材料種子的相對發(fā)芽率呈下降趨勢，其中C6相對發(fā)芽率下降120.0%。當(dāng)鹽濃度達(dá)0.8%時，C9和C4的相對發(fā)芽率達(dá)100%以上，有11份(C3，C5，C6，C8，C12，C14，C19，C22，C24，C29，C31)材料種子的相對發(fā)芽率高于50%，有4份(C1，C18，C23，C30)材料種子的相對發(fā)芽率低于20%。鹽濃度為1.0%時，只有C3和C14種子的相對發(fā)芽率高于50%，其余材料低于30%，其中22份材料種子相對發(fā)芽率低于10%。表明，低濃度的鹽溶液對野生豬屎豆種子的萌發(fā)具有一定的促進(jìn)作用，高鹽濃度對野生豬屎豆的萌發(fā)存在抑制作用。鹽濃度越大，對其種子相對發(fā)芽率的影響越大；在相同鹽濃度下，不同材料間的相對指標(biāo)值存在顯著差異。

表2 鹽協(xié)迫32份野生豬屎豆種子的相對發(fā)芽率及相對發(fā)芽勢

Table 2 Relative germination rate and germination vigor of 32 wildC.pallidagermplasm resources under different salt stress

%

注：同列中相同字母表示差異不顯著，不同字母表示差異顯著(p<0.05)，LSD(下同)。

Note: Different letters in the same column indicate significance of difference atp<0.05 level. The same below.

2.1.2 相對發(fā)芽勢 從表2還可知，隨著鹽濃度的增加，野生豬屎豆種質(zhì)材料種子的相對發(fā)芽勢也呈明顯的下降趨勢，不同鹽濃度各材料間種子的相對發(fā)芽勢存在顯著差異(p<0.05)。在鹽濃度為0.2%時，相對發(fā)芽勢的變化范圍比較大，其中C6相對發(fā)芽勢只有40%，而C11相對發(fā)芽勢達(dá)246.7%。在鹽濃度為0.4%時，不同種質(zhì)材料間的相對發(fā)芽勢變化較大，以C28的相對發(fā)芽勢最小，為70.0%；C11的相對發(fā)芽勢最大，達(dá)266.7%。當(dāng)鹽濃度達(dá)0.6%時，不同種質(zhì)材料間的相對發(fā)芽勢，C19最小，為53.3%；C18最大，達(dá)260.0%。當(dāng)鹽濃度達(dá)0.8%時，不同種質(zhì)材料間的相對發(fā)芽勢的變化為0%～83.3%。鹽濃度為1.0%時，C3和C22的相對發(fā)芽勢均在60%左右，其余大部分材料種子的相對發(fā)芽勢均低于10%，高鹽濃度對野生豬屎豆的萌發(fā)存在一定抑制。表明，鹽濃度越大，對相對發(fā)芽勢的影響越大；在相同鹽濃度下，不同材料間的相對指標(biāo)值也存在顯著差異。

2.2 鹽協(xié)迫對野生豬屎豆種子胚根胚芽比值的影響

從表3看出，不同野生豬屎豆材料種子的胚根胚芽比值隨著鹽濃度的升高其變化程度不同。其中，C1和C23隨鹽濃度的增加其胚根胚芽比值呈下降趨勢，可能是因為種子胚根吸收水分受到抑制，影響其根尖的伸長生長。C10胚根胚芽比值呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢。有15份材料的胚根胚芽比值呈上升趨勢，可能是低濃度鹽促進(jìn)根的伸長，隨著鹽濃度的增大，鹽脅迫對胚芽生長的抑制大于胚根，胚根胚芽比值升高。其余14份材料胚根胚芽比值呈先升高后降低的變化趨勢，可能胚根在低鹽濃度時受到鹽刺激使生長得到促進(jìn)，而在高鹽濃度時受到抑制?？傮w上看，隨著鹽濃度的增加，胚根胚芽比值呈現(xiàn)上升的趨勢。說明，鹽溶液對胚根的抑制作用小于胚芽。胚根胚芽比值開始升高時的鹽濃度并不相同，是因為不同野生豬屎豆材料對鹽的抵抗力不同，上升程度越大表明種子的抗逆性越強(qiáng)。而不同材料間胚根胚芽比值變化量差異性顯著，說明，不同野生豬屎豆材料對鹽脅迫的敏感度不同。

表3 鹽協(xié)迫32份野生豬屎豆種子的胚根胚芽比及變化量

Table 3 Radicule length/plumule length ratio of 32 wildC.pallidagermplasm resources under different salt stress and its variation

編號No．鹽濃度/%Saltconcentration0(CK，A)0．20．40．6(B)0．8(C)變化量1Variation1(B-A)/A×100變化量2Variation2(C-A)/A×100C10．730．450．380．200．0572．60g93．15defC20．430．680．710．540．3125．58j27．91klC30．460．590．720．851．0484．78f126．09cC40．490．700．550．410．1216．33k75．51hC50．420．711．110．440．104．76l76．19hC60．680．760．860．920．9635．29i41．18jC70．440．570．760．870．9497．73e113．64cdeC80．320．380．510．460．3243．75h0．00mC90．470．520．680．680．9544．68h102．13cdefC100．850．730．690．680．8720．00jk2．35mC110．600．600．630．690．8215．00k36．67kC120．520．731．170．880．8469．23g61．54iC130．390．411．020．770．5297．44e33．33kC140．340．630．890．540．2158．82gh38．24kC150．290．430．510．760．54162．07b86．21gC160．340．440．850．911．25167．65b267．65bC170．691．121．501．601．73131．88bcd150．72cC180．350．360．690．820．21134．29bcd40．00jkC190．660．740．910．931．2840．91hi93．94defC200．480．570．910．921．1291．67e133．33cC210．440．480．751．500．63240．91a43．18jC220．530．671．031．232．30132．08bcd333．96aC230．610．510．520．450．2826．23j54．10ijC240．420．550．841．050．89150．00bc111．90cdeC250．510．540．620．460．059．80l90．20defgC260．550．670．860．430．2121．82j61．82iC270．790．840．891．171．4248．10h79．75ghC280．450．500．570．650．4044．44h11．11lC290．470．550．610．691．1346．81h140．43cC300．420．440．560．800．9390．48ef121．43cdC310．350．470．560．310．1111．43k68．57iC320．610．780．820．560．428．20l31．15k

表4 0.6%鹽濃度協(xié)迫32份野生豬屎豆種質(zhì)材料各相對指標(biāo)的綜合評價

Table 4 Germination rate, germination vigor, radicule/plumule ratio and comprehensive evaluation value of 32 wildC.pallidagermplasm resources under 0.6% salt concentration

編號No．發(fā)芽率Germinationrate發(fā)芽勢Germinationvigor胚根胚芽比Radicule/plumuleratio綜合評價值Comprehensiveevaluationvalue排序RankC114．1717．080．0010．4232C257．3539．6724．2940．4411C336．7337．7846．4340．3112C444．585．4215．0021．6727C527．2621．2417．1421．8826C621．2514．8551．4329．1820C714．0329．7547．8630．5518C819．0019．5918．5719．0629C9100．0024．0434．2952．784C1019．7722．5934．2925．5523C1119．0077．4135．0043．809C1241．4329．8548．5739．9513C1339．8078．4240．7152．983C1429．0231．7424．2928．3521C1523．0625．8340．0029．6319C1625．818．3250．7128．2822C1722．749．39100．0044．048C184．11100．0044．2949．466C1975．41052．1442．5210C2029．8717．0851．4332．7916C2129．1128．6492．8650．205C2232．1887．0873．5764．281C234．6512．2417．8611．5831C2424．1422．5960．7135．8214C2519．8134．6918．5724．3625C2636．4641．0316．4331．3117C2743．4670．9769．2961．242C2815．2512．9232．1420．1028C2932．7234．6935．0034．1315C30030．4342．8624．4324C3128．5611．187．8615．8730C3226．8580．6525．7144．407

2.3 野生豬屎豆種質(zhì)材料的耐鹽性綜合評價

從表4看出，芽期耐鹽性最強(qiáng)的材料是采自陵水的C22以及三亞的C27，耐鹽性最差的材料是采自樂東的C1、海口的C31和澄邁的C23，其余材料的耐鹽性介于二者之間。耐鹽性較強(qiáng)的種質(zhì)可作為篩選野生豬屎豆耐鹽新品種的材料。

3 結(jié)論與討論

1) 發(fā)芽率、發(fā)芽勢作為初步進(jìn)行芽期耐鹽材料的篩選指標(biāo)，可以反映種子的發(fā)芽速度、發(fā)芽的整齊度和幼苗健壯的趨勢[8]，而相對發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢則是衡量植物耐鹽性的重要指標(biāo)[14]。但不同種質(zhì)材料因其生境不同，各材料的數(shù)值存在很大差異，為科學(xué)地確定材料間的耐鹽性差異，選取測定指標(biāo)的相對值則更為合理[16]。胚根長和胚芽長是常用的種子萌發(fā)期耐鹽性評價指標(biāo)，并且由于各指標(biāo)對鹽濃度響應(yīng)不一致，因此采用多個指標(biāo)結(jié)合隸屬函數(shù)法對材料進(jìn)行耐鹽評價[17]。李培英等[18]對偃麥草種子芽期耐鹽評價指標(biāo)進(jìn)行篩選研究認(rèn)為，幼苗苗重與鹽濃度間無相關(guān)關(guān)系，不建議選用其作為耐鹽評價指標(biāo)，而發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚根長、胚芽長均與鹽濃度呈現(xiàn)極顯著相關(guān)，因而可將其用作耐鹽評價指標(biāo)。因此，本試驗對不同鹽濃度處理下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢的相對值以及胚根胚芽比值等幾項指標(biāo)進(jìn)行綜合評價分析，可以有效避免結(jié)果的偏差。

2) 當(dāng)鹽脅迫濃度為0.2%～0.4%時，對野生豬屎豆種子的萌發(fā)具有促進(jìn)作用，這可能與低鹽促進(jìn)細(xì)胞膜滲透調(diào)節(jié)有關(guān)，也可能是微量的無機(jī)Na+對呼吸酶具有一定的激活作用。于潔等[19]對5份扁蓿豆種子萌發(fā)期耐鹽性研究表明，低濃度的鹽溶液可促進(jìn)扁蓿豆種子的萌發(fā)。張學(xué)云等[20]報道，低濃度的鹽溶液對野生胡枝子種子的萌發(fā)具有一定的促進(jìn)作用，與本試驗的研究結(jié)果一致。隨著鹽濃度的增高，野生豬屎豆發(fā)芽率、發(fā)芽勢都顯著下降，可能是由于高濃度的鹽脅迫破壞了種子細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致發(fā)芽率、發(fā)芽勢降低。張建文等[21]研究表明，高濃度鹽完全抑制扁蓿豆種子的發(fā)芽，胚根和胚芽的生長也隨鹽濃度升高而減弱。魚小軍等[22]研究發(fā)現(xiàn)，高鹽脅迫降低了扁蓿豆和苜蓿種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，抑制其胚芽和胚根的生長，也與本試驗的研究結(jié)果基本一致。

3) 胚根胚芽比值隨鹽濃度的變化也可以反映出種子的耐鹽性[15]。本研究結(jié)果表明，32份野生豬屎豆材料隨著鹽濃度的增加胚根胚芽比值呈現(xiàn)上升的變化趨勢。說明，鹽溶液對胚根的抑制作用小于胚芽。毛培春[23]在18種多年生禾草種子萌發(fā)期耐鹽性研究中指出，低濃度鹽可刺激胚根、胚芽生長，高鹽濃度抑制胚根、胚芽生長，并且鹽對胚根的抑制程度小于胚芽，可用胚根胚芽比的變化量來衡量材料的耐鹽能力。張學(xué)云等[20]研究表明，20種不同生境下野生多花胡枝子材料在7個濃度梯度鹽脅迫下，隨著鹽濃度的增加，胚根胚芽比在低鹽濃度下降低，在高鹽濃度下升高，胚芽的變化大于胚根。與本試驗的研究結(jié)果較一致。

4) 有些種質(zhì)在低鹽脅迫下可以促進(jìn)其發(fā)芽及胚根、胚芽的生長，有些種質(zhì)即使是低鹽也會限制其種子萌發(fā)，可反映出同一科屬種的植物在不同生境的種質(zhì)具有不同的耐鹽適應(yīng)性[24]。本研究表明，在采自海南不同地區(qū)不同生境下的野生豬屎豆材料中，不同材料間耐鹽性存在較大的差異，來源于同一地區(qū)而生境不同的材料，其耐鹽性差異也較大。例如，同為五指山市的C13、C17和C26，C13采自路邊，C17生境為沼澤，C26采自河溝邊，三者的耐鹽性綜合評價值依次降低，分別為第3、8和17位。耐鹽性高(綜合評價值>60%)的野生豬屎豆材料有C22和C27；鹽性適中(30%<綜合評價值<60%)的野生豬屎豆材料有C2、C3、C7、C9、C11、C12、C13、C17、C18、C19、C20、C21、C24、C26、C29和C32；鹽性較差的野生豬屎豆材料(綜合評價值<30%)有C1、C4、C5、C6、C8、C10、C14、C15、C16、C23、C25、C28、C30和C31。說明，種子的耐鹽性與不同材料本身的特性有關(guān)，材料本身的特性受其生長環(huán)境的影響。

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(責(zé)任編輯： 楊 林)

Effect of Salt Stress on Germination Rate ofCrotalariapallidaSeeds

ZHANG Yu， WANG Wenqiang， BAI Changjun

(InstituteofTropicalCropsResources,CATAS,KeyLaboratoryforUtilizationofTropicalCropsGermplasmResources,MinistryofAgriculture,Danzhou,Hainan571737,China)

The salt tolerance of wildC.pallidagermplasm resources was comprehensively evaluated by determining relative germination rate, relative germination vigor and radicule length/plumule length ratio ofC.pallidaat seed germination stage based on the membership function method to provide the theoretical basis for development and utilization of good wildC.pallidagermplasm resources and its breeding of salt tolerance. Results: The salt solution with lower concentration has a certain promotion effect on germination of wildC.pallidaseeds but the salt solution with higher concentration has an inhibition effect on germination of wildC.pallidaseeds. The relative germination rate and relative germination vigor decrease with increase of salt concentration. There is a significant difference in value of relative germination rate and relative germination vigor among differentC.pallidagermplasm resources under the same salt concentration. The radicule length/plumule length ratio shows a rising trend with increase of salt concentration. The inhibition effect of salt solution on radicle is less than on plumule. The salt tolerance of C22from Lingshui County and C27from Sanya City at budding stage is the strongest but the salt tolerance of C1from Ledong County, C31from Haikou City and C23from Chengmai County is the worst.

Crotalariapallida; relative germination rate; salt resistance

2015-08-18； 2016-02-04修回

農(nóng)業(yè)部熱帶作物種質(zhì)資源保護(hù)項目“熱帶牧草種質(zhì)資源收集鑒定編目繁殖更新與保存分發(fā)利用”(12RZZY-09)；科技部、財政部國家熱帶作物種質(zhì)資源平臺項目“熱帶牧草種質(zhì)資源整理、整合及共享運行服務(wù)”(NICGR2015-067)；農(nóng)業(yè)部物種資源保護(hù)項目“熱帶牧草種質(zhì)資源保護(hù)”

張 瑜(1982-)，女，助理研究員，從事熱帶牧草種質(zhì)資源種子研究。E-mail:ztxs0219@126.com

1001-3601(2016)03-0106-0027-06

S542+.2

A