劉雅輝 左永梅 孫建平

摘要 [目的]研究咸水脅迫對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)的影響及其耐鹽閾值。[方法]利用培養(yǎng)皿濾紙發(fā)芽試驗(yàn)，分析不同濃度地下咸水對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)的影響，通過(guò)相關(guān)性和回歸分析，確定菘藍(lán)萌發(fā)期的耐鹽鑒定指標(biāo)和耐鹽閾值。[結(jié)果]咸水濃度低于0.4%時(shí)，菘藍(lán)種子萌發(fā)基本不受影響，當(dāng)咸水濃度高于0.6%時(shí)，菘藍(lán)種子萌發(fā)的所有指標(biāo)的相對(duì)值均受到明顯抑制；相對(duì)發(fā)芽率與咸水濃度間呈線性關(guān)系且高度相關(guān)，大葉菘藍(lán)和小葉菘藍(lán)的耐鹽閾值分別為0.66%和0.73%，可見(jiàn)菘藍(lán)種子萌發(fā)期的耐鹽性較強(qiáng)，小葉菘藍(lán)的耐受性更高，適于在中、重濱海鹽堿地種植。[結(jié)論]該研究為菘藍(lán)資源的耐鹽性鑒定及利用提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 咸水脅迫；菘藍(lán)；種子萌發(fā)；耐鹽閾值

Effect of Salt Water Stress on Seed Germination of Isatis indigotica and Analysis of Salt Tolerance Threshold

LIU Ya-hui，ZUO Yong-mei，SUN Jian-ping （Institute of Coastal Agricultural，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Saline and Alkali Land Greening Engineering Technology Center of Heibei Province，Tangshan Key Laboratory of Plant Salt Tolerance Research，Tangshan，Hebei 063299）

Abstract [Objective]To study the effect of salt water stress on seed germination of Isatis indigotica and analyze the salt tolerance threshold.[Method]Filter paper germination test was carried out to study the effects of coastal saline alkali soil on germination of I.indigotica，salt tolerance index and salt tolerance threshold in the seedling stage of I.indigotica were determined through correlation analysis and regression analysis.[Result]Germination of I.indigotica was not affected when concentration of salt water was lower than 0.4%.The relative value of all indexes of germination were significantly inhibited when concentration of salt water was higher than 0.6%.The relative germination rate was linearly related to salt water concentration and highly correlated.The salt tolerance thresholds of daye and lobular I.indigotica were 0.66%，0.73% respectively，it was evident that I.indigotica had strong salt tolerance in germination，which salt tolerance of lobular I.indigotica was higher than daye I.indigotica，it was suitable for planting in light and moderate saline alkali area.[Conclusion]The study provided theoretical basis for the selection and utilization of salt tolerant I.indigotica.

Key words Salt water stress；Isatis indigotica；Seed germination；Salt tolerance threshold

土壤鹽漬化一直是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的世界性問(wèn)題[1-3]。濱海鹽漬土是鹽漬化土壤的一種類型，土壤NaCl含量高，通透性差，嚴(yán)重影響作物的生長(zhǎng)。不同植物或同一種植物不同品種間的耐鹽性不同，通過(guò)挖掘植物本身的耐鹽能力，篩選和培育耐鹽植物品種是開(kāi)發(fā)利用鹽漬土的有效途徑之一[4]。研究發(fā)現(xiàn)[5]，一些中草藥植物具有較強(qiáng)的耐鹽性，而且在鹽堿地種植可以提高藥用成分，因此篩選耐鹽中草藥植物，發(fā)展鹽堿地中藥種植產(chǎn)業(yè)，不僅能夠高效利用鹽土資源，改良修復(fù)鹽堿地，還可為濱海鹽堿區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效探索新途徑，為濱?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供新模式。

菘藍(lán)（Isatis indigotica Fort.） 又名大青根、北板蘭等，為十字花科菘藍(lán)屬植物。以根、葉入藥。其根為中藥板藍(lán)根，葉稱大青葉，性寒、味苦，具有清熱解毒、涼血消腫之功效，應(yīng)用十分廣泛，是我國(guó)常用的大宗藥材。菘藍(lán)適應(yīng)性很強(qiáng)，對(duì)自然環(huán)境和土壤要求不嚴(yán)，研究顯示，適當(dāng)?shù)哪婢趁{迫能有效提高菘藍(lán)幼苗中靛玉紅的積累[5]，而種植板藍(lán)根能明顯降低土壤pH[6]，這為菘藍(lán)的鹽堿地栽培提供了可行性。如果能在鹽堿地栽培菘藍(lán)，不僅可以增加菘藍(lán)的產(chǎn)量，還能有效利用鹽堿地。

目前，對(duì)菘藍(lán)的研究大多集中在板藍(lán)根成分組成、藥理作用及栽培等方面[5-10]，對(duì)逆境下菘藍(lán)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)方面的報(bào)道較少。張海艷[11]、劉清瑋等[12]利用NaCl溶液作為脅迫溶液對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)進(jìn)行了研究，王麗艷[13]利用培養(yǎng)基中添加NaCl溶液進(jìn)行不同倍性菘藍(lán)的鹽脅迫反應(yīng)研究，均發(fā)現(xiàn)菘藍(lán)具有一定的耐鹽性，而且四倍體菘藍(lán)對(duì)鹽分的耐受性高于二倍體菘藍(lán)。以上研究均是以配置的NaCl溶液為脅迫溶液進(jìn)行的，與田間實(shí)際鹽分存在一定差異。該研究以2種菘藍(lán)為試驗(yàn)材料，利用濱海區(qū)地下咸水為脅迫溶液，進(jìn)行種子萌發(fā)期耐鹽性研究，確定耐鹽鑒定指標(biāo)和耐鹽閾值，為菘藍(lán)種子萌發(fā)期耐鹽性鑒定提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料 供試材料為大小一致的大葉菘藍(lán)和小葉菘藍(lán)的種子。

1.2 方法 利用22 g/L地下咸水與淡水配成0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%不同濃度梯度的咸水作為脅迫溶液，采用培養(yǎng)皿濾紙發(fā)芽試驗(yàn)，將種子用去離子水沖洗干凈，用70%乙醇消毒30 s，然后將種子擺放在放有濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒，3次重復(fù)，在智能培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，溫度為28 ℃，濕度為80%，光照12 h/d，每天記錄種子發(fā)芽數(shù)，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率，第7天試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)定胚根長(zhǎng)和胚芽，并計(jì)算相對(duì)值。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

發(fā)芽率=種子正常發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽勢(shì)=發(fā)芽最高峰（第3日）種子萌發(fā)數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)（Gi）=ΣGt /Dt，式中，Gt為在第t 天的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽天數(shù)；活力指數(shù)（Vi）=發(fā)芽指數(shù)（Gi）×胚芽長(zhǎng)（S），式中，S為10 株幼苗平均長(zhǎng)度；相對(duì)值=處理值/對(duì)照值×100%。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 采用Excel和SPSS 20對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度咸水對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)的影響

從表1可以看出，2種菘藍(lán)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的相對(duì)值隨著咸水濃度的升高均呈下降趨勢(shì)，在0.2%和0.4%濃度下，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率與對(duì)照間均無(wú)顯著差異，而在咸水濃度0.4%處理下，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)與對(duì)照產(chǎn)生顯著差異，從咸水濃度0.6%開(kāi)始，所有這些指標(biāo)的相對(duì)值均與對(duì)照表現(xiàn)顯著差異，且大幅度下降，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)的下降幅度分別在22%、32%、41%和50%以上。可見(jiàn)，較低鹽分（咸水濃度0.2%）對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)的影響不大，但濃度為0.4%的咸水對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)開(kāi)始產(chǎn)生一定的抑制作用，種子活力下降，至咸水濃度0.6%時(shí)，菘藍(lán)種子萌發(fā)的抑制程度明顯增加。另外，也可以看出咸水脅迫對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響較大。

從2個(gè)品種比較看（表1），當(dāng)咸水濃度0.2%時(shí)，大葉菘藍(lán)的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率高于小葉菘藍(lán)，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)低于小葉菘藍(lán)，當(dāng)咸水濃度達(dá)0.4%時(shí)，大葉菘藍(lán)的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率也低于小葉菘藍(lán)。當(dāng)咸水濃度達(dá)0.6%時(shí)，大葉菘藍(lán)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)明顯低于小葉菘藍(lán)；咸水濃度升至1.4%時(shí)，小葉菘藍(lán)仍有發(fā)芽，而大葉菘藍(lán)沒(méi)有發(fā)芽。可見(jiàn)，咸水脅迫對(duì)大葉菘藍(lán)種子萌發(fā)的抑制程度高于小葉菘藍(lán)，這也說(shuō)明小葉菘藍(lán)的種子萌發(fā)期間耐鹽性好于大葉菘藍(lán)。

2.2 不同濃度咸水對(duì)菘藍(lán)胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)的影響

從圖1可以看出，2種菘藍(lán)的胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)均隨咸水濃度的升高而下降。當(dāng)咸水濃度低于0.4%時(shí)，菘藍(lán)的胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)與對(duì)照間沒(méi)有差異，當(dāng)咸水濃度為0.6%時(shí)，2個(gè)品種的胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)均與對(duì)照差異顯著，大葉菘藍(lán)的胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)分別比對(duì)照降低3.15和0.92 cm，而小葉菘藍(lán)的胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)分別比對(duì)照降低2.78和1.20 cm，可見(jiàn)咸水脅迫對(duì)菘藍(lán)胚根長(zhǎng)的影響較大。 2個(gè)品種比較，在所有處理下小葉菘藍(lán)胚根長(zhǎng)均高于大葉菘藍(lán)，胚芽的變化無(wú)規(guī)律性。

2.3 菘藍(lán)種子萌發(fā)指標(biāo)相對(duì)值與咸水濃度的相關(guān)性分析 經(jīng)相關(guān)性分析，結(jié)果表明，菘藍(lán)種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)的相對(duì)值與咸水濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，大葉菘藍(lán)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)活力指數(shù)、相對(duì)胚根長(zhǎng)和相對(duì)胚芽長(zhǎng)與咸水濃度的相關(guān)系數(shù)分別為-0.963、-0.982、-0.945、-0.943、-0.969和-0.976；小葉菘藍(lán)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)活力指數(shù)、相對(duì)胚根長(zhǎng)和相對(duì)胚芽長(zhǎng)與咸水濃度的相關(guān)系數(shù)分別為-0.978、-0.990、-0.947、-0.982、-0.963和-0.975?？梢?jiàn)，2個(gè)品種均表現(xiàn)為相對(duì)發(fā)芽率與咸水濃度相關(guān)性最高，因此可以將相對(duì)發(fā)芽率作為菘藍(lán)種子萌發(fā)的一個(gè)耐鹽指標(biāo)。

2.4 菘藍(lán)種子發(fā)芽率與咸水濃度模型及其耐鹽閾值確定

以相對(duì)發(fā)芽率為因變量，咸水濃度為自變量，通過(guò)曲線估計(jì)，建立回歸方程（圖2a，b），結(jié)果表明，2個(gè)品種的相對(duì)發(fā)芽率與咸水濃度均呈線性關(guān)系，大葉菘藍(lán)和小葉菘藍(lán)與咸水濃度的回歸方程分別為y=-82.19x+109.15和y=-73.60x+108.82，R2值分別為0.960 7和0.970 7，以相對(duì)發(fā)芽率比對(duì)照下降50%為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，得出大葉菘藍(lán)和小葉菘藍(lán)萌發(fā)期的耐鹽閾值為0.66%和0.73%。

3 結(jié)論與討論

種子萌發(fā)期是植物生命史中最為重要的階段，是對(duì)外界滲透脅迫響應(yīng)比較敏感的時(shí)期，也是進(jìn)行耐鹽性研究的重要時(shí)期，種子的萌發(fā)特性是對(duì)鹽脅迫最為直觀的綜合性狀表現(xiàn)。通過(guò)研究不同鹽分濃度下發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)等性狀指標(biāo)及其與耐鹽性之間的關(guān)系，對(duì)建立室內(nèi)快速篩選菘藍(lán)耐鹽性品種方法體系具有重要意義。

該研究結(jié)果表明，咸水濃度低于0.4%時(shí)，鹽分對(duì)菘藍(lán)種子的萌發(fā)基本無(wú)明顯抑制作用，當(dāng)鹽分濃度高于0.6%，種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)均隨著鹽分濃度的升高而降低，鹽分對(duì)發(fā)芽指標(biāo)具有顯著的抑制作用。通過(guò)相關(guān)性和回歸性分析，確定菘藍(lán)的相對(duì)發(fā)芽率可以作為萌發(fā)期耐鹽指標(biāo)，大葉菘藍(lán)和小葉菘藍(lán)耐鹽閾值分別為0.66%和0.73%，可見(jiàn)菘藍(lán)具有較強(qiáng)的耐鹽性，而且小葉菘藍(lán)對(duì)鹽分的耐受性高于大葉菘藍(lán)。這個(gè)鹽分節(jié)點(diǎn)比前人研究[11]結(jié)果略高，可能是由于脅迫溶液的不同造成的。該研究采用地下咸水作為脅迫溶液，更接近自然鹽分，結(jié)果更有說(shuō)服力。

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