蹇 黎

（貴州工程應用技術(shù)學院生態(tài)工程學院，貴州 畢節(jié)551700）

種植油菜作為貴州最大的油料作物以及較大分布的野生油菜，長期生長在干旱、鹽堿濃度高、石漠化等多種惡劣環(huán)境中，形成了各種耐脅迫的遺傳調(diào)控機制，蘊藏著諸多抗非生物脅迫的特有的優(yōu)異基因資源。這些初級基因無需特殊技術(shù)和設施，就能直接加以利用來改善貴州喀斯特山區(qū)其他物種的耐性和適應性。鑒定和發(fā)掘喀斯特山區(qū)野生油菜種質(zhì)資源，能為油菜耐脅迫新品種的選育提供優(yōu)良特異的種質(zhì)資源，同時也能提供種質(zhì)資源的協(xié)迫性鑒定技術(shù)平臺，促進我國的植物抗性育種水平和方法。因此，本研究利用不同溫度和Na2CO3濃度對喀斯特山區(qū)野生油菜種子進行處理，分析種子在鹽堿脅迫下的生理萌發(fā)機制，以期為喀斯特山區(qū)作物種質(zhì)資源的抗逆特異基因進行深入的研究和利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

采自于貴州省納雍縣、金沙縣、大方縣、威寧縣及興義市喀斯特山區(qū)，每份材料均是抗性強、生長態(tài)勢良好、籽粒大而飽滿的植株。

1.2 方 法

1.2.1 種子處理

選優(yōu)質(zhì)飽滿種子39份，每份300粒的野生油菜種子經(jīng)過1%次氯酸鈣消毒10 min，清水沖洗5次，其中蒸餾水培養(yǎng)的種子為對照。

1.2.2 脅迫處理

在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿上放100粒種子，然后按設置的 Na2CO3濃度梯度（0，10，20，40，60，80，100，120，140，160，180，200，220 mmol／L），分別在20，25℃和30℃條件下進行培養(yǎng)，第1次加入溶液量以種子吸脹飽和為準，在培養(yǎng)過程中，每天保持濾紙濕潤。實驗重復3次［6］。

1.2.3 脅迫指標測定

②壓力充水法。用潛水泵把庫區(qū)內(nèi)底層溫度較高的水，通過設置在閘門前水面附近帶有小孔的鋼管進行噴射，攪動和加熱閘門前的表層水，以防結(jié)冰。

芽長達0.2 cm為萌芽標志。

發(fā)芽勢（%）＝G7／GT×100%；

發(fā)芽率（%）＝G14／GT×100%；

發(fā)芽指數(shù)（GI）＝Gt／Dt；

活力指數(shù)（VI）＝GI×S；

最適發(fā)芽值：最適溫度時種子的發(fā)芽率大于75%時的鹽堿濃度；

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

耐鹽堿極限值：最適溫度時種子發(fā)芽率為0的鹽堿濃度；

耐鹽堿度臨界值：最適溫度時種子發(fā)芽率為50%的鹽堿濃度。

式中：GT為總數(shù)，Gt為t日發(fā)芽數(shù)，Dt為相應發(fā)芽天數(shù)，S為胚根的長度。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel和SPSS 18.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 Na2 CO3脅迫對野生油菜種子發(fā)芽勢的影響

不同溫度和不同Na2CO3濃度條件下，野生油菜種子的發(fā)芽勢均不相同。從圖1可以看出，在3種溫度條件下，當Na2CO3濃度小于40 mmol／L時，其發(fā)芽勢與對照相當；當Na2CO3濃度大于40 mmol／L時，發(fā)芽勢會隨著堿濃度的增加而逐漸降低，其發(fā)芽時間也會隨之延長，出現(xiàn)抑制現(xiàn)象。在相同堿濃度、不同溫度條件下，野生油菜種子萌發(fā)的脅迫程度表現(xiàn)為30℃＞20℃＞25℃；當堿濃度達到220 mmol／L時，油菜種子表現(xiàn)為無發(fā)芽勢，其中，在低堿脅迫下，發(fā)芽勢下降較為平緩，而在高濃度的脅迫下，發(fā)芽趨勢下降較為迅速。t測驗結(jié)果表明：20℃條件下，10，20，60 mmol／L分別與180，200，220 mmol／L Na2CO3處理油菜種子發(fā)芽勢之間有顯著差異（t＝6.31，7.71，8.09；t＝7.27，8.89，4.12；t＝6.64，8.54，3.16），40 mmol／L與220 mmol／L Na2CO3處理油菜種子發(fā)芽勢之間有顯著差異（t＝4.67）。25℃條件下，10，20 mmol／L與180，200，220 mmol／L的 Na2CO3處理下油菜種子發(fā)芽勢之間有顯著差異（t＝3.56，6.44，3.67；5.45，7.81，6.28）；80 mmol／L 與 200，220 mmol／L的Na2CO3處理下油菜種子發(fā)芽勢之間有顯著差異（t＝9.92，5.7）。30℃條件下，低于80 mmol／L與高于180 mmol／L Na2CO3濃度處理的油菜種子發(fā)芽勢之間存在顯著差異。就對照的發(fā)芽勢而言，當Na2CO3濃度在40 mmol／L與160 mmol／L之間時，其種子的發(fā)芽勢與對照之間無顯著差異外，其余濃度脅迫的種子發(fā)芽勢與對照之間均存在顯著性差異。

圖1 Na2 CO3脅迫對野生油菜種子發(fā)芽勢的影響

2.2 Na2 CO3脅迫對野生油菜種子發(fā)芽率的影響

不同溫度、不同Na2CO3濃度對野生油菜種子發(fā)芽率的影響也均不相同。從圖2可以看出，在相同堿濃度、不同溫度條件下，對油菜種子萌發(fā)的脅迫程度大小依次表現(xiàn)為30℃＞20℃＞25℃；在3種溫度條件下，油菜種子發(fā)芽率隨著堿濃度的增加而逐漸降低，當堿濃度達到220 mmol／L時，其油菜種子發(fā)芽率為0，其中，當堿濃度高于140 mmol／L時，油菜種子的發(fā)芽率下降較為迅速。t測驗結(jié)果表明：3種溫度條件下，200，220 mmol／L Na2CO3與對照發(fā)芽率之間存在顯著差異（t＝9.703，6.028；t＝6.92，2.448；t＝7.79，7.38）。20℃條件下，10，20，40 mmol／L與220 mmol／L Na2CO3處理下發(fā)芽率之間有顯著差異（t＝8.75；t＝2.69；t＝9.52）；60 mmol／L 與 180，200，220 mmol／L Na2CO3處理發(fā)芽率之間有顯著差異（t＝7.59，8.69，4.79）。25℃條件下，低于40 mmol／L與200，220 mmol／L的Na2CO3處理下油菜種子發(fā)芽勢之間有顯著差異。30℃條件下，當10，20，40 mmol／L與200 mmol／L處理下油菜種子發(fā)芽率之間存在顯著差異（t＝5.73，5.09，4.77）；60 mmol／L與200 mmol／L處理下油菜種子發(fā)芽率之間存在顯著差異（t＝3.98）。

圖2 Na2 CO3對脅迫野生油菜種子發(fā)芽率的影響

2.3 Na2 CO3對脅迫野生油菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是作物萌發(fā)的綜合指標之一。從圖3可看出，油菜種子的發(fā)芽指數(shù)會隨著堿濃度的增加而下降；堿濃度 達 到 100 mmol／L（20 ℃）、140 mmol／L （25℃）、60 mmol／L（30℃）時，油菜種子的發(fā)芽指數(shù)急劇下降。t測驗結(jié)果表明：相同濃度堿處理不同溫度條件下，油菜種子的相對發(fā)芽指數(shù)與對照之間達極顯著差異。

2.4 Na2 CO3對脅迫野生油菜種子活力指數(shù)的影響

不同堿濃度相同溫度、相同堿濃度不同溫度條件，野生油菜種子的活力指數(shù)也不相同。從圖4可以看出，經(jīng)過Na2CO3脅迫處理的野生油菜種子的活力指數(shù)明顯低于對照，且鹽堿濃度與種子的活力指數(shù)之間存在著負相關關系，也即是隨著鹽堿濃度的增加，其種子的活力指數(shù)在逐漸降低，當鹽堿濃度上升到一定高度的情況下，種子的萌發(fā)受到完全抑制，其種子的活力指數(shù)也趨于0。不同溫度、相同鹽堿濃度條件下，種子受到的脅迫程度也不盡相同，

如種子萌發(fā)到14 d時，堿濃度達到180，200，220 mmol／L，油菜種子的萌發(fā)均趨于0，均接近無活力狀態(tài)。3種溫度萌發(fā)條件下，野生油菜種子的耐堿性依次為25℃＞20℃＞30℃。

圖3 Na2 CO3脅迫對野生油菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 Na2 CO3脅迫對野生動油菜種子活力指數(shù)的影響

2.5 堿對野生油菜種子萌發(fā)的抑制程度

鹽堿對種子萌發(fā)的抑制程度可以利用種子萌發(fā)時間、發(fā)芽率、種子活力以及發(fā)芽指數(shù)等指標來衡定。從圖5可以看出，種子的萌發(fā)程度與堿脅迫之間呈正相關關系，也即是隨著鹽堿濃度的不斷增加，其野生油菜種子的萌發(fā)程度受到的脅迫也會增加，當鹽堿濃度在220 mmol／L（20，25，30℃）時，種子的萌發(fā)會受到完全抑制。當堿濃度小于140 mmol／L時，相對脅迫指數(shù)均小于20%，堿濃度大于180 mmol／L時，相對脅迫指數(shù)均大于50%。t測驗結(jié)果表明，在堿濃度為10 mmol／L條件下，除對照與各種子的脅迫度之間不存在顯著差異外，其余濃度的鹽堿處理種子受脅迫程度均與對照存在顯著差異。綜上可知：油菜種子的最適耐鹽度為140 mmol／L、耐鹽臨界度180 mmol／L、極限耐鹽度為220 mmol／L。

圖5 Na2 CO3脅迫對野生油菜種子萌發(fā)的抑制

3 討 論

種子的生長萌發(fā)是一系列有條不紊的生理和形態(tài)過程，萌發(fā)的好壞不僅與自身品質(zhì)因素存在關聯(lián)，同時也取決于溫度、濕度、陽光等一系列的外界條件。生長在鹽堿成分含量較高的山區(qū)，其植物很容易受到脅迫，致使植物的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等諸多方面受到影響。大量研究表明：鹽堿脅迫可以破壞植物的細胞結(jié)構(gòu)，降低種子的活性，甚至導致萌發(fā)能力以及多種生物功能喪失，有關堿脅迫在燕麥、粳稻、苜蓿種子、向日葵等方面的相關分析，均表現(xiàn)鹽堿脅迫是影響種子萌發(fā)的重要因素之一，并都表現(xiàn)為抑制作用［710］。種子的萌發(fā)速度可以通過種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)等多種指標來衡量，因此，種子的耐鹽堿能力可以通過溫度和鹽堿濃度進行鑒定。

本研究中，相同Na2CO3濃度不同溫度、相同溫度不同Na2CO3濃度處理的野生油菜種子，其種子萌發(fā)均受到不同脅迫程度影響。隨著堿濃度的不斷增加，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均逐漸降低，抑制程度明顯，當鹽堿濃度達到一定程度時，野生油菜種子的萌發(fā)生長會表現(xiàn)為無活力，其萌發(fā)處于完全抑制狀態(tài)。3種溫度條件下，相同Na2CO3濃度對油菜種子萌發(fā)的抑制作用大小依次表現(xiàn)為30℃＞20℃＞25℃，當Na2CO3濃度低于20 mmol／L時，種子的發(fā)芽率受到鹽堿脅迫程度最小，當Na2CO3濃度在40～200 mmol／L之間時，種子的發(fā)芽率會急劇降低，變幅為0.44%～62.33%，發(fā)芽受到嚴重迫害。當Na2CO3濃度高于220 mmol／L時，種子活力為0，受到完全鹽堿脅迫，致使種子無活性。本研究中油菜種子的最適耐鹽堿度、耐鹽堿臨界度、極限耐鹽堿度依次為140，180，220 mmol／L。因此，植物生長在鹽堿含量較高的土壤中，一定要通過外界因素對土壤進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，才能保證細胞的正常生長代謝。

［1］Zheng Q S，Liu H Y，Long X H，et al.Effects of salt stress on ionic absorption and distribution of rapeseed seedlings［J］.Chinese Journal of Oil Crop Sciences，2010，32（1）：6570.

［2］Ashraf M，Ali Q.Relative membrane permeability and activities of some antioxidant enzymes as the key determinants of salt tolerance in canola（Brassica napusL.）［J］.Environ Exp Bot，2008，63（1／2／3）：266273.

［3］Akbari G A，Hojati M，ModarresSanavy SAM，et al.Exogenously applied hexaconazole ameliorates salinity stress by inducing an antioxidant defense system inBrassica napusL.Plants［J］.Pesticide Biochemistry and Physiology，2011，100：244250.

［4］陳照波，余建.我國油菜生產(chǎn)形勢分析和科研對策研究［J］.中國油料作物學報，2010，32（2）：303306.

［5］王寅.直播和移栽冬油菜氮磷鉀肥施用效果的差異及機理研究［D］.湖北：華中農(nóng)業(yè)大學，2014.

［6］蹇黎，劉中霞.Na2CO3脅迫對喀斯特山區(qū)野生燕麥種子萌發(fā)的影響［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學，2014，42（8）：372374.

［7］邢軍，常匯琳，王敬國，等.鹽、堿脅迫條件下粳稻 Na＋、K＋濃度的 QTL分析［J］.中國農(nóng)業(yè)科學，2015，48（3）：604612.

［8］霍平慧，師尚禮，李劍峰，等.堿脅迫對超干處理紫花苜蓿種子出苗和成苗的影響［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2011，19（3）：655660.

［9］劉杰，張美麗，張義，等.人工模擬鹽、堿環(huán)境對向日葵種子萌發(fā)及幼苗生長的影響［J］.作物學報，2008，34（10）：1 8181 825.

［10］薩如拉，劉景輝，劉偉，等.燕麥對堿脅迫的陽離子響應機制［J］.作物學報，2014，40（2）：362368.