董亞茹　尹鵬飛　趙東曉　耿兵　孫景詩　王向譽(yù)

摘要：本試驗(yàn)以二月蘭種子為材料，用不同體積分?jǐn)?shù)的海水（0、10%、20%、30%和40%）進(jìn)行脅迫處理，研究不同處理下種子萌發(fā)及幼苗的生長情況。結(jié)果表明，隨著海水濃度的增加，二月蘭種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及幼苗根長均呈逐漸降低趨勢，而幼苗株高則是先升高后降低，并在10%體積分?jǐn)?shù)的海水脅迫下達(dá)到最高值;隨脅迫時間的延長，二月蘭幼苗葉片SOD、POD和CAT活性在不同鹽濃度下和相同鹽濃度下分別表現(xiàn)為先增加后降低和逐漸降低兩種趨勢，SOD、POD活性分別在30%和10%海水濃度下處理4 d時最高，CAT活性則以20%海水濃度處理2 d時最高;同一脅迫時間下，除10%海水濃度脅迫6 d外，其它處理MDA含量均隨脅迫時間的延長而升高，均在40%海水濃度下達(dá)到最大值。

關(guān)鍵詞：二月蘭;海水脅迫;種子萌發(fā);生理特性

中圖分類號：S688.401文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2019）11-0040-04

Seed Germination and Seedling Physiological Characteristics of

Orychophragmus violaeeus under Seawater Stress

Dong Yaru1， Yin Pengfei2， Zhao Dongxiao1， Geng Bing1， Sun Jingshi1， Wang Xiangyu1

（1.Sericulture Research Institute of Shandong Province， Yantai 264002， China; 2. State-Owned Nurseries

in Jinan City， Jinan 250100， China）

Abstract With the seeds and seedlings of Orychophragmus violaeeus as materials， the effects of different concentrations of seawater （0，10%，20%，30%，40%） on seed germination and seedling growth were studied. The results showed that with the increase of seawater concentration， the germination rate， germination potential， germination index and vigor index of Orychophragmus violaeeus seeds and root length of seedlings decreased gradually， while the height of seedlings increased first and then decreased， which reached the maximum at 10% of seawater concentration. With the extension of stress time， the activities of SOD， POD and CAT in leaves of Orychophragmus violaeeus seedlings increased first and then decreased under different salt concentrations， and decreased gradually under the same salt concentration. The activities of SOD and POD were the highest at 30% and 10% seawater on the 4th day after treatment. The activity of CAT was the highest after treated with 20% seawater for 2 days. At the same time， except treated with 10% seawater for 6 days， the MDA content of the other treatments increased with the extension of stress time and reached the maximum at 40% concentration.

Keywords Orychophragmus violaeeus; Seawater stress; Seed germination; Physiological characteristics

土壤鹽漬化能夠影響植物的生長發(fā)育，土壤中鹽離子過量則會對植物產(chǎn)生離子毒害，抑制生長[1]。嚴(yán)重鹽堿地塊植物幾乎不能生存。全球鹽堿土面積約占陸地總面積的25%，我國為3 300多萬公頃，約占全國耕地面積的1/3[2]，且面積在逐年增加。如何充分開發(fā)利用鹽堿地這一巨大的土地資源，將成為我們面臨的一場嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。而深入研究植物的耐鹽性，對于緩解鹽脅迫對植物栽培的影響、發(fā)掘耐鹽植物資源、充分利用鹽堿地具有重要意義。

二月蘭（Orychophragmus violaeeus），別名諸葛菜，為十字花科諸葛菜屬（Orychophragmus）一、二年生草本植物，耐寒性強(qiáng)，是北方地區(qū)不可缺少的早春觀花、冬季觀綠的地被植物，具有較高的園林觀賞價值，在貧瘠及堿性土壤中均可生長。作為一種重要的具有潛在利用價值的種質(zhì)資源，人們已對諸葛菜屬植物在單鹽、復(fù)鹽、重金屬等條件下的抗逆性進(jìn)行研究[3]，但關(guān)于海水脅迫下二月蘭耐鹽性的研究卻相對較少。因此本試驗(yàn)以二月蘭種子為材料，研究不同海水濃度脅迫下二月蘭種子萌發(fā)和幼苗生長變化，以期為鹽堿地開發(fā)利用及耐鹽品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試二月蘭種子于2017年采收。所用海水（含鹽量為2.9%）于2018年4月取自山東省煙臺市養(yǎng)馬島。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同濃度海水脅迫對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響 選取健壯、飽滿、大小一致的二月蘭種子，用75%乙醇消毒3 min，蒸餾水沖洗5～6次，25℃下蒸餾水浸種24 h，將種子用無菌濾紙瀝干水備用。每個培養(yǎng)皿（Ф=90 mm）鋪兩層無菌濾紙，放置50粒種子，用蒸餾水將海水稀釋至體積分?jǐn)?shù)分別為10%、20%、30%、40%，以蒸餾水為對照，每處理重復(fù)3次。每天觀察種子萌發(fā)情況，并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，10 d后進(jìn)行總計(jì)數(shù)。種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)為突破種皮的胚軸長度達(dá)到種子自身長度。各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)計(jì)算公式[4]如下：

發(fā)芽率GP=發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子數(shù)×100%;

發(fā)芽勢GE=前3 d種子發(fā)芽總數(shù)/供試種子數(shù)×100%;

發(fā)芽指數(shù)GI= Σ （Gt/Dt），其中Gt為t天內(nèi)的種子發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)Gt的發(fā)芽天數(shù);

活力指數(shù)VI=GI×SH，其中SH為14 d時的苗高，即地上部分高度。

14 d后，每重復(fù)隨機(jī)選取20株幼苗，采用精度0.1 mm的游標(biāo)卡尺測定幼苗株高、根長。

1.2.2 不同濃度海水脅迫對幼苗生理指標(biāo)的影響 挑取飽滿的二月蘭種子播種到蛭石中，用1/2Hoagland 營養(yǎng)液澆灌，待二月蘭幼苗長至10 cm左右時，每盆挑選生長一致的幼苗5株定苗并開始脅迫處理，設(shè)置5個海水脅迫梯度（1/2Hoagland營養(yǎng)液配制）：0、10%、20%、30%、40%。分別于脅迫處理后第2、4、6、8 d取植株中部葉片測定相關(guān)生理指標(biāo)。其中，超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍(lán)四唑（NBT）法;過氧化氫酶（CAT）活性測定采用紫外分光光度法;過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法;丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸（TBA）顯色法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并作圖，利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度海水脅迫對二月蘭種子萌發(fā)的影響

由表1可以看出，隨著海水濃度的增加，二月蘭種子萌發(fā)受抑制程度越明顯。海水脅迫下的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均與對照差異顯著。當(dāng)海水濃度為40%時，種子活力指數(shù)降為2.86，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)僅為對照的23.74%、5.56%、1090%、036%。

2.2 不同濃度海水脅迫對二月蘭幼苗生長的影響

由圖1可以看出，低濃度（10%）的海水對幼苗株高生長有明顯的促進(jìn)作用，海水濃度超過20%時株高受到抑制，并隨處理濃度的升高表現(xiàn)更明顯。海水脅迫對根長的影響不同于株高，隨海水濃度的增大呈逐漸降低趨勢。

2.3 不同濃度海水脅迫對二月蘭幼苗葉片抗氧化酶和質(zhì)膜過氧化的影響

由圖2可以看出，海水脅迫2、4、8 d時，二月蘭幼苗葉片SOD活性隨海水脅迫濃度的升高呈先升高后降低趨勢， 6 d時則表現(xiàn)為逐漸降低趨勢;而相同海水濃度處理下，葉片SOD活性隨脅迫時間的延長均表現(xiàn)為先升高后降低趨勢，并且均在海水脅迫4 d時達(dá)到最大值，尤以30%海水濃度下的SOD活性最高。葉片POD活性僅在海水脅迫2 d時隨脅迫濃度的增加呈先升高后降低趨勢，其它脅迫時間下均表現(xiàn)為逐漸降低趨勢，而10%、20%海水濃度處理下的POD活性隨脅迫時間的延長表現(xiàn)為先升高后降低，30%、40%下的則表現(xiàn)為逐漸降低，并以10%海水濃度下處理4 d時POD活性最高。葉片CAT活性則在海水脅迫2、4 d時隨海水脅迫濃度的升高表現(xiàn)為先升高后降低，其它脅迫時間均表現(xiàn)為逐漸降低，而10%、30%海水濃度處理下的CAT活性隨脅迫時間的延長呈先升高后降低趨勢，20%、40%則表現(xiàn)為逐漸降低，以20%海水濃度處理2 d時數(shù)值最大。葉片MDA含量在相同海水脅迫時間下均隨脅迫濃度的升高而增加，而相同海水脅迫濃度的MDA含量除10%海水濃度脅迫6 d外，其它處理MDA含量均隨脅迫時間的延長而升高，其中脅迫8 d時各處理MDA含量均達(dá)到最大值。

3 討論與結(jié)論

種子萌發(fā)和幼苗正常生長是決定植物繁育的重要因素。在種子萌發(fā)過程中，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)是評價種子萌發(fā)能力的重要指標(biāo)，它們反映種子發(fā)芽的快慢、整齊度和幼苗的生長潛能[5]。幼苗地上部和根的生長狀況則能夠反映植株生長。鹽脅迫會引起植物代謝變化，尤其是幼苗期對鹽分的反應(yīng)非常敏感，鹽濃度過高會導(dǎo)致植株受害甚至死亡[6，7]。李永進(jìn)等[8]用復(fù)鹽脅迫二月蘭種子，發(fā)現(xiàn)隨著鹽濃度增加二月蘭種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均下降， 且鹽濃度愈高對種子萌發(fā)抑制作用愈強(qiáng)。本研究中，隨著海水濃度的增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢等萌發(fā)指標(biāo)受抑制程度更加明顯，與其結(jié)果一致;還發(fā)現(xiàn)10%的海水處理促進(jìn)地上部生長，這與王麗艷等[9]得出的低濃度（50 mmol/L）NaCl對綠豆幼苗生長有一定促進(jìn)作用的結(jié)果類似。

鹽脅迫可引起植物降低水勢、增強(qiáng)滲透脅迫、產(chǎn)生活性氧自由基和抗氧化酶失活等代謝變化[10]。植物在鹽脅迫下能夠產(chǎn)生大量活性氧自由基，當(dāng)積累過多時會導(dǎo)致膜脂過氧化，破壞細(xì)胞膜的選擇透性，將膜脂肪酸中的不飽和鍵氧化形成丙二醛[11]。為了避免這種不利影響，植物擁有多種適應(yīng)機(jī)制，如滲透調(diào)節(jié)和離子分隔，此外，植物的保護(hù)酶體系也在緩解脅迫方面起著重要作用。本研究得出，二月蘭幼苗SOD、POD、CAT活性在第4 d時清除ROS能力較強(qiáng)，而隨著脅迫時間的延長細(xì)胞內(nèi)ROS含量超過抗氧化酶的清除能力，導(dǎo)致第8 d時SOD、POD、CAT活性受抑制的程度最大，此時MDA含量達(dá)到最高值，說明細(xì)胞膜可能受到破壞。推測二月蘭幼苗主要通過提高SOD、POD和CAT活性清除多余ROS、降低膜脂過氧化作用對細(xì)胞造成的損傷，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)ROS積累過多，并超過抗氧化酶的清除能力時，抗氧化酶系統(tǒng)就會受到損傷。因此，二月蘭種子及幼苗在一定濃度和時間內(nèi)具有耐海水脅迫的能力。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]張建鋒， 宋玉民， 邢尚軍， 等. 鹽堿地改良利用與造林技術(shù)[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2002， 36（6）：124-129.

[2]郭成源，康俊水，王海生. 濱海鹽堿地適生植物[M]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社， 2012.

[3]胡歡， 王倩， 劉建全. 重要資源植物諸葛菜屬的研究進(jìn)展[J]. 植物科學(xué)學(xué)報(bào)，2014， 32（2）： 189-198.

[4]國家技術(shù)監(jiān)督局.農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程 發(fā)芽試驗(yàn)：GB /T 3543.4—1995 [S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995.

[5]喻方圓， 周景莉， 洑香香. 林木種苗質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)[M]. 北京： 中國林業(yè)出版社， 2008.

[6]Arora D， Bhatla S C. Nitric oxide triggers a concentration-dependent differential modulation of superoxide dismutase （FeSOD and Cu/ZnSOD） activity in sunflower seedling roots and cotyledons as an early and long distance signaling response to NaCl stress[J]. Plant Signaling & Behavior， 2015， 10（10）：e1071753.

[7]David A， Yadav S， Bhatla S C. Sodium chloride stress induces nitric oxide accumulation in root tips and oil body surface accompanying slower oleosin degradation in sunflower seedlings[J]. Physiologia Plantarum， 2010， 140（4）：342-354.

[8]李永進(jìn)， 劉玉艷. 鹽脅迫對二月蘭（Orychophragmus violaceus）種子萌發(fā)的影響[J]. 分子植物育種， 2017， 15（6）： 2368-2374.

[9]王麗艷， 楊帆， 李睿瑞，等. 不同種類鹽脅迫對綠豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J]. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)， 2018， 30（5）： 20-26.

[10]Zribi O T， Labidi N， Slama I， et al. Alleviation of phosphorus deficiency stress by moderate salinity in the halophyte Hordeum maritimum L.[J]. Plant Growth Regul.， 2012， 66（1）：75-85.

[11]Yang S L， Chen K， Wang S S， et al. Osmoregulation as a key factor in drought hardening-induced drought tolerance in Jatropha curcas[J]. Biologia Plantarum， 2015， 59（3）：529-536.

收稿日期：2019-03-29;修回日期：2019-08-12

基金項(xiàng)目：山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目（CXGC2016B10）;中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)（2017）

作者簡介：董亞茹（1987—），女，碩士，助理研究員，主要從事園林植物抗性生理及分子育種研究。E-mail：dongyaru2013@126.com

通訊作者：王向譽(yù)（1978—），女，碩士，副研究員，主要從事海水農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究。E-mail：747309894@qq.com