李依民，梁小燕，張 晗，高 靜，王 楠，徐 進，成世強，彭 亮，張 崗

赤霉素對NaCl脅迫下大黃種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

李依民1, 2，梁小燕1#，張 晗1, 2*，高 靜1，王 楠2，徐 進3, 4，成世強4，彭 亮1，張 崗1, 2*

1. 陜西中醫(yī)藥大學藥學院 陜西省秦嶺中草藥應用開發(fā)工程技術研究中心，陜西 西安 712046 2. 陜西中醫(yī)藥大學藥學院 陜西省中醫(yī)藥管理局“秦藥”研發(fā)重點實驗室，陜西 西安 712046 3. 鎮(zhèn)巴縣百花谷現(xiàn)代農(nóng)牧開發(fā)有限公司，陜西 漢中 723600 4. 鎮(zhèn)巴縣科技進步促進中心，陜西 鎮(zhèn)巴 723600

研究NaCl脅迫下掌葉大黃、唐古特大黃和藥用大黃種子萌發(fā)及幼苗生長特性及赤霉素（GA3）引發(fā)對鹽脅迫下種子萌發(fā)及幼苗發(fā)育的影響。設置0、100、150、200、250 mmol/L NaCl脅迫，200、250 mg/L GA3拌種或浸種實驗，雙層濾紙培養(yǎng)法分析鹽脅迫下3種大黃種子萌發(fā)及幼苗生長指標。3種大黃種子發(fā)芽率隨NaCl濃度增加直線下降、鹽相對傷害率直線上升（＜0.05），子葉長、胚軸長、根長和苗長等受到強烈抑制（＜0.05）。200 mmol/L NaCl下GA3拌種或浸種能顯著提高掌葉大黃種子發(fā)芽率（＜0.05），250 mmol/LNaCl下僅GA3拌種有作用（＜0.05）；200 mmol/L NaCl下2個質(zhì)量濃度GA3拌種、低質(zhì)量濃度浸種提高唐古特大黃種子發(fā)芽率（＜0.05），250 mmol/L NaCl下GA3無促進作用（＞0.05）；GA3拌種和高質(zhì)量濃度GA3浸種能提高150 mmol/L NaCl下藥用大黃種子發(fā)芽率（＜0.05），100 mmol/L NaCl下GA3無促進作用（＞0.05）。GA3浸種能促進鹽脅迫下掌葉大黃、唐古特大黃和藥用大黃幼苗根和苗的生長（＜0.05）。NaCl脅迫下3種大黃種子萌發(fā)及幼苗生長均受到抑制，3種大黃種子和幼苗耐鹽性有差異，藥用大黃耐鹽性最低，GA3拌種或浸種引發(fā)能不同程度緩解高鹽脅迫下大黃種子萌發(fā)和幼苗發(fā)育。

掌葉大黃；唐古特大黃；藥用大黃；種子；鹽脅迫；赤霉素；引發(fā)

隨著氣候環(huán)境的不斷惡化以及人類活動的影響，土壤鹽漬化程度在全球范圍內(nèi)不斷加劇，嚴重影響植物的形態(tài)建成與生態(tài)分布[1]。鹽脅迫通過滲透脅迫引起細胞代謝變化，可能導致植物生長發(fā)育不良、產(chǎn)量或品質(zhì)下降[2-3]。自然情況鹽脅迫下植物種子首先暴露，種子萌發(fā)特性因此成為植物生理代謝的關鍵點。鹽脅迫通常抑制植物種子萌發(fā)，也有研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫對種子萌發(fā)存在濃度效應，如低濃度NaCl（≤0.4%）處理促進棉花種子萌發(fā)，而高濃度（＞0.7%）則顯著抑制[4]。為提高鹽脅迫等逆境下植物種子萌發(fā)、生長勢，研究中常用滲透引發(fā)、激素引發(fā)等方法[5-6]。赤霉素（gibberellin，GA）是一大類重要的植物激素，不僅在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育中起重要作用，還能有效改善鹽脅迫下種子萌發(fā)、幼苗生長發(fā)育[7]，已有GA3引發(fā)處理通關藤[8]、膜莢黃芪[9]等藥用植物種子鹽脅迫下萌發(fā)特性研究的報道。但是，GA3引發(fā)調(diào)控逆境下藥用植物種子萌發(fā)或生長代謝的相關報道普遍較少，研究還有待加強。

大黃為掌葉大黃L.、唐古特大黃Maxim. ex Balf.或藥用大黃Baill.的干燥根和根莖，味苦、性寒，具有瀉下攻積、清熱瀉火、涼血解毒等功效，用于實熱積滯、血熱吐衄、目赤咽腫等癥[10]。大黃主要有蒽醌類、蒽酮類、黃酮類、鞣質(zhì)類等多種有效成分[11]，具有瀉下、抗炎和止血等藥理活性[12]。大黃功效明確、作用顯著，臨床應用十分廣泛，而大黃野生資源有限，主要以栽培方式主產(chǎn)于甘肅、青海、陜西、四川等省區(qū)高海拔區(qū)域[13]。大黃生境主要表現(xiàn)為低溫、高光強、鹽或旱脅迫等方面，對其生長發(fā)育和藥材品質(zhì)形成可能有積極作用。大黃為3基原藥材，不同品種遺傳及習性差異以及人工栽培過程影響因素多等因素導致藥材質(zhì)量不穩(wěn)定。目前，大黃研究主要集中在化學成分、藥理作用、臨床應用及次生代謝調(diào)控等方面[14]，大黃種子萌發(fā)與環(huán)境條件尤其是與鹽脅迫的關系研究尚不清楚。因此，本研究以正品大黃基原植物種子為材料，探索3種大黃種子在鹽脅迫下的響應差異，同時篩選有效緩解鹽害、提高大黃幼苗耐鹽性的最適GA3濃度及施用方式，以促進大黃資源在漸變環(huán)境下的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗所用3種大黃種子由陜西中醫(yī)藥大學藥學院王繼濤高級實驗師鑒定為掌葉大黃L.、唐古特大黃Maxim. ex Balf.和藥用大黃Baill.的干燥成熟種子，分別產(chǎn)自甘肅省和政縣、甘肅省合作縣、陜西省鎮(zhèn)巴縣。GA3購自上海源葉生物公司，NaCl為國產(chǎn)分析純。

1.2 方法

選擇大小均勻、飽滿的3種大黃種子，分別置于蒸餾水中浸泡24 h后，按照黑小斌等[13]建立的方法進行大黃種子消毒處理，用無菌蒸餾水沖洗3～4次后待用。

使用NaCl模擬鹽脅迫。將NaCl配制成0（CK）、100、150、200、250 mmol/L 5個濃度梯度的溶液。預試驗發(fā)現(xiàn)NaCl濃度≥250 mmol/L處理對掌葉大黃種子萌發(fā)產(chǎn)生明顯抑制，當NaCl濃度≥200 mmol/L明顯抑制唐古特大黃種子萌發(fā)，所以二者在200和250 mmol/L NaCl條件下實驗；NaCl濃度為150 mmol/L處理藥用大黃種子萌發(fā)率明顯降低，故選用100和150 mmol/L NaCl為實驗濃度。

預試驗發(fā)現(xiàn)GA3≤200 mg/L對大黃種子萌發(fā)無促進作用，GA3≥300 mg/L對大黃種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制，所以GA3設定200和250 mg/L。GA3施用方式為拌種和浸種2種[15]。拌種：將GA3與NaCl配制成符合研究條件的溶液，加入種子發(fā)芽床，使GA3始終貫穿整個處理過程。浸種：將大黃種子浸泡于GA3溶液24 h后用蒸餾水沖洗至凈后置入發(fā)芽床，此后種子不再與GA3接觸。試驗在墊有3層濾紙的150 mmol/L培養(yǎng)皿中實施，每個培養(yǎng)皿中100粒種子，重復3次。所有材料在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，（20±2）℃、12 h/12 h光照/黑暗、光照強度15 000 lx。每天加入適量的溶液，以保持濾紙濕潤。

1.3 種子萌發(fā)指標測定

每天記錄種子的發(fā)芽個數(shù)，連續(xù)觀察10 d。第5天計算其發(fā)芽勢；第10天計算其發(fā)芽率和相對NaCl傷害率。

發(fā)芽勢＝第5天種子發(fā)芽率/供試種子總數(shù)

種子發(fā)芽率＝第10天種子萌發(fā)總數(shù)/供試種子總數(shù)

相對NaCl傷害率＝(對照發(fā)芽率?處理發(fā)芽率)/對照發(fā)芽率

1.4 幼苗生長指標測定

實驗第10天，從各重復組中每組任意取10株幼苗測量其子葉、胚軸、根及苗長。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2019對數(shù)據(jù)進行繪圖分析，SPSS 24.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件對種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、相對NaCl傷害率、子葉長、胚軸長、根長、苗長進行處理和差異顯著性檢驗（LSD法）。

2 結果與分析

2.1 NaCl脅迫對大黃種子萌發(fā)的影響

大黃種子在鹽脅迫下的萌發(fā)結果見圖1。隨著NaCl濃度的增大，3種大黃種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢整體呈下降趨勢。當NaCl濃度≥200 mmol/L時，掌葉大黃種子發(fā)芽率顯著下降（＜0.05）、其發(fā)芽勢隨鹽濃度增加逐漸顯著下降（＜0.05）。當NaCl濃度≥150 mmol/L時，唐古特大黃種子發(fā)芽率顯著下降（＜0.05）、其發(fā)芽勢在NaCl濃度≥200 mmol/L時顯著下降（＜0.05）。當NaCl濃度≥100 mmol/L時，藥用大黃種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢均顯著下降（＜0.05）。

同一物種不同小寫字母表示處理間差異顯著（P＜0.05）

為直觀顯示3種大黃種子萌發(fā)對鹽脅迫的差異，利用不同NaCl濃度下各種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢與各自CK數(shù)值的百分比作圖。圖2結果表明，隨鹽濃度增加，掌葉大黃種子相對發(fā)芽率分別為97.24%、96.20%、84.48%、41.72%，唐古特大黃種子相對發(fā)芽率分別為98.2%、81.6%、80.22%、39.56%，藥用大黃種子相對發(fā)芽率變化最大，分別為77.78%、39.16%、11.43%、1.59%；唐古特大黃種子相對發(fā)芽勢變化較小，分別為94.12%、89.22%、36.28%、6.37%，掌葉大黃種子次之，為95.51%、62.07%、32.76%、3.44%，最后為藥用大黃種子，為36.59%、4.3%、0、0。因此，掌葉大黃和唐古特大黃種子耐鹽性明顯高于藥用大黃。

不同小寫字母表示處理間差異性顯著（P＜0.05）

2.2 NaCl脅迫對大黃幼苗生長的影響

在不同濃度NaCl條件下，3種大黃幼苗生長受到不同程度抑制（表1）。與CK相比，掌葉大黃幼苗的子葉、胚軸長隨鹽濃度的增大而遞減（＜0.05），其根和苗長在NaCl＞150 mmol/L時受到顯著抑制（＜0.05）。當NaCl＞100 mmol/L時，唐古特大黃幼苗的子葉受到顯著抑制（＜0.05），胚軸生長表現(xiàn)為低濃度促進（＜0.05），高濃度抑制（＜0.05），根長和苗長隨鹽濃度的增大也受到明顯抑制（＜0.05）。藥用大黃幼苗的子葉、胚軸、根及苗長均顯著降低（＜0.05）。從表1還可以看出，3種大黃種子所受鹽相對傷害率隨鹽濃度增大依次遞增，藥用大黃的相對傷害率變化速率最大。

表1 不同濃度NaCl對大黃種子幼苗生長的影響

Table 1 Effects of different concentrations of NaCl on seedling growth of rhubarb seedlings

物種處理子葉長/mm胚軸長/mm根長/mm苗長/mm相對傷害率/% 掌葉大黃CK5.98±0.40a9.53±1.07a34.50±3.15a58.47±3.21a0.00 100 mmol·L?1NaCl5.43±0.62b7.77±0.73b27.73±1.89b44.08±1.15b0.03 150 mmol·L?1 NaCl5.10±0.59b6.80±0.55c17.05±2.86c31.48±2.18c0.04 200 mmol·L?1 NaCl3.38±0.21c5.32±1.01d4.67±0.42d15.53±0.52d0.24 250 mmol·L?1 NaCl3.49±0.32c5.14±0.80d2.51±0.11d12.32±1.31d0.59 唐古特大黃CK5.01±0.56a5.32±0.69b30.29±2.57a44.28±1.55a0.00 100 mmol·L?1 NaCl4.71±0.33a6.48±0.26a26.33±0.66b38.07±0.34b0.02 150 mmol·L?1 NaCl3.68±0.40b4.32±0.75bc5.95±0.84c16.03±0.90c0.18 200 mmol·L?1 NaCl3.02±0.00b3.75±0.34c4.07±0.53cd12.48±1.01d0.20 250 mmol·L?1 NaCl3.29±0.54b3.14±1.27c2.18±0.45d9.89±2.15e0.60 藥用大黃CK6.11±0.64a8.28±1.40a40.38±1.95a58.16±2.61a0.00 100 mmol·L?1 NaCl4.67±0.46b6.38±0.33b17.58±1.77b31.35±0.58b0.29 150 mmol·L?1 NaCl3.51±0.21c5.45±0.56b7.27±0.15c17.79±0.76c0.61 200 mmol·L?1 NaCl3.53±0.08c3.75±0.40c3.59±0.77d12.08±1.14d0.89 250 mmol·L?1 NaCl???10.54±0.40d0.98

同列不同小寫字母表示組內(nèi)差異顯著（＜0.05），?表示不可測量

Different lowercase letters in the same column showed significant differences among different treatments at the 0.05 level, – indicates undetected.

2.3 赤霉素對NaCl脅迫下大黃種子萌發(fā)及幼苗生長發(fā)育的影響

以CK為空白、2種鹽濃度為對照，分別統(tǒng)計2種質(zhì)量濃度GA3不同施用方式下大黃種子萌發(fā)及幼苗生長情況，結果見表2、3。

在200 mmol/L NaCl脅迫下，對掌葉大黃種子實施200或250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率顯著高于對照（＜0.05），高質(zhì)量濃度GA3處理時發(fā)芽勢顯著高于對照（＜0.05）；子葉長、胚軸長與對照相比無差異（＞0.05），根長顯著降低、苗長在低濃度GA3處理時顯著降低（＜0.05）。當用200和250 mg/L GA3浸種處理時（表3），種子發(fā)芽率比對照顯著提高、低質(zhì)量濃度GA3促進發(fā)芽勢（＜0.05）；子葉長、胚軸長及根長與對照相比無差異（＞0.05），高濃度GA3浸種促進苗長（＜0.05）。

在250 mmol/L NaCl脅迫下，掌葉大黃種子經(jīng)200和250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率比對照顯著提高（＜0.05），發(fā)芽勢極低且與對照相比無差異（＞0.05）；低質(zhì)量濃度GA3拌種下幼苗子葉長、胚軸長、根長和苗長與對照相比均無差異（＞0.05），高質(zhì)量濃度GA3拌種嚴重抑制幼苗生長（＜0.05）。以200和250 mg/L GA3浸種（表3），種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢與對照相比無差異（＞0.05），發(fā)芽勢極低且無差異（＞0.05）；子葉長、胚軸長與對照相比無差異（＞0.05），2個質(zhì)量濃度GA3都能促進根長和苗長（＜0.05）。

在200 mmol/L NaCl脅迫下，對唐古特大黃種子采用200和250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率顯著高于對照（＜0.05），發(fā)芽勢無顯著變化（＞0.05）；子葉長和根長與對照相比無顯著差異（＞0.05），胚軸長和苗長比對照增長（＜0.05）。當用200和250 mg/L GA3浸種（表3）時，低質(zhì)量濃度GA3處理下發(fā)芽率與對照相比顯著提高（＜0.05），發(fā)芽勢無顯著變化（＞0.05）；2個質(zhì)量濃度GA3都促進子葉、胚軸、根和苗的生長（＜0.05）。

在250 mmol/L NaCl脅迫下，對唐古特大黃種子施用200和250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率、發(fā)芽勢與對照相比無顯著差異（＞0.05）；低質(zhì)量濃度GA3處理下幼苗子葉與對照相比無顯著變化（＞0.05），胚軸、根和苗受到促進（＜0.05），高質(zhì)量濃度GA3處理抑制幼苗生長（＜0.05）。當用200和250 mg/L GA3浸種時（表3），種子發(fā)芽率與對照相比無顯著差異（＞0.05），發(fā)芽勢極低且高濃度GA3有促進作用（＜0.05）；幼苗子葉長與對照相比無顯著變化（＞0.05），2個質(zhì)量濃度GA3浸種顯著促進胚軸、根和苗的生長（＜0.05）。

表2 GA3拌種對NaCl脅迫下大黃種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

Table 2 Effect of seed dressing with GA3 on seed germination and seedling growth of rhubarb under NaCl stress

物種處理發(fā)芽率/%發(fā)芽勢/%子葉長/mm胚軸長/mm根長/mm苗長/mm 掌葉大黃200 mmol·L?1 NaCl67.33±4.68c10.67±6.53c3.38±0.21b5.32±1.01b 4.67±0.42b15.53±0.52bc 200 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA384.00±3.65b 16.00±1.63bc3.75±0.42b6.38±1.27b 3.74±1.10c14.79±1.40c 200 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA395.20±3.90a22.80±3.35b4.06±0.50b7.36±1.09b 4.24±2.51b16.46±2.33b CK95.67±5.57a94.00±5.37a5.98±0.40a9.53±1.07a34.50±3.15a58.47±3.21a 250 mmol·L?1 NaCl25.67±7.42c 1.20±1.10b3.49±0.32b5.14±0.80b 2.51±0.11b12.32±1.31b 250 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA353.60±2.19b 4.33±2.34b4.54±0.61b6.77±1.72b 6.09±1.85b17.68±2.06b 250 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1GA354.00±1.63b 3.33±2.31b???? 唐古特大黃200 mmol·L?1 NaCl46.00±7.21c13.00±1.41b3.02±0.00b3.75±0.34c 4.07±0.53b12.48±1.01c 200 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA369.50±1.92b13.60±2.97b3.07±0.38b6.04±0.10b 3.09±1.16b 15.38±2.02bc 200 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA366.40±4.78b17.00±5.03b3.48±0.62b6.66±1.10b 4.65±1.57b18.33±1.52b CK79.20±2.68a74.40±1.67a5.01±0.56a5.32±0.69a30.29±2.57a44.28±1.55a 250 mmol·L?1 NaCl40.00±6.33b 2.00±0.00b3.29±0.54b3.14±1.27c 2.18±0.45c 9.89±2.15c 250 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA342.67±3.06b 2.00±0.00b3.58±0.10b5.12±1.28b 3.27±1.86b13.39±1.72b 250 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA340.50±3.00b 2.00±0.00b???? 藥用大黃100 mmol·L?1 NaCl55.00±6.48b19.83±2.40c4.67±0.46b6.38±0.33b17.58±1.77c31.35±0.58b 100 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA352.33±2.08b 22.33±1.16bc5.37±1.21b8.68±1.84ab23.12±8.03b36.67±4.78b 100 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA349.00±5.66b27.00±2.83b5.69±0.57b8.69±1.70ab19.15±5.34b34.92±4.20b CK69.83±4.40a51.83±4.58a6.11±0.64a8.28±1.40a40.38±1.95a58.16±2.61a 150 mmol·L?1 NaCl20.00±4.56c 2.83±2.79c3.51±0.21c5.45±0.56c7.27±0.15c17.79±0.76c 150 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA332.33±2.31b 7.67±0.58bc4.30±0.58b5.87±0.70b7.96±1.34c19.79±1.42c 150 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA334.33±3.51b10.00±3.46b4.67±0.66b6.43±1.48b12.76±1.50b26.57±4.14b

同列同一鹽濃度與CK組內(nèi)不同小寫字母表示差異顯著（＜0.05）,?表示不可測量。下同

In the same column, different lowercase letters among the same salt concentrations and CK groups showed significant differences at the 0.05 level, ? indicates undetected, same as below

表3 GA3浸種對NaCl脅迫下大黃種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

Table 3 Effects of seed soaking with GA3 on seed germination and seedling growth of rhubarb under NaCl stress

物種處理發(fā)芽率/%發(fā)芽勢/%子葉長/mm胚軸長/mm根長/mm苗長/mm 掌葉大黃200 mmol·L?1 NaCl67.33±4.68c10.67±6.53d3.38±0.21b5.32±1.01b 4.67±0.42c15.53±0.52c 200 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA386.80±4.38b62.00±5.89b4.74±0.84b7.43±1.83b16.44±0.42b30.08±0.95b 200 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA380.00±6.63b26.80±3.63c5.87±0.59b8.22±1.49b17.96±0.33b33.14±0.65b CK95.67±5.57a94.00±5.37a5.98±0.40a9.53±1.07a34.50±3.15a58.47±3.21a 250 mmol·L?1 NaCl25.67±7.42b1.20±1.10c3.49±0.32b5.14±0.80b 2.51±0.11c12.32±1.31c 250 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA326.40±4.34b3.50±1.92b4.42±0.38b6.19±1.10b 9.61±2.21b22.49±1.71b 250 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA321.67±6.62b4.00±2.31b4.61±0.42b7.22±1.30b11.35±2.47b24.87±1.17b 唐古特大黃200 mmol·L?1 NaCl46.00±7.21c13.00±1.41b3.02±0.00c3.75±0.34c 4.07±0.53c12.48±1.01c 200 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA356.40±7.54b17.33±6.11b4.26±0.73b6.69±0.70b15.27±2.20b28.11±2.27b 200 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA354.00±2.83bc20.00±7.83b4.37±0.55b5.05±0.52b12.44±1.33b24.20±1.67b CK79.20±2.68a74.40±1.67a5.01±0.56a5.32±0.69a30.29±2.57a44.28±1.55a 250 mmol·L?1 NaCl40.00±6.33b2.00±0.00c3.29±0.54b3.14±1.27c 2.18±0.45c 9.89±2.15c 250 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA332.80±5.02b2.00±0.00c3.68±0.29b4.96±0.52b 8.85±2.24b19.04±2.14b 250 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA339.20±4.60b7.00±2.58b3.85±0.47b5.36±0.53b10.05±1.96b21.21±2.76b 藥用大黃100 mmol·L?1 NaCl55.00±6.48b19.83±2.40b4.67±0.46b6.38±0.33c17.58±1.77c31.35±0.58c 100 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA357.33±7.77b8.67±1.53c5.12±0.90b8.06±0.75b22.04±3.63b37.61±4.58bc 100 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA365.67±5.13ab9.33±1.16c5.27±0.44b8.66±1.39ab23.50±3.28b40.66±2.90b CK69.83±4.40a51.83±4.58a6.11±0.64a8.28±1.40a40.38±1.95a58.16±2.61a 150 mmol·L?1 NaCl20.00±4.56c2.83±2.79b3.51±0.21c5.45±0.56c 7.27±0.15c17.79±0.76c 150 mmol·L?1 NaCl+200 mg·L?1 GA325.50±4.95bc1.00±0.00b3.92±0.52b6.97±1.42b 7.91±2.49b19.54±2.52b 150 mmol·L?1 NaCl+250 mg·L?1 GA333.50±0.71b0.33±0.58b3.76±0.57b6.22±1.53b 7.77±1.46b19.31±1.32b

在100 mmol/L NaCl脅迫下，對藥用大黃種子實施200和250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率與對照相比無顯著差異（＞0.05），高質(zhì)量濃度GA3處理顯著提高發(fā)芽勢（＜0.05）；子葉長、胚軸長和苗長與對照相比無顯著變化（＞0.05），根長受到促進（＜0.05）。以200和250 mg/L GA3浸種（表3）時，種子發(fā)芽率與對照相比無顯著差異（＞0.05），發(fā)芽勢顯著抑制（＜0.05）；子葉長與對照相比未達到顯著差異水平（＞0.05），2個質(zhì)量濃度GA3促進胚軸、根和苗的生長（＜0.05）。在150 mmol/L NaCl脅迫下，對藥用大黃種子實施200和250 mg/L GA3拌種（表2），發(fā)芽率與對照相比均顯著提高、高質(zhì)量濃度GA3能提高發(fā)芽勢（＜0.05）；2個質(zhì)量濃度GA3顯著促進幼苗子葉和胚軸的生長（＜0.05），高濃度GA3顯著促進根和苗生長（＜0.05）。用200和250 mg/L GA3浸種（表3）時，高質(zhì)量濃度顯著改善發(fā)芽率（＜0.05），發(fā)芽勢極低（＜1.00%）且與對照相比無顯著差異（＞0.05）；2個濃度GA3處理下，幼苗子葉長、胚軸長、根長與苗長等均提高（＜0.05）。

3 討論

鹽堿脅迫屬于植物面臨的化學類環(huán)境脅迫因素[16]。藥用植物在長期適應這類與水分相關的復雜脅迫中，不斷積累相關遺傳變異成為其品質(zhì)形成的重要條件[17]。大黃生境通常陽光充足、晝夜溫差大，并常常伴隨著干旱、紫外輻射及養(yǎng)分缺乏的脅迫，研究表明環(huán)境與遺傳作用共同導致大黃化學成分及含量的差異[18]。本研究首次系統(tǒng)開展3種大黃種子萌發(fā)及幼苗發(fā)育對鹽脅迫的響應，為科學闡明極端條件下不同大黃種質(zhì)品質(zhì)形成機制奠定基礎。研究結果發(fā)現(xiàn)3種大黃種子最終發(fā)芽率、發(fā)芽勢均隨NaCl脅迫強度的增強而降低，相對傷害率隨鹽濃度增大而加劇，這與蒙古黃芪和膜莢黃芪在鹽濃度下的發(fā)芽率及傷害率趨勢一致[19-20]。3種大黃幼苗子葉長、胚軸長、根長和苗長隨NaCl濃度而變短，符合前人關于通關藤、黃芪等研究趨勢[8-9]。植物耐鹽性差異與細胞眾多生理生化代謝過程密切相關[21]。大黃藥材質(zhì)量分析研究顯示掌葉大黃和唐古特大黃化學指紋圖譜比藥用大黃的復雜，說明二者復雜的化學組分特征[22]。掌葉大黃和唐古特大黃通常分布海拔高于藥用大黃，生境條件更為苛刻，提示二者可能表現(xiàn)出對環(huán)境脅迫較高的耐受性，本研究的發(fā)現(xiàn)也印證了這一點，即藥用大黃種子萌發(fā)和幼苗生長受鹽脅迫影響最大，對鹽脅迫的耐受性最差。

在植物種子萌發(fā)過程中，赤霉素對種皮的蠟質(zhì)層具有不同程度的腐蝕作用，可以增加胚的生長勢，還能促進生長素的合成和細胞分裂膨大，提高種子胚內(nèi)酶活性及代謝活動[23]。研究證實鹽脅迫下一定濃度GA3浸種引發(fā)能有效改善通關藤[8]、黃芪[9]、金背杜鵑[24]、紫錐菊[25]等植物種子萌發(fā)，鮮有GA3拌種的報道。本研究發(fā)現(xiàn)GA3拌種或浸種均能提高200 mmol/L NaCl下掌葉大黃種子發(fā)芽率，鹽濃度為250 mmol/L NaCl時，僅GA3拌種促進種子發(fā)芽；GA3拌種或低質(zhì)量濃度（200 mg/L）GA3浸種能促進200 mmol/L NaCl下唐古特大黃種子發(fā)芽，鹽濃度達到250 mmol/L NaCl時，GA3拌種或浸種均喪失促進作用；GA3拌種或浸種對100 mmol/L NaCl脅迫下藥用大黃種子發(fā)芽無促進作用，GA3拌種或高濃度（250 mg/L）GA3浸種能促進150 mmol/L NaCl脅迫下種子發(fā)芽。3種大黃種子萌發(fā)對GA3引發(fā)有明顯差異，拌種或浸種在不同鹽濃度下均有促進作用，可能與3個物種遺傳及生理特征有關。GA3浸種通常是通過提高種皮透水、透氣性，增強種子內(nèi)生理生化過程與呼吸作用，促進胚的發(fā)育及種子萌發(fā)[23-24]。3種大黃在生理上響應GA3拌種或浸種以促進鹽脅迫下種子萌發(fā)的差異機制值得深入探究。

鹽脅迫下GA3引發(fā)不僅對植物種子萌發(fā)有促進作用，而且對幼苗生長發(fā)育的影響在不同植物中有一定變化。NaCl脅迫下，番茄種子施加GA3后其芽和根均長于空白對照[26]，高質(zhì)量濃度（400 mg/L）GA3浸種36 h膜莢黃芪，其芽和根短于中等濃度GA3浸種[9]。本研究發(fā)現(xiàn)GA3浸種均能促進鹽脅迫下掌葉大黃、唐古特大黃和藥用大黃幼苗根和苗的生長，尤其是當鹽濃度增至150 mmol/L NaCl時，高質(zhì)量濃度（250 mg/L）GA3浸種顯著促進藥用大黃根和苗的生長。這些結果說明在本實驗設定的鹽脅迫與200 mg/L或250 mg/L 2個質(zhì)量濃度GA3條件下，GA3浸種有利于掌葉大黃和唐古特大黃幼苗發(fā)育，GA3拌種或浸種均有利于高鹽脅迫下藥用大黃幼苗發(fā)育。鹽脅迫下，GA3提高種子中以α-淀粉酶為主的水解酶活性，使貯藏物質(zhì)大部分分解，為種子萌發(fā)提供非結構性碳水化合物和其他養(yǎng)分[27]，從而輸送到新生器官供生長使用，這可能是本研究GA3引發(fā)促進鹽脅迫下大黃幼苗生長的原因所在。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)在250 mmol/L NaCl時，掌葉大黃和唐古特大黃幼苗生長受到顯著抑制但尚可發(fā)育，而高濃度GA3拌種嚴重抑制高鹽脅迫下大黃幼苗的生長發(fā)育，暗示GA3拌種條件下可能與鹽脅迫產(chǎn)生效應來增強抑制作用，但是其具體機制有待于下一步研究。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Effects of gibberellin on seed germination and seedling growth ofunder NaCl stress

LI Yi-min1, 2, LIANG Xiao-yan1, ZHANG Han1, 2, GAO Jing1, WANG Nan2, XU Jin3, 4, CHENG Shi-qiang4, PENG Liang1, ZHANG Gang1, 2

1. Shaanxi Qinling Application Development and Engineering Center of Chinese Herbal Medicine, College of Pharmacy, Shaanxi University of Chinese Medicine, Xi’an, 712046, China 2. Key Laboratory for Research of "Qin Medicine" of Shaanxi Administration of Traditional Chinese Medicine, College of Pharmacy, Shaanxi University of Chinese Medicine, Xi’an 712046, China 3. Baihua Valley Modern Agriculture and Animal Husbandry Development Co., Ltd., of Zhenba County, Hanzhong 723600, China 4.Promotion Center of Science and Technology Progress of Zhenba County, Zhenba 723600, China

To reveal the characteristics of seed germination and seedling growth of,andand the effects of gibberellin (GA3) priming on seed germination and seedling development under high salinity stress.The double-layer filter paper culture method was used for the analyses of seed germination and seedling growth of three rhubarbs under various treatments including 0, 100, 150, 200, 250 mmol/L NaCl stresses, and seed dressing or seed soaking with 200 and 250 mg/L GA3, respectively.Seed germination rates of three rhubarbs decreased and the relative injury rate of salinity increased with the increasement of NaCl concentration (＜0.05). The cotyledon, hypocotyl, root and seedlings length were all strongly inhibited with the increasement of NaCl concentration (＜0.05). Seed dressing or soaking with GA3 could significantly improve the germination rate ofunder 200 mmol/L NaCl (＜0.05), and under 250 mmol/L NaCl only seed dressing had effect (＜0.05). Seed dressing with two concentrations of GA3 and seed soaking at low concentration of GA3 improved the germination rate ofunder 200 mmol/L NaCl (＜0.05), and under 250 mmol/L NaCl GA3 had no promoting effect (＞0.05). Seed dressing with GA3 and seed soaking with high concentration GA3 enhanced the seed germination rate ofunder 150 mmol/L NaCl (＜0.05), and under 100 mmol/L NaCl GA3 had no promoting effect (＞0.05). Seed soaking with GA3 could promote the growth of root and seedling for,andunder the included salinity stresses (＜0.05).Seed germination and seedling growth of the three rhubarbs under the included NaCl stressesall showed repressed. The three species displayed different tolerance at the seed and seedlings stages against salinity stress, andwas the least. Either Seed dressing or soaking with GA3 priming could alleviate the seed germination and seedling development of rhubarbs under high salinity stresses.

L.;Maxim.ex Balf;Baill; seed; salt stress; gibberellin; priming

R286.12

A

0253 - 2670(2022)18 - 5834 - 08

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.18.026

2022-03-10

國家自然科學基金資助項目（81973430）；國家自然科學基金資助項目（82104334）；陜西省重點產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈（2021ZDLSF04-01）；陜西省中醫(yī)藥管理局重點專項（2021-QYZL-02）；陜西省教育廳重點項目（20JY013）；省部共建特色秦藥資源研究開發(fā)國家重點實驗室（培育）開放課題（QY202101）；陜西中醫(yī)藥大學科創(chuàng)新團隊項目（2019-QN01）；中央本級重大增減支項目（2060302）

李依民，女，博士，副教授，研究方向為中藥資源評價與高效利用。E-mail: 2051058@sntcm.edu.cn

張 崗，男，博士，教授，研究方向為中藥資源與分子生藥學。E-mail: jay_gumling2003@aliyun.com

張 晗，男，博士，講師，研究方向為中藥資源評價與高效利用。Tel/Fax: 86-29-38185165 E-mail: 2051121@sntcm.edu.cn

#并列第一作者 梁小燕，女，碩士，研究方向為中藥資源評價與高效利用。E-mail: 1446200532@qq.com

[責任編輯 時圣明]