“故城三豆”種子萌發(fā)耐鹽性研究

平海濤，劉曉慶

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000)

“故城三豆”種子萌發(fā)耐鹽性研究

平海濤，劉曉慶

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000)

對不同鹽脅迫條件下的河北故城三豆：紅豆、黑豆和綠豆種子萌發(fā)的發(fā)芽率、相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、下胚軸長、根長進(jìn)行了測算，分析了耐鹽質(zhì)量濃度，耐鹽半致死質(zhì)量濃度，耐鹽極限質(zhì)量濃度和各指標(biāo)的隸屬函數(shù)，綜合評價(jià)了“故城三豆”的耐鹽性．在鹽脅迫下，總體趨勢是各指標(biāo)隨 NaCl質(zhì)量濃度的升高而下降，但不同種反應(yīng)不同．綜合分析得出耐鹽性強(qiáng)弱順序?yàn)椋壕G豆＞紅豆>黑豆．

紅豆；黑豆；綠豆；耐鹽性

“故城三豆”是指河北故城生產(chǎn)的“冀紅小豆五號”紅豆、“青仁烏豆”黑豆與“冀綠七號”綠豆，均為豆科豆屬．故城依托當(dāng)?shù)匾穗s糧生產(chǎn)的生態(tài)環(huán)境，其特產(chǎn)“故城三豆”遠(yuǎn)銷海內(nèi)外．戰(zhàn)國時(shí)期的著名醫(yī)學(xué)家扁鵲的著名處方三豆飲的主要原料就是這三種豆，三豆飲有助于活血解毒，保養(yǎng)皮膚；主治水腫脹滿脈數(shù)而虛細(xì)，小便不利，不堪行水者．“故城三豆”作為河北乃至中國的重要的雜糧作物，不但具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，還具有固氮作用，能提高土壤的肥力．然而，土壤的鹽漬化問題已日趨威脅著有限的土壤資源，我國約有鹽堿地660萬hm2[1]，土地鹽堿化成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最嚴(yán)重問題之一．

本實(shí)驗(yàn)采用不同質(zhì)量濃度 NaCl對“故城三豆”進(jìn)行鹽脅迫處理，以研究鹽脅迫對三豆的萌發(fā)生長及抗性的差異性，旨為“故城三豆”的推廣種植提供依據(jù)．

1 材料方法

1.1 供試材料

故城三豆“冀紅小豆五號”紅豆，“青仁烏豆”黑豆，“冀綠七號”綠豆．供試鹽為分析純NaCl．

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

供試種子分別用3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 g/L 7個(gè)NaCl質(zhì)量濃度梯度處理，以蒸餾水為對照組．每處理播種30粒，各設(shè)3個(gè)重復(fù)．處理方法：取直徑90 mm的潔凈玻璃培養(yǎng)皿，均勻放置3種種子各30粒(挑選大小一致籽粒飽滿種皮完好的種子，播種前用0.1%氯化汞消毒10 min)，加入適量的不同質(zhì)量濃度的處理溶液，蓋上皿蓋，于 24 ℃恒溫培養(yǎng)．每 24 h更換相應(yīng)的溶液并記錄發(fā)芽數(shù)，連續(xù)兩天的新發(fā)芽種子數(shù)為零時(shí)結(jié)束記錄．測量下胚軸和胚根長度，每個(gè)隨機(jī)處理測量10株，3次重復(fù)．之后將測量過的幼苗至于80 ℃的烘干箱中干燥，當(dāng)兩次測量結(jié)果相差小于0.01 g時(shí)結(jié)束．

1.3 指標(biāo)的計(jì)算

發(fā)芽率=(最終發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%；相對發(fā)芽率=(某處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率)×100%；發(fā)芽指數(shù)GI=∑(Gt/Dt) (Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為天數(shù))．

1.4 耐鹽性分析方法

1) 耐鹽分析方法．耐鹽質(zhì)量濃度：發(fā)芽率達(dá)到對照組發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)達(dá)對照組發(fā)芽指數(shù)的 75%時(shí)的發(fā)芽率所對應(yīng)的 NaCl質(zhì)量濃度為耐鹽質(zhì)量濃度；耐鹽極限質(zhì)量濃度：發(fā)芽率達(dá)到對照組發(fā)芽率 10%時(shí)的相應(yīng)鹽質(zhì)量濃度；耐鹽半致死質(zhì)量濃度：發(fā)芽率達(dá)到對照組發(fā)芽率 50%時(shí)的相應(yīng)鹽質(zhì)量濃度．活力指數(shù)=相對發(fā)芽率×生物量．

2) 綜合評價(jià)法．利用模糊數(shù)學(xué)中的求隸屬函數(shù)的方法[2]．進(jìn)行各指標(biāo)抗鹽性綜合評價(jià)．其公式為：A:xij=(xij－xjmin)/(xjmax-xjmin), B:1－(xij－xjmin)/(xjmax－xjmin), C:∑xij/n，其中：Xij表示 i種類 j指標(biāo)的抗鹽隸屬函數(shù)值，Xmin和Xmax分別表示各種類指標(biāo)的最大和最小測定值，如果抗性指標(biāo)測定值與抗性呈正相關(guān)用A式，反之用B式．n表示抗性測定指標(biāo)總和．先求出各個(gè)抗鹽指標(biāo)在不同鹽質(zhì)量濃度下的隸屬值，再把每一指標(biāo)在不同鹽質(zhì)量濃度下的隸屬值累加求平均值，最后再將各品種不同抗鹽指標(biāo)的隸屬值累加求其平均值，平均值越大則表明其抗鹽性越強(qiáng)．

3) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析．采用Excel軟件作圖和spss V18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件分析．

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對種子萌發(fā)的影響

由表 1可知，整體上三豆相對發(fā)芽率都隨 NaCl質(zhì)量濃度的上升而下降，其中低質(zhì)量濃度 NaCl對綠豆的最終發(fā)芽數(shù)沒有影響．觀察發(fā)現(xiàn)，第二天時(shí)綠豆都已經(jīng)達(dá)到了最終發(fā)芽數(shù)，而在第4天紅豆和黑豆達(dá)到了最終發(fā)芽數(shù)，且在第2天與第3天之間有一個(gè)發(fā)芽暫停的過程．全過程中3種豆的發(fā)芽都沒有受到NaCl的影響而延長發(fā)芽時(shí)間．

由表1可知，低質(zhì)量濃度NaCl對綠豆的發(fā)芽率沒有影響，當(dāng)質(zhì)量濃度超過3 g/L發(fā)芽率則隨著NaCl的質(zhì)量濃度升高而下降可見高質(zhì)量濃度的 NaCl影響了綠豆種子的發(fā)芽率．紅豆和黑豆則是隨著 NaCl質(zhì)量濃度的上升而發(fā)芽率下降．低質(zhì)量濃度的 NaCl就會對黑豆和紅豆的發(fā)芽率產(chǎn)生影響．這可初步看出綠豆在發(fā)芽方面的耐鹽性要高于黑豆和紅豆．

表1 鹽脅迫下的三豆相對發(fā)芽率比較

2.2 鹽脅迫對種子耐鹽程度分析

表2 三豆的耐鹽程度分析

本實(shí)驗(yàn)采用發(fā)芽率達(dá)到對照組發(fā)芽率[3]和發(fā)芽指數(shù)[4]達(dá)對照組發(fā)芽指數(shù)的75%時(shí)的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)所對應(yīng)的NaCl質(zhì)量濃度為耐鹽質(zhì)量濃度，50%時(shí)的質(zhì)量濃度為半致死質(zhì)量濃度，10%的質(zhì)量濃度為耐鹽極限質(zhì)量濃度．

對紅豆、黑豆和綠豆的發(fā)芽率進(jìn)行回歸分析，三豆的數(shù)據(jù)中均為三次函數(shù)的方程的R2值最高．三豆的發(fā)芽率與質(zhì)量濃度整體上呈負(fù)相關(guān)．

2.3 鹽脅迫對下胚軸和根長度的影響

由觀察可知，NaCl質(zhì)量濃度的增大對綠豆的下胚軸和胚軸存在著較嚴(yán)重的抑制，6 g/L的NaCl在一定程度上較3 g/L更有利于根的伸長，但遠(yuǎn)低于對照組的長度之后隨著質(zhì)量濃度的升高根的長度減少，下胚軸整體上和NaCl的質(zhì)量濃度呈負(fù)相關(guān)．黑豆的下胚軸和根的情況和綠豆相似．低質(zhì)量濃度的NaCl對紅豆的下胚軸的伸長有促進(jìn)作用，以9 g/L的促進(jìn)作用最強(qiáng)，當(dāng)NaCl質(zhì)量濃度達(dá)到12 g/L時(shí)對下胚軸的長度起到較大的抑制作用，當(dāng)NaCl質(zhì)量濃度達(dá)到15 g/L時(shí)長度降為零．對根的抑制總體上與NaCl質(zhì)量濃度呈負(fù)相關(guān)．

2.4 耐鹽綜合評價(jià)

通過對三豆的發(fā)芽率，發(fā)芽指數(shù)，根的長度的抗鹽性的隸屬值總平均值大小進(jìn)行綜合分析(見表 3)，綜合評價(jià)其耐鹽性．由表3知，綠豆的耐鹽性最強(qiáng)，紅豆次之，黑豆最差．

表3 三豆耐鹽性綜合比較

3 結(jié)論與討論

由以上可知，“故城三豆”總體上是隨著 NaCl升高而導(dǎo)致了發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)的下降，但在較低的質(zhì)量濃度下對綠豆的作用不明顯，說明綠豆種子具有一定的適應(yīng)性．有人[5]認(rèn)為，高質(zhì)量濃度的 NaCl脅迫下，種子發(fā)芽顯著降低，這可能是由于高質(zhì)量濃度的 NaCl毒害作用，使細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)作用、膜脂和脂肪酸的組成及生理代謝酶活性等方面產(chǎn)生不良影響所致．也有人[6]認(rèn)為，植物在鹽脅迫后，質(zhì)膜會發(fā)生一系列的協(xié)變，其組分、透性、運(yùn)輸、離子流等都會受到影響而發(fā)生變化，從而損害膜的正常生理功能，進(jìn)而影響細(xì)胞的代謝作用，使得植物代謝過程發(fā)生協(xié)變，細(xì)胞的生理功能受到不同程度的破壞．較低鹽質(zhì)量濃度對紅豆種子的下胚根伸長有一定的促進(jìn)作用．可以認(rèn)為 NaCl對三豆種子的萌發(fā)存在著多方面的抑制如發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、胚根長和下胚軸長等．最后通過隸屬函數(shù)的綜合評價(jià)法得出三豆的抗鹽性：綠豆＞紅豆＞黑豆．本文僅以 NaCl作為鹽脅迫條件，但實(shí)際環(huán)境中土壤多為復(fù)合鹽，故“故城三豆”在實(shí)際土壤鹽分脅迫下的變化趨勢是否與本實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致還需進(jìn)一步的探討．

(指導(dǎo)教師：蘆站根)

[1] 劉太林.不同大豆品種種子萌芽期的耐鹽性[J].大豆科學(xué),2009,28(5):837-841.

[2] 陳德明.鹽漬條件下小麥抗鹽性的隸屬函數(shù)值評價(jià)[J].土壤學(xué)報(bào),2002,39(3):368-374.

[3] 穆艷麗.不同油葵品種種子萌發(fā)期的耐鹽性研究[J].北方園藝,2009(5):26-30.

[4] 王征宏.鹽脅迫下紫花苜蓿種子的萌發(fā)特性[J].河南科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,27(1):67-69.

[5] 程大友.氯化鈉脅迫下甜菜種子的萌發(fā)[J].中國糖料,1996(2):21-23.

[6] INZE D, MONTAGA M V. Oxidative stress in plants[J].CurrentOpinion in Biotechnology,1995 (6):153-158.

Abstract:An observation was made on the seed germination of three kinds of beans (Phaseolus angularis, Glycine max var.and Phaseolus radiatus) produced in Gucheng under different NaCl stress conditions. The germination percentage, the relative germination percentage, germination index, hypocotyl length and radicle length were calculated. The salt-tolerance characteristic and membership function for a comprehensive evaluation were researched with salt concentration, semi-lethal salt concentration, and the limit salt concentration. Under the condition of salt stress, the overall trend was that the germination percentage, seed potentiality, germination index and root growth of three kinds of seeds had declined with increasing salt content. The reaction of different varieties was different under salt stress. The results showed that the salt tolerance of three kinds of seeds was: Phaseolus radiatus> Phaseolus angularis＞ Glycine max var.

Key words:Phaseolus angularis; Glycine max var.; Phaseolus radiatus; salt- tolerance characteristic

(責(zé)任編校：李建明英文校對：李玉玲)

Salt Tolerance of Three kinds of Beans Produced in Gucheng at Germination Stage

PING Hai-tao, LIU Xiao-qing

(College of Life Science, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)

Q945.34

A

1673-2065(2011)01-0068-03

2010-10-05

平海濤(1987-),男,河北張家口人,衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院2007級生物科學(xué)專業(yè)本科生;

劉曉慶(1987-),女,河北鹽山人,衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院2007級生物科學(xué)專業(yè)本科生.