溫度和NaCl脅迫對(duì)桑樹(shù)種子發(fā)芽的影響

陳宣+陳加利+鄭道君+云勇

摘要 以桑12號(hào)桑樹(shù)種子為材料，研究不同溫度和不同NaCl濃度對(duì)桑樹(shù)種子萌發(fā)特性的影響。結(jié)果表明，桑樹(shù)種子萌發(fā)的最適宜溫度為25～35 ℃，在低溫（15 ℃）和高溫（45～55 ℃）條件下，種子均可萌發(fā)，但發(fā)芽率明顯下降，發(fā)芽持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)。NaCl脅迫均降低種子發(fā)芽率，50 mmol/L濃度對(duì)桑樹(shù)種子萌發(fā)抑制最小，200 mmol/L時(shí)種子萌發(fā)率極低。表明桑樹(shù)對(duì)鹽脅迫具有一定的耐受性，濃度過(guò)大則明顯抑制種子發(fā)芽和生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞 桑樹(shù)；發(fā)芽；溫度；鹽脅迫

中圖分類(lèi)號(hào) S888；Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）22-0234-03

Abstract Different temperatures（constant）and different salt（NaCl）concentrations were used to study the effects on seed germination of mulberry Sang No.12.The results showed that the optimum temperature for seed germination of mulberry was 25-35 ℃.The seeds could germinate at low temperature（15 ℃）and high temperature（45-55 ℃），but the germination rate decreased obviously，the germination time was prolonged.NaCl stress reduced seed germination rate.The inhibitory effect of salt concentrations on seed germination was 200 mmol/L，which was stronger than 50 mmol/L.The results also confirmed that mulberry tree had certain tolerance to salt stress，but the seed germination and growth could be obviously inhibited on high NaCl concentration.

Key words mulberry；germination；temperatures；salt stress

土壤鹽漬化是嚴(yán)重的世界性問(wèn)題之一，我國(guó)有3 330萬(wàn)hm2鹽漬土，約占全國(guó)可耕地面積的25%[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)自然環(huán)境的過(guò)度干擾加快了可耕作土地鹽化程度，嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，阻礙農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，治理鹽地對(duì)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展有積極意義[2]。桑樹(shù)具有易種植、生長(zhǎng)迅速、用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于生態(tài)綠化和修復(fù)、飼料加工、食品飲料等領(lǐng)域，發(fā)展桑樹(shù)產(chǎn)業(yè)具有良好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。目前，已有文獻(xiàn)報(bào)道不同植物間存在耐鹽性差異[3-4]、鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)種子發(fā)芽率[5-6]和發(fā)芽勢(shì)等影響[7-8]。

海南省具有豐富的光、熱、水等資源，生產(chǎn)潛力大，桑樹(shù)在海南省全年均可生長(zhǎng)，適宜養(yǎng)蠶時(shí)間為10個(gè)月以上，是全國(guó)最早上市同時(shí)也是最晚收市的地區(qū)。桑蠶產(chǎn)業(yè)具有“短、平、快”的特點(diǎn)，生產(chǎn)周期短，種植后4個(gè)月就可采桑，1年可收獲4次，收獲期長(zhǎng)達(dá)20年，經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于水稻、橡膠、甘蔗等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化[9-10]。海南省中西部地區(qū)試種了幾種桑樹(shù)品種，未發(fā)現(xiàn)理想的耐熱耐鹽性強(qiáng)的優(yōu)良品種，而且中西部地區(qū)多屬山地丘陵，土肥條件差，農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)和生產(chǎn)方式落后，科技基礎(chǔ)薄弱，易受到高溫、干旱等不良因素影響，嚴(yán)重制約桑蠶產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。海南省氣候多炎熱高溫，土壤多為鹽地，在桑樹(shù)生長(zhǎng)過(guò)程中，萌發(fā)期和幼苗期最容易受到不同溫度和鹽脅迫的影響，目前對(duì)海南地區(qū)的桑樹(shù)種子萌發(fā)特性的研究還未見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)研究了桑樹(shù)種子對(duì)不同溫度和鹽分脅迫的響應(yīng)，提高桑樹(shù)種子的抗鹽性及耐高溫性，探索提高桑樹(shù)耐高溫、耐鹽的技術(shù)方法，以期提高桑樹(shù)栽植成活率，為海南鹽地的開(kāi)發(fā)和利用提供參考依據(jù)，對(duì)促進(jìn)海南桑蠶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2016年11月至翌年3月，選用海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院收集的本土桑樹(shù)飽滿(mǎn)且大小均勻的桑12號(hào)種子，用0.1%升汞（w/v）消毒10 min，再用蒸餾水沖洗5～6次，濾紙吸干后備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 溫度對(duì)桑樹(shù)種子萌發(fā)的影響。試驗(yàn)采用培養(yǎng)皿濾紙發(fā)芽法，每個(gè)培養(yǎng)皿（直徑9 cm）中放置2層濾紙，分別放入50粒飽滿(mǎn)健壯的桑樹(shù)種子，重復(fù)4次，將種子分別置于15、25、35、45、55 ℃的智能人工氣候箱中培養(yǎng)（相對(duì)濕度65%～75%，光照與黑暗時(shí)間每12 h循環(huán)1次），每天補(bǔ)充純凈水以防止濾紙干燥，每2 d更換1次濾紙。持續(xù)15 d，逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)芽情況，直至3 d內(nèi)再無(wú)種子萌發(fā)為止。

1.2.2 NaCl對(duì)桑樹(shù)種子萌發(fā)的影響。分別用分析純NaCl配制0（對(duì)照）、50、100、150、200 mmol/L的溶液，然后采用培養(yǎng)皿濾紙發(fā)芽法進(jìn)行試驗(yàn)。每個(gè)培養(yǎng)皿中放置2層濾紙，之后分別放入50粒飽滿(mǎn)、大小均勻的種子，依次加入5 mL配制好的NaCl溶液，重復(fù)4次。每天補(bǔ)充相應(yīng)濃度的溶液以防止濾紙干燥，每2 d更換1次濾紙。設(shè)定培養(yǎng)參數(shù)為恒溫25 ℃，相對(duì)濕度為65%～75%，連續(xù)培養(yǎng)15 d。以芽長(zhǎng)超過(guò)種子縱徑的1/2為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每日定時(shí)觀察，記錄桑樹(shù)種子的發(fā)芽數(shù)，直至3 d內(nèi)再無(wú)種子萌發(fā)為止。

1.2.3 測(cè)定指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)發(fā)芽情況，分別測(cè)定桑樹(shù)種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)。同時(shí)分別測(cè)定幼苗高度、幼苗鮮重及干重。對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)算公式如下：endprint

發(fā)芽勢(shì)（%）=（4 d正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100；

發(fā)芽率（%）=（15 d正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對(duì)桑樹(shù)種子發(fā)芽率的影響

由圖1可以看出，桑樹(shù)種子發(fā)芽迅速，萌發(fā)率和萌發(fā)速率都顯著受溫度的影響。在較低溫度（15 ℃）時(shí)種子萌發(fā)較慢，25～35 ℃時(shí)桑樹(shù)種子萌發(fā)最快而且發(fā)芽率最高，而45 ℃以上高溫明顯對(duì)桑樹(shù)種子發(fā)芽造成不利影響，55 ℃時(shí)5 d發(fā)芽率僅達(dá)到51%。結(jié)果表明，15、25、35、45、55 ℃條件下種子萌發(fā)率達(dá)到50%的時(shí)間分別為3.0、1.5、1.5、2.5、4.5 d，溫度顯著影響桑樹(shù)種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)。在低溫（15 ℃）條件下，桑樹(shù)種子仍能發(fā)芽，但發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)偏低，25 ℃時(shí)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)都最高，35 ℃條件下發(fā)芽率均>95%。可見(jiàn)，桑樹(shù)種子萌發(fā)最適溫度為25～35 ℃。

由圖2可以看出，桑樹(shù)種子萌發(fā)后苗高隨溫度的升高呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)，受溫度影響顯著。35 ℃時(shí)苗高達(dá)到最大值，為1.22 cm，其次是25 ℃，苗高1.15 cm。溫度過(guò)低或過(guò)高都不利于幼苗生長(zhǎng)，苗高均<0.5 cm。

由圖3可以看出，桑樹(shù)種子萌芽幼苗的質(zhì)量受溫度影響顯著，隨著溫度的升高呈現(xiàn)先增加后降低。其中35 ℃時(shí)苗鮮重和干重達(dá)到最大值，其次是25 ℃。溫度過(guò)低或過(guò)高均不利于種子幼苗生長(zhǎng)和有效成分的積累。

2.2 NaCl脅迫對(duì)桑樹(shù)種子萌發(fā)特性的影響

由圖4可以看出，在NaCl脅迫下，桑樹(shù)種子在NaCl濃度為0（對(duì)照）時(shí)，種子發(fā)芽率最高；50～100 mmol/L時(shí)發(fā)芽率均>95%；濃度為150 mmol/L時(shí)，種子發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)，種子發(fā)芽率降低明顯；濃度達(dá)200 mmol/L時(shí)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)急劇下降。

由圖5可以看出，桑樹(shù)種子萌發(fā)苗高受NaCl脅迫的影響，隨著NaCl濃度的升高呈現(xiàn)明顯降低的趨勢(shì)。其中NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)苗高僅為對(duì)照組的1/3，200 mmol/L時(shí)苗高僅為對(duì)照組的4%。可見(jiàn)，NaCl濃度越大，對(duì)種子幼苗萌發(fā)和生長(zhǎng)的脅迫傷害越大。

由圖6可以看出，桑樹(shù)種子萌芽幼苗的重量隨著NaCl濃度的升高呈現(xiàn)明顯降低的趨勢(shì)，其中鮮重受NaCl脅迫的影響比干重更加顯著，對(duì)照組幼苗鮮重和干重均達(dá)到最大值。NaCl濃度越大脅迫傷害越大，越不利于種子幼苗生長(zhǎng)和有效成分的積累。

3 結(jié)論與討論

植物在自然生長(zhǎng)環(huán)境中會(huì)遇到多種逆境脅迫，其中高溫及鹽脅迫是常見(jiàn)的脅迫環(huán)境；而種子萌發(fā)是植物生命活動(dòng)的起始階段，也是植物對(duì)外界環(huán)境壓力反應(yīng)最為敏感的時(shí)期[1，11]。溫度是決定桑樹(shù)種子萌發(fā)的主要條件之一，是影響逆境脅迫下桑樹(shù)種子萌發(fā)最重要的環(huán)境條件[12-14]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，桑樹(shù)種子的萌發(fā)率和萌發(fā)速率均受溫度的影響。在25～35 ℃時(shí)桑樹(shù)種子萌發(fā)最快而且發(fā)芽率最高，在較低溫度（15 ℃）時(shí)種子萌發(fā)較慢但發(fā)芽率較高，而45 ℃以上高溫明顯對(duì)桑樹(shù)種子發(fā)芽造成不利影響，55 ℃時(shí)5 d發(fā)芽率僅達(dá)到51%。分析結(jié)果表明，15、25、35、45、55 ℃條件下種子萌發(fā)率達(dá)到50%的時(shí)間分別為3.0、1.5、1.5、2.5、4.5 d。溫度對(duì)桑樹(shù)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均有顯著影響，桑樹(shù)種子最適宜的溫度為25～35℃。低溫延緩種子萌發(fā)，延長(zhǎng)萌發(fā)持續(xù)時(shí)間，對(duì)種子最終萌發(fā)率沒(méi)有顯著影響，可見(jiàn)桑樹(shù)種子萌發(fā)具有較強(qiáng)的耐低溫性，與大麥種子的特性相一致[15]；桑樹(shù)種子萌發(fā)和生長(zhǎng)對(duì)高溫非常敏感，當(dāng)環(huán)境溫度>45 ℃時(shí)，會(huì)對(duì)桑樹(shù)種子發(fā)芽造成不利影響，55 ℃時(shí)5 d發(fā)芽率僅為51%，產(chǎn)生明顯的高溫傷害。

張國(guó)英等[16]研究表明，桑樹(shù)種子的萌發(fā)率、發(fā)芽率隨著NaCl濃度的增大逐漸降低，且出現(xiàn)發(fā)芽滯后和發(fā)芽后幼苗生長(zhǎng)受到抑制等現(xiàn)象，當(dāng)NaCl濃度達(dá)到150 mmol/L時(shí)，種子無(wú)法長(zhǎng)出子葉，說(shuō)明鹽脅迫對(duì)種子的萌發(fā)有抑制作用。本次試驗(yàn)結(jié)果也表明，隨著NaCl濃度的升高呈現(xiàn)明顯降低的趨勢(shì)。桑樹(shù)種子在非鹽脅迫條件下發(fā)芽率最高，達(dá)到100%。在NaCl脅迫下，50～100 mmol/L時(shí)發(fā)芽率均>95%，濃度為150 mmol/L時(shí)，種子發(fā)芽率顯著下降，高于250 mmol/L時(shí)明顯抑制種子發(fā)芽。跟對(duì)照組相比較，桑樹(shù)種子萌芽及出苗較延遲，說(shuō)明高濃度的鹽濃度脅迫影響桑樹(shù)種子活力，降低了發(fā)芽率，延遲了出苗時(shí)間，這與前人的試驗(yàn)結(jié)果一致[17-19]。桑樹(shù)種子萌發(fā)后幼苗苗高、鮮重和干重均受NaCl脅迫的影響，隨著NaCl濃度的升高呈現(xiàn)明顯降低的趨勢(shì)。其中NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)苗高僅為對(duì)照組的1/3，鮮重受NaCl 脅迫影響比干重更加顯著，可見(jiàn)，NaCl濃度越大，對(duì)種子幼苗萌發(fā)和生長(zhǎng)的脅迫傷害越大。通過(guò)試驗(yàn)觀察幼苗的生長(zhǎng)情況，高濃度下根系顏色變深，隨后壞死，推測(cè)高濃度的鹽離子首先傷害根部，改變了細(xì)胞膜的透性，抑制根的生長(zhǎng)，影響根的吸水能力，從而抑制植株的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致植株死亡。

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