海水脅迫對3種海南濱海鄉土藤蔓植物種子萌發及幼苗生理影響研究

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(三亞學院，海南 三亞 572000)

藤蔓植物是指莖部細弱，不能獨立支撐生長，通過依附在其他樹木、墻體等可支撐的物體或匍匐于地面上生長的一類植物，藤蔓植物應用廣泛，既可以用于立體綠化也可以用于地被綠化，在美化環境、豐富園林景觀、防止水土流失、凈化空氣、吸塵降噪等方面優勢明顯，在園林綠化中應用廣泛。隨著海南國際旅游島建設進程的加快，濱海地區的綠化面積和綠化質量成為海南濱海環境建設的重點。然而，濱海地區生態環境脆弱、土質疏松、土壤含鹽量高，給環境綠化帶來極大困難。更換客土、土壤改良等傳統方式不僅前期花費巨大，后期養護也會持續消耗大量淡水，且易引發病蟲害威脅等，造成資源浪費，此類問題在藤蔓植物種植養護過程中廣泛存在。本地鄉土耐鹽植物更適應當地土壤和生態環境，利于降低綠化成本、提升綠化效果以及降低生態風險，應得到重視和推廣。以往研究證實萌發期的植物種子處于生長脆弱期，易受到海水脅迫的影響，研究植物種子在海水脅迫環境下的發芽情況更利于判斷植株的耐鹽堿性能[1-3]。然而前人研究主要針對經濟作物對鹽堿地環境的適應能力，針對地被藤蔓植物特別是藤蔓植物種子萌發期耐海水脅迫能力研究非常缺乏。植物種子發芽期對外部環境特別是鹽分脅迫較為敏感，種子萌發期對鹽分的耐受力是植物耐鹽性的關鍵環節，是植株對海岸帶環境適應能力的重要指標。當前針對適宜海南地區氣候環境的藤蔓植物耐鹽性研究相對較少，需要系統研究。因此，在前人研究基礎上，篩選了適宜海南島濱海沙地生長的3種鄉土植物，對其種子在萌發期耐海水脅迫能力進行系統研究，確定海南鄉土藤蔓植物種子的耐鹽特性與耐鹽機理。

1 材料與方法

1.1 材料選擇

實驗所用馬鞍藤、海刀豆、單葉蔓荊種子均采集自海南省東方市魚鱗洲風景區海濱沙地，種子收集后置于陰涼干燥處備用。實驗所用海水取自三亞灣海域，pH值為8.47，EC值為33.60 mS/cm；海水主要成分包括：Na+12.12 g/L，Cl-21.17 g/L，K+0.27 g/L，Ca2+0.41 g/L，Mg2+1.51 g/L，SO42-3.34 g/L，HCO3-0.14 g/L。

1.2 實驗設計

1.2.1 海水脅迫對種子萌發的影響

取飽滿、均勻一致的種子在蒸餾水中浸泡24 h，使種子充分吸水飽脹后，用75%乙醇消毒8 min，放入鋪有濾紙的培養皿中，每個培養皿放置25粒種子，分別加入不同濃度的海水稀釋液濕潤濾紙，每隔2 d換1次濾紙和海水溶液，每處理設置4個重復。培養皿放于恒溫培養箱，光照時長為12 h/d，溫度為25～28 ℃。

每天觀察記錄種子發芽數，以突破種皮的胚軸長度達到種子自身長度的一半為萌發標志[2]，其中連續3 d不再有新芽發出則認為發芽實驗結束[3]。隨后每個處理隨即挑選3棵幼苗分別測量根長、苗長(發芽數不足3個則全部測量)。萌發結果計算公式如下：

發芽率(%)=(規定時間內種子發芽總數/供試種子總數)×100%；

發芽勢(%)=(種子達發芽最高峰時發芽數/供試種子總數)×100%；

發芽指數=∑Gi/Di×100%(式中：Gi為第i天發芽數；Di為天數)；

處理組發芽率>對照組發芽率，則：

發芽抑制率=1-(對照組發芽率/處理組發芽率)；

處理組發芽率<對照組發芽率，則：

發芽抑制率=處理組發芽率/對照組發芽率。

1.2.2 海水脅迫對幼苗酶活性的影響

實驗結束后收集各處理幼苗組織測定幼苗酶活。參考趙世杰等[4]的方法，丙二醛(MDA)采用硫代巴比妥酸法；過氧化氫酶(CAT)采用紫外光吸收法；過氧化物酶(POD)采用愈創木酚法測定。

2 結果與分析

2.1 海水脅迫對種子發芽率的影響

圖1顯示，隨著海水濃度提高，海刀豆的發芽率呈明顯下降趨勢，與對照組的差異明顯。當海水濃度為10%和15%時，海刀豆的發芽率分別為37%和25%，顯著高于單葉蔓荊的11.67%和7%以及馬鞍藤的8.67%和5.33%(p<0.05)；當海水濃度繼續升高后海刀豆發芽率與其他另外2個品種的差異逐漸縮小，表明海刀豆在中等濃度的海水處理下發芽率較高，在高濃度海水脅迫下發芽率受到明顯抑制。在1%的海水濃度處理下，單葉蔓荊和馬鞍藤的發芽率比對照有一定提升，表明低濃度海水處理對這2種藤蔓植物的發芽率有一定的促進作用，但隨著海水濃度的升高，發芽率均呈下降趨勢。

2.2 海水脅迫對種子發芽勢的影響

發芽勢代表了種子的發芽整齊度和種子的活力，在不同海水濃度處理下3種藤蔓植物發芽勢呈顯著差異(p<0.05)，3種植物發芽勢的高峰均出現在海水濃度為1%時，此濃度下海刀豆種子的發芽勢比對照提高了13.79%；當海水濃度提高到5%后，海刀豆發芽勢僅為對照的75%，下降明顯。馬鞍藤也表現出相似的變化趨勢，當海水濃度為1%時，發芽勢明顯上升，當海水濃度提高到5%時發芽勢顯著下降。單葉蔓荊在海水濃度為1%時發芽勢達最高值，隨著海水濃度進一步增加發芽勢逐漸降低。

圖1 不同海水濃度處理對3種藤蔓植物發芽率的影響

2.3 海水脅迫對種子發芽抑制率的影響

由圖3可知，隨著海水濃度的增加，海刀豆和單葉蔓荊的發芽抑制率逐漸提高，而在海水濃度為5%時海刀豆的發芽抑制率比1%濃度時明顯上升；單葉蔓荊的發芽抑制率在海水濃度達到10%后較上一個濃度梯度明顯升高。馬鞍藤的發芽抑制率在海水濃度為5%時呈下降趨勢，之后隨著濃度上升發芽抑制率逐步提升。當海水濃度為5%時海刀豆的發芽抑制率顯著高于其他品種(p<0.05)，在海水濃度為10%和15%時，單葉蔓荊的發芽抑制率最高，而當海水濃度為20%、25%和1%時，馬鞍藤發芽抑制率較高。

圖3 不同海水濃度處理對3種藤蔓植物發芽抑制率的變化

2.4 海水脅迫對種子幼苗酶活性的影響

由圖4可知，3種藤蔓植物隨著處理海水濃的提高CAT活性逐步升高，單葉蔓荊在不同海水濃度處理下CAT活性均顯著高于其他2個品種(p<0.05)。海水濃度為20%時，單葉蔓荊幼苗CAT活性達到最高值，為對照處理的79.35%，當海水濃度進一步提升至25%時，CAT活性又呈明顯下降趨勢；當海水濃度為15%時，馬鞍藤CAT活性達到最高值，隨后逐漸下降；海刀豆隨著海水處理濃度的提高CAT活性逐漸升高。

圖4 不同海水濃度處理對3種藤蔓植物幼苗CAT活性的影響

POD是植物體內活性較強的酶，清除植物體內的活性氧，保護細胞的完整結構，維持植株健康生長。圖5顯示，3種藤蔓植物的POD活性隨著海水濃度的提高均呈先上升后下降的趨勢，整體來看，馬鞍藤的POD活性在不同處理中均顯著高于其他2個品種(p<0.05)，且在海水濃度為10%時達到最高值，較5%濃度處理提高了50.33%，其后隨著海水濃度的繼續提高，POD活性呈逐漸下降趨勢。而海刀豆和單葉蔓荊在海水濃度為20%時POD活性達到最高，之后呈下降趨勢。結果表明，馬鞍藤POD對海水特別是較低濃度的海水處理表現更加敏感，表現出較強的耐鹽性。

圖5 不同海水濃度處理對3種藤蔓植物幼苗POD活性的影響

通常情況下，植物在鹽害等逆境環境條件下，細胞膜脂過氧化加劇，細胞膜受傷害，MDA含量升高，而且受傷害程度越大，MDA含量越高。因此，MDA常作為指示植物細胞受傷害程度的主要指標之一。圖6顯示，隨著海水處理濃度的提升，3種藤蔓植物MDA活性均逐步上升，當海水濃度達到25%時，3種藤蔓植物MDA活性均達到最高值。其中，單葉蔓荊的MDA活性均顯著高于其他2個品種(p<0.05)。

圖6 不同海水濃度處理對3種藤蔓植物幼苗MDA活性的影響

3 結論與討論

整體看，不同海水處理水平下海刀豆的發芽率均高于其他2種植物，但隨著海水濃度的逐漸提升呈下降趨勢，結合發芽抑制率的指標可知，海水濃度對海刀豆的萌發有抑制作用，且隨著海水濃度的提高抑制率也逐步提升。而馬鞍藤種子在海水濃度為1%時比5%時發芽抑制率更明顯，表明5%的海水濃度處理反而比1%海水處理更利于促進種子萌發，表現出對馬鞍藤種子的耐鹽潛力。1%的海水濃度處理下，3種藤蔓植物的發芽勢均達到最高值，表明低濃度海水處理對提升種子發芽的整齊度與活力有一定幫助。曹曉曉等認為,低濃度鹽脅迫對單葉蔓荊的發芽率影響不大，但較高鹽濃度會明顯降低其發芽率與發芽指數[5]，與本研究結果一致。

CAT、POD屬于植物保護酶，能有效清除植物體內的活性氧基團，當鹽害發生時，CAT、POD等保護酶活性提高，降低鹽害等逆境對植物組織膜系統的傷害。在鹽害脅迫下不同品種植物的POD活性敏感度有明顯區別[6]，CAT活性與細胞膜透性相關，在鹽害程度較低時呈上升趨勢，而隨著鹽害程度加重，超過植物適應范圍則呈下降趨勢[7]。當存在逆境脅迫時，植株體內代謝紊亂，過氧化氫濃度提升刺激CAT含量升高，實現植株自我保護。本實驗中單葉蔓荊CAT活性最高，在海水濃度為20%時達到最高峰。而海刀豆隨海水濃度提高CAT活性逐漸增高，且未出現下降，表明其具備耐受更高濃度海水脅迫的能力。

本實驗POD活性隨海水處理濃度的提高逐步上升，其中，馬鞍藤幼苗的POD活性對海水脅迫反應最為敏感，當海水濃度為10%時，達到最高值，之后隨著鹽濃度提高活性逐步降低；海刀豆和單葉蔓荊在海水濃度為20%時，POD活性達到最高，當海水濃度進一步提高到25%時，呈現不同程度的降低。

研究表明，隨著鹽害程度的加深，植物MDA含量均呈上升趨勢。王秀玲等在對甜高粱耐鹽性的研究中認為，在鹽害處理下，MDA提升幅度越小其受傷害程度越低，耐鹽性越強[7]。在不同海水濃度處理下，海刀豆MDA含量增加值低于其他2種植物，顯示了更強的抗鹽能力；而單葉蔓荊的MDA含量最高，升高幅度最顯著。其中，單葉蔓荊CAT值在海水濃度為20%呈現顯著下降，POD值也低于其他2個品種，而MDA值在海水脅迫環境下顯著高于其他2個品種，說明單葉蔓荊萌發期對較高濃度海水的抵抗能力低于其他2個品種。而海刀豆隨著海水濃度增加3個生理指標逐步升高，且發芽率在不同處理水平下均高于其他2種植物，整體表現出較強的耐海鹽能力。

本研究所選取的海刀豆、單葉蔓荊、馬鞍藤均為耐鹽性較強的植物品種，對鹽堿或海水侵蝕有較強的抵抗能力，較適宜濱海地區種植[5,9-10]。但是，研究中也發現，在種子萌發期仍然需要無鹽或海水濃度較低的環境，在植物育苗時應考慮育苗床土壤的鹽分含量，以免影響種子早期萌發。