5種野生胡枝子種子的耐鹽萌發響應

(1.信陽農林學院園藝學院， 河南 信陽 464000；2.西北農林科技大學黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室， 陜西 楊凌 712100)

鹽分是影響植物生存和生長的主要環境因子之一，生長環境的高鹽濃度限制了植物種子萌發，全世界約有20%的土地和50%的灌溉地受到土壤鹽漬化的影響，在我國，鹽漬化土壤占全國可耕地面積的25%[1-3]。土壤鹽分中的Na+和Cl-可造成特殊離子效應的單鹽毒害，通過對種子產生的滲透脅迫和離子毒害作用會抑制種子萌發或導致其死亡[4-5]。種子萌發是植物生長的第一步，是植物種群能否在鹽漬化環境下成功建植的重要階段[6-7]。種子萌發率的下降使該區域的生態環境進一步退化，因而研究植物種子在不同鹽濃度下的萌發特性是改良和利用鹽堿地的重要措施。

胡枝子屬(Lespedeza)是豆科(Leguminosae)蝶形花亞科(Papilionoideae)中一個較大的屬，全世界有100余種，我國有65種，廣泛分布于全國各地[8]。胡枝子屬植物為多年生旱生草本、半灌木或灌木，具有返青早、葉量大、營養價值高、再生能力強和適口性好等特質，同時具有抗旱、抗寒及適應性廣等特點，不僅可作為飼料作物，又可用于改良土壤，用作水土保持、固沙和綠化植物等[8-12]。胡枝子屬中有飼用價值且引入栽培的主要有多花胡枝子(Lespedezafloribunda)、截葉胡枝子(Lespedezacuneata)、達烏里胡枝子(Lespedezadavurica)等[8]。還有許多觀賞價值較高的種，如多花胡枝子、美麗胡枝子(Lespedezaformosa)等。研究胡枝子屬植物的耐鹽性，對胡枝子屬植物的應用及推廣具有重要意義。

種子在鹽堿環境下的萌發是植物后續生長的前提條件，因此研究種子在鹽脅迫下的萌發特性具有十分重要的意義。張學云等研究了鹽脅迫下多花胡枝子種子的萌發特性，認為低鹽濃度對多花胡枝子的萌發具有一定的促進作用，而高鹽濃度嚴重抑制種子的萌發[13]。陳香波等對截葉胡枝子、日本胡枝子、美麗胡枝子及多花胡枝子4種胡枝子屬植物的抗逆性進行比較，結果表明，4種胡枝子均有一定的耐鹽能力，對輕至中度的鹽堿土壤具有一定的適應性[9]。劉鴻芳等研究了3種胡枝子屬種子的萌發特性，發現不同濃度的鹽脅迫對種子的發芽指數、胚根和幼苗生長具有顯著的抑制作用[14]。目前，對胡枝子屬的研究主要集中在水土保持、飼用價值及藥用價值等方面，而針對不同品種胡枝屬植物種子在鹽脅迫下的萌發特性研究相對較少。

本研究選取了5種野生胡枝子屬植物種子為研究材料，研究比較其在不同濃度NaCl鹽脅迫下的種子的萌發特性，分析胡枝子屬植物種子萌發期耐鹽性規律，以期為胡枝子屬種質資源評價和應用及推廣提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用的胡枝子屬植物種子均采自河南省信陽市浉河區雞公山風景區山坡，其中多花胡枝子、截葉鐵掃帚和細梗胡枝子種子采摘時間為2011年10月，絨毛胡枝子和美麗胡枝子種子分別于2012年10月和2013年11月。所用試劑NaCl為分析純。

1.2 試驗設計

選取大小適中、飽滿且成熟的健康種子為供試材料。 共設置4個鹽梯度處理：0%、0.05%、0.15%和0.25%。采用紙上發芽法，每種胡枝子種子設3次重復，共9個培養皿(120 mm)，每個培養皿中鋪2層濾紙，均勻擺放50粒種子，加入不同梯度的鹽溶液7 mL，置于25 ℃恒溫培養箱中(12 h光照/12 h黑暗)進行發芽試驗。發芽試驗的持續時間為11 d，試驗期間每天更換1次處理液，保持培養皿中鹽濃度的穩定。每天觀察并記錄種子的發芽情況和發芽數。在發芽試驗的第11天，每個培養皿中選取10粒發芽種子，對根長和莖長進行測定。

1.3 指標測定

發芽率(Final germination percentage,GP)[7]：

GP(%)=(Gn/Sn)×100%；

式中，Gn為第11天種子萌發數；Sn為測試種子總數；

平均發芽時間(Mean germination time,MGT)：

式中，i為自播種之日起的天數；Gi為第i天種子的發芽數(只計算發芽的種子數量)；

發芽指數(Germination index，GI)：

GI=∑Gt/Dt；

式中，Gt為t時間內的發芽數；Dt為相應的發芽天數。

活力指數(Vitality index，VI)：

VI=GI×S；

式中，S代表生物量，取胚芽長；

發芽勢(%)=(第5天的發芽種子數/供試種子數)×100%；

相對發芽率(%)=(處理的發芽率/對照的發芽率)×100%；

相對發芽勢(%)=(處理的發芽勢/對照的發芽勢)×100%；

相對活力指數=(處理的活力指數/對照的活力指數)×100%；

胚根胚芽比=胚根長度/胚芽長度。

1.4 數據分析

使用SPSS 19.0軟件對數據進行統計分析，用平均值±標準差表示測定結果，對同一鹽濃度處理下不同品種之間及同一品種不同鹽濃度處理下的各項指標進行單因素方差分析，使用Duncan法對數據進行多重比較；使用Microsoft Excel 2016軟件進行數據制圖。使用隸屬函數值法對5中胡枝子屬植物種子的耐鹽性進行綜合評價。

隸屬函數值計算方法如下[15]：

若某一指標與耐鹽性呈正相關，則：

X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中，X為某種胡枝子屬植物種子某一指標測定值的平均值；Xmin為所有種中該指標的最小值；Xmax為所有種中該指標的最大值。

若某一指標與耐鹽性呈負相關，則：

X(μ)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

每個胡枝子屬植物種子的耐鹽性綜合評價值就是將某一品種的隸屬函數值進行累加并計算其平均值。

2 結 果

2.1 鹽脅迫對不同胡枝子屬種子的相對發芽率和相對發芽勢的影響

由表1可看出，在0.05%鹽濃度處理下，多花胡枝子的相對發芽率顯著高于其他品種(p<0.05)，其他品種間差異不顯著(p>0.05)。美麗胡枝子的相對發芽勢最低，顯著低于多花胡枝子與截葉鐵掃帚(p<0.05)。隨鹽濃度升高，品種間的差異性顯現。在0.25%鹽濃度處理下，美麗胡枝子的相對發芽率顯著高于其他品種，二多花胡枝子的相對發芽勢最高(p<0.05)。多花胡枝子與截葉鐵掃帚種子的相對發芽率和相對發芽勢隨鹽濃度的升高而降低，相對發芽率在0.25%鹽濃度處理下最小達到差異顯著性水平(p<0.05)。在0.05%和0.15%鹽濃度脅迫下時，相對發芽率和相對發芽率均超過100%，說明其發芽率和發芽勢超過對照組。細梗胡枝子和美麗胡枝子種子在不同鹽濃度下的相對發芽率無顯著性差異(p>0.05)。在這5種胡枝子屬中，美麗胡枝子種子在不同鹽濃度下的相對發芽勢無顯著性差異最低且顯著低于其他品種(p<0.05)。

2.2 鹽脅迫對不同胡枝子屬種子的相對發芽指數和相對活力指數的影響

由表2可看出，在0.05%鹽濃度處理下絨毛胡枝子種子的相對發芽指數相對較小，顯著小于多花胡枝子(p<0.05)。而細梗胡枝子的相對活力指數最小，與多花胡枝子與截葉鐵掃帚達到了差異顯著性水平(p<0.05)。在0.15%鹽濃度處理下,不同品種胡枝子種子的相對發芽指數與相對活力指數之間無顯著性差異(p>0.05)。在0.25%鹽濃度處理下，多花胡枝子的下同。

表1 鹽脅迫下胡枝子屬種子的相對發芽率(RGP)和相對發芽勢(RGV)

種鹽濃度/% 0.05 0.15 0.25 RGPRGVRGPRGVRGPRGV多花胡枝子(L. floribunda)132.8±26.3Aa140.5±45.2Aa125.0±6.8Aa104.8±23.8Aa88.7±8.1Bb100±28.6Aa截葉鐵掃帚(L. cuneata)94.3±3.6Ba140.5±51.2Aa88.4±4.7Ca64.3±35.7ABb68.5±12.0Cb21.4±3.6Cb細梗胡枝子(L. virgate)98.7±1.3Ba91.6±15.1ABa103.8±1.3Ba42.2±24.5BCab96.7±10.0Ba71.6±4.9Bb絨毛胡枝子(L. tomentosa)96.6±1.1Ba87.4±2.6ABa91.9±1.2Cb68.0±4.7ABb94.4±1.1Ba49.8±13.5Bc美麗胡枝子(L. formosa)103.0±22.0Ba54.2±37.5Ba93.2±1.4Ca16.7±0.6Ca114.1±1.6Aa12.5±4.2Ca

注：不同大寫表示同列相同鹽濃度不同品種間差異顯著(p<0.05)，不同小寫字母表示同行相同品種不同鹽濃度處理間差異顯著(p<0.05)。

表2 鹽脅迫下胡枝子屬種子的相對發芽指數(RGI)和相對活力指數(RVI)

種鹽濃度/% 0.05 0.15 0.25 RGIRVIRGIRVIRGIRVI多花胡枝子(L. floribunda)134.1±37.3Aa134.5±47.0Aa100.2±22.8Aa73.2±9.9Aa109.3±30.3Aa101±30.4Aa截葉鐵掃帚(L. cuneata)103.9±21.9ABa124.2±24.5ABa68.1±27.8Aab54.9±13.0Ab39.6±16.4Cb38.4±13.5Bb細梗胡枝子(L. virgate)93.7±1.0ABa71.8±9.0Ca93.6±4.4Aa60.2±3.0Aab91.2±5.6ABa51.2±9.1Bb絨毛胡枝子(L. tomentosa)87.7±1.2Ba82.1±1.6BCa78.4±0.1Ab53.8±16.5Ab72.8±4.0Bc50.6±8.7Bb美麗胡枝子(L. formosa)92.9±26.7ABa106±8.5ABCa78.6±8.5Aa63.5±16.2Ab65.6±13.2BCa46.9±2.0Bb

相對發芽指數與相對活力指數最大。鹽濃度由0.05%增加至0.25%，細梗胡枝子的相對發芽指數變化差異不顯著(p>0.05)，多花胡枝子與絨毛胡枝子種子的相對發芽指數下降了約20%，美麗胡枝子降低了30%，截葉鐵掃帚下降幅度最大，達到60%。除多花胡枝子種子在0.15鹽濃度下的相對活力指數相對較低外，其他4種胡枝子種子的相對活力指數均隨鹽濃度的上升而降低，其中截葉鐵掃帚下降了約70%，下降幅度最大，其次是美麗胡枝子，降低了約60%，細梗胡枝子和絨毛胡枝子分別降低了約30%和40%。

2.3 鹽脅迫對不同胡枝子屬種子的平均發芽時間和胚根胚芽比的影響

由圖1可看出，在這5種胡枝子屬中多花胡枝子與絨毛胡枝子的平均發芽時間顯著低于其他3個品種(p<0.05)。在0.25%鹽濃度處理下的截葉鐵掃帚與美麗胡枝子種子的平均發芽時間顯著高于其他品種(p<0.05)，達到9 d。隨鹽濃度上升胡枝子屬種子平均發芽時間均有所延長，美麗胡枝子的平均發芽時間最長，多花胡枝子平均發芽時間隨鹽濃度變化差異不顯著(p>0.05)。在0.05%鹽濃度下截葉鐵掃帚種子的平均發芽時間相比對照減少3%，細梗胡枝子種子在0.15%鹽濃度下的平均發芽時間最長，相比空白高出3%。

由圖2可知，無鹽脅迫下多花胡枝子種子的胚根胚芽比與美麗胡枝子差異不顯著(p>0.05)，顯著高于其他品種(p<0.05)。在0.05%鹽濃度下，美麗胡枝子的胚根胚芽比最小，顯著小于細梗胡枝子(p<0.05)；而在0.15%鹽濃度處理下截葉鐵掃帚的值最小，顯著低于其他品種(p<0.05)；當鹽濃度升至0.25%時，結業鐵掃帚與美麗胡枝子的值最小，且與其他品種達到差異顯著性水平(p<0.05)。除截葉鐵掃帚的胚根胚芽比隨鹽濃度增加而下降，且在0.15%鹽濃度處理下達到最小值，而其他4種胡枝子屬種子的胚根胚芽比在0.15%鹽濃度的處理下最大，超過1。絨毛胡枝子和美麗胡枝子種子在0.05%鹽濃度處理下的胚根胚芽比顯著高于其他鹽濃度處理(p<0.05)。

注：不同大寫字母表示相同鹽濃度不同品種間差異顯著(p<0.05)，不同小寫字母表示相同品種不同鹽濃度處理間差異顯著(p<0.05)。下同。圖1 鹽脅迫下胡枝子屬種子平均發芽時間(MGT)

圖2 鹽脅迫下胡枝子屬種子胚根胚芽比(R/S)

表3 鹽脅迫下胡枝子屬種子各項指標的綜合評價

鹽濃度/%種 發芽率發芽指數發芽勢活力指數胚根胚芽比綜合評價值排序0.05多花胡枝子(L. floribunda)0.800.780.840.910.810.832截葉鐵掃帚(L. cuneata)0.990.880.870.640.690.813細梗胡枝子(L. virgata)0.980.770.530.781.000.813絨毛胡枝子(L. tomentosa)1.001.001.001.000.720.941美麗胡枝子(L. formosa)0.820.620.240.780.520.6040.15多花胡枝子(L. floribunda)0.570.660.810.770.790.723截葉鐵掃帚(L. cuneata)0.870.610.470.420.230.525細梗胡枝子(L. virgata)1.000.870.301.000.770.792絨毛胡枝子(L. tomentosa)0.921.001.000.981.000.981美麗胡枝子(L. formosa)0.800.600.090.670.640.5640.25多花胡枝子(L. floribunda)0.720.771.001.000.840.872截葉鐵掃帚(L. cuneata)0.750.380.240.280.490.435細梗胡枝子(L. virgata)0.960.910.700.800.890.853絨毛胡枝子(L. tomentosa)1.001.000.940.900.860.941美麗胡枝子(L. formosa)0.860.530.090.490.680.534

2.4 胡枝子屬種子耐鹽性綜合評價

計算5種胡枝子屬種子耐鹽性各項指標的隸屬函數值，再對各項指標的綜合評價及分析，將5種不同胡枝子屬的種子的耐鹽性進行排序(表3)。由表3可看出，絨毛胡枝子種子在不同鹽濃度下耐鹽性最強。在0.05%鹽濃度處理下，多花胡枝子種子耐鹽性排第2，以下是細梗胡枝子和截葉鐵掃帚，二者綜合評價值相同；美麗胡枝子種子的耐鹽性最弱。在0.15%鹽濃度處理下，細梗胡枝子的耐鹽性相對較高，以下是多花胡枝子和美麗胡枝子。在0.25%鹽濃度下，多花胡枝子種子耐鹽性相對較強，其次是細梗胡枝子和美麗胡枝子。截葉鐵掃帚種子耐鹽性在0.15%和0.25%鹽濃度是最弱的。

3 討 論

鹽脅迫通過破壞細胞內的離子平衡和水平衡，導致種子發芽率下降及萌發時間的延長，造成幼苗生長緩慢[14]。種子萌發階段是植物生長周期中最脆弱和最重要的階段[16]。不同品種種子的內部結構和外部形態存在一定差異，導致其吸收的NaCl的含量不同，因而其發芽率不同[17]。研究發現，鹽濃度升高對胡枝子屬植物種子萌發的抑制作用增強。但在低鹽濃度脅迫下，多花胡枝子的相對發芽率、相對發芽勢、相對發芽指數及相對活力指數相較于其他品種均較大，且超過100%，說明低度鹽脅迫對多花胡枝子種子萌發有促進作用。張穎超等[18]研究了白花草木犀種子的耐鹽性，表明輕度鹽脅迫對種子的萌發具有促進作用，而隨鹽濃度的增加，抑制作用增強。在高鹽濃度處理下美麗胡枝子、絨毛胡枝子及細梗胡枝子的相對發芽率較其他品種較大，均超過90%，說明其對重度鹽脅迫的耐受性較高。

在本研究中，隨鹽濃度增加，種子的平均發芽時間延長。這與Hardegree等[19]的研究結果一致，認為鹽濃度的增加會延遲種子的萌發時間。多花胡枝子的平均發芽時間受鹽脅迫的影響較小。絨毛胡枝子與多花胡枝子的平均發芽時間較短，而美麗胡枝子與截葉鐵掃帚的平均萌發時間相對較長，在重度鹽脅迫下超過9 d。截葉鐵掃帚，胚根胚芽比相對較小，隨鹽濃度增加而減小，胚根胚芽比越小，說明種子的耐鹽性越弱[20]。其余品種在中度鹽脅迫下的胚根胚芽比達到最大，在低度鹽脅迫下相對較小。劉鴻芳等[14]研究了3種胡枝子種子的耐鹽性，認為在鹽脅迫胚根和胚芽的長度具有抑制作用，且抑制作用隨鹽脅迫的增強而增強。

在相同鹽濃度脅迫下，不同品種種子對鹽脅迫的響應有所差異，表明了不同品種間耐鹽性的差異[20]。在本研究中使用隸屬函數值法，對5種胡枝子的5項耐鹽性指標進行綜合評價，結果發現，在5種胡枝子屬植物中絨毛胡枝子在不同鹽脅迫下的耐鹽性綜合評價值最高，其耐鹽性最強。而在輕度鹽脅迫下，多花胡枝子的耐鹽性較強，甚至是對種子萌發有促進作用，美麗胡枝子的耐鹽性相對較弱。在中度及重度鹽脅迫下，多花胡枝子與細梗胡枝子的耐鹽性較強，而美麗胡枝子與截葉鐵掃帚耐鹽性相對較弱。

胡枝子屬植物種子在萌發期具有一定的耐性，但不同品種的耐受能力不同，因而在推廣及應用時應該考慮到不同品種之間的差異，結合實際情況選擇適應性較好的品種，以充分發揮其優勢。然而苗期及整個生育期的耐鹽性如何還有待進一步的研究。

4 結 論

1) 輕度鹽脅迫下對胡枝子種子萌發有一定的促進作用，主要體現在多花胡枝子種子上。

2) 隨鹽脅迫增強，種子的平均發芽時間延長，多花胡枝子平均萌發時間較短，且受鹽脅迫的影響較小。

3) 通過計算5項耐鹽性指標的隸屬函數值，對5個品種的胡枝子種子耐鹽性進行綜合評價，表明：在輕度鹽脅迫下，絨毛胡枝子>多花胡枝子>細梗胡枝子=截葉鐵掃帚>美麗胡枝子；在中度鹽脅迫下，絨毛胡枝子>細梗胡枝子>多花胡枝子>美麗胡枝子>截葉鐵掃帚；在重度鹽脅迫下，絨毛胡枝子>多花胡枝子>細梗胡枝子>美麗胡枝子>截葉鐵掃帚。絨毛胡枝子的耐鹽性相對較強。