NaCl處理對不同品種小白菜種子萌發(fā)和根毛形態(tài)的影響

(上饒師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，江西 上饒 334001)

小白菜(Brassicacampestrisssp.chinensisL.)原產(chǎn)中國，是人們喜愛的大眾化蔬菜，中國目前栽培廣泛[1]。據(jù)世界教科文組織和糧農(nóng)組織統(tǒng)計，全世界有10%的陸地面積為鹽堿地[2]。我國有各類鹽堿地面積總計9 913.3萬hm2，并且近年來設(shè)施土壤次生鹽漬化現(xiàn)象日益嚴(yán)重[3]。

不同小白菜品種抗鹽性差異較大，發(fā)現(xiàn)和利用現(xiàn)有耐鹽物種是改變鹽堿土壤環(huán)境最便捷的手段[4]。植物在萌發(fā)及幼苗期耐鹽性最差，其次是生殖期，而其它發(fā)育階段對鹽脅迫相對不敏感。因而，耐鹽性的選擇應(yīng)在早期進行[5]。本試驗選用耐鹽性不同的5個小白菜品種，比較它們萌發(fā)期的抗鹽性大小，以期為設(shè)施栽培和鹽漬化土壤小白菜的栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小白菜品種為秦白二號、超三角、四倍體矮腳黃、長江五號和京冠。

1.2 試驗方法

精選均勻一致的5個品種小白菜種子，浸種消毒后置于培養(yǎng)皿(直徑為9 cm)，每皿100粒種子。每個品種設(shè)置0(對照)，100，150，200 mmol·L-1NaCl共4個處理，每個培養(yǎng)皿加入10 mL處理液(對照用去離子代替)，每處理重復(fù)3次，于人工氣候箱(25 ℃)中發(fā)芽。每天用稱重法補充所蒸發(fā)的水分，以保證NaCl濃度的恒定。

1.3 測定指標(biāo)

發(fā)芽率：培養(yǎng)第2天，開始觀察種子萌發(fā)情況，以后每隔6 h觀察1次，5 d后統(tǒng)計發(fā)芽率。

發(fā)芽率(%)=(已發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

胚芽長、胚根長和胚鮮重：脅迫處理10 d后，從每個培養(yǎng)皿取10株生長狀態(tài)相對一致的幼苗，分別測定其芽長、根長和幼苗鮮重。

根系和根毛的形態(tài)參數(shù)測定：先用直尺測量主根長，然后用剪刀剪下根端約2 cm長的細根，置于NIKON 7500型顯微鏡下觀察，用顯微測微尺和Motic Images Plus 2.0軟件測量根毛直徑、根毛密度和根毛長度。每株苗測定5個視野，結(jié)果取平均數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel軟件和DPS軟件進行數(shù)據(jù)處理和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 5個小白菜品種在NaCl處理下種子的萌發(fā)和胚生長情況

由表1可知，不同品種小白菜對鹽脅迫反應(yīng)差異較大。京冠發(fā)芽率、胚根長、胚芽長和胚鮮重均隨鹽處理濃度的增加而降低，100 mmol·L-1NaCl處理下胚芽長和胚根長受到顯著抑制(p<0.05)，150 mmol·L-1NaCl處理下胚芽長和胚根長受到顯著抑制(p<0.05)。其他4個品種胚根長、胚芽長和胚鮮重等3個指標(biāo)均表現(xiàn)出如下趨勢：在100 mmol·L-1NaCl處理下高于ck，以后隨NaCl處理濃度的增加而減小，且均表現(xiàn)出胚根長顯著超過了ck(p<0.01)。從整個生長期間的表現(xiàn)也可以看出，在所有指標(biāo)中，各品種均表現(xiàn)出胚根長在不同濃度的NaCl處理間差異最大，與ck相比，100～150 mmol·L-1NaCl處理胚軸更粗壯、子葉更厚，但根很短。

表1 NaCl處理對不同品種小白菜種子萌發(fā)和胚生長的影響

品種名稱NaCl濃度/(mmol·L-1)發(fā)芽率/%胚根長/cm胚芽長/cm胚鮮重/g京冠068.0aA1.08aA0.70aA0.040aA10058.0aA0.58bB0.63bA0.036aAB15056.0bA0.37cC0.53cB0.030bB2000.0cB0.00dD0.00dC0.000cC超三角084.0aA1.00bB0.68bB0.057aA10086.0aA2.00aA0.98aA0.073abAB15070.0bB0.80cB0.66bB0.064bcAB?20050.0cC0.30dC0.52cB0.048cB秦白二號076.0bA1.92bB0.78bB0.065aAB10082.0aA2.54aA1.04aA0.078aA15066.0cB0.72cC0.64bB0.074bB20032.0dC0.38dD0.42cC0.053bC長江五號0100.0aA1.12bB0.86aA0.072bB100100.0aA1.78aA0.94aA0.100aA150100.0aA0.90cB0.66bB0.092aA20094.0bA0.54dC0.56bB0.062cB矮腳黃0100.0aA2.44bB0.96abA0.080bB100100.0aA2.98aA1.06aA0.107aA15098.0aA2.18bB0.92bAB0.085bB20096.0aA1.50cC0.78cB0.078bB

注：表中同列不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(p<0.01)。下同。

5種小白菜品種對NaCl脅迫反應(yīng)差異較大。NaCl顯著抑制秦白二號、超三角和長江五號3個品種胚根長的濃度均為150 mmol·L-1(p<0.05)，而顯著抑制四倍體矮腳黃胚根長的濃度為200 mmol·L-1(p<0.05)；顯著抑制秦白二號、超三角、四倍體矮腳黃和長江五號4個品種胚芽長的NaCl濃度均為200 mmol·L-1(p<0.05)，顯著抑制京冠胚芽長的NaCl濃度均為100 mmol·L-1(p<0.05)；NaCl顯著抑制秦白二號、超三角和長江五號3個品種胚鮮重的濃度均為200 mmol·L-1(p<0.05)，200 mmol·L-1NaCl脅迫下，僅四倍體矮腳黃胚鮮重與ck差異不顯著。說明，不同品種對NaCl脅迫的敏感性不同，同一品種的不同發(fā)芽指標(biāo)對NaCl脅迫的敏感性也不同。從本實驗結(jié)果可以看出，四倍體矮腳黃對鹽脅迫的抗性最強，'京冠'最弱，不同的發(fā)芽指標(biāo)以胚根長對NaCl脅迫最敏感，胚芽長其次，發(fā)芽率最不敏感。

2.2 5個小白菜品種在不同NaCl處理下的根毛生長情況

表2根毛的生長指標(biāo)與表1的發(fā)芽指標(biāo)表現(xiàn)出相似趨勢。除京冠所有鹽處理均無根毛分化外，其他4個品種鹽處理均有根毛分化，且均在100 mmol·L-1NaCl處理下根毛長度、根毛直徑和根毛密度等超過了ck，其中根毛長度、根毛直徑顯著超過了ck(p<0.01)。四倍體矮腳黃在150 mmol·L-1NaCl處理下3個指標(biāo)也均顯著高于ck(p<0.01)。NaCl顯著抑制京冠、超三角、秦白二號、長江五號和四倍體矮腳黃5品種3個根毛形態(tài)指標(biāo)的濃度分別為100，150，150，150，200 mmol·L-1。

表2 NaCl處理對不同品種小白菜根毛生長的影響

品種NaCl濃度/(mmol·L-1)根毛長/mm根毛直徑/μm根毛密度/根京冠00.021aA8.0aA4aA1000.000bB0.0bB0bB1500.000bB0.0bB0bB2000.000bB0.0bB0bB超三角00.363bB10.0bB10bAB1000.513aA17.0aA15aA1500.190cC13.0cC6cB2000.000dD0.0dD0dC秦白二號00.185bB17.3bB11aAB1000.400aA20.0aA12aA1500.078cC13.5cC10aAB2000.060cC10.5dD7bB長江五號00.575bB15.0bB11aAB1000.820aA20.0aA14aA1500.450cC12.0cC10bB2000.317dD10.0dD9bB四倍體矮腳黃00.400cC15.0cC20bB1000.800aA20.0aA25aA1500.598bB17.5bB23aA2000.300dD12.0dD12cC

注：根毛密度為每mm根長的根毛數(shù)。

3 小結(jié)與討論

由各發(fā)芽指標(biāo)分析可以得出以下結(jié)論： 1) 低濃度(≤100 mmol·L-1)NaCl對小白菜種子萌發(fā)和胚生長的影響不大，甚至對有些品種有一定促進作用，高濃度(≥150 mmol·L-1)NaCl脅迫對小白菜生長影響較大，150 mmol·L-1可作為篩選小白菜耐鹽品種的濃度； 2) 各個指標(biāo)中，受NaCl影響最大的是根長，其次是胚芽長，可能與鹽脅迫下根系吸水受阻，細胞伸長生長受到抑制有關(guān)； 3) 四倍體矮腳黃在200 mmol·L-1NaCl脅迫下胚根長和胚芽長受到顯著抑制，而對發(fā)芽率和胚鮮重沒有顯著影響，從耐受鹽脅迫的濃度比較來看，四倍體矮腳黃抗鹽性較強。

由各品種根毛生長指標(biāo)分析得出如下結(jié)論： 1) 各品種ck的根系發(fā)達，根毛較為濃密、飽滿，根系分支良好，低濃度(≤100 mmol·L-1)NaCl對小白菜根毛生長影響不大(除'京冠'受到顯著抑制外，其他品種均為促進作用)，而高濃度(≥150 mmol·L-1)鹽脅迫下胚根短，根尖變褐，側(cè)根數(shù)量明顯減少，根毛分化極少。 2) NaCl顯著抑制京冠、超三角、秦白二號、長江五號和四倍體矮腳黃5品種3個根毛形態(tài)指標(biāo)的濃度分別為100，150，150，150，200 mmol·L-1，也可以得出同樣的結(jié)論，四倍體矮腳黃抗鹽性最強，與發(fā)芽和胚生長指標(biāo)一致。

低濃度的NaCl處理對小白菜種子萌發(fā)和胚生長具有一定的促進作用，而高濃度時會產(chǎn)生抑制作用。這與薛莉[5]和楊飛等[6]的研究結(jié)果一致。可能與低鹽促進細胞滲透調(diào)節(jié)有關(guān)，也可能是微量的無機離子對呼吸酶有一定的激活作用；在高濃度脅迫下，由于溶液中鹽分過多，水勢降低，種子幼芽胚吸水困難，使植物細胞造成滲透脅迫，使種子萌發(fā)過程中生理缺水，因而抑制種子的萌發(fā)、胚根的生長和活力[5]。高濃度NaCl脅迫抑制小白菜根毛生長，這一研究結(jié)果與盧學(xué)琴等[7]在劍麻上的研究結(jié)果一致，高濃度NaCl脅迫抑制了根毛的分化是導(dǎo)致幼苗鹽害的主要原因。

從各指標(biāo)受鹽脅迫傷害的程度看，根毛長度、根毛直徑和胚根長受傷害最大，胚鮮重和發(fā)芽率受影響最小。推測，鹽脅迫影響小白菜生長的主要原因在于對根系生長，尤其是根毛分化的抑制。而根毛區(qū)是根系吸收水分和無機鹽的主要區(qū)域，所以提高作物抗鹽性的關(guān)鍵在于保障鹽脅迫下根毛的正常分化。