鹽脅迫對羽衣甘藍種子萌發(fā)的影響

彭妞 王琳

【摘 ? 要】 為探明鹽脅迫對羽衣甘藍種子萌發(fā)特性的影響，明確種子萌發(fā)期對鹽脅迫的耐受能力，本試驗以羽衣甘藍種子為試驗材料，研究不同濃度的NaCL（0、40、80、120、160、200mmol/l）和NaHCO3（0、20、30、40、50、60mmol/l）對種子萌發(fā)脅迫的作用。結果表明：1、2種鹽脅迫處理下，羽衣甘藍種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標均隨著鹽濃度的升高逐漸降低;2、高濃度的NaHCO3鹽溶液對羽衣甘藍種子的胚根、胚芽的生長抑制較NaCL鹽溶液顯著;3、2種鹽均存在不同程度的種子萌發(fā)抑制，不同種類鹽分對羽衣甘藍種子萌發(fā)抑制表現(xiàn)為NaCL

【關鍵詞】 鹽脅迫;羽衣甘藍;種子萌發(fā)

中圖分類號：S635.9 ? ? ? ? ? ? ? 文獻識別碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-1073（2020）05-0061-65

[Abstract] In order to investigate the effects of salt stress on the germination characteristics of ornamental kale seeds， the tolerance to salt stress during seed germination was determined. In this study， ornamental kale seeds were used as experimental materials to study the effects of different concentrations of NaCL （0， 40， 80， 120， 160， 200mmol/l） and NaHCO3 （0， 20， 30， 40， 50， 60 mmol/l） on seed germination stress. The results showed that ：1 . 2 salt stress treatments， the germination rate， germination potential， germination index and vigor index of ornamental kale seeds decreased with the increase of salt concentration. 2. High concentration of NaHCO3 salt solution significantly inhibited the growth of ornamental kale seeds radicle and germ compared with NaCL salt solution. 3. ?The two salts had different degrees of inhibition on seed germination. The inhibition of different kinds of salts on seed germination of ornamental kale seeds was NaCL ?< NaHCO3. 4. In the germination stage of ornamental kale seeds， the appropriate salt tolerance concentrations of NaCL and NaHCO3 two single salt stress were 76.46 mmol/l， ?26.57mmol/l， the salt tolerance half-lethal concentrations were 130.80mmol/l， ?38.77mmol/l， and the salt tolerance limit concentrations were 217.76mmol/l， ?58.28mmol/l， respectively.

[Key words] salt stress; ornamental kale;seed germination

羽衣甘藍（Brassica oleracea var. acephala f.tricolor）為十字花科蕓薹屬二年生觀葉草本花卉，原產(chǎn)西歐，葉色鮮艷，葉型奇特，且耐寒性較強，常用作花壇及盆栽植物，是園林綠化和庭院、會場布景的優(yōu)良花卉之選。我國江南地區(qū)（ 如上海、杭州等地） 栽培較為普遍[1]。土壤鹽堿化是一個全球問題，全世界有各種鹽漬土壤，我國的鹽漬地（鹽堿土）分布范圍廣，面積大，類型較多，其中新疆鹽漬化土壤面積占全國鹽漬化土壤總面積的22%，是全國最大的鹽漬土分布區(qū)[2]。土壤鹽漬化使得大面積土壤資源難以利用，嚴重威脅著農業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境，鹽堿脅迫也是影響農作物產(chǎn)量的因素[3-4]。鹽堿環(huán)境會限制植物生長，植物在不同生長階段耐鹽堿性不同，尤是種子萌發(fā)期最為敏感，植物能否在鹽堿環(huán)境中生存，取決于它能否發(fā)芽，發(fā)芽率的高低以及發(fā)芽速度的快慢[5]。

目前對羽衣甘藍的研究主要涉及其育種研究[6]、基因抗病性分析[7]、抗寒生理特性研究[8]、藥物浸種對羽衣甘藍種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[9]等方面，而有關羽衣甘藍種子鹽脅迫方面的研究較少，僅見陳敏等[10]、郭君潔等[11]對其種子萌發(fā)期的耐鹽性進行了初步探討。為了進一步了解羽衣甘藍的耐鹽特性，本研究采用不同濃度的鹽溶液對羽衣甘藍種子進行萌發(fā)試驗，探討復雜鹽堿條件對羽衣甘藍種子萌發(fā)指標的影響，明確羽衣甘藍在種子萌發(fā)期對鹽脅迫的響應特征及其耐受濃度，以期為新疆城市綠化花卉品種的選擇提供理論依據(jù)，同時也為花卉耐鹽性研究提供理論參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

羽衣甘藍種子購自北京中國林木種子公司。

1.2 ?試驗方法

試驗設置的鹽濃度處理分別為NaCL（0、40、80、120、160、200mmol/l）和NaHCO3（0、20、30、40、50、60mmol/l），以蒸餾水作為對照，每個處理3個重復。選取大小一致，飽滿無殘缺的羽衣甘藍種子，先用0.4%的高錳酸鉀溶液消毒5分鐘后用蒸餾水反復沖洗干凈，用濾紙將種子表面多余水分吸干，再用10%的次氯酸鈉溶液消毒30秒后，用蒸餾水沖洗干凈，用濾紙吸干種子表面水分后備用。將消毒后的種子放于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿內，在培養(yǎng)皿內，分別加入適量的各處理溶液，每一培養(yǎng)皿內放置20粒種子，放入恒溫培養(yǎng)箱中，在25℃條件下避光培養(yǎng)。每天定時統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)并適當補充各處理鹽溶液，及時處理變質種子，并進行消毒、換床。種子萌發(fā)過程中每24h觀察記錄一次發(fā)芽情況。種子的發(fā)芽標準以胚根突破種皮，胚芽達到種子長度的1/2為準。發(fā)芽持續(xù)時間的確定根據(jù)國際《林木種子檢驗規(guī)程》的規(guī)定，以連續(xù)3天每天的發(fā)芽粒數(shù)不超過每重復供試驗種子粒數(shù)的1%為結束發(fā)芽。

1.3 ?測定指標

（1）發(fā)芽率（%）=正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

（2）發(fā)芽勢（%）=發(fā)芽達到高峰期時發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100 %

（3）發(fā)芽指數(shù) GI =∑（Gt/Dt）式中，Gt為每天各處理的平均發(fā)芽數(shù);Dt 為對應的發(fā)芽天數(shù)

（4）活力指數(shù)（VI）=GI*S;式中：GI指發(fā)芽指數(shù)，S指幼根生長勢（烘干重或胚根長度，本試驗選用胚根長度（cm））

1.4 ?數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010繪制圖表及DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理。

2 ?結果與分析

2.1 不同濃度NaCL溶液對羽衣甘藍種子萌發(fā)的影響

2.1.1 ?不同濃度NaCL溶液對羽衣甘藍種子萌發(fā)動態(tài)的影響 ? ?由圖1可知，羽衣甘藍種子在NaCL濃度為0-200mmol/l處理下均有萌發(fā)，且種子萌發(fā)主要集中在前5d。NaCL處理對羽衣甘藍種子的萌發(fā)進程有抑制作用，隨著NaCL濃度的增大，各處理同一時期的種子累計萌發(fā)率下降，種子的初始萌發(fā)時間推遲。第2d，各處理組種子均有萌發(fā)，對照組發(fā)芽率達到71.67%，40、120和200mmol/l處理時，發(fā)芽率分別達到53.33%、13.33%和1.67%;第3d，對照組發(fā)芽率達到95%，40、120和200mmol/l處理時，發(fā)芽率分別達到75%、23.33%和3.33%;第4d，對照組發(fā)芽率達到95%，40、120和200mmol/l處理時，發(fā)芽率分別達到78.33%、41.67%和16.67%;處理第5d，對照組與各NaCL處理組的發(fā)芽率基本穩(wěn)定。

2.1.2 ?不同濃度NaCL溶液對羽衣甘藍種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)的影響 ? ?從表1可以看出，不同濃度NaCL溶液處理對羽衣甘藍種子發(fā)芽率均有一定的抑制作用。在NaCL濃度為40 mmol/l時，發(fā)芽率為88.33%，與對照組無顯著差異，發(fā)芽勢為53.33%，兩者之間存在顯著差異;當NaCL濃度≥80mmol/l時，各處理發(fā)芽率和發(fā)芽勢與對照間差異達到極顯著水平，且NaCL濃度越高，其發(fā)芽率和發(fā)芽勢就越低;NaCL濃度為120、160和200mmol/l處理時，羽衣甘藍種子的發(fā)芽率與對照相比分別下降了43.33%、63.33%和76.67%，發(fā)芽勢較對照分別下降了30%、43.34%和55%。這表明羽衣甘藍種子隨著NaCL溶液濃度的不斷升高，種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均呈顯著的降落趨勢，且在高濃度鹽脅迫下，下降幅度極大，種子的發(fā)芽整齊度受到嚴重影響。

種子發(fā)芽指數(shù)可以反映種子萌發(fā)的速度，活力指數(shù)可以體現(xiàn)種子是否生長和生長整齊度2個因素，在一定鹽濃度范圍內，種子可以萌發(fā)但生長會受到抑制，導致種子活力指數(shù)降低[12]。由表1可知，羽衣甘藍種子的發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)均受到鹽脅迫的影響，隨鹽濃度增加呈逐漸降低趨勢，但各處理濃度的下降幅度存在一定的差異。各處理與對照間發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)差異均達到極顯著水平，其中，鹽濃度為40和120mmol/l時，羽衣甘藍種子的發(fā)芽指數(shù)與對照相比分別下降了6.54、20.16，活力指數(shù)較對照分別下降了18.35、36.47;當濃度達到200mmol/l時，種子的發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)分別為3.09、0.14，較對照分別下降了27.17、38.96。這表明羽衣甘藍種子隨NaCL溶液濃度的增加，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈顯著的降落趨勢，且在高濃度的NaCL溶液處理下羽衣甘藍種子的活力極低。

2.1.3 ?不同濃度NaCL溶液對羽衣甘藍胚根、胚芽生長的影響 ? ?由表2可知，從根長數(shù)據(jù)來看，在NaCL處理下，各處理與對照間差異均達到極顯著水平。當NaCL濃度為40mmol/l時，平均胚根長為0.87cm，是對照的67.44%;濃度為120mmol/l時，平均胚根長為0.27cm，是對照的20.93%;當濃度達到200mmol/l時，此時的平均胚根長為0.04cm，僅為對照的3.10%。這表明NaCL鹽脅迫對羽衣甘藍胚根生長具有明顯的抑制作用，表現(xiàn)為隨鹽濃度的升高抑制作用增強。

從胚芽長數(shù)據(jù)來看（表2），當NaCL濃度為40mmol/l時，平均胚芽長為1.35cm，是對照的91.84%;濃度為120mmol/l時，平均胚芽長為0.47cm，是對照的31.97%;當濃度達到200mmol/l時，此時的平均胚芽長為0.06cm，僅為對照的4.08%。可見隨NaCl鹽濃度的升高，羽衣甘藍幼苗胚芽生長受抑制程度極顯著。

2.2 ?不同濃度NaHCO3溶液對羽衣甘藍種子萌發(fā)的影響

2.2.1 ?不同濃度NaHCO3溶液對羽衣甘藍種子萌發(fā)動態(tài)的影響 ? ?由圖2可知，羽衣甘藍種子在NaHCO3濃度為0-60mmol/l處理時均有萌發(fā)，且種子萌發(fā)主要集中在前4d。處理第1d，僅對照組和20mmol/l處理下種子萌發(fā)，發(fā)芽率分別為11.67%、1.67%;NaHCO3處理對羽衣甘藍種子的萌發(fā)進程有抑制作用，隨著NaHCO3濃度的增大，各處理同一時期種子累計萌發(fā)率下降，種子的初始萌發(fā)時間推遲。第2d，各處理組種子均有萌發(fā)，對照組發(fā)芽率為71.67%，20、40和60mmol/l處理時，發(fā)芽率分別為43.33%、26.67%和5%;第3d，對照組發(fā)芽率為95%，20、40和60mmol/l處理時，發(fā)芽率分別為65%、36.67%和6.67%;處理第4d，對照組與各NaHCO3處理組的發(fā)芽率基本穩(wěn)定。

2.2.2 ?不同濃度NaHCO3溶液對羽衣甘藍種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)的影響 ? ?從表3可以看出，隨著NaHC03溶液濃度的升高，羽衣甘藍種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均呈逐漸下降趨勢。不同濃度NaHC03處理與對照間發(fā)芽率和發(fā)芽勢均差異顯著。當NaHC03濃度為40、50和60mmol/l處理時，種子的發(fā)芽率與對照相比分別下降了50%、71.67%和88.33%，發(fā)芽勢較對照分別下降了45%、56.67%和66.67%。濃度為60mmol/l時，發(fā)芽率和發(fā)芽勢較對照組下降幅度極大，這說明高濃度的NaHC03溶液對羽衣甘藍種子萌發(fā)具有顯著抑制作用。

由表3可知，各處理與對照間發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)差異均達到極顯著水平，當NaHC03濃度為40和50mmol/l時，羽衣甘藍種子的發(fā)芽指數(shù)與對照相比分別下降了18.4、23.77，活力指數(shù)較對照分別下降了38.09、39.04。當濃度達到60mmol/l時，羽衣甘藍種子的發(fā)芽指數(shù)較小，活力指數(shù)為0。這說明高濃度的NaHC03鹽溶液處理下，種子雖能萌發(fā)，但后期生長受到嚴重抑制，逐漸枯萎腐爛，無法繼續(xù)生長。

2.2.3 ?不同濃度NaHCO3溶液對羽衣甘藍胚根、胚芽生長的影響 ? ?由表4可知，隨著NaHC03溶液濃度的升高，羽衣甘藍種子胚根長和胚芽長均呈逐漸下降趨勢，各處理與對照間胚根長和胚芽長差異均達到極顯著水平。當NaHC03溶液濃度為20mmol/l時，平均胚根長為0.43cm，與對照相比減少了0.86cm，是對照的33.33%;濃度為40mmol/l時，平均胚根長為0.09cm，與對照相比減少了1.2 cm，是對照的6.98%;濃度達到60mmol/l時，羽衣甘藍種子生長受到嚴重的抑制，胚根腐爛。這表明，隨著NaHC03鹽濃度的升高，羽衣甘藍幼苗胚根生長受到的抑制作用增強，且在高濃度的NaHC03鹽溶液下羽衣甘藍幼苗胚根易腐爛。

從胚芽長數(shù)據(jù)來看（表4），濃度為40mmol/l時，平均胚芽長為0.23cm，與對照相比減少了1.24cm，是對照的15.65%;濃度達到60mmol/l時，羽衣甘藍種子生長受到嚴重的抑制，胚根腐爛，平均胚芽長為0。這表明，隨著NaHC03溶液濃度的升高，羽衣甘藍幼苗胚芽生長在顯著減緩，且在高濃度的NaHC03溶液處理下，羽衣甘藍幼苗生長受抑制程度嚴重。

2.3 ?羽衣甘藍種子耐鹽濃度的確定

利用散點圖中的二次函數(shù)來擬合相對發(fā)芽率與各鹽濃度，得到（如表5）擬合方程，其中x表示鹽濃度，y表示相對發(fā)芽率，以種子發(fā)芽率達到對照組的75%、50%、10%時對應的鹽濃度作為羽衣甘藍種子的耐鹽適宜濃度、耐鹽半致死濃度、耐鹽極限濃度[13]。由表5可知，種子的相對發(fā)芽率與各鹽濃度呈負相關。將相對發(fā)芽率帶入各鹽處理的擬合方程中，就可以得到羽衣甘藍種子在萌發(fā)階段對NaCL和NaHCO3 2種單鹽脅迫的耐鹽適宜濃度分別為76.46、26.57mmol/l，耐鹽半致死濃度分別為130.80、38.77mmol/l，耐鹽極限濃度分別為217.76、58.28mmol/l。以上結果表明，羽衣甘藍種子對2種鹽表現(xiàn)的抑制作用大小為：NaHC03〉NaCL。

3 ?討論與結論

種子萌發(fā)是植物生命的開始，亦是植物整個生命周期中最重要，最脆弱的階段[14]，其萌發(fā)過程除了受自身生物學特性影響外，還極易受到鹽堿，干旱等外界環(huán)境脅迫的影響[15-16]，該階段對種子耐鹽性的研究是植物耐鹽性早期鑒定、選擇的依據(jù)。

3.1 ?不同濃度的NaCL和NaHCO3脅迫對羽衣甘藍種子萌發(fā)指標的影響

當NaCL濃度為40mmol/l時，羽衣甘藍種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢分別為88.33%、53.33%，較對照分別減少了6.67%、41.67%，發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)較對照分別減少了6.54、18.35，胚根長和胚芽長較對照分別減少了0.42、0.12 cm;當NaHCO3濃度為40mmol/l時，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢分別為45%、26.67%，較對照分別減少了50%、45%，發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)較對照減少了18.4、38.09，胚根長和胚芽長較對照減少了1.2、1.24cm。可以看出高濃度的NaHCO3鹽溶液對羽衣甘藍種子的胚根、胚芽的生長抑制較NaCL鹽溶液顯著;在不同濃度的單鹽脅迫處理下，羽衣甘藍種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長和胚芽長均隨鹽濃度的升高而逐漸下降，即抑制效應隨鹽濃度的增加而增強，低濃度的鹽脅迫對種子萌發(fā)的影響不明顯，這與堿蓬[17]和蠟梅[18]種子在鹽脅迫條件下的萌發(fā)特性基本一致。原因是低濃度鹽脅迫時，種子自身可以緩和吸脹傷害，對萌發(fā)無顯著影響，而高濃度鹽作用時，種子吸脹過程中細胞膜受到破壞，通透性變大，溶質向外滲透，萌發(fā)受到抑制。

3.2 ?羽衣甘藍種子耐鹽性相關分析

在NaHCO3、NaCL脅迫下，耐鹽適宜濃度分別為26.57、76.46mmol/l、半致死濃度為38.77、130.80mmol/l、極限濃度為58.28、217.76mmol;在綜合2種單鹽脅迫下羽衣甘藍種子各項萌發(fā)指標的變化及耐鹽能力發(fā)現(xiàn)，2種單鹽溶液對羽衣甘藍種子萌發(fā)所表現(xiàn)出來的抑制作用為：NaHC03〉NaCL。從總體結果看，高鹽脅迫對羽衣甘藍種子萌發(fā)抑制明顯，但在低鹽環(huán)境中種子萌發(fā)受到的影響較小，表現(xiàn)出一定的耐鹽性，這與紅果小檗[19]的研究結果相似。綜合試驗結果可知，羽衣甘藍種子在一定濃度范圍內的鹽脅迫下，種子的各項發(fā)芽指標良好，表現(xiàn)出一定的耐鹽性，這對羽衣甘藍在鹽堿地區(qū)的育種及園林應用有現(xiàn)實的指導意義。

參考文獻：

[1] 張淑梅，高慧，蔡龍錫，等. 日本羽衣甘藍引種載培試驗研究[J]. 延邊大學農學學報，1998，20，2（06）：131-133.

[2] 羅廷彬，任崴，謝春虹.新疆鹽堿地生物改良的必要性與可行性[J].干旱區(qū)研究，2001，01：46-48.

[3] 鄭慧瑩，李建東.松嫩平原鹽生植物與鹽堿化草地的恢復[M].北京：科學出版社，1999：22-26.

[4] 劉炳響，王志剛，楊敏生，等.模擬鹽脅迫對白榆種子發(fā)芽，出苗及幼苗生長的影響[J].草業(yè)學報，2012，21（05）：39-46.

[5] Ghazi N. AI—Karaki.（2001）.Germination， sodium and potassi-um concentration of barley seeds as influenced by salinity . Jour-nal of Plant Nutrition， 24（3）：511-522.

[6] 韓碩，張月云，宗梅，等.羽衣甘藍雙單倍體育種技術研究[J].農業(yè)生物技術學報，2018，26（03）：521-529.

[7] 郭君潔，李偉，朱鳳云，等.羽衣甘藍的BoRACK1基因抗病性分析[J].西南農業(yè)學報，2019，32（06）：1230-1235.

[8] 張亞玲，幸宏偉，郭寧，等.羽衣甘藍抗寒生理特性研究[J].華北農學報，2016，31（04）：168-176.

[9] 張萬萍，楊民，江燕，等. H2O2浸種對羽衣甘藍種子萌發(fā)及幼苗的影響[J].種子，2008，27（12）：98-100.

[10] 陳敏，楊玉杰，李海云.NaCl脅迫對羽衣甘藍種子萌發(fā)的影響[J].北方園藝，2011，16：17-19.

[11] 郭君潔，貴紅霞，武欣，等.鹽脅迫下過表達BoRACK1基因對羽衣甘藍種子萌發(fā)的影響[J].植物生理學報，2018，54（08）：1365-1371.

[12] 盧艷敏，蘇長青，李會芬.不同鹽脅迫對白三葉種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].草業(yè)學報，2013，22（04）：123-129.

[13] 李玉梅，田新，姜云天.混合鹽脅迫對茶花鳳仙種子萌發(fā)的、影響[J].種子，2019，38（04）：36-41+46.

[14] RAJJOU L，DUVAL M，GALLARDO K，et al. Seed germinationand vigor[J]. Annual Review of Plant Biology，2012，63（3）：?507-533.

[15] FANG Y J，LI J，JIANG J J，et al. Physiological and epigeneticanalyses of Brassica napus seed germination in response to salt?stress[J]. Acta Physiologiae Plantarum，2017，39（6） ： 128.

[16] 王楠，高靜，黃文靜，等.旱、鹽脅迫下黃芪種子萌發(fā)及其對水楊酸的響應[J].草業(yè)科學，2018，35（01）：106-114.

[17] Powell A A，Mathewa S.The damaging effect of water on dry peaembryos during imbibition [J].J.Exp，1978，29（5）：1215.

[18] 邵金彩，劉玉霞，楊佳鑫，等.鹽脅迫對蠟梅種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].浙江農業(yè)學報，2017，29（07）：1139-1143.

[19] 周禧琳，梁繼業(yè)，周正立.鹽脅迫對紅果小檗種子萌發(fā)的影響[J].黑龍江農業(yè)科學，2017，02：111-116.

（編輯：李丹）