不同鹽脅迫對華蒲公英種子萌發的影響

張金龍，陳宏亮，王鵬山,，賈 林，劉璐瑤

(1. 天津市鹽堿地生態綠化工程中心，天津 300451； 2. 天津泰達綠化集團有限公司，天津 300451)

土壤鹽堿化對糧食生產和生態環境安全有著重大影響，是全球面臨的一個重大挑戰。據聯合國糧農組織不完全統計，全球鹽堿地面積約9.55×108hm2，分布在100多個國家和地區，占陸地面積的10%左右[1]。我國鹽堿地面積約9.91×107hm2，主要分布在東北、華北、西北內陸地區和沿海地帶[2]。如何科學治理開發這些鹽堿地成為重要研究熱點之一。當前，鹽堿地治理措施主要有水利、農業、化學、生物改良等方法[3]。耐鹽或鹽生植物適應鹽漬生境能力較強，利用耐鹽或鹽生植物生物治理鹽堿地被認為是一種較經濟有效的方法[4]。

華蒲公英(TaraxacumborealisinenseKitam.)，又名堿地蒲公英，為菊科蒲公英屬多年生草本植物，是一種分布較廣、環境適應能力較強的鹽生植物[5]。蒲公英屬植物可食部分達到84%，含有多種營養物質和具有保健作用的化學物質，被國家衛生部列為藥食同源食品，具有很好的開發利用價值和前景[6]。在鹽堿地上種植蒲公英既治理利用了鹽漬土資源，又能產生較好的經濟價值。一些學者對蒲公英苗期耐鹽性進行了探討[7-8]。植物種子萌發期對鹽脅迫最為敏感，但有關蒲公英萌發期耐鹽性研究報道甚少。研究采用不同濃度NaCl、Na2SO4、NaHCO3脅迫華蒲公英種子萌發，有助于深入了解華蒲公英種子萌發期耐鹽能力，也為科學合理的利用華蒲公英治理鹽堿地提供了理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為野生華蒲公英種子，2018年6月采集于天津濱海地區鹽堿荒地(117°68′ E、39°03′ N)。選取勻稱飽滿一致的華蒲公英種子，將種子浸泡于濃度為0.1%的KMnO4溶液消毒10 min，用蒸餾水沖洗5次，保證其被沖洗干凈，再用濾紙吸干水分備用。

1.2 試驗方法

采用培養皿法進行鹽脅迫種子發芽試驗，試驗設計NaCl、Na2SO4、NaHCO3三種單鹽溶液處理華蒲公英種子，每種鹽分溶液濃度均分別為0(CK)、0.30%、0.60%、0.90%、1.20%，每種處理重復3次。將不同濃度的鹽溶液分別加入鋪有兩層濾紙、直徑為9 cm 的培養皿中，每個培養皿加入5 mL，使之充分潤濕濾紙；然后取消毒備用的華蒲公英種子50 粒，均勻放置于培養皿內濾紙上；最后將培養皿移入人工光照培養箱(LRH-150)內進行培養，培養條件為溫度25℃，光照10 h/d，相對濕度60%～70%。

1.3 測定指標與方法

每天觀察記錄種子發芽情況及發芽種子數，以胚芽突破種皮2 mm為發芽標準，用Microsoft Excel 2013 軟件分析處理試驗數據，計算發芽率等指標。各指標記錄計算方法和種子萌發期耐鹽性評價方法如下：

發芽開始時間：試驗開始起到第1粒種子發芽所需時間。

發芽率(Germination rate,GR)：試驗結束時(第8天)累計發芽種子數/供試種子數×100%。

期間發芽率(Period germination rate,PGR)：試驗期間第n天(n=1～8)累計發芽種子數/供試種子數×100%。

相對發芽率(Relative germination rate,RGR)= 鹽脅迫處理發芽率/對照處理發芽率×100%。

相對鹽害率(Relative salt damage,RSD)=(對照處理發芽率-鹽脅迫處理發芽率)/對照處理發芽率×100%。

耐鹽性評價：采用兩種方法評價種子萌發期耐鹽性。

方法1，相對鹽害率指標評價方法：參照《植物耐鹽性鑒定及評價技術規程》，利用不同濃度鹽脅迫處理下種子萌發相對鹽害率指標(Relative salt damage,RSD)評價種子萌發期耐鹽性[9]，強適宜鹽分濃度(RSD≤20%)、較強適宜鹽分濃度(20%< RSD≤40%)、中度適宜鹽分濃度(40%80%)。

方法2，耐受鹽分濃度回歸分析方法：建立華蒲公英種子相對發芽率與對應鹽脅迫濃度之間的回歸關系，將相對發芽率為75%、50%、25%時所對應的鹽分濃度作為種子萌發鹽脅迫的適宜濃度、臨界濃度和極限濃度[10]。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對華蒲公英種子萌發動態的影響

鹽脅迫對種子萌發的抑制作用主要體現在種子發芽開始時間的推遲、發芽所需時間的延長和發芽率的降低等方面。由圖1可知，對照處理(CK)華蒲公英種子在試驗第2 d開始發芽，并且種子萌發主要發生在第2 d到第5 d期間，第5 d時的發芽率達到68.00%。NaCl脅迫處理當其鹽分濃度增加到0.60%時，華蒲公英種子發芽開始時間出現推遲，且與對照比較推遲1 d，種子萌發主要發生在第3 d到第5 d期間，第5 d時的發芽率僅有22.67%；當NaCl鹽分濃度增加到0.90%時，種子發芽開始時間與對照比較推遲2 d，且種子萌發主要發生在第4 d到第6 d期間，但第6 d時的發芽率與對照比較下降到8.67%。Na2SO4脅迫處理當其鹽分濃度增加到0.90%時，華蒲公英種子發芽開始時間才出現推遲，且與對照處理相比推遲1 d，種子萌發主要發生在第3 d到第6 d期間，第6 d時的發芽率為32.67%。NaHCO3脅迫處理對華蒲公英種子萌發影響較大，當其鹽分濃度增加到0.60%時，華蒲公英種子發芽開始時間與對照相比推遲1 d，但種子發芽率下降明顯，第5 d時的發芽率僅為11.33%；當其鹽分濃度增加到0.90%時，發芽開始時間與對照比較推遲3 d，且第5 d時的發芽率僅有1.33%。綜上分析，NaCl、Na2SO4、NaHCO3脅迫處理對華蒲公英種子萌發進程都有較大的抑制作用，按抑制程度排序為：NaHCO3>NaCl>Na2SO4。

圖1 鹽脅迫對華蒲公英種子萌發動態影響Fig. 1 Dynamics of seed germination under salt stress

2.2 鹽脅迫對華蒲公英種子發芽率的影響

在不同濃度NaCl、Na2SO4、NaHCO3脅迫下華蒲公英種子發芽率和相對發芽率見圖2。對照條件下野生華蒲公英種子發芽率最高，為72.67%，鹽脅迫條件下野生華蒲公英種子發芽率都低于對照，且發芽率隨鹽分濃度的增加而明顯降低。三種鹽分脅迫處理對華蒲公英種子發芽率影響存在明顯差異。Na2SO4脅迫處理對華蒲公英種子發芽率影響最小，其脅迫濃度為0.30%時，華蒲公英種子發芽率為68.67%，相對發芽率為94.50%，非常接近對照處理；其脅迫濃度增加到0.90%時，華蒲公英種子發芽率為36.00%，相對發芽率為49.54%，約為對照處理的一半。NaCl脅迫處理對華蒲公英種子發芽率影響較大，華蒲公英種子在其濃度為0.30%條件下的發芽率為57.33%，相對發芽率為78.90%，低于對照和同濃度Na2SO4處理；NaCl濃度增加到0.90%時，華蒲公英種子發芽率為9.30%，相對發芽率為12.84%，明顯低于對照和同濃度Na2SO4處理。NaHCO3對華蒲公英種子發芽率影響最明顯，其鹽分濃度為0.30%時，華蒲公英種子發芽率為31.33%，相對發芽率為43.12%，明顯低于對照和其它2種鹽分處理；其鹽分濃度增加到0.60%時，華蒲公英種子發芽率下降到13.33%，相對發芽率僅有18.35%；其鹽分濃度增加到0.90%時，華蒲公英種子幾乎不發芽，相對發芽率僅有2.75%。

2.3 華蒲公英種子的耐鹽性

RSD反映了種子萌發期鹽脅迫對種子的傷害程度，可根據不同鹽分濃度脅迫下的種子萌發相對鹽害率指標評價種子萌芽期的耐鹽性[9]。由表1可知，NaCl鹽分濃度為0.30%、0.60%時，華蒲公英種子萌發相對鹽害率分別為21.11%和62.43%，相應靠近強適宜鹽分濃度評價標準下限值(RSD≤20%)與中度適宜鹽分濃度評價標準下限值(40%80%)范圍內，這表明華蒲公英種子萌發相對能耐受濃度不超過0.30% NaHCO3脅迫。

種子相對發芽率與鹽分濃度關系緊密，可根據耐受鹽分濃度回歸分析方法評價種子萌發期耐鹽性[10]。建立華蒲公英種子相對發芽率與對應濃度之間的回歸關系，評價華蒲公英種子萌發耐鹽特性。由表2可知，華蒲公英種子相對發芽率與鹽分種類和濃度密切相關，種子萌發對NaCl鹽脅迫的耐受適宜濃度、臨界濃度、極限濃度分別為0.27%、0.52%和0.77%；對Na2SO4鹽脅迫的耐受適宜濃度、臨界濃度、極限濃度分別為0.48%、0.83%和1.19%；對NaHCO3鹽脅迫的耐受適宜濃度、臨界濃度、極限濃度分別為0.13%、0.36%和0.60%。

表1 鹽脅迫下華蒲公英種子萌發相對鹽害率Table 1 Relative salt damage rate of seed germination under salt stress

表2 華蒲公英種子相對發芽率與鹽分濃度回歸分析結果Table 2 Regression analysis results of relative germination rate and salt concentrations

3 討論與結論

鹽分影響植物種子萌發，其影響效果與鹽分的種類、濃度及植物的耐鹽性相關[11]。本研究探討了不同濃度NaCl、Na2SO4NaHCO3對野生鹽生植物華蒲公英種子萌發的影響，并評價了華蒲公英種子萌發耐受不同鹽脅迫的能力。

鹽脅迫條件下隨著鹽分濃度的增加，華蒲公英種子萌發開始時間出現推遲，這與袁飛敏等的研究結論一致[12]。較高濃度的鹽分增加了溶液的滲透勢，使種子吸水困難，是種子萌發出現延遲的主要原因，這種現象也是植物適應鹽堿等不利環境的一種特性[13]。不同濃度NaCl、Na2SO4、NaHCO3脅迫條件下，華蒲公英種子發芽率都低于對照處理。有些研究認為較低的鹽分濃度對種子萌發無影響或促進種子萌發，隨著鹽溶液濃度的升高，種子萌發逐漸受到抑制[14-15]，這可能與不同植物品種對鹽分敏感性不同有關，也可能與本研究采用的鹽脅迫起始濃度較高有關。相同鹽分濃度脅迫下，Na2SO4處理華蒲公英種子發芽率都最高，NaHCO3處理種子發芽率都最低，NaCl處理種子發芽率居中，三種鹽分對華蒲公英種子萌發抑制作用由強到弱排序為NaHCO3>NaCl>Na2SO4，這與劉彥清等、陸嘉惠等的研究結論一致[16-17]。但有些研究認為Na2SO4對種子萌發抑制作用強于NaCl[18-19]。分析發現這可能與這些研究中鹽溶液濃度單位采用物質的量濃度單位(摩爾濃度單位)有關，相同物質的量濃度下Na2SO4鹽溶液質量濃度遠高于NaCl鹽溶液質量溶度，對種子萌發的抑制作用相應可能高于NaCl；另外，這也可能與不同植物或不同品種對不同鹽分類型的生理反應不盡相同有關。

應用相對鹽害率指標評價法與耐受鹽分濃度回歸分析方法評價了華蒲公英種子萌發耐鹽特性，兩種方法得出的華蒲公英種子對NaCl、Na2SO4和NaHCO3脅迫的耐受能力結果基本一致。耐受鹽分濃度回歸分析法能夠較準確地確定華蒲公英種子萌發對三種鹽分的耐受鹽分濃度值，而相對鹽害率指標評價法只能得出大致耐受鹽分濃度范圍。根據耐受鹽分濃度回歸分析法確定的華蒲公英種子萌發對NaCl、Na2SO4和NaHCO3鹽脅迫的耐受適宜濃度分別為0.27%、0.48%和0.13%，耐受臨界濃度分別為0.52%、0.83%和0.36%，耐受極限濃度分別為0.77%、1.19%和0.60%。