外源硅對鹽脅迫下甜瓜種子萌發(fā)的影響

王映霞

（甘肅省通渭縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村項(xiàng)目服務(wù)中心，甘肅 通渭 743300）

甜瓜是西部地區(qū)的特色產(chǎn)業(yè)，對西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。但西部地區(qū)淡水資源緊缺，存在大量鹽堿地，這種不良環(huán)境不僅影響種子萌發(fā)，還會(huì)影響作物生長、產(chǎn)量和品質(zhì)。如何緩解鹽漬化對甜瓜種子萌發(fā)的抑制是鹽漬土地區(qū)作物栽培的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。硅是大多數(shù)高等植物生長的有益元素，能促進(jìn)植物的生長發(fā)育，提高作物對非生物脅迫和生物脅迫的抗性。因此，研究外源硅對鹽脅迫下種子發(fā)芽指標(biāo)、生理特性和鹽適應(yīng)機(jī)理的影響有重大意義。

近年來，國內(nèi)外對硅的研究越來越重視，并取得了一定進(jìn)展，但硅對甜瓜種子萌發(fā)的影響方面的研究甚少。本文以甜瓜種子為材料，研究外源硅對鹽脅迫下甜瓜種子萌發(fā)的影響，旨在為外源硅在甜瓜抗鹽生產(chǎn)上的合理利用提供理論支撐和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 試材 朗秦銀蜜種子和雪梨一號(hào)種子。

1.1.2 藥品與試劑 標(biāo)準(zhǔn)麥芽糖溶液（1 mg/ml）、3，5-二硝基水楊酸試劑、pH為5.6的檸檬酸緩沖液（0.1 mol/L）、1%淀粉溶液、蒸餾水、NaCl溶液（100 mmol/L、150 mmol/L）、K2SiO3·nH2O溶液（0.5 mmol/L、0.75 mmol/L、1.0 mmol/L、1.25 mmol/L）。

1.1.3 儀器與設(shè)備 離心機(jī)、電子天平、離心管、容量瓶、恒溫水浴鍋、移液管、試管架、玻璃棒、漏斗、分光光度計(jì)、錐形瓶、試管、培養(yǎng)皿、濾紙、研缽等。

1.2 試驗(yàn)處理

設(shè)5個(gè)處理，分別是:NaCl（脅迫臨界濃度）+K2SiO3·nH2O（0 mmol/L、0.5 mmol/L、0.75 mmol/L、1.0 mmol/L、1.25 mmol/L），探究在鹽脅迫條件下不同濃度的K2SiO3·nH2O對甜瓜種子萌發(fā)的影響。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 種子處理 挑選籽粒飽滿的種子，在50～55℃的水浴中浸種15～20 min，期間不斷攪拌，水溫降到20～25℃后繼續(xù)浸種8～12 h，經(jīng)蒸餾水沖洗后，置于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿放50粒種子，加入等量的處理液至飽和，每濃度重復(fù)3次，放在25～28℃的恒溫箱中培養(yǎng)。每天添加各處理液，注意補(bǔ)充水分使處理期間鹽濃度保持相對穩(wěn)定。

1.3.2 發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的測定 處理后每天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)（以胚根突出2 mm為標(biāo)準(zhǔn)）。

式中，Gt為t日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)。

1.3.3 α-淀粉酶活力測定

1.3.4 種子吸水率的測定 選取兩品種自然風(fēng)干的種子，分別分為5組，每組50粒，3次重復(fù)，然后將各組種子分別進(jìn)行鹽脅迫濃度處理和外源硅濃度處理，在處理后1 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h、48 h分別稱重（精確度為0.001 g的電子天平），直至種子鮮重不變，此時(shí)的質(zhì)量為種子鮮質(zhì)量。

式中，W1為50粒自然風(fēng)干種子的質(zhì)量、W2為50粒種子的鮮質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Spss軟件和Excel對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源硅對鹽脅迫下甜瓜種子萌發(fā)的影響

由表1可知，雪梨一號(hào)在150 mmol/L的NaCl脅迫下，隨著外源硅濃度的增加發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均先升高后降低，添加0.75 mmol/L K2SiO3·nH2O時(shí)可明顯提高發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)，且與對照組有顯著性差異；而K2SiO3·nH2O達(dá)到1.25 mmol/L時(shí)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均低于對照組，且發(fā)芽率、發(fā)芽勢均與對照組差異顯著。表明適宜的外源硅濃度可以緩解鹽分對種子萌發(fā)的脅迫，高濃度外源硅對種子萌發(fā)有抑制作用。

表1 外源硅對鹽脅迫下雪梨一號(hào)發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)的影響

朗秦銀蜜甜瓜種子在100 mmol/L的鹽脅迫下，不同濃度的外源硅對種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)的影響詳見表2。外源硅濃度為0.75 mmol/L時(shí)對鹽脅迫的緩解作用最大，發(fā)芽率最高，與對照組顯著性差異最明顯；濃度為0.5 mmol/L時(shí)發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)達(dá)到最高，發(fā)芽勢與對照組差異不顯著，發(fā)芽指數(shù)與對照組差異顯著；濃度為1.0 mmol/L時(shí)發(fā)芽率與對照組（0 mmol/L）差異不顯著；濃度達(dá)到1.25 mmol/L時(shí)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均低于對照組，且與對照組差異性顯著。說明適宜的外源硅濃度能緩解鹽對朗秦銀蜜甜瓜種子萌發(fā)的脅迫，但隨濃度的增加外源硅對朗秦銀蜜甜瓜種子萌發(fā)有抑制作用。

表2 外源硅對鹽脅迫下朗秦銀蜜發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)的影響

2.2 外源硅對鹽脅迫下甜瓜種子吸水率的影響

由圖1可知，外源硅對雪梨一號(hào)和朗秦銀蜜甜瓜種子的吸水率有促進(jìn)作用。當(dāng)外源硅濃度為0.75 mmol/L時(shí)，雪梨一號(hào)的吸水率最大，與對照組差異性顯著；外源硅濃度為0.5 mmol/L時(shí)朗秦銀蜜的吸水率最大，且與對照組差異性顯著。外源硅濃度高于1.0 mmol/L時(shí)吸水率與對照組接近且差異性不顯著。說明適宜濃度的外源硅能緩解鹽脅迫對甜瓜種子吸水率的抑制作用。

圖1 外源硅對鹽脅迫下兩品種甜瓜種子吸水率的影響

2.3 外源硅對鹽脅迫下甜瓜種子α-淀粉酶活性的影響

由圖2可知，隨著外源硅濃度的升高，鹽脅迫下雪梨一號(hào)、朗秦銀蜜的α-淀粉酶活性先升高后降低，濃度為1 mmol/L時(shí)雪梨一號(hào)的α-淀粉酶活性最高，濃度為0.75 mmol/L時(shí)朗秦銀蜜的α-淀粉酶活性最高，且均與對照差異顯著。外源硅濃度為0.5 mmol/L時(shí)兩品種與對照間均沒有顯著的差異，外源硅濃度≥0.75 mmol/L時(shí)兩品種與對照均有顯著性差異。說明適宜濃度的外源硅對鹽脅迫下甜瓜種子的α-淀粉酶活性有促進(jìn)作用。

圖2 外源硅對鹽脅迫下兩品種甜瓜種子α-淀粉酶活性的影響

3 討論

外源硅濃度為0.5～0.75 mmol/L時(shí)可明顯緩解鹽對甜瓜種子萌發(fā)的抑制作用，可作為指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)的最佳濃度。前人已研究表明外源硅能改善許多作物的生長狀況，增強(qiáng)植物對鹽害的抵御。本試驗(yàn)也表明不同濃度的外源硅對鹽脅迫下甜瓜種子的萌發(fā)均有影響，主要表現(xiàn)為低濃度（0.5 mmol/L、0.75 mmol/L）外源硅不但提高了兩品種甜瓜種子鹽脅迫下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，還提高了其吸水率和α-淀粉酶活性。這可能是外源硅對種子起到活化作用，使種子內(nèi)部因貯藏而損傷的膜系統(tǒng)得到恢復(fù)和活化，透性增強(qiáng)，種子內(nèi)部各種酶活性增大，各種生理生化適應(yīng)機(jī)制得以啟動(dòng)，提高了種子活力，從而提高了甜瓜種子的各發(fā)芽指標(biāo)。有研究表明:硅能增加玉米種子萌發(fā)過程淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶的活性，促進(jìn)呼吸代謝，提高種子發(fā)芽率。這與本試驗(yàn)低濃度外源硅可提高甜瓜α-淀粉酶活性和發(fā)芽率是一致的。此外，有研究表明施加外源硅物質(zhì)可以促進(jìn)水稻種子的萌發(fā)，但本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高濃度（1.0 mmol/L、1.25 mmol/L）外源硅對鹽脅迫有加重作用，表現(xiàn)為發(fā)芽率、發(fā)芽勢、吸水率、α-淀粉酶活性均比對照組低，其原因可能是高濃度外源硅可以增加滲透脅迫，但還有待進(jìn)一步研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:適宜濃度的外源硅可以通過提高α-淀粉酶活性和吸水率促進(jìn)種子萌發(fā)，緩解鹽脅迫對甜瓜種子萌發(fā)的抑制作用。