鹽脅迫對藥食用菊花種子萌發特性的影響

閆凱旋，莊東英，陳 鐳，尹明明，赫明濤，李衛國，洪立洲*

（1.江蘇沿海地區農業科學研究所 新洋試驗站，江蘇 鹽城 224049；2.江蘇省農業科學院 農業信息研究所，江蘇 南京 210000）

菊花（Chrysanthemum）是我國的十大名花之一，在我國文獻記載中已有3000年左右的種植歷史［1］。作為一種藥食同源的典型植物，因其富含豐富的揮發油類、黃酮類、氨基酸等各種微量化學成分而被廣泛用于保健和醫藥領域［2］。我國鹽漬土總面積大，為3600萬余hm2，占全國可利用土地面積的4.88%，在我國華北、西北及沿海地區均有分布。土壤鹽漬化是非生物脅迫的主要因子之一［3-4］，鹽堿土壤主要成分為NaCl和NaHCO3，具有交換性鈉鹽含量高、理化性質惡劣、滲透性差等特點［5-6］。在鹽脅迫條件下，植物的生理特性，如光合作用、滲透調節作用、抗氧化酶系統、細胞膜系統都會發生相應的改變［7-8］，進而影響植株的生長發育。江蘇射陽是我國著名的藥材之鄉，藥食用菊花年種植面積2萬hm2以上，由于地處沿海，大面積鹽堿化土地成為限制當地菊花產業發展的重要因素。

藥食用菊花以雜交育種為主，種子萌發率高更是雜交育種的前提［6］。鄭芳昊等［7］研究了外源激素和溫度對菊花種子的影響，找出了適宜野菊花種子的發芽條件，結果顯示：不同激素對野菊花種子萌發的影響較小，溫度對菊花種子發芽率及發芽勢的影響較大。同樣，楊中義等［6］以地被菊品種俏粉閣、賽牡丹為材料，研究了浸泡預處理、不同溫度和光照強度對種子萌發的影響，為菊花種子萌發條件的設置提供了科學的參考依據。

當前，鹽脅迫對菊花發育影響的研究多以菊花幼苗為研究對象［8-10］，關于鹽脅迫條件下菊花種子萌發的研究尚未見報道，因此，研究鹽脅迫下菊花種子的萌發特性，對實現鹽堿地區菊花種子育苗和選育耐鹽菊花品種具有重要意義。本研究以黃香菊為材料，探索了鹽脅迫對菊花種子萌發特性的影響，為鹽堿地區菊花選種和育種提供了科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的菊花種子為黃香菊種子，由江蘇沿海地區農業科學研究所新洋試驗站提供。

1.2 試驗設計

配制濃度分別為0、40、80、120、160 mol/L NaCl溶液5份對菊花種子進行鹽脅迫處理，以蒸餾水處理為CK。在試驗開始前，先用3% H2O2溶液對菊花種子進行殺菌處理30 min，之后用蒸餾水沖洗3遍。將預處理后的菊花種子均勻鋪在墊有2層濾紙上的12 cm×12 cm×5 cm的方形培養皿中，每個培養皿布置30粒種子，分別加入等量的NaCl溶液（浸濕濾紙），密封后放置于恒溫光照培養箱中，設置溫度（25±5）℃，光/暗周期16 h/8 h，光照強度7000 lx。以胚根露出種皮2 mm作為種子萌發標準［9］，每天定時觀察培養皿中菊花種子的發芽情況，并統計發芽數量。

1.3 指標測定

菊花種子培養第5天時統計其發芽勢力；第12天統計發芽率，并從每個處理中隨機取5株正常發育幼苗，分別測定幼苗的鮮重、根長和苗高。各計算指標公式如下：

1.4 數據分析

采用Excel 2013、Origin 2021軟件對數據進行分析和作圖，運用SPSS 26.0軟件對數據進行方差分析和差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對黃香菊種子萌發進程的影響

由圖1可知，在不同濃度的NaCl脅迫下，菊花種子的動態發芽率表現為：在試驗開始前5 d，NaCl脅迫均會抑制菊花種子的發芽率，且NaCl的濃度越高則其發芽率越低，在NaCl濃度為160 mmol/L時，種子的發芽率最低。但隨著發芽時間的延長，NaCl脅迫第5天，80 mmol/L NaCl處理的種子發芽率最高，不同鹽脅迫濃度處理的發芽率的大小依次表現為80＞40＞0＞120＞160 mmol/L NaCl處理，直至第11天試驗結束。進一步分析發現，鹽脅迫濃度對菊花種子萌發高峰期也有重要影響，0 mmol/L NaCl處理在第8天達到萌發高峰，萌發率為51.0%。40、80 mmol/L NaCl處理均在第9天達到萌發高峰，萌發率分別為51.5%、64.3%。120、160 mmol/L NaCl處理分別在第9天、第10天達到萌發高峰，萌發率分別為42.3%、22.3%。這說明一定濃度的鹽脅迫能夠提高菊花種子的萌發率，但會遲滯菊花種子萌發高峰的到來。

2.2 鹽脅迫對黃香菊種子發芽的影響

由表1可以看出，不同濃度NaCl脅迫處理對菊花種子的發芽勢、發芽指數及活力指數均會產生不同程度的抑制作用，種子的發芽率隨鹽濃度的升高而呈現先升高后降低的趨勢。40 mmol/L NaCl處理下，菊花種子的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均與CK無顯著差異，說明一定范圍內的鹽脅迫對菊花種子萌發的影響較小。當NaCl濃度為160 mmol/L時，黃香菊種子萌發發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均顯著低于CK，這說明較高濃度的NaCl脅迫對菊花種子萌發的抑制效果顯著。

表1 鹽脅迫對黃香菊種子萌發的影響

2.3 鹽脅迫對黃香菊種子相對鹽害率的影響

由圖2可知，隨著鹽濃度的增加，菊花種子的相對鹽害率呈現出先減少后增加的趨勢，在40 mmol/L NaCl處理時，其相對鹽害率為 1.5%，與CK無明顯差異；在NaCl濃度為80 mmol/L時，其相對鹽害率最低，僅為-23.8%，與CK差異顯著，說明一定的鹽脅迫能夠促進菊花種子的萌發；NaCl濃度為120 mmol/L時，其相對鹽害率為14%；NaCl濃度達到160 mmol/L時，其相對鹽害率最高，為58.1%，與CK相比，差異顯著，由此可知，較高濃度的鹽脅迫會顯著影響菊花種子的萌發狀態，并嚴重抑制菊花種子的萌發。

2.4 鹽脅迫對黃香菊幼苗苗高、根長及鮮重的影響

由圖3可以看出，不同濃度的NaCl脅迫處理抑制了菊花幼苗根莖、苗高的生長和鮮重的增長，且隨著鹽濃度的增大，其抑制效果逐漸增強。≥40 mmol/L NaCl處理的幼苗根長均顯著小于CK，特別是80 mmol/L NaCl脅迫時，對根長的抑制效果驟增，根長較于CK下降了53.8%。除了40 mmol/L NaCl脅迫處理下的幼苗苗高與CK無顯著性差異外，其他鹽脅迫濃度下的苗高與CK相比均顯著降低。菊花幼苗鮮重隨著鹽濃度的增高而逐漸降低，但與CK相比無顯著差異。

由此可見，在NaCl脅迫下，菊花幼苗根長的變化幅度遠高于苗高和鮮重，說明鹽脅迫處理對菊花幼苗根生長的抑制效果大于對苗高和鮮重的抑制效果。從抑制率變化中可以看出，菊花種子的根長、苗高、鮮重在40～80 mmol/L NaCl脅迫時受抑制的程度變化最快，說明此濃度區間對種子萌發抑制的變化率最高。

3 小結與討論

種子萌發是種子從相對靜止狀態吸水活化轉變為生長狀態的過程，是植物對環境脅迫響應最為關鍵的敏感時期［11-13］。發芽率、發芽指數、發芽勢作為評價種子萌發的重要指標［14］，能反映出種子發芽的速度、整齊度和幼苗的生長潛力［15］，種子的萌發速度和幼苗活力也是決定植株能否適應鹽堿環境的重要依據［16］。

種子萌發耐鹽的實質主要是種子適應鹽溶液引起的滲透效應與離子效應的強弱，從而影響種子耐鹽的過程［17-18］。研究發現，隨著NaCl濃度的逐漸升高，菊花的發芽高峰期逐漸推遲，且活力指數逐漸降低，但菊花的發芽率隨鹽濃度的增加呈現出先增加后降低的趨勢。NaCl濃度為80 mmol/L時的萌發率最高，為64.3%，相較于CK提高了26.1%，說明一定濃度的鹽脅迫能提高菊花種子的萌發率，這可能是因為適宜的鹽濃度通過調節滲透壓，讓菊花種子緩慢吸收水分而增加了其萌發率，是菊花幼苗對鹽脅迫的一種適應性反應［14，19］，但隨著鹽濃度的繼續升高，黃香菊種子的發芽率開始降低，并顯著低于CK，說明較高濃度的NaCl脅迫對菊花種子萌發具有明顯的抑制效果，這可能因為高濃度NaCl使培養液中滲透壓遠高于植物體內滲透壓，導致植物對水分的吸收能力減弱甚至外滲透而產生了滲透脅迫［20-21］，還可能與離子毒害作用［22-23］相關。當NaCl濃度達到160 mmol/L時，其萌發率僅為22.3%，相較于CK下降了56.3%。

此外，不同濃度NaCl脅迫處理還降低了菊花幼苗的根長、苗高和鮮重，尤其是根長的受抑制效果最明顯，說明種子萌發期的根比芽對NaCl處理更加敏感［24］，這與陳二影等［25］的研究結果相似，這可能是因為根部區域與鹽水直接接觸，高鹽濃度產生的離子毒性使植物的發育生長、代謝以及離子螯合的吸收［26］受到了嚴重影響，使根部受鹽脅迫抑制程度明顯高于苗高和鮮重。

本研究表明，在NaCl濃度高于80 mmol/L條件下，黃香菊種子萌發的發芽率、發芽勢、活力指數、根長等指標均顯著低于CK。適當的NaCl脅迫雖然能提高菊花種子萌發率，但發芽進程會受到推遲，根部發育也會受到明顯抑制。因此，藥食用菊花品種黃香菊不能在高于80 mmol/L NaCl的鹽濃度條件下健康萌發。本研究的結論為菊花種子育苗和菊花種子萌發條件的設置提供了一定的理論參考，但關于鹽脅迫對菊花種子萌發影響的機制以及萌發后期的幼苗生長情況還需進一步研究。