盐胁迫对两个荞麦品种种子萌发及幼苗生长的影响

杨洪兵+杨世平

摘要:以两个荞麦(Fagopyrum tataricum)品种川荞3号和川荞4号为试验材料,研究不同浓度盐胁迫对荞麦种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,低浓度(50 mmol/L)盐胁迫对荞麦种子萌发及幼苗生长无显著影响,高浓度(100和150 mmol/L)盐胁迫显著降低两个荞麦品种的发芽率、发芽指数和活力指数及幼苗根长和鲜重,显著降低叶片叶绿素含量和净光合速率,且川荞3号降低的幅度明显大于川荞4号,说明川荞4号的耐盐性明显大于川荞3号。

关键词:盐胁迫;荞麦(Fagopyrum tataricum);种子萌发;幼苗生长

中图分类号:Q945.78文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)11-2505-03

Effects of Salt Stress on Seeds Germination and Seedlings Growth of

Two Fagopyrum tataricum Cultivars

YANG Hong-bing1, YANG Shi-ping2

(1.Key Lab of Plant Biotechnology in Universities of Shandong/College of Life Sciences, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, Shandong,China; 2.Yantai Campus, China Agricultural University, Yantai 264670, Shandong, China)

Abstract: Two Fagopyrum tataricum cultivars including Chuanqiao No.3 and Chuanqiao No.4 were used to study the effects of different concentrations of salt stress on seeds germination and seedlings growth of buckwheat. The results showed that the low concentration (50 mmol/L) of salt stress had no significant effect on seeds germination and seedlings growth of buckwheat. High concentrations(100 and 150 mmol/L) of salt stress significantly decreased the germination rate, germination index, vigor index, seedlings roots length and fresh weight, the chlorophyll content and net photosynthetic rate of leaves of two Fagopyrum tataricum cultivars. The decrease of Chuanqiao No.3 was obviously bigger than that of Chuanqiao No.4. It is indicated that the salt tolerance of Chuanqiao No.4 was obviously higher than that of Chuanqiao No.3.

Key words: salt stress; Fagopyrum tataricum; seeds germination; seedlings growth

基金项目:国家自然科学基金项目(31371552);山东省自然科学基金项目(ZR2010CL019)

我国盐渍化和次生盐渍化土地面积很大[1],严重影响了粮食产量和品质,已成为限制我国农业发展的主要因素之一。近年来,我国的土壤盐渍化面积呈扩大趋势,严重影响了农作物的可持续生产和经济效益。研究表明,在种子萌发期和幼苗期植物的耐盐性最差,其次是在植物生殖生长期,而在植物其他发育阶段对盐胁迫的敏感性降低[2]。荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)是蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fagopyrum)一年生双子叶作物,荞麦营养丰富,是粮食中氨基酸种类最全面的粮种之一,麦粉蛋白质中含有19种氨基酸,特别是富含人体必需的8种氨基酸,这在一般谷物中是少见的;荞麦的药用价值也很高,含有保健疗效的纤维素及多种维生素和矿物质等[3]。本研究以两个荞麦新品种为试验材料,比较不同浓度盐胁迫对两个荞麦新品种种子萌发及幼苗生长的影响,为荞麦耐盐品种的筛选及荞麦耐盐机理研究提供依据。

1材料与方法

1.1材料培养与处理

挑选子粒饱满的川荞3号和川荞4号荞麦种子,用1 g/L高锰酸钾消毒10 min,种子均匀摆放在铺有滤纸的培养皿中,26 ℃培养箱培养,NaCl处理浓度分别为50、100和150 mmol/L,测定种子萌发指标;在幼苗二叶一心期采用同样浓度NaCl处理,测定幼苗生长、叶绿素含量和净光合速率等指标。

1.2种子萌发及幼苗生长指标测定

每天同一时间记录种子发芽数,5 d后将胚根和胚芽分开,称胚根鲜重,并计算发芽率、发芽指数和活力指数。每个处理设5个重复。

发芽率(GR)=(n/N)×100%

n为一定时间内发芽数;N为种子总数

发芽指数(GI)=ΣGt/Dt

Gt为在时间t(d)的发芽数;Dt为相应的发芽天数

活力指数(VI)=S·ΣGt/Dt

S为幼苗生长势(胚根的平均鲜重)

选取生长基本一致的幼苗,同样处理5 d后再测定根长和鲜重。每个处理设5个重复。

1.3叶绿素含量和净光合速率测定

不同浓度NaCl处理3 d后,选取荞麦第2片叶片进行测定。参照高方胜等[4]的方法测定叶绿素含量;采用CIRAS-I型便携式光合作用测定系统测定净光合速率,系统光照设为1 200 μmol/(m2·s),空气CO2浓度为400 μmol/mol。每个处理设3个重复。

2结果与分析

2.1不同浓度盐胁迫对荞麦种子萌发的影响

随着盐胁迫浓度的增加,两个荞麦品种的发芽率、发芽指数和活力指数均呈下降趋势(表1)。与对照相比,100和150 mmol/L NaCl胁迫下两个荞麦品种的发芽率和发芽指数显著或极显著下降;两个荞麦品种的活力指数在50 mmol/L NaCl胁迫下就显著下降,在100和150 mmol/L NaCl胁迫下极显著下降。在高浓度(100和150 mmol/L)NaCl胁迫下,川荞3号种子发芽率、发芽指数和活力指数下降幅度明显大于川荞4号。

2.2不同浓度盐胁迫对荞麦幼苗生长的影响

从表2可以看出,50 mmol/L NaCl胁迫下两个荞麦品种根长和单株鲜重与对照相比无显著变化,说明低浓度盐胁迫对两个荞麦品种幼苗生长无明显影响;100 mmol/L NaCl胁迫下两个荞麦品种根长和单株鲜重比对照显著或极显著下降;150 mmol/L NaCl胁迫下两个荞麦品种根长和单株鲜重比对照极显著下降,说明高浓度(100和150 mmol/L)NaCl胁迫会对两个荞麦品种幼苗生长产生显著或极显著影响,且川荞3号下降幅度明显大于川荞4号。

2.3不同浓度盐胁迫对荞麦幼苗叶绿素含量的影响

与对照相比,50 mmol/L NaCl胁迫下两个荞麦品种叶片叶绿素含量无显著变化,100 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片叶绿素含量分别极显著和显著下降,分别降低了37.68%和21.97%;150 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片叶绿素含量均极显著下降,分别降低了62.32%和46.21%;且在高浓度(100和150 mmol/L)NaCl胁迫下川荞3号叶片叶绿素含量降低幅度明显大于川荞4号(图1)。

2.4不同浓度盐胁迫对荞麦幼苗净光合速率的影响

由图2可见,与对照相比,50 mmol/L NaCl胁迫下两个荞麦品种叶片净光合速率无显著变化,100 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片净光合速率分别极显著和显著降低,分别降低了38.49%和23.03%;150 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片净光合速率均极显著下降,分别降低了59.78%和39.43%;高浓度(100和150 mmol/L)NaCl胁迫下川荞4号叶片净光合速率降低幅度明显小于川荞3号。

3讨论

种子的耐盐性高低是对植物耐盐性进行早期鉴定及对耐盐品种进行早期选择的重要依据[5];研究表明,耐盐小麦品种的发芽率、发芽指数和活力指数明显大于盐敏感小麦品种[6]。低浓度盐胁迫对两个荞麦品种发芽率和发芽指数无显著影响,而高浓度盐胁迫会显著或极显著降低两个荞麦品种的发芽率、发芽指数和活力指数,且高浓度盐胁迫下川荞3号的下降幅度明显大于川荞4号,说明川荞4号种子的耐盐性明显大于川荞3号。盐胁迫对植物最显著的效应就是抑制植物生长,从而最终影响幼苗后期的生物产量[7]。杨颖丽等[8]研究表明,在NaCl胁迫下,与盐敏感补血草相比,耐盐补血草幼苗生长情况较好,茎叶长和根长等下降幅度较小。低浓度盐胁迫对两个荞麦品种幼苗生长无显著影响,高浓度盐胁迫下两个荞麦品种根长和单株鲜重显著或极显著下降,说明高浓度盐胁迫对两个荞麦品种幼苗生长产生了明显影响,且对川荞3号幼苗生长的影响更大。

叶绿素是植物光合作用的重要物质,是反映叶片光合能力的主要指标之一,叶绿素含量会直接影响光合作用的进行及净光合速率。研究表明,低浓度盐胁迫促进叶绿素合成,而高浓度盐胁迫会显著降低叶片叶绿素含量[9,10]。Munns[11]研究指出,土壤盐度超过一定阈值后,植物的光合能力显著降低;在高盐度胁迫下木本滨藜仍维持较高的净光合速率,说明其具有较强的耐盐性[12]。本试验中低浓度盐胁迫对两个荞麦品种叶片叶绿素含量和净光合速率无显著影响,而高浓度盐胁迫会显著或极显著降低两个荞麦品种叶片叶绿素含量和净光合速率,且川荞4号的降低幅度明显小于川荞3号,说明荞麦品种川荞4号的耐盐性较强。

总之,低浓度盐胁迫对荞麦种子萌发及幼苗生长无显著影响,而高浓度盐胁迫会显著或极显著影响两个荞麦品种的种子萌发及幼苗生长,显著或极显著降低叶片叶绿素含量及净光合速率,川荞3号降低的幅度明显大于川荞4号,说明川荞4号的耐盐性明显大于川荞3号。

参考文献:

[1] 赵可夫,李法曾.中国盐生植物[M].北京:科学出版社,1999.

[2] 龚明,刘友良,丁念诚,等. 大麦不同生育期的耐盐性差异[J]. 西北植物学报,1994,14(1):1-7.

[3] 王安虎,熊梅,耿选珍,等.中国荞麦的开发利用现状与展望[J]. 作物杂志,2003(3):7-8.

[4] 高方胜,王明友. 盐胁迫对茴香生理特性的影响[J]. 河南农业科学,2011,40(12):126-128,132.

[5] 李存桢,刘小京,杨艳敏. 盐胁迫对盐地碱蓬种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 中国农学通报,2005,21(5):209-212.

[6] 丁顺华,邱念伟,杨洪兵,等. 小麦耐盐性生理指标的选择[J]. 植物生理学通讯,2001,37(2):98-102.

[7] LEVITT J. Response of Plants to Environmental Stress[M]. New York: Academic Press, 1980.

[8] 杨颖丽,张超强,李科文,等. NaCl处理下两种补血草种子萌发和幼苗抗性的比较[J]. 植物研究,2008,28(1):73-78.

[9] 翁锦周,林江波,林加耕,等. 盐胁迫对桉树幼苗的生长及叶绿素含量的影响[J]. 热带作物学报,2007,28(4):15-20.

[10] 高福元,张吉立,刘振平,等. 盐胁迫对树锦鸡儿叶绿素含量和根系活力的影响[J]. 贵州农业科学,2010,38(5):46-48.

[11] MUNNS R. Physiological processes limiting plant growth in saline soils: some dogmas and hypotheses[J]. Plant, Cell and Environment,1993,16(1):15-24.

[12] 王宇超,王得祥. 盐胁迫对木本滨藜叶绿素合成及净光合速率的影响[J].农业工程学报,2012,28(10):151-158.

2.3不同浓度盐胁迫对荞麦幼苗叶绿素含量的影响

与对照相比,50 mmol/L NaCl胁迫下两个荞麦品种叶片叶绿素含量无显著变化,100 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片叶绿素含量分别极显著和显著下降,分别降低了37.68%和21.97%;150 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片叶绿素含量均极显著下降,分别降低了62.32%和46.21%;且在高浓度(100和150 mmol/L)NaCl胁迫下川荞3号叶片叶绿素含量降低幅度明显大于川荞4号(图1)。

2.4不同浓度盐胁迫对荞麦幼苗净光合速率的影响

由图2可见,与对照相比,50 mmol/L NaCl胁迫下两个荞麦品种叶片净光合速率无显著变化,100 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片净光合速率分别极显著和显著降低,分别降低了38.49%和23.03%;150 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片净光合速率均极显著下降,分别降低了59.78%和39.43%;高浓度(100和150 mmol/L)NaCl胁迫下川荞4号叶片净光合速率降低幅度明显小于川荞3号。

3讨论

种子的耐盐性高低是对植物耐盐性进行早期鉴定及对耐盐品种进行早期选择的重要依据[5];研究表明,耐盐小麦品种的发芽率、发芽指数和活力指数明显大于盐敏感小麦品种[6]。低浓度盐胁迫对两个荞麦品种发芽率和发芽指数无显著影响,而高浓度盐胁迫会显著或极显著降低两个荞麦品种的发芽率、发芽指数和活力指数,且高浓度盐胁迫下川荞3号的下降幅度明显大于川荞4号,说明川荞4号种子的耐盐性明显大于川荞3号。盐胁迫对植物最显著的效应就是抑制植物生长,从而最终影响幼苗后期的生物产量[7]。杨颖丽等[8]研究表明,在NaCl胁迫下,与盐敏感补血草相比,耐盐补血草幼苗生长情况较好,茎叶长和根长等下降幅度较小。低浓度盐胁迫对两个荞麦品种幼苗生长无显著影响,高浓度盐胁迫下两个荞麦品种根长和单株鲜重显著或极显著下降,说明高浓度盐胁迫对两个荞麦品种幼苗生长产生了明显影响,且对川荞3号幼苗生长的影响更大。

叶绿素是植物光合作用的重要物质,是反映叶片光合能力的主要指标之一,叶绿素含量会直接影响光合作用的进行及净光合速率。研究表明,低浓度盐胁迫促进叶绿素合成,而高浓度盐胁迫会显著降低叶片叶绿素含量[9,10]。Munns[11]研究指出,土壤盐度超过一定阈值后,植物的光合能力显著降低;在高盐度胁迫下木本滨藜仍维持较高的净光合速率,说明其具有较强的耐盐性[12]。本试验中低浓度盐胁迫对两个荞麦品种叶片叶绿素含量和净光合速率无显著影响,而高浓度盐胁迫会显著或极显著降低两个荞麦品种叶片叶绿素含量和净光合速率,且川荞4号的降低幅度明显小于川荞3号,说明荞麦品种川荞4号的耐盐性较强。

总之,低浓度盐胁迫对荞麦种子萌发及幼苗生长无显著影响,而高浓度盐胁迫会显著或极显著影响两个荞麦品种的种子萌发及幼苗生长,显著或极显著降低叶片叶绿素含量及净光合速率,川荞3号降低的幅度明显大于川荞4号,说明川荞4号的耐盐性明显大于川荞3号。

参考文献:

[1] 赵可夫,李法曾.中国盐生植物[M].北京:科学出版社,1999.

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[3] 王安虎,熊梅,耿选珍,等.中国荞麦的开发利用现状与展望[J]. 作物杂志,2003(3):7-8.

[4] 高方胜,王明友. 盐胁迫对茴香生理特性的影响[J]. 河南农业科学,2011,40(12):126-128,132.

[5] 李存桢,刘小京,杨艳敏. 盐胁迫对盐地碱蓬种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 中国农学通报,2005,21(5):209-212.

[6] 丁顺华,邱念伟,杨洪兵,等. 小麦耐盐性生理指标的选择[J]. 植物生理学通讯,2001,37(2):98-102.

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[8] 杨颖丽,张超强,李科文,等. NaCl处理下两种补血草种子萌发和幼苗抗性的比较[J]. 植物研究,2008,28(1):73-78.

[9] 翁锦周,林江波,林加耕,等. 盐胁迫对桉树幼苗的生长及叶绿素含量的影响[J]. 热带作物学报,2007,28(4):15-20.

[10] 高福元,张吉立,刘振平,等. 盐胁迫对树锦鸡儿叶绿素含量和根系活力的影响[J]. 贵州农业科学,2010,38(5):46-48.

[11] MUNNS R. Physiological processes limiting plant growth in saline soils: some dogmas and hypotheses[J]. Plant, Cell and Environment,1993,16(1):15-24.

[12] 王宇超,王得祥. 盐胁迫对木本滨藜叶绿素合成及净光合速率的影响[J].农业工程学报,2012,28(10):151-158.

2.3不同浓度盐胁迫对荞麦幼苗叶绿素含量的影响

与对照相比,50 mmol/L NaCl胁迫下两个荞麦品种叶片叶绿素含量无显著变化,100 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片叶绿素含量分别极显著和显著下降,分别降低了37.68%和21.97%;150 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片叶绿素含量均极显著下降,分别降低了62.32%和46.21%;且在高浓度(100和150 mmol/L)NaCl胁迫下川荞3号叶片叶绿素含量降低幅度明显大于川荞4号(图1)。

2.4不同浓度盐胁迫对荞麦幼苗净光合速率的影响

由图2可见,与对照相比,50 mmol/L NaCl胁迫下两个荞麦品种叶片净光合速率无显著变化,100 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片净光合速率分别极显著和显著降低,分别降低了38.49%和23.03%;150 mmol/L NaCl胁迫下川荞3号和川荞4号叶片净光合速率均极显著下降,分别降低了59.78%和39.43%;高浓度(100和150 mmol/L)NaCl胁迫下川荞4号叶片净光合速率降低幅度明显小于川荞3号。

3讨论

种子的耐盐性高低是对植物耐盐性进行早期鉴定及对耐盐品种进行早期选择的重要依据[5];研究表明,耐盐小麦品种的发芽率、发芽指数和活力指数明显大于盐敏感小麦品种[6]。低浓度盐胁迫对两个荞麦品种发芽率和发芽指数无显著影响,而高浓度盐胁迫会显著或极显著降低两个荞麦品种的发芽率、发芽指数和活力指数,且高浓度盐胁迫下川荞3号的下降幅度明显大于川荞4号,说明川荞4号种子的耐盐性明显大于川荞3号。盐胁迫对植物最显著的效应就是抑制植物生长,从而最终影响幼苗后期的生物产量[7]。杨颖丽等[8]研究表明,在NaCl胁迫下,与盐敏感补血草相比,耐盐补血草幼苗生长情况较好,茎叶长和根长等下降幅度较小。低浓度盐胁迫对两个荞麦品种幼苗生长无显著影响,高浓度盐胁迫下两个荞麦品种根长和单株鲜重显著或极显著下降,说明高浓度盐胁迫对两个荞麦品种幼苗生长产生了明显影响,且对川荞3号幼苗生长的影响更大。

叶绿素是植物光合作用的重要物质,是反映叶片光合能力的主要指标之一,叶绿素含量会直接影响光合作用的进行及净光合速率。研究表明,低浓度盐胁迫促进叶绿素合成,而高浓度盐胁迫会显著降低叶片叶绿素含量[9,10]。Munns[11]研究指出,土壤盐度超过一定阈值后,植物的光合能力显著降低;在高盐度胁迫下木本滨藜仍维持较高的净光合速率,说明其具有较强的耐盐性[12]。本试验中低浓度盐胁迫对两个荞麦品种叶片叶绿素含量和净光合速率无显著影响,而高浓度盐胁迫会显著或极显著降低两个荞麦品种叶片叶绿素含量和净光合速率,且川荞4号的降低幅度明显小于川荞3号,说明荞麦品种川荞4号的耐盐性较强。

总之,低浓度盐胁迫对荞麦种子萌发及幼苗生长无显著影响,而高浓度盐胁迫会显著或极显著影响两个荞麦品种的种子萌发及幼苗生长,显著或极显著降低叶片叶绿素含量及净光合速率,川荞3号降低的幅度明显大于川荞4号,说明川荞4号的耐盐性明显大于川荞3号。

参考文献:

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[3] 王安虎,熊梅,耿选珍,等.中国荞麦的开发利用现状与展望[J]. 作物杂志,2003(3):7-8.

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[5] 李存桢,刘小京,杨艳敏. 盐胁迫对盐地碱蓬种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 中国农学通报,2005,21(5):209-212.

[6] 丁顺华,邱念伟,杨洪兵,等. 小麦耐盐性生理指标的选择[J]. 植物生理学通讯,2001,37(2):98-102.

[7] LEVITT J. Response of Plants to Environmental Stress[M]. New York: Academic Press, 1980.

[8] 杨颖丽,张超强,李科文,等. NaCl处理下两种补血草种子萌发和幼苗抗性的比较[J]. 植物研究,2008,28(1):73-78.

[9] 翁锦周,林江波,林加耕,等. 盐胁迫对桉树幼苗的生长及叶绿素含量的影响[J]. 热带作物学报,2007,28(4):15-20.

[10] 高福元,张吉立,刘振平,等. 盐胁迫对树锦鸡儿叶绿素含量和根系活力的影响[J]. 贵州农业科学,2010,38(5):46-48.

[11] MUNNS R. Physiological processes limiting plant growth in saline soils: some dogmas and hypotheses[J]. Plant, Cell and Environment,1993,16(1):15-24.

[12] 王宇超,王得祥. 盐胁迫对木本滨藜叶绿素合成及净光合速率的影响[J].农业工程学报,2012,28(10):151-158.