人工海水胁迫对不同品种小白菜萌发和根系生长的影响

徐芬芬，叶利民，夏晓蕾，韦伯颂

(上饶师范学院 生命科学学院 江西,上饶334001)



人工海水胁迫对不同品种小白菜萌发和根系生长的影响

徐芬芬，叶利民，夏晓蕾，韦伯颂

(上饶师范学院 生命科学学院 江西,上饶334001)

采用水培的方法，研究了江西省现主栽的六个小白菜品种：“申六青梗菜”“日本e绿宝”“翠冠一号”“上海矮抗青”“改良605”和“抗热605”在40%人工海水胁迫下种子萌发和幼苗根系生长的差异。研究结果表明，海水胁迫对小白菜发芽率的抑制作用最小，对相对根毛区宽度的抑制作用最大，对胚生物量则表现出促进作用，小白菜根毛区宽度适合作为小白菜耐盐品种筛选的首选指标。由盐害指数分析可知，“申六青梗菜”和“抗热605”为耐盐品种，“翠冠一号”和“日本e绿宝”为中等耐盐品种，“上海矮抗青”为盐敏感品种，而“改良605”为高感品种。

小白菜；人工海水；发芽；根系生长

小白菜(Brassicacampestrisssp.chinensisL.)原产中国，又称不结球白菜，俗称青菜，是人们喜爱的大众化蔬菜，中国目前栽培广泛，而且，近年来在东南亚、日、美及欧洲一些国家也广泛引种，已逐渐成为世界性蔬菜。[1]

据世界教科文组织和粮农组织统计，全世界盐碱地面积约9.54亿公顷，占全球陆地面积的10%。[2]我国有各类盐碱地面积总计9 913.3万hm2。由于设施栽培中雨水冲淋少、复种指数高、肥料投入多、温度高、土壤水分蒸发快等导致土壤盐分富集于表面，发生次生盐渍化现象。[3]因土壤的盐碱化，淡水资源的匮乏已成为我国农业发展限制因子，海水灌溉农业成为近年来研究的热点。[4]李银心[5]对多种蔬菜进行了大规模的种质资源筛选和鉴定，从芹菜、油菜、叶用甜菜等植物中筛选出了能够耐受1%NaCl或1/3海水盐度的蔬菜品系。目前关于海水胁迫在小白菜上的研究较少，且未见其生理的研究，通过预备试验发现，小白菜种子萌发在20%人工海水下受到促进，而在40%人工海水条件下受到抑制，故在本研究采用40%人工海水培养小白菜种子，分别研究了江西省现在栽培的六个品种的耐海水能力及其根系生理特性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小白菜品种：“申六青梗菜”“日本e绿宝”“翠冠一号”“上海矮抗青"“改良605”和“抗热605” (六个品种种子大小均匀一致)。种子购于上饶市种子市场。

1.2 试验方法

人工海水依据Mocledon[6]配方配制。小白菜种子经10%的次氯酸钠溶液浸泡0.5 h、去离子水洗净、吸干表面水分后，放置于铺有双层滤纸的直径为9 cm的培养皿内(种子腹沟向下，每皿50粒种子)。每个品种均设置0(对照)和40%的人工海水两个处理，培养皿内处理液的量为10 mL(对照用去离子代替)，每个处理3次重复。种子于恒温培养箱(25 ℃、光强50 μmol·m-2·s-1[光周期为12 h/12 h]、湿度75%)中发芽。每天称重补充所蒸发的水分，以保证海水浓度的恒定。

1.3 测定指标

1.3.1 发芽率

培养第2天，开始观察出芽情况，以后每隔12 h观察一次发芽率，5d后统计发芽率，计算发芽势和发芽指数，各指标均用和CK比的相对值×100%表示[7]。

发芽率=已发芽的种子数/种子总数×100%；

发芽指数(GI) =∑Gt/Dt， 其中Dt为发芽时间(d)，Gt为与Dt相对应的发芽种子数；

活力指数(VI)=发芽指数(Gt)×胚鲜重(g)。

1.3.2 种子芽长、根长和幼苗鲜质量

人工海水胁迫处理10 d后，从每个培养皿取10株生长状态相对一致的幼苗，先分别测定其芽长、根长、根毛区宽度和幼苗鲜质量，然后计算各指标的相对值。

1.3.3 盐害指数

盐害率=(对照值-处理值)/对照值×100%。

各指标隶属函数值的计算和耐盐性分级标准(表1)，均参照刘妍妍等[5]的方法。隶属函数值计算公式为：Xi=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)×100%。

表1 耐盐性分级标准[5]

注：表中盐害指数值越小则表明其耐盐性越强，耐盐等级评价也越高。

2 结果与分析

2.1 不同品种小白菜在人工海水胁迫下的发芽情况

由表2可知，六个品种在人工海水胁迫处理均表现为发芽时间推迟、种子发芽势、发芽率降低，其中，“申六青梗菜”“翠冠一号”和“抗热605”三个品种的相对发芽率均在80%以上，以“申六青梗菜”最高(为91.84%)，“改良605”最低(仅31.94%)。相对发芽势和发芽指数的变化与发芽率基本一致。相对发芽势的大小顺序依次为：“申六青梗菜” >“抗热605” >“翠冠一号”> “日本e绿宝” >“改良605” > “上海矮抗青”。 相对发芽指数的大小顺序依次为：“申六青梗菜” >“翠冠一号” >“抗热605”> “日本e绿宝”> “上海矮抗青”>“改良605”。

表2 不同品种在50%人工海水下各发芽指标的相对值

2.2 不同品种胚在人工海水胁迫胚的相对鲜质量

由表3可知，随着发芽进程，不同品种小白菜胚鲜质量均逐渐增加，培养到第10天，除改良605外，人工海水胁迫下的胚鲜质量均超过了CK，其中，增长速度最快的是“申六青梗菜”(达到了CK的2.09倍)，其次为“抗热605”(为CK的1.95倍)和“翠冠一号”(为CK的1.71倍)。六个品种相对胚鲜质量的大小顺序为：“申六青梗菜”>“抗热605” >“翠冠一号”> “日本e绿宝”> “上海矮抗青” >“改良605”。

实验过程观察发现(图1)，CK根系发达，根毛清晰可见，而海水胁迫胚根极短，未见根毛分化，且根系基本无分支，但其胚轴和子叶生长较CK更好。表明，海水胁迫虽然影响了胚根的生长和分化，但可能因海水中的矿物质为胚轴的生长提供了营养，所以表现胚生物量积累更多。

表3 不同品种在40%人工海水下的相对胚鲜质量

2.3 不同品种在人工海水胁迫下的相对根长、芽长和根毛区宽度值

由表4可知，每个品种三个指标大小顺序均为：相对芽长>相对根长>相对根毛区宽度，相对根毛区宽度受海水胁迫的影响程度比其它两个指标均大得多。由图2也可看出，海水胁迫处理胚根变短，根尖变褐，根毛和侧根数量明显减少，根毛分化极少；未经胁迫处理的CK根毛呈管状延伸，根毛较为浓密、饱满。说明，根毛对海水胁迫最敏感，胚芽长对海水胁迫最不敏感。

表4 不同品种根长、芽长和根毛区宽度的相对值

2.4 盐害指数

由表5中盐害指数分析结果可以看出，“申六青梗菜”和“抗热605”为耐盐品种，“翠冠一号”和“日本e绿宝”为中等耐盐品种，“上海矮抗青”为盐敏感品种，而“改良605”为高感品种。从各指标受盐胁迫伤害的程度看，根毛区宽度受伤害最大，根长其次，发芽率受影响最小。人工海水胁迫对胚根和胚芽长度的影响大于对发芽率的影响，这是因为种皮在一定程度上起了“缓冲”作用，种皮对幼嫩的胚根与胚芽的保护作用，使种子在某一盐碱浓度下能够萌发，但萌发并不意味着就能立地成苗，种子萌发后胚根、胚芽的生长对盐胁迫更敏感。特别是对根系生长的影响很大，海水胁迫下根毛发育不良，根系无分支，根长变短，甚至胚根全部坏死(图1)，所以海水胁迫下的幼苗常因根系不足以支撑地上部分，导致幼苗倒伏，同时根系发育不良严重影响到根系的吸收功能。所以实现海水灌溉农业关键是要增强根系的耐盐性。

表5 各指标的隶属函数值

2.5 人工海水胁迫下幼苗的生长情况

在培养第10天，幼苗的生长情况照片如图1和图2。一般情况下，植物主根和侧根主要承担支撑、运输和贮藏等功能，而根毛承担了主要的吸收功能。由图2可看出，各品种在人工海水胁迫处理下，根尖均出现了一定程度的坏死，且根毛分化不良，耐盐品种胚生长较盐敏感品种更好。盐敏感品种“改良605”胚芽和胚根均极短，且根系基本坏死；耐盐品种“申六青梗菜” 根毛和根系的分支虽然也受到一定程度的影响，但根系伸长影响不大，且胚芽生长情况较CK更好，胚轴更为粗壮(图1)。照片反映的情况与上述数据分析一致。

3 小结与讨论

3.1 小白菜各指标对海水胁迫的敏感性

综合上述分析，海水胁迫对小白菜发芽率的抑制作用最小，对胚生长的三个指标抑制作用大小为：相对根毛区宽度>相对根长>相对芽长，对胚生物量则表现出促进作用。发芽指标相对值、根长、芽长和根毛区宽度的相对值均小于1，而唯独相对胚鲜重大于1，表明，胚生物量受到了海水胁迫的促进，其他指标则受到抑制，这与杨飞等[8]的研究结果相吻合。根长、芽长均受到抑制，与根系吸水不足有关，而胚生物量受到促进，可能是人工海水中的矿物质对种子体内呼吸酶有一定的激活作用。从试验可以初步看出，小白菜根毛区宽度对海水胁迫最敏感，可以考虑作为小白菜耐盐品种筛选的重要指标，而有关海水胁迫抑制根毛发育的机理还需进一步研究。

3.2 不同品种对人工海水抗性大小的比较

由盐害指数可以看出，“申六青梗菜”和“抗热605”为耐盐品种，“翠冠一号”和“日本e绿宝”为中等耐盐品种，“上海矮抗青”为盐敏感品种，而“改良605”为高感品种。

[1]王金彦. 不结球白菜基因组数据库的构建及芸薹属作物MicroRNA和ESTSSR数据的挖掘与分析[D]. 南京：南京农业大学园艺学院，2012.

[2]李彬，王志春，孙志高，等. 中国盐碱地资源与可持续利用研究[J]. 干旱地区农业研究，2005，23(2)：154-158.

[3]程美廷. 温室土壤盐分积累盐害及其防治[J]. 土壤肥料，1990，(1)：1-4.

[4]叶利民. 海水灌溉农业[J]. 生物学教学，2010，35(6)：6-7.

[5]李银心. 抗盐、耐海水蔬菜的生物技术培育与海水无土栽培应用[D]. 北京：中国科学院植物研究所，2001.

[6]刘妍妍，吴纪中，许璋阳，等. 人工海水胁迫下小麦芽期和苗期的耐盐性鉴定方法[J].植物生理学报,2014，50 (2): 214-222.

[7]徐凌翔，丁爽，周青. 大豆种子萌发过程中呼吸作用对酸雨胁迫的响应[J]. 大豆科学，2008，27(2)：255-261.

[8]杨飞，郭海波，吴菊，等. 海水胁迫对不同品种白菜种子发育及幼苗生物量的影响[J]. 分子植物育种，2014，12 (5 )：943-949.

Influence of Artificial Sea Water Stress on Germination and Root Growth of Different Chinese Cabbage Varieties

XU Fen-fen, YE Li-min, XIA Xiao-lei, WEI Bo-song

(School of Life Science, Shangrao Normal Unversity, Shangrao Jiangxi 334001, China)

Germination and seedling root growth of the six pakchoi cultivars in jiangxi province, “Six green stem vegetables”, “Japan”s green treasure”, “Cuiguan N0 1”, “Shanghai short green”, “heat 605” and “Improved thermal 605” under 40% artificial seawater stress were studied. The research result showed that the water stress has minimal inhibitory effect on the germination rate, the largest inhibitory effect on the width of the root hair zone, the promoting effect on embryo biomass, root hair zone width for a small cabbage cabbage preferred indicator of salt-tolerant varieties screening. Known from the analysis of salt injury index, “Six green stem vegetables” and “Thermal 605 ”were salt-tolerant varieties, “Cuiguan N0 1”and “Japanese” were the medium salt-tolerant varieties,“Shanghai short green” was the salt sensitive variety, and “Improved 605” was the high-sensitive variety.

Chinese cabbage; artificial seawater; seed germination; root growth

2015-10-15

2015年上饶师范学院科研基金资助项目(201503)

徐芬芬(1978-)，女(汉)，江西奉新人，副教授，硕士，主要从事植物抗性生理研究。E-mail:xffylm7875@163.com

Q945.78

A

1004-2237(2015)06-0081-05

10.3969/j.issn.1004-2237.2015.06.016