盐分和干旱胁迫对大豆种子萌发的影响

刘瑞霞 王国霞 刘宇邈 常书梅

【摘 要】本实验以大豆为材料，以不同浓度的NaCl和不同质量浓度的聚乙二醇溶液处理，研究盐分和干旱这两种逆境因素对大豆种子萌发的影响。结果表明，当NaCl溶液浓度在0～0.2mol/L时，其萌发率高达62%，而后随着NaCl浓度的增加，种子的萌发率急剧下降，当NaCl溶液浓度为1.0mol/L时，种子的萌发率为0，表明盐分抑制种子的萌发；复水后，种子均有恢复萌发的能力，随着NaCl浓度的逐渐增加，大豆种子的恢复萌发率逐渐增加。大豆种子的萌发率随着聚乙二醇质量浓度的增加而逐渐下降。复水后，种子均有恢复萌发的能力，且随着PEG质量浓度的增加，大豆种子的恢复萌发率逐渐增加。研究发现，盐分和干旱胁迫对大豆种子萌发有抑制作用，但随着胁迫程度下降，大豆能通过改变自身机能主动适应轻度盐分胁迫和干旱逆境。

【关键词】大豆 萌发 盐分胁迫 干旱胁迫

大豆（G.max（L.）Merr.）隶属于蝶形花科（Faboideae， Papilionideae）大豆属（Glycine），原产中国，现全世界广为栽培，是我国四大油料作物之一，各地均产，以东北、华北为主。大豆富含蛋白质（38%）和脂肪（18～20%）。可制豆腐和食用油[1]。

大豆具有喜温、喜光照、喜湿等特性，但由于我国是世界上盐碱地较多的国家，各种盐渍土地总面积约3460hm2，耕种土地的盐碱化总面积达760万hm2，近20%耕种土地发生盐碱化，再加上频繁的土地干旱的发生、化肥的使用和灌溉农业的发展，使得越来越多的土地面积趋向于盐碱化，这已经成为我国农业正常生长发展的重要障碍。

因此，在盐碱化土地上种植大豆成为一个亟待解决的重大问题。本次实验就用不同浓度的NaCl溶液和不同质量浓度的聚乙二醇（PEG）对大豆种子进行处理，通过测定其发芽率，分析大豆种子在盐分胁迫和干旱胁迫下的种子萌发情况，为探讨大豆对盐分和干旱胁迫的适应机理，扩大大豆的种植规模，选育耐盐品种和防止盐害及开发利用盐碱地土地提供理论依据[2]。

1 材料与方法

1.1植物材料

高蛋白大豆新品种‘科新3号。

1.2仪器与用具

光照培养箱，电子天平，磁力搅拌器，磁力搅拌子，烧杯（500ml），量筒（500ml），容量瓶，试剂瓶，培养皿，小镊子，玻璃棒，胶头滴管，小喷雾器，记号笔，标签，吸水纸，废液杯。

1.3试剂

NaCl，PEG-6000，灭菌蒸馏水，75%乙醇，次氯酸钠（NaClO）溶液。

1.4试剂的配制

把NaCl分别配制成浓度为0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0mol/L的NaCl溶液，并分别装入容量瓶。

把PEG-6000分别配制成质量浓度为10%、15%、20%、30%和50%的PEG-6000溶液，并分别装入容量瓶中。

NaClO溶液配制成0.5%的NaClO消毒液。

1.5种子与器皿的消毒

选取饱满、色泽良好、无损伤的科新3号大豆种子900粒装入烧杯中，向烧杯中倒入NaClO消毒液使其浸没大豆，可以适当摇晃烧杯，使种子与消毒液充分接触，消毒15min。然后倒掉消毒液，加入灭菌蒸馏水摇动，倒掉，反复清洗5或6次[3]。然后放入蒸馏水中浸泡1小时使种子吸胀吸水促进萌发。

用75%的酒精清洗培养皿并用灭菌蒸馏水冲洗干净。

1.6种子的培养

1.6.1 NaCl胁迫实验种子的培养

将消毒并经过吸胀后的大豆种子分别装入12个培养皿中，每个培养皿中50粒，然后用胶头滴管分别从已配制好的以上浓度梯度的NaCl溶液中吸取溶液滴入各培养皿中，剩下的一个向其中滴入蒸馏水作为对照实验，并写好标签贴于皿底，最后将培养皿盖子盖上放入培养箱中培养，培养条件为12h光照12h黑暗，温度设置为12℃。为保证种子生长环境的湿润，向培养箱中放入盛水的烧杯或者用喷雾器定时喷水。

1.6.2 PEG-6000胁迫实验种子的培养

在经过消毒后的培养皿中分别铺两层滤纸，将消毒后的大豆种子分别装入6个培养皿中，每个培养皿中50粒，然后用胶头滴管向其中滴入已配好的不同质量浓度的PEG-6000溶液，其中一个培养皿中滴入蒸馏水作为对照实验，滴好后再在种子上盖上一层湿滤纸，并写好标签贴于皿底，培养条件为12h光照12h黑暗，温度设置为12℃，以后每天对其处理滴加适量PEG-6000溶液，以保持滤纸湿润，防治水势变动[4]。为保证种子生长环境的湿润，向培养箱中放入盛水的烧杯或者用喷雾器定时喷水。

经5天培养后，将没有萌发的种子用蒸馏水冲洗三次后转移至新的消毒培养皿中滴入蒸馏水继续培养5天，测定种子的恢复萌发率和最终萌发率。

恢复萌发率（%）=[（a-b）/（c-b）]×100

最终萌发率（%）=（a/c）×100

其中，a是全部时间的种子萌发数，b是盐溶液中的种子萌发数，c是实验中用该处理的全部种子数[5]。

2 结果分析

2.1盐分胁迫对种子萌发的影响

2.1.1不同NaCl浓度处理下种子的萌发率

将大豆种子放置在不同浓度梯度下的NaCl溶液中，于12℃（12h光照12h黑暗）下培养5天，每24h统计一次种子的萌发情况，并计算其萌发率（见表1、表2）。

大豆种子的萌发率随着NaCl浓度的增加而逐渐降低。当在0～0.2 mol/L NaCl溶液中时，其萌发率高达62%；当在0.6～0.9 mol/L NaCl溶液中时，其萌发率低于16%；当在1.0 mol/L NaCl溶液中时，大豆种子基本不萌发；表明盐分抑制种子的萌发，不同浓度的盐分溶液中，大豆种子的萌发率不同，随着盐分浓度的逐渐增加，大豆种子的萌发率逐渐下降，即盐分对种子萌发产生抑制。

2.1.2 不同NaCl浓度处理下种子的恢复萌发率

以上实验进行至5天后，将未萌发的种子转移到蒸馏水中继续培养5天，观察并记录不同盐浓度处理的种子的萌发恢复情况，并计算其恢复萌发率。不同NaCl浓度下的大豆种子的萌发数（表3）和萌发率（表4）如下。

复水后，种子均有恢复萌发的能力，随着NaCl浓度的逐渐增加，大豆种子的恢复萌发率逐渐增加。其中在低浓度（0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mol/L）的NaCl溶液中的大豆种子恢复萌发率较低，较高浓度（0.7、0.8、0.9、1.0mol/L）的NaCl溶液中的种子恢复萌发率较高。

2.2 PEG胁迫对种子萌发的影响

2.2.1不同质量浓度PEG-6000溶液处理下种子的萌发率

将大豆种子放置在不同质量浓度梯度下的PEG-6000溶液中，于12℃（12h光照12h黑暗）下培养5天，每24h统计一次种子的萌发情况，所记录的萌发数9（表5）和萌发率结果见下和（表6 ）。

在不同的干旱胁迫下，大豆种子的萌发率也不同，且随着聚乙二醇质量浓度即干旱胁迫的增加而逐渐下降。较低质量浓度聚乙二醇胁迫下种子萌发速率较快，较高质量浓度胁迫下种子萌发速率缓慢甚至不萌发，如在50%质量浓度下，种子不萌发，即干旱抑制种子的萌发。

2.2.2不同质量浓度PEG-6000溶液处理下种子的恢复萌发率

将未萌发的种子拿出来冲洗干净后放入蒸馏水中继续做萌发实验，每天统计一次，连续观察5天后，记录的萌发情况（表7和表8）如下。

复水后，种子均有恢复萌发的能力，且随着PEG质量浓度的增加，大豆种子的恢复萌发率逐渐增加，且高浓度PEG-6000质量浓度之间的恢复萌发率差异显著，如20%～50%。

3.结论与讨论

3.1盐分胁迫对大豆种子萌发影响的结果讨论

比较0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0mol/LNaCl溶液中的大豆种子萌发率，得出结论：盐分浓度不同的溶液中，大豆种子的萌发率不同，且随着盐分浓度的增加，萌发率降低，表明盐分抑制萌发。

未萌发的种子复水后，观察记录萌发率，得出结论：种子复水后均有恢复萌发的能力，且随着盐分浓度的增加，种子的恢复萌发率逐渐增加。

种子的萌发是植物生长过程中的重要阶段，其萌发和耐盐能力经常会影响植物种群的分布范围。生长在盐碱化土地中的植物种子往往具有在盐浓度较高条件时能够保持生命活力的能力，而且在盐浓度降低后可以恢复萌发，甚至会出现积累萌发率加大现象，这种严酷的环境条件使植物通过产生不同的生活史策略来增强其对环境的适应能力。许多盐生植物的种子会在多雨和潜在蒸发量较低的季节萌发，此时因为降雨或蒸发量低而使土壤溶液中的盐浓度降低，同时种子内部的水势升高，因此萌发被促进[6]。

比较0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0mol/LNaCl溶液中的大豆种子萌发率，大豆种子的萌发率随着盐分浓度的增加而降低，表明盐分能抑制大豆种子萌发。将未萌发的种子复水后，均有恢复萌发的能力，且随着盐分浓度的增加，种子的恢复萌发率逐渐增加。其中较低浓度（0.05～0.6mol/L）的盐溶液中培养的种子转移至蒸馏水后，种子的恢复萌发率较低；而在高浓度（0.7～1.0mol/L）盐溶液中培养的种子转移至蒸馏水中后，其恢复萌发率较高，因为低浓度盐分中大多种子已萌发，其中没有萌发的种子有可能生活力低，对其复水后也不能萌发。此结果与新疆农业大学周平的实验温度、盐分及干旱胁迫对白梭梭种子萌发的影响的结果一致。

3.2干旱胁迫对大豆种子萌发影响的结果讨论

比较0、10%、15%、20%、30%和50%质量浓度PEG-6000溶液中的大豆种子的萌发率，得出结论：不同干旱胁迫下，大豆种子的萌发率不同，且随着干旱胁迫程度的增强，种子的萌发率降低，50%浓度下甚至不萌发。

未萌发的种子复水后，观察记录萌发率，得出结论：复水后，大豆种子均有恢复萌发的能力，随着PEG-6000质量浓度的增加，种子的恢复萌发率逐渐增加，且PEG浓度越高，种子萌发率增加也愈显著。

大豆种子的萌发率随着干旱胁迫程度的增加而逐渐降低，干旱胁迫程度较低的种子迅速萌发，干旱胁迫程度较高的萌发率较低，PEG浓度50%时甚至不萌发。本实验结论表明：生长环境的含水量是影响种子萌发的一个关键因素，如果种子得不到充足的水分，将会对种子的萌发产生抑制。

在现在土地荒漠化逐渐加重的情况下，植物种子萌发所依赖的重要环境条件是降雨的分布和降雨量，只有水分充足，种子能够顺利经过吸胀作用，其才可以正常萌发。干旱胁迫是影响植物正常生长发育的主要非生物胁迫因素之一，种子萌发阶段是检验植物抗旱性能力的关键时期，它与植物的出苗息息相关。周平对白梭梭种子的研究[7]表明，PEG对种子的干旱胁迫处理可以使种子萌发阶段的抗逆性提高。还有研究表明，种子萌发率及其速率随着水势的下降而降低。本实验结果与他们的研究结论相同，即干旱胁迫程度较低时，大豆种子迅速萌发，而干旱胁迫程度较高时，种子萌发受到抑制甚至不萌发。

将未萌发的大豆种子放到蒸馏水中复水后，其具有恢复萌发的能力，且随着干旱胁迫程度的增加，种子的恢复萌发率逐渐增大。大豆种子的复水实验结果表明：当具有充足的水分时，水分会和盐分相结合，从而增加种子周围的水势，由于种子内的水势处于相对较低状态，在这种情况下，种子将会吸水而促进萌发恢复。在PEG浓度较低即干旱胁迫程度较低时大豆种子迅速萌发，它们能够利用充足的水分在较短时间内快速萌发；而在PEG浓度较高时，种子将会采取一部分先萌发的策略，这样不至于种子都不萌发的现象出现，避免了种群灭绝现象，对种子适应干旱环境有很大的积极意义[8]。

参考文献：

[1]傅承新，丁炳扬.植物学[M].1版.杭州：浙江大学出版社，2002：9.

[2]万春阳，王丹，侯俊玲，王文全，彭芳.NaCl胁迫对甘草生长及抗氧化酶活性的影响[D].北京：北京中医药大学，2011：1805.

[3]张蜀秋，李云，武维华.植物生理学实验技术教程[M].1版.北京：科学出版社，2011：2.

[4]周平.温度、盐分及干旱胁迫对白梭梭种子萌发的影响[D].乌鲁木齐：新疆农业大学，2012：17-28.

[5]叶珍.植物生长与环境实训教程[M].1版.北京：化学工业出版社，2011：8.

[6]耿广东，张爱民，张素勤.干旱胁迫对辣椒种子萌发的影响[D].贵阳：贵州大学，2010：23.

[7]贾婷，赵钢，彭镰心 等.PEG-6000引发对苦荞种子萌发及幼苗生长的影响[J].成都大学学报（自然科学版），2012，31（1）：1-3.

[8]付艳，高树仁，杨克军 等.盐胁迫对玉米耐盐系与盐敏感系苗期几个生理生化指标的影响[J].植物生理学报，2011，47（5）：459.

作者简介：刘瑞霞（1981-），女（汉），河南浚县人，博士，讲师，主要从植物逆境生理学研究。