盐胁迫对宇航四号朝天椒种子萌发和幼苗生长的影响

秦 娟，王勇军，张云奉，杨俊年，胡廷章

（重庆三峡学院生命科学与工程学院，重庆404100）

盐胁迫对宇航四号朝天椒种子萌发和幼苗生长的影响

秦 娟，王勇军，张云奉，杨俊年，胡廷章＊

（重庆三峡学院生命科学与工程学院，重庆404100）

为耐盐辣椒新品种的选育和合理种植提供参考，采用单因素试验方法研究不同浓度NaCl胁迫对宇航四号朝天椒种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：1）低浓度（≤100mmol/L）NaCl溶液对宇航四号朝天椒种子萌发和幼苗生长具有促进作用，高浓度（≥200mmol/L）则显著抑制种子萌发和幼苗生长。其中，100mmol/L NaCl溶液处理种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数及幼苗鲜重等指标分别较CK（去离子水）提高13.67%、34.00%、30.07%、0.69和6.05mg；250mmol/L NaCl溶液处理种子的各指标分别较CK降低2.33%、60%、27.57%、1.13和22.45mg。2）处理14d后，幼苗丙二醛、可溶性糖及脯氨酸含量均有不同程度的升高，100mmol/L NaCl溶液处理幼苗的各指标较CK分别提高1.02μmol/g、7.61mg/g和7.19μg/g。在生产中，低浓度NaCl溶液（≤100mmol/L）不仅可以促进种子萌发，提高发芽率，还可以促进幼苗保持较好的生长状态。

宇航四号朝天椒；辣椒；盐胁迫；种子；幼苗

农业生产中不合理的施肥、灌溉等造成农田土壤次生盐渍化，尤其是不合理的施肥，是造成土壤盐渍化的重要原因之一［1-2］。农田土壤次生盐渍化改变土壤的理化性质，如有机质、全氮、全磷、速效钾、速效磷及碱解氮等的含量［3］。可溶性盐中阴离子Cl-、CO2-3和阳离子Mg2＋、K＋（Na＋）是造成农田土壤次生盐渍化的主要来源。植物体内盐过多可破坏细胞膜的结构，伤害细胞内的酶，影响细胞生长代谢，进而引发植物机体代谢紊乱［4］，最终影响其产量和品质。

种子萌发和幼苗生长期是植物对环境胁迫较为敏感的时期，因此，研究胁迫条件下种子萌发与幼苗生长的特征可在一定程度上反映植物对胁迫的耐性［5-8］。长期以来，人们普遍认为Na＋是造成植物盐害的主要因素。近年来许多研究表明，虽然高浓度的Na＋对植物有害，但植物的生长也需要一定量的Na＋，低浓度的Na＋对植物的生长不仅没有危害，相反还有利于植物的生长［9］。一定浓度Na＋对植物生长有促进作用，但超过该浓度范围则直接危害植株的生长发育。

辣椒属一年生草本茄科作物，具有油脂和维生素含量高、适宜加工等特点。已成为全球普遍食用的重要食品和用途广泛的农产品，被广泛应用于食品、医药及化妆品生产［10-11］。中国是重要的辣椒生产国和主要消费国，其主产区已横贯南北，品种多样，年种植130万hm2左右，年人均消费22kg，每年出口约5万t［12］。朝天椒（Capsicumannuumvar.conoides）又名三樱椒，属茄科辣椒属，是植株紧凑、椒果向上生长的簇生型小辣椒，具有晚熟、耐热及抗病毒特性［13-14］。朝天椒的辣味强，是一种重要调味蔬菜，在我国大部分地区均有分布，具有悠久的种植历史，一直受到农民的青睐，近年来发展很快，约占我国辣椒栽培面积的1/4［15］。宇航四号朝天椒系三杂品种，四川省自贡市世聪杂交辣椒研究所2012年引进国外单亲与我国的地方品种七星朝天椒杂交育成，是抗病、高产的簇生朝天椒品种，一簇挂果高达20个以上，果形美观，辣味较浓。目前为止，未见关于宇航四号朝天椒耐盐能力的研究报道。为此，笔者于2015年采用采用单因素试验方法，研究不同浓度NaCl胁迫对宇航四号朝天椒种子萌发和幼苗生长的影响，旨在为耐盐辣椒新品种的选育和宇航四号朝天椒的合理种植、充分发挥其生态效益和经济效益提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

宇航四号朝天椒种子购于重庆万州区龙宝种子公司，产自四川省自贡市世聪杂交辣椒研究所。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验设7个处理，依次为去离子水（CK）、50mmol/L、100mmol/L、150mmol/L、200mmol/L、250mmol/L和300mmol/L的NaCl溶液。选取大小均匀、健康饱满的宇航四号朝天椒种子，用75%的酒精表面消毒5min，再用蒸馏水清洗3次，用滤纸吸干种子表明的水分。随机抽取处理好的种子100粒，均匀分布于铺有4层纱布培养皿中。在不同处理培养皿中按设计分别加入去离子水或NaCl溶液20mL，每处理3次重复。加入NaCl溶液后在培养皿上划线标记溶液位置，便于在培养过程中补充去离子水，以保证培养过程中NaCl溶液的浓度不变。然后，放置在光照培养箱内发芽，培养温度为26℃/19℃，光/暗周期为16h/8h。

1.2.2 测定内容 1）生长指标。自发芽之日每天定时记录其发芽数量，到第14天待萌发结束后，从每个培养皿中随机选取20株幼苗，测量其根长、株高和鲜重。参照周建等［14-15］的方法计算发芽指标。2）生理指标。采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法测定丙二醛（MDA）含量，蒽酮法测定可溶性糖含量，磺基水杨酸法测定脯氨酸的含量［16］。

式中，Gt表示在t日时的发芽数，Dt表示相应的发芽天数，NT表示种子总数，S表示鲜重（g）。

1.3 数据统计与分析

数据的处理分析采用Excel 2010和Spss 16.0软件进行。

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaCl胁迫种子的萌发势

从图1可见，不同NaCl处理宇航四号朝天椒种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈低促高抑趋势。

1）发芽率。种子发芽率是衡量种子质量好坏的重要指标，可以显示种子胚的活性。随着NaCl浓度的升高宇航四号朝天椒种子的发芽率呈先升高后降低趋势，低浓度NaCl处理有助于提高种子的发芽率。50～200mmol/L NaCl处理种子的发芽率高于CK，并有显著差异；而250mmol/L NaCl组与CK的发芽率没有明显差异，300mmol/L NaCl处理种子的发芽率远远低于 CK。其中，浓度50mmol/L处理种子发芽率最高，达99.67%，较CK提高14.34%；随着NaCl浓度继续升高种子发芽率明显降低，当浓度升至300mmol/L时种子发芽率降至32.00%，较CK降低53.33%。

2）发芽势与发芽指数。种子在失去发芽力之前已发生劣变，可从发芽势或发芽指数反映，故二者较发芽率能更灵敏地表现种子活力。发芽势和发芽指数的变化趋势与发芽率相似，即随着NaCl浓度的升高呈先升高后降低趋势。50～150mmol/L NaCl处理种子的发芽势高于CK，表现出显著性差异。其中，100mmol/L NaCl溶液处理种子发芽势达最高，为98.00%，较CK提高34.00%；随着NaCl浓度继续升高种子发芽势降低明显，达显著差异。当浓度为200mmol/L时种子发芽势仅为33.00%，在250mmol/L和300mmol/L时种子发芽势分别为4.00%和0。除了50mmol/L NaCl处理种子发芽指数与CK没有明显差异外，其余NaCl处理种子发芽指数都与CK有明显差异。种子发芽指数以50mmol/L NaCl处理最高，达80.59%，较CK提高30.07%；随着NaCl浓度升高种子发芽指数明显降低，当NaCl浓度为300mmol/L时种子发芽指数仅8.13%。

3）活力指数。活力指数是种子萌发质量的指标，综合了种子发芽速率和生长量，因此能更好地表征NaCl胁迫下对种子萌发的影响。种子活力指数的变化趋势与发芽率相似，即随着NaCl溶液浓度的升高呈先升高后降低趋势。不同浓度NaCl溶液胁迫下幼苗的活力指数与CK均呈显著性差异。其中，当浓度为50mmol/L时种子活力指数达最高，为2.54%，较CK提高1.41%。随着NaCl浓度升高种子活力指数明显降低，当NaCl浓度≥200 mmol/L时种子活力指数为0。

2.2 不同浓度NaCl胁迫幼苗的根长、苗高和鲜重

从图2可见，不同浓度NaCl处理宇航四号朝天椒幼苗的根长呈抑制趋势，而苗高和鲜重呈低促高抑趋势。

1）根长。NaCl胁迫对根长的影响较大。不同浓度NaCl溶液胁迫下幼苗的根长与CK比较均呈显著性差异。浓度50mmol/L时幼苗平均根长为2.633cm，较CK短1.08cm，根长抑制率达29.19%；当NaCl浓度≥200mmol/L时，根的伸长完全受到抑制。

图1 不同浓度NaCl胁迫宇航四号朝天椒种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数Fig.1 Germination rate，germination vigor and germination index and vigor index ofC.annuumvar.conoides（Space four）under NaCl stress at different concentrations

图2 不同浓度NaCl胁迫宇航四号朝天椒幼苗的根长、苗高、鲜重及其抑制率Fig.2 Root length，seedling height，fresh weight and the inhibition rates ofC.annuumvar.conoides（Space four）under NaCl stress at different concentrations

2）苗高与鲜重。NaCl胁迫对苗高和鲜重的影响均呈低促高抑趋势。除了100mmol/L NaCl处理幼苗的苗高与CK没有明显差异外，其余NaCl溶液胁迫下幼苗的苗高和鲜重较CK呈显著性差异。在50mmol/L NaCl时幼苗的平均苗高和鲜重均达最高，分别为0.94cm和31.5mg，较CK分别提高0.16cm和9.05mg。随着NaCl浓度增加苗高和鲜重明显降低，当NaCl浓度为150mmol/L时，苗高仅0.33cm，抑制率达58.57%；浓度≥200 mmol/L时，芽的伸长完全受抑制；而浓度≥250 mmol/L时，鲜重增加受到严重抑制，抑制率达100%。

2.3 不同浓度NaCl胁迫种子发芽抑制率与幼苗生长抑制率的线性回归

统计学中线性相关系数R2越大，则变量间的线性相关性越强。研究表明，NaCl溶液与宇航四号朝天椒种子发芽率、根长、苗高和鲜重之间存在线性关系，即y发芽抑制率＝16.52x-23.438（R2＝0.405 9），y根长抑制率＝0.347 3x＋16.933（R2＝0.849 4），y苗高抑制率＝0.452 8x-18.715（R2＝0.849 0），y鲜重抑制率＝0.465 3x-42.276（R2＝0.788 1）。其中，种子发芽抑制率的相关系数R2较低，说明，NaCl对发芽的抑制性弱，与浓度在50～250mmol/L时发芽率均在83%以上相一致。根长、苗高和鲜重抑制率的相关系数R2较高，说明NaCl对幼苗的根长、苗高和鲜重的抑制性强，即NaCl胁迫对幼苗的生长影响大，与NaCl浓度≥150mmol/L时幼苗生长受到严重抑制甚至完全停止生长一致。

2.4 不同浓度NaCl胁迫幼苗的生理指标变化

由于高浓度NaCl（≥150mmol/L）处理对幼苗生长的抑制，未能得到足够的幼苗用于生理指标的测定，因此，采用低浓度时的数据进行分析。从图3可见，不同浓度NaCl溶液胁迫下幼苗的MDA、可溶性糖和脯氨酸较CK均呈显著性差异。浓度在50～100mmol/L时，播种14d幼苗的MDA、可溶性糖和脯氨酸含量均呈上升趋势，其中，以CK最低，分别为1.78μmol/g、20.08mg/g和12.12μg/（g FW）；浓度100mmol/L处理的含量最高，分别上升至2.80μmol/g、27.69mg/g和19.31μg/g。说明，NaCl浓度与幼苗MDA、可溶性糖和脯氨酸含量呈正相关。

图3 不同浓度NaCl胁迫宇航四号朝天椒幼苗的丙二醛（MDA）、可溶性糖和脯氨酸含量Fig.3 Contents of MDA，soluble sugar and proline content ofC.annuumvar.conoides（Space four）under NaCl stress at different concentrations

3 结论与讨论

种子活力变化由发芽率、发芽势和发芽指数等指标进行评价，其反映种子萌发速率、整齐度及出苗健壮的潜势［17］，是判断逆境胁迫下种子质量的重要指标。当NaCl浓度为0～250mmol/L时，宇航四号朝天椒种子发芽率能保持较高水平（≥83%），随着NaCl浓度的增加（≥300mmol/L），发芽率明显下降；NaCl浓度≥200mmol/L时，发芽势和发芽指数显著低于CK；活力指数在NaCl浓度≥150 mmol/L时较CK明显降低，甚至为0。因此，在NaCl浓度≥150mmol/L时，发芽及出苗均较CK延迟。说明，高浓度NaCl胁迫影响宇航四号朝天椒种子发芽能力。

宇航四号朝天椒幼苗的根长变化与NaCl浓度呈负相关，而株高和鲜重均呈低促高抑趋势。幼苗鲜重是生长状况好坏的综合指标，NaCl浓度为0～100mmol/L时，幼苗鲜重较CK高。说明，在该浓度范围内幼苗生长较好。

不同盐浓度对植物的生理代谢活动影响不同，高浓度盐使植物正常生理代谢受到影响。逆境胁迫下，植物细胞膜半透性功能丧失，细胞膜脂过氧化加剧，细胞内积累膜脂过氧化产物丙二醛，含量越高细胞膜脂过氧化程度越深［18-19］。MDA是一种应用广泛的氧化应激标志物［20］。试验发现，随着NaCl浓度的增加，幼苗的MDA含量上升，表明Na＋胁迫促进了生物自由基的发生，从而诱发膜脂过氧化作用，使细胞受到损伤［21-22］。

植物已经进化出各种机制适应非生物胁迫。植物对环境胁迫的适应往往与代谢的调整有关，如积累脯氨酸和可溶性糖［23-25］。脯氨酸和可溶性糖促进渗透调节和具有多种保护作用［26］，如分子伴侣稳定蛋白质的结构、氧化还原缓冲剂、压力信号、清除活性氧和抗氧化系统的调节作用［27］。脯氨酸和可溶性糖能稳定亚细胞结构，促进细胞恢复。在植物中，脯氨酸和可溶性糖的积累与其耐受性呈正相关。幼苗的脯氨酸和可溶性糖含量随着NaCl浓度的增加呈递增趋势，表明二者的保护效应逐步增强。但在高浓度（≥150mmol/L）NaCl溶液中，由于细胞受到严重损伤，脯氨酸和可溶性糖的保护作用逐步减弱，最终导致幼苗生长受到严重抑制，甚至死亡。植物耐盐性受多基因控制并且反应过程极为复杂［28］，本试验仅研究该品种辣椒盐胁迫下生长指标、生理生化指标变化情况，盐胁迫逆境条件是如何影响该品种基因表达以及耐盐基因如何调控蛋白质做出抗盐反应机制是下一步研究的目标。

生产实践可根据低浓度NaCl能促进种子发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数的规律，在种子萌发时加入少量NaCl（≤100mmol/L），可促进种子萌发，提高发芽率，使幼苗保持较好的生长状况。另外，可以根据某项生理指标准确判定种子和幼苗的健康状态，进而采取相应的应对措施，以达保产增收的效果。

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（责任编辑：王 海）

Effects of Salinity Stress on Seed Germination and Seedling Growth ofCapsicumannuumvar.conoidesSpace Four

QIN Juan，WANG Yongjun，ZHANG Yunfeng，YANG Junnian，HU Tingzhang＊
（SchoolofLifeScienceandEngineering，ChongqingThreeGorgesUniversity，Chongqing404100，China）

In order to provide references for the selection and breeding of new salt-tolerant pepper varieties and the reasonable cultivation of pepper，the authors investigated the effects of NaCl stress at different concentrations on seed germination and seedling growth ofC.annuumvar.conoides（Space four）by the single-factor test method.The results showed as follow：1）The low concentration NaCl solution（≤100mmol/L）promoted the seed germination and seedling growth ofC.annuumvar.conoides（Space four），while high concentration NaCl solution（≥200mmol/L）significantly inhibited their seed germination and seedling growth.The seed germination rate，germination potential，germination index，vigor index and seedling fresh weight index of 100mmol/L NaCl treatment group were higher than CK respectively by 13.67%，34.00%，30.07%，0.69and 6.05mg.While those of 250mmol/L NaCl treatment group were less than CK by 2.33%，60%，27.57%，1.13and 22.45mg，respectively.2）After NaCl solution treatment for 14d，the contents of malondialdehyde，soluble sugar and proline in seedlings increased in varying degrees，those of 100mmol/L NaCl treatment group were higher than CK by 1.02 μmol/g，7.61mg/g and 7.19μg/g，respectively.In production practice，the low concentration NaCl solution（≤100mmol/L），not only can promote the germination of seeds，improve germination rate，but also maintain good growth state of the seedlings.

Capsicumannuumvar.conoides（Space four）；pepper；salinity stress；seeds；seedlings

S641.3；Q945.78

A

2016-03-24；2016-09-06修回

重庆市教育委员会科学技术研究项目“辣椒COI1基因的克隆和功能验证”（KJ131101）；重庆市万州区科学技术项目“利用LEA家族基因提高水稻抗逆性的分子育种技术”（201403063）；重庆三峡学院科学研究项目计划资助项目“优质特色糯玉米新品种‘彩糯868’产业化技术集成与示范”（15PY03）

秦 娟（1991-），女，在读硕士，研究方向：环境生物学研究。E-mail：1148084983＠qq.com

＊通讯作者：胡廷章（1965-），男，教授，从事植物分子生物学研究。E-mail：tzhu2002＠aliyun.com

1001-3601（2016）09-0377-0041-05