盐胁迫对紫薇种子萌发特性的影响

2016-12-04南京林业大学实验室与基地建设管理处江苏南京0037南方现代林业协同创新中心南京林业大学林学院江苏南京0037

种子 2016年10期

，，，， (.南京林业大学实验室与基地建设管理处，江苏南京 0037；.南方现代林业协同创新中心，南京林业大学林学院，江苏南京 0037)

盐胁迫对紫薇种子萌发特性的影响

贾永正1，张子晗2，喻方圆2，胡永清1，尤巧红1
(1.南京林业大学实验室与基地建设管理处，江苏南京 210037；2.南方现代林业协同创新中心，南京林业大学林学院，江苏南京 210037)

以江西吉安的紫薇种子为材料，通过对比紫薇种子在不同盐浓度下的各项发芽指标差异，探讨盐胁迫对紫薇种子萌发特性的影响。结果表明，随着盐浓度的升高，紫薇种子的发芽率、发芽指数、活力指数、耐盐指数、幼苗根长和幼苗茎长等指标均发生显著或极显著变化，盐浓度对各项发芽指标均有较大的影响，并且随着盐浓度的升高，紫薇种子的各项发芽指标逐渐降低。综合分析表明，在盐浓度为50 mmol/L时，江西吉安紫薇种子的各项发芽指标，如发芽率，发芽指数，耐盐指数，活力指数，幼苗根长和幼苗茎长等均较高，因此可认为，紫薇种子在0～50 mmol/L盐浓度范围内生长较好，江西吉安紫薇种子可耐轻度盐胁迫。

紫薇种子；盐胁迫；萌发特性

紫薇(LagerstroemiaindicaL.)，千屈菜科紫薇属落叶灌木或小乔木。因其树姿优美，树干光滑洁净，花色艳丽，花期长，是观花、观干、观根的盆景良材,也是重要的庭园建筑物前、池畔、路旁、草坪边缘均宜栽植的观赏园林树木[1]；其根、皮、叶、花皆可入药[2]。紫薇对二氧化硫、氟化氢和氯气等有害气体有较强的抗性[3]，但耐盐碱能力还有待于进一步研究。

许多学者研究认为，土壤盐分过多是影响植物正常生长的主要环境因素之一[4-11]。目前全球约有20%的耕地受到盐害威胁，尤其是我国属于干旱半干旱的北方地区，由于降水不足，淋溶作用较弱，地下蒸发和地表蒸腾强烈引起土壤表层盐分积累[12]或降雨给土壤带入盐分，当Na+不断聚集达到一定浓度时，就会发生土壤盐碱化[13]。我国的盐渍化和次生盐渍化土地有4 000万hm2以上，且分布广,其主要分布于西北、华北和沿海地区，类型多[14-18]，土壤含盐量通常在0.2%～0.5%之间，对植物生长不利，而盐碱土的含盐量则高达0.6%～10%，将会对植物体产生严重伤害[19]，而且破坏土壤结构，大面积的盐碱化土地严重制约了农林业生产。盐胁迫对于作为观赏植物的紫薇来说影响也很大，同种植物不同个体之间的耐盐性有时可能会存在明显的差异，而种子萌发期常常是对盐胁迫十分敏感和脆弱的时期[20-21]，因此，研究在不同盐胁迫条件下紫薇种子的萌发特性和幼苗的生长状况，有助于了解紫薇种子的耐盐特性，为沿海盐碱地区紫薇苗木的培育提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用紫薇种子为2013年11月在江西吉安采收的成熟种子，并将供试的种子装袋后置于南京林业大学生物技术大楼负一层冷库里保存待用。

1.2 方法

本实验于2014年3—4月在南京林业大学南方林木种子检验中心实验室进行。

1.2.1 种子预处理

播种前用0.2%的高锰酸钾溶液浸泡种子1～2 d进行灭菌处理后，用清水彻底冲洗。将洗净的种子放入45～50 ℃的温水中浸泡2～3 d[22]。

1.2.2 发芽试验

处理过的紫薇种子在不同盐浓度(NaCl浓度分别为0，50，100，150，200 mmol/L)下进行发芽试验。将种子置于铺有1层脱脂棉的发芽盒(25 cm×14.5 cm×6.5 cm)内，每盒可放2个重复的种子，每重复100粒，分别加入90 mL不同浓度的NaCl溶液。共5组处理，每组处理4×100粒种子。置床后的种子放入25 ℃培养箱内进行培养，每天16 h光照。每2～3 d添加适量蒸馏水，以保证盐胁迫条件稳定。每天观察种子萌发状况，并做好记录，以胚根超过种子长度的1/2作为种子发芽标准，发芽测定持续21 d，结束后统计发芽率、发芽指数、相对盐害率、幼根长度、幼茎长度、幼苗干重和活力指数等指标[23-24]。

1.2.3 种子萌发指标的计算[23]

发芽率(%)=种子发芽总数/供试种子总数×100%；

发芽指数(GI)=∑Gt/Dt(式中：Gt为发芽实验期内相应各日正常发芽的种粒数，Dt为从置床之日算起的日数)。

活力指数=发芽指数×幼苗干重；

其中，幼苗干重的测定方法如下：

将幼苗放入铝盒中，先在70 ℃的条件下恒温20 min杀青，再在103 ℃的条件下烘干至恒重。取出迅速用千分之一电子天平称重。

耐盐指数(%)=处理组种子发芽率/对照组种子发芽率×100%。

1.2.4 幼苗形态指标的测定

根长、茎长用直尺直接量取，单位为mm。

1.3 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2007和SPSS 18.0软件进行图表处理和统计分析。利用SAS软件的ANOVA程序进行方差分析，以检验不同浓度盐胁迫下种子萌发指标的差异显著性，并采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对紫薇种子发芽率的影响

从图1可以看出，不同程度盐胁迫下，紫薇种子萌发各指标均受到不同程度的抑制。方差分析(表1)和Duncan多重比较结果显示，不同程度盐胁迫下，紫薇种子的发芽率差异达极显著水平。当NaCl溶液浓度为50 mmol/L时，紫薇种子发芽率比对照下降了13.2%。当NaCl溶液浓度为100 mmol/L时，紫薇种子发芽率比对照下降了32.9%；NaCl溶液浓度达到150 mmol/L时，紫薇种子发芽率降低了41.7%；NaCl溶液浓度达200 mmol/L时，紫薇种子发芽率比对照下降了55.4%。

2.2 盐胁迫对紫薇种子发芽指数的影响

图2表明，随着盐胁迫程度的加剧，紫薇种子的发芽指数呈降低的趋势。方差分析(表2)和Duncan多重比较结果表明，不同程度盐胁迫下，紫薇种子发芽指数间差异极显著。当NaCl溶液浓度较低(50 mmol/L)时，对紫薇种子的发芽指数的影响达到极显著水平，发芽指数下降了27.2%；当NaCl溶液浓度为100 mmol/L时，与NaCl溶液浓度为50 mmol/L的处理相比，紫薇种子的发芽指数也发生极显著变化，下降了23.4%。当NaCl溶液浓度达到150 mmol/L时，紫薇种子的发芽指数与NaCl溶液浓度为50 mmol/L的处理相比下降了37.2%，差异极显著；与NaCl溶液浓度为100 mmol/L的处理相比仅下降了18.1%，但也达到极显著水平。当NaCl溶液浓度高达200 mmol/L时，紫薇种子的发芽指数与NaCl溶液浓度为150 mmol/L的处理相比，下降了27.7%，差异极显著，与NaCl溶液浓度为100 mmol/L的处理相比，下降了40.7%。

注：图中不同大小写字母表示在1%和5%水平上差异显著。下同。图1 NaCl胁迫对紫薇种子发芽率的影响

表1 不同盐浓度下紫薇种子发芽率的方差分析

变异来源误差平方和自由度均方F值p值组间1272．2504318．06387．609∗∗0．000组内54．457153．630总和1326．70719

注：“*”表示plt;0.05差异极显著，“**”表示plt;0.01差异极显著。下同。

表2 紫薇种子在不同盐浓度下发芽指数的方差分析

变异来源误差平方和自由度均方F值p值组间24．92546．231720．189∗∗0．000组内0．130150．009总和25．05519

图2 NaCl胁迫对紫薇种子发芽指数的影响

2.3 盐胁迫对紫薇种子活力指数的影响

图3表明，随着盐胁迫程度的加剧，紫薇种子的活力指数均逐渐降低。方差分析(表3)和Duncan多重比较结果显示，不同程度盐胁迫下，紫薇种子的活力指数间差异达显著或极显著水平。与图1比较可以看出，当NaCl溶液浓度较低(50 mmol/L)时，对紫薇种子的发芽率影响较小，但是其活力指数却比对照下降了46.6%，差异达极显著水平，说明种子活力的下降先于发芽率的下降。当NaCl溶液浓度为100 mmol/L时，紫薇种子的活力指数与NaCl溶液浓度为50 mmol/L的处理相比下降了74.8%；NaCl溶液浓度达到150 mmol/L时，与NaCl溶液浓度为100 mmol/L的处理相比下降了54.6%，达到了极显著水平。但当NaCl溶液浓度为200 mmol/L时，与NaCl溶液浓度为150 mmol/L的处理相比，紫薇种子的活力指数变化未达到显著水平。但总体来讲，NaCl胁迫对紫薇种子的活力指数影响较其他发芽指标来说更显著。

图3 NaCl胁迫对紫薇种子活力指数的影响

表3 紫薇种子在不同盐浓度下活力指数的方差分析

变异来源误差平方和自由度均方F值p值组间1．20740．3021065．716∗∗0．000组内0．004150．000总和1．21119

2.4 盐胁迫对紫薇种子耐盐指数的影响

图4表明，随着盐胁迫程度的加剧，紫薇种子的耐盐指数呈下降趋势。方差分析(表4)和Duncan多重比较结果显示，不同程度盐胁迫下，紫薇种子的耐盐指数间差异显著或极显著。由图4可知，NaCl溶液浓度为50 mmol/L时，紫薇种子耐盐指数高达86.9%，而当NaCl溶液浓度升高为100 mmol/L时，与NaCl溶液浓度为50 mmol/L的处理相比，耐盐指数发生了极显著变化，下降了22.7%；NaCl溶液浓度升高为150 mmol/L时，与盐溶液浓度为50 mmol/L的处理相比，耐盐指数降低了32.8%，达极显著水平，而与NaCl溶液浓度为100 mmol/L的处理相比，其耐盐指数仅降低了13.1%，未达到极显著水平，但也达到了显著水平。当NaCl溶液浓度从150 mmol/L升高为200 mmol/L时，紫薇种子的耐盐指数下降程度达到极显著水平，下降了23.8% 。

图4 NaCl胁迫对紫薇种子耐盐指数的影响

表4 不同盐浓度下紫薇种子耐盐指数的方差分析

变异来源误差平方和自由度均方F值p值组间0．49030．16336．395∗∗0．000组内0．054120．004总和0．55415

2.5 盐胁迫对紫薇幼苗根长的影响

图5表明，随着盐胁迫程度的加剧，紫薇幼苗的根长迅速降低。方差分析(表5)和Duncan多重比较结果显示，不同程度盐胁迫下，紫薇幼苗的根长间差异均达到极显著水平。由图5可知，NaCl溶液浓度为50 mmol/L时，紫薇幼苗根长下降率高达46.8%，达到极显著水平，当NaCl溶液浓度升高为100 mmol/L时，其根长的变化也达极显著水平，下降了23.2%；NaCl溶液浓度升高为150，200 mmol/L时，与NaCl溶液浓度为100 mmol/L的处理相比，其根长下降了100%，差异达到极显著水平。说明当NaCl溶液浓度升高为150 mmol/L和200 mmol/L时，紫薇种子基本不生根。

图5 NaCl胁迫对紫薇幼苗根长的影响

表5 不同盐浓度下紫薇幼苗根长的方差分析

变异来源误差平方和自由度均方F值p值组间3096．544774．1261029．742∗∗0．000组内11．277150．752总和3107．70819

2.6 盐胁迫对紫薇幼苗茎长的影响

图6表明，随着盐胁迫程度的加剧，紫薇幼苗的茎长逐渐降低。方差分析(表6)和Duncan多重比较结果显示，不同程度盐胁迫下，紫薇幼苗的茎长间差异均达到极显著水平。由图6可知，NaCl溶液浓度为50 mmol/L时，紫薇幼苗的茎长下降了17.7%，已达极显著水平；NaCl溶液浓度升高为100 mmol/L时，茎长的变化也达显著水平，下降了22.6%；NaCl溶液浓度升高为150 mmol/L时，与NaCl溶液浓度为100 mmol/L的处理相比，茎长下降了39.4%，达极显著水平。当NaCl溶液浓度升高为200 mmol/L时，茎长下降了56.6%，达极显著水平。

图6 NaCl胁迫对紫薇幼苗茎长的影响

表6 不同盐浓度下紫薇幼苗茎长的方差分析

变异来源误差平方和自由度均方F值p值组间814．6424203．661631．264∗∗0．000组内4．839150．323总和819．48219

3 结论与讨论

3.1 盐胁迫对紫薇种子发芽率的影响

种子萌发是植物生长的起点[25]，萌发过程中种子会发生一系列形态和生理变化，这对植物的后期生长发育将产生一定影响。发芽能力是林木种子最重要的播种品质，林木种子播种价值的高低主要取决于种子的发芽率[10,26]；发芽率、发芽指数和活力指数是评价种子萌发能力的主要指标，反映种子发芽的快慢、整齐度和幼苗的生长潜能[27]。

盐胁迫主要通过降低土壤水势以阻止种子的吸水[28]和对种胚离子的毒害作用[29-30]来影响其发芽。本研究中紫薇种子的发芽率总体指标值较低(对照组仅为34.0%)，这与陈彦[31]对山东聊城地区紫薇种子发芽试验结果相类似。在低盐胁迫(盐溶液浓度为50 mmol/L)下对江西吉安紫薇种子发芽抑制程度不明显，仍为对照的86.76%，且随着盐浓度的增大，其发芽能力表现为缓慢降低，表现为紫薇种子的不耐盐性，陈彦对紫薇种子耐盐性的研究结果也得出相似的结论。但与对照组相比发芽率下降水平极为显著，说明盐胁迫对紫薇种子发芽有显著的抑制作用，这与大多数学者[9,23-24,32]的研究结果相一致。其原因是在盐碱初期，种胚开始吸收Na+和Cl-，使种子内部水势低于外部环境，种子还可持续吸水萌发。但随着盐胁迫的加剧，种子内部较高的Na+和Cl-开始影响种胚的吸水，导致种子发芽能力逐渐降低。

3.2 盐胁迫对紫薇种子活力的影响

种子活力是反映种子在发芽和幼苗生长期间其内在活性及表现性能的潜在水平的所有特征之和[3]。发芽指数及活力指数反应的是发芽的快慢、整齐程度及长成正常幼苗的潜在能力[34]，而活力指数比单独用发芽指数更能表示种子活力的有效性[35]，是衡量种子活力水平的一个较全面的指标[36]。即种子活力是评价植物耐盐性的重要指标之一，它能更全面地反映种子萌发期的耐盐能力。试验结果表明，盐胁迫下的紫薇种子的发芽指数、活力指数随着NaCl浓度的增大，各梯度指数值显著下降，与对照相比活力指数下降幅度分别为46.6%、86.54%、93.89%和96.25%，发芽指数下降幅度分别为27.2%、44.24%、54.28%和66.95%。当NaCl浓度达到200 mmol/L时，其发芽被强烈抑制，耐盐指数则降为44.5%，这可能是由于高浓度的NaCl的毒害作用，使江西吉安紫薇种子内开始积累较多的渗透调节物质，如可溶性糖、蛋白质、脯氨酸等，使细胞内水势低于土壤水势，使得种子正常吸水萌发。

发芽指数、活力指数、耐盐指数与发芽率相比较可以看出，虽然在低盐胁迫下，江西吉安紫薇种子发芽率受抑制情况较平缓，但其发芽指数、种子活力、耐盐指数均受到极显著的抑制。总之，从实验结果总体来看，在盐胁迫环境中随着盐溶液浓度的升高，紫薇种子活力呈下降趋势，且活力的下降先于发芽率和发芽指数的下降, 这与郑兴莲[24]等的研究结果一致。

3.3 盐胁迫对紫薇幼苗生长的影响

盐胁迫对种子萌发后幼苗地上和地下部分生长的影响不同，并且因植物不同而有所变化，这在前人的研究中已有报道[23,37,38]，其原因可能与不同植物吸收Na+和(或)Cl-后的区域特异分布有关。盐胁迫下耐盐大豆幼苗从环境中吸收的Na+主要积累在根、茎中，而向叶片运输较少[39]。本试验显示不同浓度NaCl溶液对紫薇幼苗的生长均有不同程度的抑制作用，随盐胁迫的加剧，抑制作用逐渐增强。本研究认为，盐胁迫抑制紫薇种子萌发后的幼苗生长，且胚根和胚轴所受到的抑制程度不同，导致其幼苗结构随着盐浓度的升高而产生相应变化。在0～50 mmol/L低浓度盐胁迫下，紫薇幼苗胚根、胚轴受抑制程度相似；在50～100 mmol/L浓度盐胁迫下，紫薇幼苗胚根生长受抑制程度高于胚轴，说明胚轴生长更耐盐，这可能是由于种子的提前萌发，过早暴露在盐环境中的胚根受到的Na+和(或)Cl-毒害作用更显著，使得其生长被抑制；在浓度为100 mmol/L及以上时，紫薇种子的胚根几乎不发育，100%受到抑制，而胚轴的生长也受到了一定程度的抑制，但能反映紫薇种子胚轴生长具有较高的耐盐性。这一结论与张子晗[9]的研究结论相异，这可能是由于不同研究地区种源特异性导致其耐盐性出现一定的差异性。

综合分析表明，在盐浓度为50 mmol/L时，江西吉安紫薇种子的各项发芽指标，如发芽率，发芽指数，耐盐指数，活力指数，根长，茎长等均较高，因此可认为紫薇种子在0～50 mmol/L盐浓度范围内生长良好，江西吉安紫薇种子可耐轻度盐胁迫。

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Effects of Salt Stress on Germination Characteristics ofLagerstroemiaindicaSeeds

JIAYongzheng1,ZHANGZihan2,YUFangyuan2,HUYongqing1,YOUQiaohong1

2016-05-30

江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)；江苏省农业三项工程“苦楝优良耐盐品种选育及标准化快繁技术示范与推广”项目(编号：lysx(2009)45)。

贾永正(1967—)，男，甘肃渭源人；工程师，农推硕士，主要从事林业生产经营、指导学生实习以及参与科研等相关工作；E-mail:jyz@njfu.com.cn。

喻方圆(1965—)，男，江西南昌人；博士，教授，博士生导师，研究方向：林木种苗教学和种子检验等研究工作；E-mail:fyyu@njfu.com.cn。