盐碱胁迫对狼尾草种子萌发的影响

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(天津农学院园艺园林学院， 天津 300384)

盐碱胁迫对狼尾草种子萌发的影响

聂江力，毛金枫，裴毅，杨雪君，高远，张伟

(天津农学院园艺园林学院， 天津 300384)

以狼尾草种子为材料，分别采用浓度为0‰、2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰、14‰、16‰、18‰、20‰的NaCl、NaHCO3及二者的1∶1混合溶液对狼尾草种子进行处理，研究盐碱胁迫对狼尾草种子萌发的影响。结果表明，3种盐碱胁迫对狼尾草种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、相对发芽率、相对盐害率影响明显，低浓度时，对狼尾草种子的发芽情况有促进作用，随着溶液浓度增加，盐碱胁迫作用增加，狼尾草种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、相对发芽率降低，NaCl组2‰浓度相对发芽率为105.30%，20‰浓度为0；NaHCO3组2‰浓度相对发芽率为106.76%，14‰浓度为0；1∶1混合组2‰浓度相对发芽率为104.41%，16‰浓度为0，相对盐害率升高；复萌试验时随溶液浓度升高复萌率呈上升趋势；狼尾草种子具有较强的耐盐碱能力。

狼尾草； 种子萌发； NaCl； NaHCO3； 胁迫

近年来，随着工农业生产的飞速发展、人口的激增以及耕地资源的紧缺，盐碱地的改良及开发利用越来越受到国家和地区的重视[1]。土地资源的不合理利用使中国土地盐碱化进一步加剧。全球盐碱地面积约为9.543 8亿hm2，其中我国约占十分之一，盐碱地不利于农作物种植生长，制约了我国经济发展。种子萌发是植物生命活动中的重要阶段，不同阶段植物种子的耐盐性也大不相同。所以研究盐碱胁迫对狼尾草种子萌发的影响对于盐碱地的改良有重大意义。

狼尾草[Pennisetumalopecuroides(L.)Spreng]是禾本科狼尾草属多年生草本植物，秆丛生，直立，花序以下密生柔毛，叶片长10～80 cm，宽2～6 mm，圆锥花序。我国的东北、华北、华东、中南及西南各省均有分布，多分布于田野、荒地、山坡[2]。狼尾草的研究在栽培技术[3]和园林应用[4-5]方面比较多。除此之外，狼尾草还具有良好的固土护坡功能。其全草、根和根茎均可供药用，其中，全草可清热、凉血、止血；根、根茎清热解毒。

盐碱胁迫试验可以为盐碱地改良提供理论基础，为研究狼尾草耐性提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验选取的种子为河北省安国市北方种子种植基地购买的狼尾草种子[Pennisetumalopecuroides(L.)Spreng]，现在狼尾草种子放置于天津农学院园艺园林学院植物教研室内。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

挑选大小一致、均匀饱满的狼尾草种子，清水清洗后用0.1%的KMnO4浸泡10 min。消毒结束后，用清水反复冲洗，直至清洗后的种子用滤纸吸湿后仍然呈无色状态为止。

试验采用培养皿试验法进行盐碱胁迫处理，试验溶液包括NaCl溶液、NaHCO3溶液以及二者的混合溶液(1∶1)。溶液浓度分别为2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰、14‰、16‰、18‰、20‰。将晾干的狼尾草种子放入不同浓度梯度的NaCl、NaCHO3和混合溶液，以蒸馏水作为对照，每盒50粒，分别设3个重复组，将种子置于有2层滤纸的培养皿(直径9 cm)中，滴加溶液，放入25 ℃恒温培养箱(HH·B 11·600-S-Ⅱ)中进行培养10 d。

试验进行3个阶段，预试验，正式试验和复萌试验。预试验中，NaCl，NaHCO3和混合溶液的浓度分别为5‰、10‰、15‰，以蒸馏水为对照组，分别设置3次重复，每天定时滴加溶液，使种子呈湿润状态，时间为7 d，并观察种子的发芽情况，记录数据。通过分析预试验中种子的发芽情况，进而设置正式试验溶液的浓度梯度。正式试验中，进行NaCl，NaHCO3和混合溶液胁迫处理对狼尾草种子萌发率的影响。每天定时滴加溶液，使种子呈湿润状态，观察并记录狼尾草种子的发芽情况，利用9 d时间观测不同浓度梯度的盐碱溶液对狼尾草种子萌发的影响。在试验第10天，从每个培养皿中随机取5粒种子，测量其苗鲜重、胚根长。

测量完物理数值之后继续测量丙二醛含量。取1 g叶片将其剪碎，加入10%三氯乙酸2 mL和石英砂进行研磨；进一步加入8 mL三氯乙酸研磨充分，匀浆液离心处理8 min，提取上清液作为样品。吸取2 mL提取液，加入2 mL 0.6%硫代巴比妥酸液，混匀，在试管上加盖塞，置于沸水浴中煮沸15 min，迅速冷却离心。取上清液测定OD值。对照管以2 mL水代替提取液[6]。置于分光光度计中测量。

测量完丙二醛含量之后进行复萌试验，将在正式试验中培养皿里未发芽的种子挑选出来，用蒸馏水清洗干净后再次滴加蒸馏水，观察并记录解除胁迫后狼尾草种子的复萌率，时间为6 d。

1.2.2 测定方法

发芽率(%)=发芽种子总数/供试种子总数×100%；

发芽势(%)=3 d内发芽种子数/供试种子总数×100%；

发芽指数=∑(第t天种子的萌发数/相应的种子发芽天数)；

活力指数=发芽指数×苗鲜重；

相对发芽率(%)=某一盐处理下的发芽率/对照组的发芽率×100%；

相对盐害率(%)=(对照组发芽率-各处理发芽率)/对照组的发芽率×100%；

复萌率(%)=复萌的种子数/经盐胁迫未萌发种子数×100%。

1.2.3 耐盐浓度

耐盐浓度(适宜值)：试验组达到对照组发芽率75%时对应的盐碱浓度。

半数抑制浓度(临界值)：试验组达到对照组发芽率50%时对应的盐碱浓度。

耐盐极限值(极限值)：试验组达到对照组发芽率25%时对应的盐碱浓度。

1.3 数据处理

试验数据用SPSS 17.0软件进行方差分析，运用LSD和Duncan(D)两两比较，利用SPSS软件中的Probit(概率单位回归)分析“浓度-相对发芽率”关系，利用 Excel 2011绘图处理。

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaCl溶液对狼尾草种子萌发的影响

图1 不同浓度NaCl溶液胁迫对狼尾草种子的累积发芽曲线

由表1可知，不同浓度NaCl溶液对狼尾草种子萌发影响不同。低浓度时有促进作用，高浓度时有抑制作用。即当NaCl溶液浓度为2‰时，狼尾草种子的发芽率、发芽势均高于对照组，相对发芽率达到105.30%，相对盐害率为-5.30%；当NaCl溶液浓度超过4‰时，狼尾草种子发芽率、发芽势均低于对照组且显著降低，呈逐渐下降趋势；当NaCl溶液浓度为20‰时狼尾草种子的萌发完全被抑制，已经不能再发芽。发芽率、发芽势、相对发芽率均为0，相对盐害率达到100%。

表1 NaCl溶液处理的狼尾草种子发芽率、发芽势、相对发芽率、相对盐害率

NaCl浓度(‰)发芽率(%)发芽势(%)相对发芽率(%)相对盐害率(%)0(ck)88．00abAB86．00aA——292．67aA86．67aA105．30-5．30486．67bcABC80．67aAB98．481．52682．67cdBC79．33aAB93．946．06880．00dC70．67bB90．909．101065．33eD53．33cC74．2325．771263．33efD50．67cC71．9628．041459．33fD45．33cC67．4232．581636．67gE21．33dD41．6758．33187．33hF0eE8．3291．68200iG0eE0100

注：小写字母为plt;0.05，表示差异显著；大写字母为plt;0.01，表示差异极显著。下同。

由表2可知，对照组和2‰浓度的NaCl溶液处理组活力指数极显著高于其他各组，2‰浓度试验组又显著高于对照组；对照组、2‰、4‰浓度的NaCl溶液处理组发芽指数极显著高于其他各组，说明低浓度的NaCl溶液促进狼尾草种子萌发。NaCl溶液浓度越高发芽指数、活力指数显著降低，狼尾草种子的萌发受到抑制。当NaCl溶液浓度为2‰时，苗鲜重最重，对照组和2‰浓度试验组极显著高于其他各组；当NaCl溶液浓度为2‰时，胚根长最长。随着NaCl溶液浓度的增加，苗鲜重及胚根长呈现下降趋势。以上结论说明低浓度促进狼尾草种子的萌发，高浓度抑制种子萌发。

由图1可知，不同浓度NaCl溶液处理的狼尾草种子萌发主要集中在第2天，当NaCl溶液浓度为2‰时促进种子的萌发，当狼尾草种子萌发到第9天时，NaCl溶液浓度2‰处理组发芽率为92.6%，对照组为88%。随着NaCl溶液浓度的升高，种子发芽率持续降低。当NaCl溶液浓度为18‰时，狼尾草种子从第5天才开始萌发；当 NaCl溶液浓度为20‰时，种子根本不发芽。

表2 NaCl溶液处理后的狼尾草种子苗鲜重、胚根长、发芽指数、活力指数

NaCl浓度(‰)苗鲜重(g)胚根长(mm)发芽指数活力指数0(ck)0．03834aA21．6aA4．89abAB0．19bA20．03897aA25．7bB5．15aA0．20aA40．03497bB19．1cB4．81bcABC0．17cB60．03030cC13．2dC4．59cdBC0．14dC80．02774dCD12．2dC4．44dC0．12eD100．02554eDE5．8eD3．63eD0．09fE120．02400efE4．7efD3．52efD0．08fgEF140．02243fEF3．6fD3．23fD0．07gF160．02109gF3．0fD2．04gE0．04hG180．01800hG—0．41hF0．01iH200．01512iH—0iG0iH

2.2 不同浓度NaHCO3溶液对狼尾草种子萌发的影响

由表3可知，不同浓度NaCHO3溶液对狼尾草种子萌发影响不同。低浓度时有促进作用，高浓度时有抑制作用。即当NaCHO3溶液浓度为2‰时，狼尾草种子的发芽率、发芽势均高于对照组，相对发芽率达到106.76%，相对盐害率为-6.76%；当 NaCHO3溶液浓度超过4‰时，狼尾草种子发芽率、发芽势均低于对照组且显著降低，呈逐渐下降趋势；当NaCHO3溶液浓度高于14‰时狼尾草种子的萌发完全被抑制，已经不能再发芽。发芽率、发芽势、相对发芽率均为0，相对盐害率达到100%。

图2 不同浓度NaCHO3溶液胁迫对狼尾草种子的累积发芽曲线

由表4可知，2‰浓度的NaCHO3溶液处理组活力指数极显著高于其他各组，对照组、2‰、4‰浓度的NaCHO3溶液处理组发芽指数极显著高于其他各组，2‰浓度试验组又显著高于对照组，说明低浓度NaCHO3溶液促进狼尾草种子萌发。NaCHO3溶液浓度越高发芽指数、活力指数显著降低，狼尾草种子萌发受到抑制。当NaCHO3溶液浓度为2‰时，苗鲜重最重，胚根长最长。2‰浓度处理组和对照组苗鲜重极显著高于其他各组。随着NaCHO3溶液浓度的增加，苗鲜重及胚根长呈现下降趋势。说明低浓度促进狼尾草种子的萌发，高浓度抑制种子萌发。

表3 NaHCO3溶液处理的狼尾草种子发芽率、发芽势、相对发芽率、相对盐害率

NaHCO3浓度(‰)发芽率(%)发芽势(%)相对发芽率(%)相对盐害率(%)0(ck)88．67abA76．00abA——294．67aA84．00aA106．76-6．76484．00bA74．67bA94．705．30670．67cB56．67cB79．7020．30860．67dB42．00dC66．8533．151017．33eC12．67eD19．5080．50123．33fD2．00fDE3．3896．62140fD0fE0100160fD0fE0100180fD0fE0100200fD0fE0100

表4 NaHCO3溶液处理后的狼尾草种子苗鲜重、胚根长、发芽指数、活力指数

NaHCO3浓度(‰)苗鲜重(g)胚根长(mm)发芽指数活力指数0(ck)0．03760aA10．6bB4．92abA0．18bB20．03920aA15．6aA5．25aA0．20aA40．03341bB9．4cC4．66bA0．15cC60．02736cC6．4dD3．92cB0．11dD80．02332dD1．6eE3．37dB0．08eE100．02107eE1．0eE0．96eC0．02fF120．01746fF—0．18fD0．01gF140．01461gG—0fD0gF160．01458gG—0fD0gF180．01459gG—0fD0gF200．01460gG—0fD0gF

由图2可知，不同浓度NaCHO3溶液处理的狼尾草种子萌发主要集中在第2天，当NaCHO3溶液浓度为2‰时促进种子的萌发，当狼尾草种子萌发到第9天时，NaCHO3溶液浓度2‰处理组发芽率为94.6%，对照组为88.6%。随着NaCHO3溶液浓度的升高，种子发芽率持续降低。当NaCHO3溶液浓度为12‰时，狼尾草种子萌发速度迟缓且发芽率较低；当NaCHO3溶液浓度大于14‰时，种子根本不发芽。

2.3 不同浓度NaHCO3与 NaCl 1∶1混合溶液(以下简称混合溶液)对狼尾草种子萌发的影响

由表5可知，不同浓度混合溶液对狼尾草种子萌发影响不同。低浓度时有促进作用，高浓度时有抑制作用。即当混合溶液浓度为2‰时，狼尾草种子的发芽率、发芽势均高于对照组，相对发芽率达到104.41%，相对盐害率为-4.41%；当混合溶液浓度超过4‰时，狼尾草种子发芽率、发芽势均低于对照组且显著降低，呈逐渐下降趋势；当混合溶液浓度大于16‰时狼尾草种子的萌发完全被抑制，已经不能再发芽。发芽率、发芽势、相对发芽率均为0，相对盐害率达到100%。

表5 混合溶液处理的狼尾草种子发芽率、发芽势、相对发芽率、相对盐害率

混合溶液浓度(‰)发芽率(%)发芽势(%)相对发芽率(%)相对盐害率(%)0(ck)90．67abA80．00abA——294．67aA86．67aA104．41-4．41485．33bAB77．33abA94．045．96675．33cB66．00bAB83．0216．98856．67dC48．00cB62．5137．491036．67eD25．33dC40．4659．541232．00eD22．67dC35．2864．721412．67fE5．33eCD15．4384．57160gF0eD0100180gF0eD0100200gF0eD0100

图3 不同浓度混合溶液胁迫对狼尾草种子的累积发芽曲线

由表6可知，对照组和2‰浓度的混合溶液处理组活力指数极显著高于其他各组，2‰试验组又显著高于对照组；对照组、2‰、4‰浓度的混合溶液处理组发芽指数显著高于其他各组，说明低浓度的混合溶液促进狼尾草种子萌发。当混合溶液浓度大于4‰时，浓度越高发芽指数、活力指数显著降低，狼尾草种子的萌发受到抑制。当混合溶液浓度为2‰时，苗鲜重最重，胚根长最长。2‰试验组和对照组苗鲜重显著高于其他各组。当混合溶液浓度大于4‰时，随着混合溶液浓度的增加，苗鲜重及胚根长呈现下降趋势。说明低浓度促进狼尾草种子的萌发，高浓度抑制种子萌发。

表6 混合溶液处理后的狼尾草种子苗鲜重、胚根长、发芽指数、活力指数

混合溶液浓度(‰)苗鲜重(g)胚根长(mm)发芽指数活力指数0(ck)0．03765aA9．1bB5．03abA0．19bA20．03896aA14．0aA5．25aA0．20aA40．03300bB6．8cC4．74bAB0．15cB60．02835cC5．8cC4．18cB0．11dC80．02331dD4．0dD3．14dC0．07eD100．02055eE2．3eDE2．03eD0．04fE120．01647fF1．8eE1．77eD0．02gE140．01543fF—0．70fE0．01hF160．01405fF—0gF0iF180．01400fF—0gF0iF200．01403fF—0gF0iF

由图3可知，不同浓度混合溶液处理的狼尾草种子萌发主要集中在第2天，当混合溶液浓度

为2‰时促进种子的萌发，当狼尾草种子萌发到第9天时，混合溶液浓度2‰处理组发芽率为94.6%，对照组为90.6%。随着混合溶液浓度的升高，种子发芽率持续降低。当混合溶液浓度为14‰时，狼尾草种子萌发速度非常缓慢；当混合溶液浓度为16‰时，种子根本不发芽。

2.4 狼尾草种子耐盐能力分析

利用SPSS软件中的“概率单位回归”分析“浓度-反应”之间关系，通过利用相对发芽率计算求得半数抑制浓度、耐盐浓度，极限浓度。由计算结果得知：

狼尾草种子对NaCl耐受程度模型方程为：Probit(p)=3.269-0.235X。

1) 耐盐浓度为11.034‰，95%置信限度：下限：9.234‰；上限：12.341‰；

2) 半数抑制浓度为13.902‰，95%置信限度：下限：12.610‰；上限：15.361‰；

3) 极限浓度：16.771‰，95%置信限度：下限：15.319‰；上限：19.048‰；

狼尾草种子对NaHCO3耐受程度模型方程为：Probit(p)=3.589-0.436X。

1) 耐盐浓度为6.679‰，95%置信限度：下限：5.606‰；上限：7.440‰；

2) 半数抑制浓度为8.224‰，95%置信限度：下限：7.465‰；上限：8.984‰；

3) 极限浓度：9.770‰，95%置信限度：下限：9.007‰；上限：10.845‰；

狼尾草种子对NaCl与NaHCO31∶1混合溶液耐受程度模型方程为：Probit(p)=2.550-0.266X。

1) 耐盐浓度为7.048‰，95%置信限度：下限：5.712‰；上限：8.006‰；

2) 半数抑制浓度为9.583‰，95%置信限度：下限：8.692‰；上限：10.453‰；

3) 极限浓度：12.117‰，95%置信限度：下限：11.188‰；上限：13.384‰；

耐盐程度：NaCl处理组gt;1∶1混合溶液处理组gt;NaHCO3处理组。

3 讨 论

3.1 盐碱溶液胁迫对狼尾草种子萌发的影响

NaCl溶液处理时，当浓度为20‰时，相对盐害率为100%，发芽指数、活力指数为0，种子不再萌发。

NaCHO3溶液处理时，当浓度为14‰时，相对盐害率已经达到100%，发芽指数、活力指数均为0，狼尾草种子不再萌发。由此可见，对于狼尾草种子 NaCHO3溶液胁迫效果更为明显。

3.2 不同浓度盐碱溶液解除胁迫狼尾草种子复萌的影响

高盐度可对大多数盐生植物的种子萌发产生渗透抑制，进而推迟萌发，直到有淡水补充，胁迫减轻时抑制作用才被解除[7]。在胁迫试验中狼尾草种子只是短暂处于休眠状态而并没有死亡，当复萌滴加蒸馏水时使狼尾草种子恢复活力，继续萌发。试验数据表明， NaCl溶液解除胁迫后狼尾草种子的复萌率平均值达到28.72%，经NaHCO3溶液解除胁迫后狼尾草种子复萌率平均值达到25.94%，经NaCl与NaHCO31∶1混合溶液解除胁迫后复萌率平均值达到29.09%。

4 结 论

试验结果表明，不同浓度的NaCl溶液、NaCHO3溶液及二者1∶1混合溶液对狼尾草种子的萌发具有不同程度的影响；NaCl溶液的耐盐浓度为11.034‰、半数抑制浓度为13.902‰、极限浓度为16.771‰；NaHCO3溶液的耐盐浓度为6.679‰、半数抑制浓度为8.224‰、极限浓度为9.770‰；1∶1混合溶液的耐盐浓度为7.048‰、半数抑制浓度为9.583‰、极限浓度为12.117‰。低浓度对狼尾草种子的萌发有促进作用，高浓度对狼尾草种子的萌发有抑制作用且溶液浓度越高对狼尾草种子的抑制效果越明显。

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Effects of Saline-alkali Stress on Seed Germination ofPennisetumalopecuroides

NIEJiangli，MAOJinfeng，PEIYi，YANGXuejun，GAOYuan，ZHANGWei

(College of Horticulture and Landscape,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China)

To study the effects of salinity stress on seed germination ofPennisetumalopecuroides(L.)Spreng.P.alopecuroidesseeds were respectively treated by different concentrations of 0‰、2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰、14‰、16‰、18‰、20‰ NaCl、NaHCO3and 1∶1 mixed solution with NaCl and NaHCO3.Result:There were significant differences in the germination rate,germination trend,vitality index,germination index,relative germination rate,relative salt injury rate of seeds among different salinity stress.When the low concentration,there were promoting effect on germination situation ofP.alopecuroidesseeds.With solution concentration increased,salinity stress increased,the germination rate,germination trend,vitality index,germination index,relative germination rate reduced,the NaCl group relative germination rate in concentration of 2‰ was 105.30%，the concentration of 20‰ was 0；the NaHCO3group relative germination rate in concentration of 2‰ was 106.76%，the concentration of 14‰ was 0；the 1∶1 mixed solution group relative germination rate in concentration of 2‰ was 104.41%，the concentration of 16‰ was 0,relative salt injury rate rose,with solution concentration increased,once germination rate present a trend of increase when the once germination test.Conclusion was three kinds of salinity stresses all had significant effects on the seed germination and physiological characteristics ofP.alopecuroidesseeds.

pennisetum alopecuroides； seeds germination; NaCl; NaHCO3; stress

2016-07-12

国家自然科学基金项目(编号：No.31100401)；天津市科技计划资助项目(编号：13 ZLZLZF 05700)；天津市科技特派员资助项目(编号：15 JCTPJC 59500)。

聂江力(1972—)，女，辽宁兴城人；副教授，博士，主要从事植物学、药用植物及植物资源学教学和科研工作。

裴 毅(1971—)，男，辽宁锦州人；副教授，博士学位，主要从事药用植物学与生药学方面的研究；E-mail:peiyee@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.11.021

S 543+.9

A

1001-4705(2016)11-0021-06