NaCl和NaHCO3胁迫对荞麦种子萌发的影响

， ， ， ， ， ， ， (.天津农学院园艺园林学院， 天津 0084； .天津市农业技术推广站， 天津 00060；.天津市翠屏湖科学园， 天津 0908)

NaCl和NaHCO3胁迫对荞麦种子萌发的影响

裴毅1，祁欣2，刘芳3，王蔺平1，聂江力1，杨雪君1，张伟1，毛金枫1
(1.天津农学院园艺园林学院， 天津 300384； 2.天津市农业技术推广站， 天津 300060；3.天津市翠屏湖科学园， 天津 301908)

采用单盐胁迫的方法，研究NaCl和NaHCO3胁迫及解除胁迫对荞麦种子萌发的影响，探讨荞麦种子的耐盐碱能力。结果表明，随着NaCl和NaHCO3浓度的增加，种子发芽率、发芽势、相对发芽率、胚根长、苗鲜重总体呈下降趋势；NaCl胁迫下荞麦种子萌发的耐盐浓度、半数抑制浓度、极限浓度分别为17.693‰、19.703‰、21.713‰； NaHCO3胁迫下荞麦种子萌发的耐盐浓度、半数抑制浓度、极限浓度分别为13.098‰、16.938‰、20.777‰；清水复萌试验表明，荞麦种子经NaCl胁迫后的复萌率随浓度的增加而增加；荞麦种子经NaHCO3胁迫后复萌率为0。

荞麦； 种子； NaCl； NaHCO3； 胁迫

土壤盐渍化是限制植物生长的主要环境因素之一，表现为“渗透胁迫”、“离子失调”、“膜透性改变”、“氧化胁迫和代谢紊乱”等，尤其在种子萌发阶段，对盐碱的胁迫尤为敏感[1]。在我国盐碱土主要分布于北方和沿海地区，因此，在人口不断增加、耕地日趋减少的情况下，研究植物的耐盐能力，对盐碱土的开发利用，发展农业生产具有重要的意义[1-2]。

荞麦(FagopyrumesculentumMoench)属蓼科荞麦属双子叶禾谷类作物，一年生，种子三角形，是世界上一种重要的杂粮作物，也是我国古老的农作物之一[3]，在我国有两千多年的种植历史，大部分地区都有栽种[3-4]。荞麦富含蛋白质、淀粉、脂肪、粗纤维、维生素、矿物元素等，营养成分比较全面[4]。从唐代以来的历代著名中医方剂中都有记载，荞麦有入药治病的作用，《本草纲目》中记载荞麦有“实肠胃、益气力、续精神、能炼五脏滓秽”的作用[4]。现代研究表明，荞麦含有丰富的黄酮类物质，有清除自由基的能力，具有延缓衰老和防止心脑血管疾病的作用，还能有效控制和治疗高血压、高血脂和糖尿病、促进消化、提高人体免疫力等作用[4]，具有很高的药用价值。

研究盐碱胁迫对荞麦种子萌发的影响，对荞麦的农业生产提供理论参考，进而因地制宜扩大荞麦种植面积，提高种植潜力，对增加荞麦的经济效益和社会效益具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材 料

以荞麦种子为试验材料，现荞麦种子标本存放于天津农学院园艺园林学院。

1.2 试验仪器与用具

培养皿、滤纸、镊子、电子天平、直尺、量筒、烧杯、容量瓶、玻璃棒、锥形瓶、试剂瓶、剪刀、刷子、标签纸，恒温培养箱等。

1.3 溶液的配制

以蒸馏水作为溶剂配制1‰的KMnO4溶液，以蒸馏水作为溶剂分别配制NaCl和NaHCO3的2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰、14‰、16‰、18‰、20‰、22‰、24‰溶液。

1.4 种子预处理

将供试的荞麦种子放在蒸馏水中漂洗3次，除去杂质，选取籽粒饱满、大小一致的荞麦种子用1‰的KMnO4消毒15 min，用蒸馏水冲洗至种皮上没有KMnO4颜色，再用60 ℃的水浸泡45 min，滤纸吸干种子表面水分，备用。

1.5 试验方法

采用培养皿(9 cm)纸上发芽法[5]，在洁净的培养皿中铺2层滤纸，将预处理好的种子放在滤纸上，再覆1层滤纸，加盖。以蒸馏水为对照组，分别加入上述不同浓度的NaCl和NaHCO3溶液，到滤纸吸收饱和并稍有溢出为止，然后将培养皿立起垂直，倾出多余的溶液，各处理均重复3次，每个重复30粒种子。置于25 ℃恒温培养箱中培养观察。每天定时添加1次相应浓度的盐碱溶液，对照组添加蒸馏水，观察并记录荞麦种子的发芽情况，第7天取出已经发芽的种苗，测定苗鲜重、胚根长。

复萌试验[5]，将经过盐碱胁迫处理，未发芽的荞麦种子取出，用蒸馏水清洗，重新放入干净的培养皿中，方法同上，滴加蒸馏水，每日定时观察并记录荞麦种子复萌情况，连续观察5 d，计算复萌率。

1.6 试验指标的测定

以胚根突破种皮达到种子长度的一半为种子发芽标准，计算发芽率、发芽势[5]。

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%；

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(%)=(对照组发芽数-各处理发芽数)/对照组的发芽数×100%;

发芽指数(GI)=∑(第t天种子的萌发数/相应的种子发芽天数);

活力指数(VT)=发芽指数×苗鲜重;

复萌率(%)=复萌的种子数/经盐胁迫未萌发种子数×100%。

耐盐程度分析[5]：耐盐浓度(适宜值)：相对发芽率达到75%时的盐浓度；半数抑制浓度(临界值)：相对发芽率达到50%时的盐浓度；极限浓度：相对发芽率达到25%时的盐浓度。

1.7 数据处理

本试验数据用SPSS 19.0软件[5]和Office Excel 2007软件进行方差分析和图表的绘制，其中不同盐碱处理水平之间，不同测量生理指标之间均采用单因素方差分析，运用LSD和Duncan(D)两两比较。耐盐程度分析的计算是利用SPSS软件中的Probit(概率单位)回归分析[5]“浓度-相对发芽率”关系。

2 结果与分析

2.1 在NaCl溶液胁迫处理下荞麦种子萌发状况

不同浓度NaCl对荞麦种子影响不同。如表1所示，2‰、4‰、6‰、8‰浓度组发芽率皆高于对照组，差异不显著；10‰、12‰、14‰、16‰浓度发芽率皆低于对照组，差异不显著；18‰浓度组显著低于对照组；20‰、22‰、24‰浓度组极显著低于对照组。4‰、6‰、8‰浓度组发芽势高于对照组，差异不显著；10‰、12‰、14‰浓度组发芽势低于对照组，差异不显著；16‰浓度组发芽势显著低于对照组，20‰浓度组发芽势极显著低于对照组。在4‰时发芽率达到最高(94.44%)，后随浓度升高发芽率逐渐下降，相对盐害率、发芽势、发芽指数呈现同样的变化趋势。

图1 不同浓度NaCl胁迫对荞麦种子的累积发芽曲线

不同浓度NaCl胁迫对荞麦种子发芽进程的影响，如图1，经处理第1天，对照组发芽率为62.2%，2‰浓度组发芽率达80%，为所有浓度中发芽率最高，从2‰浓度组开始发芽率下降，18‰浓度组发芽率为0；处理第2天，对照组发芽率为87.80%，2‰浓度组发芽率为88.90%，4‰浓度组发芽率为90%，达到所有浓度中最高，从4‰浓度组开始发芽率下降， 22‰浓度组发芽率为0；处理第3天，对照组发芽率为88.90%，2‰浓度组发芽率为88.90%，4‰浓度组发芽率依然为最高，达到93.30%，所有浓度组均有发芽；处理第4天，所有浓度组发芽率基本稳定，4‰浓度组最高。可以看出低于8‰浓度组有不同程度促进荞麦萌发，没有出现延迟现象。浓度大于8‰后，随NaCl浓度的升高荞麦种子萌发进程有明显的延迟现象。

表1 在NaCl溶液胁迫处理下荞麦种子的发芽率和发芽势

NaCl浓度(‰)发芽率(%)发芽势(%)相对发芽率(%)相对盐害率(%)ck91．11aAB88．89aABC——292．22aA88．89aABC101．22-1．22494．44aA93．33aA103．65-3．65693．33aA91．11aA102．43-2．43893．33aA90．00aAB102．44-2．441088．89aAB85．56aABC97．972．031288．89aAB83．33abABC97．752．251488．89aAB83．33abABC97．562．441683．33abAB71．11bBC91．708．301876．67bB70．00bC84．4715．532044．47cC21．11cD49．1750．832212．60dD5．56dD12．0088．00245．57dD5．56dD6．2793．73

注：表中同列不同字母abc表明差异显著，plt;0.05下显著性差异；不同字母ABC表明差异极显著，plt;0.01。下同。

2.2 NaCl胁迫对荞麦幼苗胚根长度和苗鲜重的影响

结合表2和图2可知，随着NaCl浓度的升高，荞麦的根长、根重、苗鲜重都明显下降。由差异显著分析可知，4‰浓度试验组根长低于对照组，差异极显著；2‰浓度试验组的苗鲜重低于对照组，差异显著；2‰浓度试验组根重低于对照组，差异显著。随着NaCl浓度升高，荞麦根长、根重、苗鲜重与对照组差异显著性增强，对荞麦根生长影响越大，越不利于其生长。活力指数同样随浓度的升高而降低。

表2 在NaCl溶液胁迫处理后的荞麦苗重量和长度

NaCl浓度(‰)根长(mm)苗重(g)根重(g)发芽指数活力指数ck7．12aA0．141aA0．084aA61．48abAB8．67aA26．78aA0．119bAB0．071bA64．93aAB7．73abA44．12bB0．113bcB0．055cB66．88aA7．22bAB62．58cC0．103bcB0．038dC61．13abAB6．29cBC81．68dD0．093cBC0．024eCD57．49bcBC5．35cC101．18deDE0．071dCD0．017eDE51．23cdCD3．64dD121．08deDEF0．071dCD0．017eDEF52．12cdCD3．70dD140．94efDEF0．07deCD0．015efDEF47．42dD3．32dD160．6efgEF0．058deD0．005fEF31．39eE1．82eE180．54efgEF0．056deD0．006fEF30．91eE1．73eE200．36fgEF0．05deD0．004fEF11．32fF0．57fEF220．2gF0．048eD0．001gF3．25gFG0．15fF240．00gF0．00eD0．00gF1．82gG0．00fF

2.3 NaHCO3胁迫下荞麦种子萌发状况

不同浓度的NaHCO3胁迫对种子发芽的影响不同，如表3所示，荞麦种子发芽率、发芽势、相对发芽率、相对盐害率随NaHCO3浓度变化而变化。随着NaHCO3浓度升高，荞麦种子发芽率、发芽势逐渐下降，2‰、4‰、6‰、8‰、10‰浓度组发芽率低于对照组，差异不显著；12‰浓度时的发芽率极显著低于对照组。12‰浓度时发芽势显著低于对照组，16‰浓度时发芽势与对照组差异达到极显著；相对盐害率随NaHCO3浓度增加而升高，24‰浓度时达到93.73%。

注：浓度从左到右依次是ck、4‰、6‰、10‰、14‰、16‰。图2 NaCl胁迫下第4天的种子发芽情况

图3 不同浓度NaHCO3胁迫对荞麦种子的累积发芽曲线

表3 NaHCO3溶液胁迫处理下荞麦种子的发芽率和发芽势

NaHCO3浓度(%)发芽率(%)发芽势(%)相对发芽率(%)相对盐害率(%)ck91．11aA91．11aA——288．89aAB88．89aA97．552．56487．78aAB87．78abA96．353．93687．78aAB84．43abcA96．347．41881．11abABC81．11abcAB89．0210．381081．11abABC81．11abcAB89．0011．001275．56bBC74．44cbdAB82．9319．351474．44bBC73．33cdAB81．7020．631668．89bC63．33dB75．6124．481847．78cD43．33eC52．4447．442013．34dE12．22fD14．6485．122211．11dE10．0fD12．1887．94245．56dE4．44fD6．1293．73

不同浓度NaHCO3对荞麦种子发芽进程的影响见图3，经过1 d处理，对照组发芽率为71.11%，2‰浓度组发芽率为66.67%，随着浓度的增加发芽率逐渐下降，直到24‰浓度组发芽率为0。经过3 d处理，对照组发芽率为88.89%，24‰浓度组发芽率为4.44%。

2.4 NaHCO3胁迫对荞麦幼苗胚根长度和苗鲜重的影响

图4是NaHCO3处理下第4天种子的发芽情况，能很清晰地看出，随着浓度的升高，荞麦种子的根长下降。结合表4可知，对照组根长达到7.12 cm、根重为0.084 g、苗鲜重0.141 g，均与试验组差异显著。不同浓度的NaHCO3试验组之间根长、苗鲜重、芽重差异显著，随着NaHCO3浓度的增大荞麦胚根长度下降，苗鲜重下降。第4天浓度为4‰的荞麦根尖出现褐变，随着浓度升高，褐变程度越明显。说明随着NaHCO3浓度增大对荞麦种子的伤害越大。

2.5 解除盐胁迫后荞麦种子的复萌情况

经NaCl和NaHCO3溶液胁迫处理后，未萌发的荞麦种子解除胁迫复萌情况，如表5所示，NaCl溶液胁迫低于18‰浓度的试验组复萌率皆为0，超过18‰浓度，荞麦种子有复萌，且随NaCl浓度的增加荞麦种子的复萌率增加。经NaHCO3溶液胁迫的荞麦种子，解除胁迫后复萌率全部为0，说明经NaHCO3溶液胁迫未萌发的荞麦种子全部失去生命活力。

注：浓度从左到右依次是ck、4‰、8‰、10‰、14‰、18‰。图4 NaHCO3胁迫下第4天的种子发芽情况

表4 NaHCO3溶液胁迫处理的荞麦幼苗的重量和长度

NaHCO3浓度(‰)苗鲜重(g)根重(g)根长(mm)发芽指数活力指数00．141aA0．084aA7．12aA64．48aA9．09aA20．130abAB0．068bB4．8bB61．97abA8．06abAB40．116bcBC0．047cC2．93cC61．10abA7．09bcAB60．103cdCD0．029dD1．92dD60．27abA6．21cdBC80．088deDE0．022deDE1．5dDE60．09abA5．29deCD100．073efEF0．014eE0．9eEF57．09abAB4．17efDE120．061fF—0．49efF52．63bcAB3．21fgEF140．063fF—0．47efF46．93cBC2．96fgEF160．055fF—0．35efF38．03dCD2．09gF180．058fF—0．31fF31．72dD1．84gF20———7．34eE—22———4．78eE—24———2．04eE—

2.6 荞麦种子的耐盐程度分析

从图5、图6可看出，不同浓度NaCl和NaHCO3溶液处理的荞麦苗鲜重、胚根长随NaCl和NaHCO3浓度的增加持续下降，且对胚根的生长抑制作用更明显。

表5 解除胁迫后荞麦种子的复萌率

NaCl浓度(‰)复萌率(%)NaHCO3浓度(‰)复萌率(%)20cC2040cC4060cC6080cC80100cC100120cC120140cC140160cC160185cBC1802014．2bcABC2002216．77abAB2202429．6aA240

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。

图5 不同浓度的盐碱胁迫下荞麦种子的苗鲜重

图6 不同浓度盐碱溶液胁迫下荞麦的胚根长度

SPSS软件中的“概率单位回归”可以用于分析“浓度-反应”关系，通过利用相对盐害率计算求出半数抑制浓度、耐盐浓度。

荞麦种子对NaCl胁迫耐受程度得出模型方程为：Y=6.612-0.336x；耐盐浓度为17.693‰，95%置信限度：上限19.297‰、下限14.973‰；半数抑制浓度为19.703‰，95%置信限度：上限21.786‰、下限17.976‰；极限浓度为21.713‰，95%置信限度：上限25.201‰、下限20.053‰。

NaHCO3胁迫下荞麦种子耐受模型方程为：Y=2.975-0.176x；耐盐浓度为13.098‰，95%置信限度：上限14.509‰、下限11.349‰；半数抑制浓度为16.938‰，95%置信限度：上限18.535‰、下限15.548‰；极限浓度为20.777‰，95%置信限度：上限23.207‰、下限19.102‰。

3 讨论与结论

发芽率和发芽势是判定种子活力的重要指标，根据种子在不同浓度盐碱溶液处理种子发芽情况，可以判定种子发芽时的耐盐能力。高浓度的盐环境会导致植物的离子失衡和高渗胁迫[6]，在高盐高碱环境下，种子不能从外界吸收足够的水分来合成萌发所需的各种酶和结构蛋白，难以完成细胞分裂分化、胚生长，从而降低了种子萌发率[7]。从本试验结果可以看出，当NaCl溶液浓度小于4‰时，种子发芽率随溶液浓度增高而增高；当NaCl溶液浓度大于4‰时，种子发芽率会随溶液浓度增高而降低，浓度大于8‰后发芽率低于对照组，而活力指数则一直随溶液浓度增高而降低。与程玉杰等[6]研究NaCl胁迫对荞麦种子萌发的影响试验结果一致，所以说明低浓度NaCl溶液对荞麦种子的萌发具有一定的促进作用，高浓度则抑制其萌发。

NaHCO3溶液胁迫下，发芽率、发芽势随NaHCO3溶液浓度增加而降低，各浓度组发芽率、发芽势均低于对照组。相对盐害率随浓度的增加而增加，说明不同浓度的NaHCO3溶液都会影响荞麦种子的发芽，随浓度的增加，对荞麦种子发芽抑制作用增强。

盐碱胁迫对种子发芽的影响多以对胚根的影响作为指标之一，种苗鲜重和胚根长度是种子发芽质量的2个重要指标[8]。随着NaCl和NaHCO3浓度升高荞麦鲜重和胚根长度受到明显的抑制作用，呈下降趋势，盐碱浓度升高，使植物吸水困难，正常的生理过程受到干扰，影响胚根的正常生长。当2种溶液浓度达到18‰时对根长和苗鲜重影响极显著，胚根长度趋近于零，大于18‰浓度组因胚根太短没有测量价值。可看出，相同浓度的NaHCO3溶液比相同浓度的NaCl溶液对荞麦的胁迫作用大。

种子在盐溶液中受到渗透胁迫时，通常在细胞内积累渗透保护物质以降低细胞的渗透势来保护细胞不受破坏[9]，同时种子在不适宜环境下可通过休眠来抵御不良环境，待环境适宜后打破休眠继续萌发。18‰～24‰浓度的NaCl溶液使大部分荞麦种子处于休眠状态，清水处理后出现复萌，随浓度的增加复萌率显著增加。而碱胁迫对种子萌发的影响可能是极其复杂的,高碱浓度下,高pH值可能造成种子内部结构被分解和破坏,甚至导致种子死亡[9]。本试验中经NaHCO3处理未萌发的荞麦种子，在清水处理后也没出现复萌现象，种子失去生命活力。

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Effect of the NaCl and NaHCO3Stress on the Seeds Germination ofFagopyrumesculentum

PEIYi1，QIXin2，LIUFang3，WANGLinping1，NIEJiangli1，YANGXuejun1，ZHANGWei1，MAOJinfeng1
(1.College of Horticulture and Landscape,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China；2.Tianjin Agrotechnique Extending Station,Tianjin 300060,China；3.Tianjin Cuiping Lake Science Park,Tianjin 301908,China)

In order to investigate salinity resistance ofFagopyrumesculentum,by using single salt stress method,effect of NaCl and NaHCO3stress on seeds germinations ofF.esculentumand salt stress recovery were studied.The results showed that with increasing of NaCl and NaHCO3,germination rate,germination potential,the relative germination rate,radicle length,seedling fresh weight ofF.esculentumwere reduced.The salt tolerance concentration,half inhibition concentrations and limiting concentration of NaCl stress onF.esculentumwere 17.693‰、19.703‰、21.713‰；The salt tolerance concentration,half inhibition concentrations and limiting concentration of NaHCO3stress onF.esculentumwere 13.098‰、16.938‰、20.777‰；After the stress being removed,recovery germination rate of NaCl stress onF.esculentumwas increased with NaCl concentrations increasing.The recovery germination rate of NaHCO3stress was 0%.Therefore,F.esculentumseeds had certain salinity and alkali resistance.

Fagopyrumesculentum; seeds; NaCl； NaHCO3； stress

2016-05-17

天津市科技计划项目(编号：13 ZLZLZF 05700)；国家自然科学基金项目(编号：31100401);天津市科技计划(科技特派员)项目(编号：15 JCTPJC 59500)。

裴 毅(1971—)，男，辽宁锦州人；副教授，博士，主要从事药用植物学与生药学方面的研究工作。

聂江力(1972—)，女，辽宁兴城人；副教授，博士，主要从事药用植物学、植物学及植物资源学教学和科研工作；E-mail:njlnie@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.11.013

S 517

A

1001-4705(2016)11-0013-06