盐胁迫对不同品种豇豆种子萌发的影响

井大炜，张 红，李士平，王明友



盐胁迫对不同品种豇豆种子萌发的影响

井大炜，张 红，李士平，王明友*

（德州学院生态与园林建筑学院，山东德州 253023）

以4个豇豆(Linn)品种的种子作为材料，采用不同浓度的NaCl溶液进行胁迫处理，研究了盐胁迫对种子发芽率、发芽指数和盐害指数及幼苗根系活力的影响。结果表明:随着盐胁迫程度的增加，各个豇豆品种呈现出一定的差异；4种豇豆种子对低盐浓度(≤25 mmol/L)表现出一定的适应性，低盐胁迫对种子发芽率影响较小，而对发芽指数的影响则较大；随着盐浓度的增加，各个豇豆种子的盐害指数呈递增的趋势，较高浓度的盐胁迫对4个品种的萌发与幼苗根系活力有较强的抑制作用；在50 mmol/L的盐浓度下，德州白条的盐害指数最低，并显著低于德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮，而德州灰嘴的盐害指数明显高于其它品种。综合分析认为，耐盐能力最强的品种为德州白条，其次为德州紫皮和禹城18粒，而德州灰嘴的耐盐能力最差。

豇豆；种子；盐胁迫；发芽指数；根系活力；盐害指数

盐胁迫是影响作物生长发育与产量的主要非生物因素之一，一般土壤含盐量达到0.2%~0.5%范围即对作物的生长产生抑制作用[1-3]。据统计，全世界大约有100多个国家57亿亩土地正在遭受盐碱化的影响，而我国的盐碱地面积占全国耕地总面积的25%左右[4]。土壤中盐分过多对大多数植物的生长具有危害性, 特别对耐盐性较低的作物尤为明显。有研究表明[5-6]，盐胁迫能导致植物细胞的渗透胁迫与离子失衡，阻碍作物生长进而造成农作物减产甚至死亡。随着人口的不断增长，与耕地面积持续减少之间的矛盾越来越显著[7-9]。因此，研究作物在盐胁迫生境下的生长规律，进而研发出新的耐盐品种具有重要的理论和实践意义。种子萌发与幼苗建成是作物整个生育期最关键的2个阶段，是决定作物达到对环境最终适宜度的重要标志[10]。种子萌发期是作物生活史中对盐胁迫较为敏感的一个时期，种子萌发期的耐盐性一般可以衡量该品种的抗盐性[11-12]。探讨盐胁迫环境对作物种子萌发的作用效果，分析盐胁迫的机理，这对筛选与培育出耐盐能力强的品种具重要指导意义。

豇豆(Linn)易栽培、产量高、品质佳，并且是解决夏、秋淡季蔬菜供应的重要蔬菜作物之一[13]。豇豆栽培范围非常广泛，尤其在长江以南地区，春夏秋季均适宜豇豆的种植[14]。我国南部沿海区域是豇豆的关键产地之一，沿海地区海水中的盐分经过地下、地上途径进入土壤[15]，进而也会普遍存在土壤盐碱化问题。为此，本试验研究了4个品种豇豆种子在盐胁迫条件下的萌发与幼苗生长状况，比较其萌发期的耐盐性差异，从而为豇豆种子耐盐品种的鉴定与筛选提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试材料

试验地点设在德州学院生态与园林建筑学院实验室内。供试豇豆品种有4个：德州灰嘴、禹城18粒、德州紫皮和德州白条，均由德州学院生态与园林建筑学院提供。

1.2 试验设计

每个品种的种子，每100粒作为一组，重复5次，测定百粒重。种子首先经蒸馏水反复冲洗6~7次，然后用滤纸吸干其表面水分后备用。分别配制10 mmol/L、25 mmol/L和50 mmol/L浓度的NaCl溶液，同时对照用蒸馏水来代替。从每个品种的100粒种子中挑选出大小一致的40~50粒，放置在含不同浓度NaCl水溶液的发芽床上萌发，发芽温度为23~25 ℃，光照15 h/d，每天更换一次溶液，以保证试验处理期间各个胁迫浓度相对恒定，每组试验重复5次。

1.3 测定项目与方法

发芽期间测定种子萌发率与相关萌发指标，以胚根突破种皮2 mm作为发芽标准，第12天发芽试验结束。计算公式如下：

发芽率(%)=发芽试验期间全部正常发芽数/供试种子数×100% （1）

相对发芽率(%)=处理发芽率/对照发芽率×100% （2）

盐害指数(%)=(对照发芽率－盐处理发芽率)/对照发芽率×100% （3）

发芽指数、相对发芽指数参照刘贵河等[16]的方法进行计算；根系活力：采用TTC比色法测定。

1.4 数据统计分析

用Excel 2013作图，用SPSS 19.0统计软件进行差异显著性分析（LSD法，<0.05）。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫与种子萌发率

由表1可见，不同品种的豇豆种子在种皮颜色与种子形态上具有一定差异。从百粒重可以得出，禹城18粒和德州白条之间无显著性差异，但均显著高于德州灰嘴和德州紫皮。不同浓度的NaCl处理对豇豆种子萌发状况的作用效果亦有差别。研究表明，发芽率在一定程度上可以反映植物在发芽期耐盐性的大小，并与植物的耐盐性呈现出正相关关系。

表1 不同品种豇豆种子的形态特征

从图1可知，随着盐浓度的增加，不同豇豆种子的相对发芽率均呈逐渐下降的趋势，表明不同浓度的NaCl溶液均对豇豆种子的萌发产生了一定的抑制作用。在10 mmol/L 与25 mmol/LNaCl浓度下，4个品种的种子对盐胁迫的敏感度较低，相对发芽率较对照相比仍可保持在83% 以上，且4个品种之间无显著性差异。随盐浓度的进一步升高，当达到50 mmol/L时，德州灰嘴、禹城18粒、德州紫皮和德州白条的相对发芽率分别为17.62%、31.90%、48.63%和62.52%。通过方差分析表明，4个品种种子的相对发芽率大小次序为：德州白条>德州紫皮>禹城18粒>德州灰嘴，且品种之间的差异均达显著水平。可以看出，4个品种的种子对较高浓度的盐胁迫表现较为敏感，其中德州白条的耐盐能力最强，依次为德州紫皮和禹城18粒，而德州灰嘴的耐盐能力最差。由此可知，盐胁迫对豇豆种子的发芽具有抑制作用，且不同品种的种子对盐胁迫的敏感性存在一定差异。在4种豇豆种子中，德州白条的耐盐能力强于其它3个品种。

2.2 盐胁迫与发芽指数

发芽率反映了种子萌发的能力，而种子发芽指数可以较好地反映种子萌发的整齐程度与速度，可以从一定程度上比较作物耐盐性能的差异[17]。由图2可知，随着NaCl浓度的升高，4种豇豆种子的发芽指数均呈下降的变化趋势，说明豇豆种子的萌发速度与整齐度随盐浓度的增加而降低。在同一盐浓度下，种子发芽指数在品种之间有一定差异。在10 mmol/L NaCl浓度时，德州灰嘴的发芽指数最高，并显著高于其它品种，而禹城18粒、德州紫皮和德州白条之间的差异不显著；在25 mmol/L时，德州灰嘴的发芽指数仍最高，但与其它3个品种之间无显著性差异。当盐浓度达到50 mmol/L时，德州白条的发芽指数最高，且显著高于其它3个品种；其次为禹城18粒与德州紫皮，两者之间差异未达显著水平，但均明显高于德州灰嘴。以上分析可见，德州白条对较高浓度的盐胁迫能表现出强的耐受能力，而德州灰嘴随着盐胁迫的加重，其耐受能力越来越低。

图1 盐胁迫对豇豆种子相对萌发率的影响 图2 盐胁迫对豇豆种子相对发芽指数的影响

2.3 盐胁迫与根系活力

根系活力指根系新陈代谢的活动能力，是反映根系吸收功能的一项重要指标，根系特性与发育状况直接关系到豇豆对土壤养分和水分的吸收[9]。因此，根系活力的高低也影响着豇豆植株的生长情况。对豇豆萌发幼苗的根系活力进行测定，结果表明在不同盐浓度胁迫下，不同品种的豇豆萌发幼苗的根系活力较对照呈现出明显的抑制现象(图3)。4个品种的根系活力在不同盐浓度下表现出一定差异。在10 mmol/L NaCl浓度时，4个品种之间无显著性差异；而在25 mmol/L NaCl浓度时，禹城18粒、德州紫皮与德州白条的根系活力均大于德州灰嘴，但差异未达显著水平。随着胁迫浓度的进一步升高，在50 mmol/L NaCl浓度时，德州白条的根系活力最大，且显著高于其它处理，分别较德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮显著高出66.40%、35.15%和24.80%；依次为德州紫皮和禹城18粒，而德州灰嘴达最小值，并显著低于其它3个处理。以上分析认为，不同品种豇豆幼苗的根系活力在低浓度盐胁迫下未表现出明显的差异，但随着盐浓度的升高，4个品种所受的抑制程度明显不同，其中德州白条对高浓度的盐胁迫表现出较强的耐盐能力，而德州灰嘴的总体耐盐能力最差。

2.4 盐胁迫与盐害指数

盐害指数是反映植株受害数量与受害程度的重要指标。在同一水平下，相对盐害指数的数值越大，说明供试品种在发芽期的耐盐性越弱[18]。从图4可以看出，随着NaCl浓度的升高，4个品种的相对盐害指数呈逐渐增大的趋势。当盐浓度为10 mmol/L时，不同品种间的盐害指数差异不显著，而盐浓度为25 mmol/L时，德州灰嘴的盐害指数显著高于其它品种；当盐浓度达到50 mmol/L时，各个品种的盐害指数均大幅度升高，其中德州灰嘴的上升幅度最大，并达到了89.3%，显著高于其它3个处理；其次为德州紫皮和禹城18粒，也超过了70%，而德州白条的盐害指数小于50%，明显低于其它3个品种。由此可见，随着盐胁迫程度的增加，4个品种之间盐害指数的差异越来越明显。

图3 盐胁迫对豇豆萌发幼苗根系活力的影响 图4 盐胁迫对豇豆种子盐害指数的影响

3 讨论与结论

土壤中盐分过多会引起水势降低，给作物造成一种水逆境，这与干旱或冻害对作物的影响基本一致[8-9,19]。发芽率与发芽指数是评估种子萌发重要的指标，能反映种子的发芽速度和整齐度以及幼苗的健壮潜力，而盐害指数与耐盐性紧密有关[20]。通过测定与比较上述指标，并依据其在不同盐胁迫时的下降速度能够评价作物种子在萌发期的耐盐性能[21]。本试验采用10～50 mmol/L。NaCl浓度处理豇豆种子，比较4个豇豆品种在盐胁迫环境下的萌发状况，结果发现，豇豆种子发芽与幼苗生长受到了不同程度的抑制作用，低盐浓度胁迫对种子的萌发抑制效应较小；而较高盐浓度胁迫(50 mmol/L)使种子的发芽率和发芽指数显著降低，究其原因主要是由于外界的高渗透压引起种子吸水不足所导致的。有研究认为[2]，盐胁迫会引起α-淀粉酶活性的降低也能导致种子的萌发受阻，这表明种子在吸胀过程中受到的盐害并非盐胁迫抑制种子萌发的唯一原因。也有研究表明[22]，在一定胁迫条件下种子的萌发速度会保持不变或加快。这与本研究结果不完全一致，造成这一差异可能与种子品种、胁迫梯度和胁迫时间等因素有关。本试验还得出，随着盐胁迫程度的增加，种子的盐害指数明显升高。同时，盐胁迫对豇豆幼苗根系活力的影响也较大，随着盐浓度的升高，豇豆幼苗的根系活力呈递减的变化趋势。

大量试验研究认为，不同植物或植物不同品种之间的耐盐性存在一定差异，比如采用不同浓度的NaCl溶液对5个油菜品种开展耐盐性筛选试验[23]，结果发现其中2个品种的耐盐性明显较强；盐胁迫对白籽南瓜与黑籽南瓜种子萌发特征的试验也发现白籽南瓜在发芽期的耐盐性要高于黑籽南瓜[24]。这说明通过试验比较能够挖掘出农作物种质本身固有的耐盐能力，进而可以筛选和培育出耐盐品种。本试验通过比较不同盐胁迫梯度对4个豇豆品种种子的萌发指标及幼苗生长状况的作用效果，结果表明德州白条的耐盐能力显著高于其它3个品种，表明该品种的生活能力较强，尤其对较高盐浓度胁迫的适应性明显优于德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮。

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Effects of Salt Stress on Characteristics of Seed Germination of Four Cowpea () Varieties

JING Da-wei, ZHANG Hong, LI Shi-ping, WANG Ming-you*

(College of Ecology and Garden Architecture, Dezhou University, Dezhou, Shandong 253023, China)

Effects of salt stress on the seed germination of four cowpea () varieties (Dezhouhuizui, Yucheng 18 li, Dezhouzipi and Dezhoubaitiao) were tested. Seeds were treated in different concentration of Nacl solution, and the germination percentage, germination index and salt injury index of the four varieties were determined. Results indicated that different seed varieties had different salt stress reaction under the condition of Nacl salt stress when compared to the control; the relative germination rates of all varieties of cowpea seeds were affected weakly in low concentrations salt stress (≤25 mmol/L), while the relative seed germination indexes were decreased significantly; the relative salt injury index presented a variation tendency of increasing with the increase in salt concentration, and the salt stress with high concentrations had strongly inhibitory effects on the seed germination and root activity of seedling; When the salt concentration was 50 mmol/L, the salt injury index of Dezhoubaitiao was the minimum and had significantly differences from that of the varieties of Dezhouhuizui, Yucheng 18 li and Dezhouzipi, while the salt injury index of Dezhouhuizui was obviously increased compared with the other varieties. As a result, Dezhoubaitiao had better salt tolerance than three other varieties, and Dezhouzipi and Yucheng 18 li were inferior, while Dezhouhuizui was the most susceptible variety.

Linn; seed; salt stress; seed germination; root activity; salt damage index

S643.4

A

2095-3704（2016）04-0277-05

2016-07-22

山东省农业良种工程项目（鲁科字（2013）207号）

井大炜，讲师，博士，主要从事植物营养机理与调控研究，jingdawei009@163.com；

王明友，教授，nwmy_sddz@163.com.。