NaCl胁迫对菜豆种子萌发及幼苗建成的影响

李明，王伟，张文慧，杜吉到

（黑龙江八一农垦大学农学院，大庆 163319）

NaCl胁迫对菜豆种子萌发及幼苗建成的影响

李明，王伟，张文慧，杜吉到

（黑龙江八一农垦大学农学院，大庆 163319）

试验选用2个菜豆品种，研究不同浓度NaCl胁迫对菜豆种子萌发的影响。结果表明：60天还家的耐盐性好于叙利亚白芸豆。叙利亚白和60天还家在0.4%的NaCl处理浓度时种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数与CK相比差异显著，因此，确定0.4%的NaCl为菜豆耐盐种质资源筛选时的浓度，种子的发芽指数、活力指数、根长和下胚轴长作为耐盐种质资源筛选中的主要鉴定指标。

菜豆；盐胁迫；种子萌发

盐碱地分布在世界各国，以干旱半干旱地区较多，占该类地区总面积的39%左右即9.55亿hm2土地是盐碱地。土壤盐渍化致使作物产量、品质低下，经济效益低。随着人类对土地的要求，如何利用和改良盐渍土是当前农业生产的重要问题之一。目前我国1亿hm2的耕地中有近0.37万hm2的盐渍化耕地，而且还存在着由于灌溉不当次生盐渍化问题还有0.2亿hm2盐荒地等待开垦利用[1]。东北松嫩平原苏打碱化盐渍土是我国六大盐渍土区之一，面积约620万hm2。

菜豆（Phaseolus vulgaris L.）是豆科蝶形花亚科菜豆属的一年生草本植物，又名芸豆、四季豆、玉豆、架豆[2]。菜豆起源于美洲中部和南部，于17世纪引入欧洲栽培，后传入亚洲，再传入中国并广泛栽培。目前，中国菜豆的产量居世界首位[3]。菜豆是粮、菜、药兼用作物，营养丰富，籽粒中蛋白质含量在19.9%～22.0%左右，明显高于禾谷类作物，而脂肪含量较低，仅为1.6%～2.1%，具有一定的营养保健作用，由于其营养成分特殊，人们食用菜豆的数量呈逐年上升之势，因此对菜豆的需求数量也随之增加[4，5]。另外，世界各地对菜豆的需求也呈增加态势，目前我国菜豆已出口到很多国家和地区，如北美、欧盟、东南亚等国。

黑龙江省是我国菜豆的主要生产省份之一，但是黑龙江土地盐碱化日益严重，限制了芸豆的种植和产量的提高。目前，国内外对芸豆抗逆方面的研究较少，李姝睿研究了Na+对芸豆可溶性糖含量的影响[6]；冯立田报道了NaCl胁迫对菜豆的光合速率、二氧化碳与水分交换的影响[7]；杜吉到研究了干旱对芸豆种子萌发的影响[8]；而在盐胁迫对芸豆种子萌发方面的影响则未有报道。由于高盐胁迫对芸豆种子萌发会产生严重的影响，因此研究芸豆萌发期的抗盐性对盐碱地区芸豆生产具有一定的指导意义。研究以叙利亚白，60天还家为材料，研究不同浓度盐胁迫对芸豆种子萌发的影响，探讨对芸豆种子盐胁迫的有效浓度，为建立芸豆种质资源萌发期抗盐性鉴定体系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为叙利亚白，60 d还家菜豆种子。

1.2 试验方法

试验设置6个NaCl溶液梯度，分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%，以蒸馏水为对照。首先选取籽粒饱满、大小一致、无病虫害的芸豆种子，用温汤浸泡法消毒15 min，用滤纸吸干水分。将芸豆种子均匀平铺在直径为9 cm的玻璃培养皿中，种子下面铺一层滤纸，每个培养皿放20粒芸豆，种子上面覆盖一层滤纸，每个培养皿中分别加入20 mL不同浓度的NaCl溶液浸透双层滤纸，加盖后置于25℃培养箱中暗培养，每2 d更换一次同条件滤纸，以保持水势不变。每个处理设10次重复，共培养9 d。

1.3 试验内容

NaCl胁迫处理后，每天调查种子的露白数，从出芽开始每天调查发芽数和根数、测定根长、下胚轴和上胚轴的长度，4 d计算发芽势，9 d计算发芽率。培养9 d后，用蒸馏水清洗种子，用吸水纸吸干水分称侧根重、子叶重、子叶上部重量和子叶下部重量。调查不同菜豆种子的发芽比例，计算发芽指数和活力指数。

发芽势（%）（GP）=（培养4 d后供试种子的发芽数/供试种子数）×100%

发芽率（%）（GR）=（培养9 d后供试种子的发芽数/供试种子数）×100%

发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt）；Gt为t天内的发芽数，Dt为相应的发芽天数

活力指数（VI）=发芽指数（GI）×根长

1.4 数据处理方法

数据采用Excel 2010和SSPS软件进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 NaCl胁迫对不同菜豆种子发芽比例的影响

图1 NaCl胁迫下的发芽比例Fig.1 Germination ratio under NaCl stress

图2 NaCl胁迫下的发芽比例Fig.2Germination ratio under NaCl stress

从图1、图2可以看出叙利亚白芸豆和60 d还家的发芽都主要集中在1～4 d，前2 d的发芽比例最高，第3 d后萌发的比例开始下降。60 d还家的发芽比例明显高于叙利亚白芸豆。叙利亚白芸豆在盐胁迫下与CK相比发芽比例明显下降，而60 d还家在盐胁迫下与CK相比下降幅度小于叙利亚白芸豆。

2.2 NaCl胁迫对不同菜豆种子发芽势的影响

不同浓度NaCl处理条件下，叙利亚白和60 d还家的发芽势表现不同。叙利亚白的发芽势低于60 d还家，并且随着盐浓度的增加表现出下降趋势，在NaCl浓度增加到0.4%时，发芽势与CK相比由73%下降到44.5%，下降明显。60 d还家的发芽势高于叙利亚白也呈现出随着盐浓度增加而下降的趋势，在NaCl浓度为0.4%时发芽势降低至82.5%，与CK相比下降了11.5%（图3）。

图3 NaCl胁迫下不同菜豆种子的发芽势Fig.3GerminationvigorofdifferentkidneybeanunderNaClstress

2.3 NaCl胁迫对不同菜豆种子发芽率的影响

图4 NaCl胁迫下不同菜豆种子的发芽率Fig.4Germination rate of different kidney bean under NaCl stress

由图4可知，不同浓度NaCl胁迫条件下，叙利亚白和60 d还家2个芸豆品种的发芽率与发芽势极为相似。例如，叙利亚白在0.4%NaCl胁迫下的发芽势与发芽率都为45%，60 d还家在0.3%NaCl胁迫下的发芽势与发芽率都为88%。说明在正常条件和盐胁迫条件下，不同菜豆种子的萌发主要集中在1～4 d，第6 d后很少有种子萌发。60 d还家在盐胁迫下的发芽率高于叙利亚白芸豆。

2.4 NaCl胁迫对不同菜豆种子发芽指数的影响

由图5可知，叙利亚白芸豆的发芽指数在不同浓度NaCl胁迫条件下表现出先下降，后升高，再降低的趋势。例如，在0.1%的NaCl胁迫下明显下降，由30下降到21.4，而在0.3%的NaCl条件下降至25.5，在0.4%的NaCl处理下降至19。60 d还家的发芽指数变化趋势与叙利亚白芸豆相似，在0.4%的NaCl处理条件下与CK相比显著下降。

图5 NaCl胁迫下不同菜豆种子的发芽指数Fig.5GerminationindexofdifferentkidneybeanunderNaClstress

2.5 NaCl胁迫对不同菜豆种子活力指数的影响

图6 NaCl胁迫下不同菜豆种子的活力指数Fig.6Vigor index of different kidney bean under NaCl stress

不同浓度NaCl胁迫条件下，60 d还家的活力指数明显高于叙利亚白芸豆。活力指数的变化趋势与发芽指数相似，叙利亚白的活力指数在0.1%和0.2%的NaCl处理条件下表现逐渐降低，在0.3%的NaCl处理条件下表现升高，在0.4%的NaCl胁迫下显著下降。60 d还家活力指数的变化趋势与叙利亚白芸豆相似（图6）。

2.6 NaCl胁迫对不同菜豆种子萌发后主要形态指标的影响

叙利亚白芸豆和60 d还家的各形态指标呈现出随盐浓度增加而逐渐降低的趋势，部分指标在0.1%NaCl胁迫下表现与CK相比略有升高。叙利亚白芸豆在NaCl浓度达到0.4%时，根长和下胚轴长与CK相比差异达到显著水平。与叙利亚白芸豆相似，60天还家在NaCl浓度达到0.4%时，在下胚轴长性状上与CK相比差异达到显著水平。表明0.4%的NaCl对叙利亚白芸豆和60 d还家产生了明显的胁迫作用。叙利亚白芸豆60 d还家的上胚轴长和根数也表现出随盐浓度增加而降低的趋势，但在0.4%的NaCl胁迫下与CK相比差异没有达到显著水平。叙利亚白芸豆和60 d还家的其他性状，如：子叶重、侧根重和子叶上部及下部重等性状没有表现出明显随盐浓度增加而降低的趋势，而是表现与CK没有差异或高于CK，如表1所示。

表1 NaCl胁迫对不同菜豆种子萌发后主要形态指标的影响Table 1Effect of NaCl stress on seed main characters of different kidney beans

3 结论与讨论

3.1 NaCl胁迫对不同菜豆种子发芽势和发芽率的影响

不同浓度NaCl胁迫条件下，叙利亚白和60 d还家2个芸豆品种的发芽率与发芽势相似。说明2个芸豆品种在NaCl胁迫下的发芽时间主要集中在处理的1～5 d。叙利亚白芸豆和60 d还家的发芽势和发芽率呈现出随着盐浓度增加而下降的趋势，叙利亚白芸豆在NaCl胁迫下的发芽势和发芽率都低于60 d还家。在NaCl浓度为0.4%时，叙利亚白芸豆和60 d还家的发芽势和发芽率明显下降，说明0.4%的NaCl浓度为叙利亚白芸豆和60 d还家种子萌发的胁迫临界浓度。

3.2 NaCl胁迫对不同菜豆种子发芽指数的影响

叙利亚白芸豆和60 d还家的发芽指数变化趋势相同，在不同浓度NaCl胁迫条件下表现出先下降，后升高，再降低的趋势。在0.4%的NaCl处理下叙利亚白芸豆和60 d还家的发芽指数与CK相比明显下降。说明0.4%的NaCl处理浓度为叙利亚白芸豆和60 d还家种子发芽指数的临界胁迫浓度。

3.3 NaCl胁迫对不同菜豆种子活力指数的影响

活力指数的变化趋势与发芽指数相似。不同浓度NaCl胁迫条件下，60 d还家的活力指数明显高于叙利亚白芸豆。叙利亚白芸豆和60 d还家的活力指数在0.4%的NaCl胁迫下与CK相比明显下降。说明0.4%的NaCl胁迫浓度对叙利亚白和60 d还家种子活力指数产生明显影响。

3.4 NaCl胁迫对不同菜豆种子萌发后主要形态指标的影响

叙利亚白芸豆和60 d还家在NaCl浓度达到0.4%时，根长和下胚轴长与CK相比差异达到显著水平；上胚轴长和根数也表现出随盐浓度增加而降低的趋势，但在0.4%的NaCl胁迫下与CK相比差异没有达到显著水平；子叶重、侧根重和子叶上部及下部重等性状没有表现出明显随盐浓度增加而降低的趋势。说明子叶重、侧根重和子叶上部及下部重等性状受NaCl胁迫的影响很小，不适合作为芽期种质资源筛选的考核指标，而根长和下胚轴长在0.4%的NaCl胁迫显著下降，适合用于盐胁迫种质资源的筛选。

不同菜豆品种的耐盐性存在明显差异，叙利亚白芸豆在种子萌发及萌发后的形态建成过程中各指标都好于60 d还家。0.4%的NaCl处理浓度为叙利亚白和60 d还家种子萌发阶段和萌发后形态建成过程中的临界胁迫浓度，因此，可以确定0.4%的NaCl为菜豆耐盐种质资源筛选时所有的浓度。种子的发芽指数、活力指数、根长和下胚轴长可以作为耐盐种质资源筛选中的主要鉴定指标。董亮等（2005）通过对大麦种子萌发试验的研究结果表明适量的钠离子可以促进种子发芽[9]，但是当浓度过高时就会产生毒害作用。试验中叙利亚白和60 d还家在发芽率、活力指数及根长和侧根重等指标上表现出了随盐浓度增加先增加后降低的趋势，说明低浓度的NaCl对菜豆种子的萌发及幼苗形态建成起到了不同程度的促进作用。

［1］陈建军，张树文.大庆市土地盐碱化遥感监测与动态分析［J］.干旱区资源与环境，2003（4）：101-107.

［2］曾桂华.中国植物志第四十一卷［M］.北京：科学出版社，1995.

［3］冯国军.黑龙江优质菜豆种质资源研究与育种策略［D］.哈尔滨：东北农业大学，2008.

［4］李清泉.芸豆的应用价值及高产栽培技术［J］.内蒙古农业科技，2007（4）：115-123.

［5］李萍，徐凤，敖文.芸豆的价值及其栽培技术［J］.蔬菜，2015（3）：39-40.

［6］李姝睿.盐胁迫对芸豆体内可溶性糖含量的影响［J］.青海师范大学学报：自然科学版，2003（2）：65-66.

［7］冯立田，赵可夫，邓振旭.NaCl对菜豆叶片光合CO2和水分交换效应的研究［J］.山东师大学报：自然科学版，1999，14（2）：180-183.

［8］杜吉到，屈春媛，李明，等.PEG模拟干旱胁迫对芸豆萌发的影响［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2015，27（5）：1-5.

［9］董亮，赵长新，窦少华.钠离子与大麦发芽相关性的初步研究［J］.中国酿造，2005，150：17-21.

Effect of NaCl on Kidney Bean Seed Germination and Seedling Growth

Li Ming，Wang Wei，Zhang Wenhui，Du Jidao
（College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

Two kidney beans were selected to analyze seed germination under six different concentration of NaCl stress.The results showed that 60 days back home showed higher tolerance to salt than Syria white kidney bean.Syria white kidney bean and 60 days back home showed significant difference on vigor of germination，germination rate，germination index and vigor index compared with CK under 0.4%NaCl stress，0.4%NaCl was the fit NaCl concentration for salt tolerance identify of kidney bean germplasm resources.Germination index，vitality index，root length and hypocotyl length as the main exam index could be used in salt tolerance identify test of germplasm resources.

kidney bean；NaCl stress；seed germination

S529

A

1002-2090（2017）01-0033-05

2015-04-15

国家“十二五”科技支撑项目（杂豆高效生产关键技术研究与示范：2014BAD07B05）；国家“十二五”科技支撑计划项目子课题（黑龙江省适宜杂豆品种（系）的筛选及良种繁育技术研究：2014BAD07B05-H02）；国家杂粮工程技术研究中心建设项目：2011FU125X07）；黑龙江农垦总局科技攻关项目（黑龙江垦区芸豆高产栽培技术研究）；黑龙江农垦总局课题（黑龙江垦区普通菜豆耐盐碱种质资源鉴定及遗传多样性分析）；国家杂粮工程技术研究中心（黑龙江省芸豆耐盐碱种质资源筛选及聚类分析：ZLKF201303）。

李明（1991-），男，黑龙江八一农垦大学农学院2013级硕士研究生。

杜吉到，男，教授，硕士研究生导师，E-mail：djdbynd@163.com。