NaCl胁迫对长江2号多花黑麦草种子发芽及幼苗生长的影响

伍 德，孙 帅，刘金平，谢瑞娟(西华师范大学 生命科学学院，四川 南充 637009)

NaCl胁迫对长江2号多花黑麦草种子发芽及幼苗生长的影响

伍 德，孙 帅，刘金平，谢瑞娟
(西华师范大学 生命科学学院，四川 南充 637009)

以长江2号多花黑麦草种子为材料，设置5个NaCl浓度梯度(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%)，通过测定发芽率、发芽势、幼苗生长速度及幼苗的SOD活性、MDA含量，分析盐胁迫对长江2号多花黑麦草种子发育及幼苗生长的影响。结果表明：种子的发芽率和发芽势，幼苗的株高和生长速度均受NaCl浓度影响。浓度大于0.1%时显著降低了种子发芽势，盐浓度大于0.2%时显著降低了种子发芽率。含盐量≤0.3%时显著降低了幼苗的相对生长速率。盐胁迫对幼苗鲜重和干重有显著影响，对幼苗含水量影响较小。0.1% NaCl处理下幼苗叶中SOD活性和CK差异显著(P<0.05)，NaCl浓度大于0.2%时，叶中SOD活性和MDA含量逐步上升，0.5%NaCl胁迫下幼苗全部死亡。长江2号多花黑麦草的耐盐性较差，适宜在含盐量小于0.1%的土壤上种植和推广。

多花黑麦草；盐胁迫；发芽率；超氧化物歧化酶；丙二醛

多花黑麦草(Loliummultiflorum)具有发芽快、生长速度快，分蘖能力强，再生性好，产量高等特点[1]，是优质的一年生禾本科牧草。其营养丰富，品质优良，适口性好，马、牛、羊、猪、禽、兔和草食性鱼类均喜食，可青饲、调制干草、青贮和放牧利用[2]。长江2号 (Loliummultiflorumcv.Changjiang No.2)作为长江流域主推黑麦草品种之一，具有优质、高产、冬春季节生长速度快、植株高大等优点，被列为国家区域试验对照品种[3]，目前有研究者对其生产性能及栽培技术作了诸多研究[4-6]，但对其抗性研究较少。由于不合理的耕作灌溉、环境污染等原因，土壤盐渍化或盐碱化越来越严重，我国近半数的灌溉土地都受到不同程度的盐害威胁[7]。诸多学者对不同品种多花黑麦草耐盐性、抗盐性及生产能力进行了比较[8-10]，对盐胁迫下多花黑麦草种子萌发、生长速度及施肥效果进行了研究[11-14]。因试验地土壤的盐渍化种类及含盐程度不同，且多花黑麦草品种间差异较大，呈现出明显的地域性特点。

长江2号多花黑麦草为长江中上游丘陵、平坝和山地温暖湿润地区广泛种植的地方性品种，主推区域总体土壤盐渍化程度较轻，但局部地区由于耕作模式、工业污染、季节性干旱等原因，常有盐渍化土壤种植黑麦草失败的实例发生。通过设置5个NaCl浓度梯度的土壤基质，测定不同浓度下长江2号种子的发芽率和发芽势、幼苗的生长速度和生物量等指标，分析盐胁迫下幼苗体内超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量差异，探讨长江2号黑麦草对盐胁迫的应激规律及抗盐能力，为该品种在盐渍环境下推广应用提供依据。

1 材料和方法

1.1试验材料和设计

试验于2013年7月进行，以籽粒饱满的长江2号多花黑麦草种子(2.98 g/千粒质量)为材料。

称烘干杀菌的河沙1 kg，盛于口径22 cm，深4 cm的发芽盘，共6组18盘，每组分别用0(CK)、1、2、3、4、5 g的NaCl置换河沙，配制成含盐量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的沙床，每盘300粒种子均匀播种，覆土厚度0.5 cm。置于通风透光处，定时等量喷水，保证苗床湿润。

1.2测定指标及方法

发芽指标：播后第7 d、第21 d统计发芽率、发芽势，计算：相对发芽势(率)=处理发芽势(率)/对照发芽势(率)×100%。

生长指标：于30 d测幼苗的自然高度，计算：相对生长速度=处理生长速度/对照生长速度×100%。

鲜重和干重：于30 d，各组随机选取10株幼苗，挖取、清洗、拭干后，称其重量为鲜重，置105℃烘箱烘至恒重，称其重量为干重，计算：含水量=(鲜重-干重)/鲜重×100%。

生理指标：于40 d，各组随机选取10叶片，用南京建成生物科技有限公司生产的试剂盒，结合实验参考书[15-16]，测定MDA含量(硫代巴比妥酸法)和SOD活性(氮蓝四唑法)。

1.3数据处理

用SPSS 19.0软件对数据进行方差分析，并用Duncan法对各参数进行0.05水平的显著性检验。

2 结果与分析

2.1NaCl胁迫对种子发芽指标的影响

NaCl胁迫对长江2号黑麦草种子的发芽率、相对发芽率、发芽势、相对发芽势均有影响(表1)。土壤盐浓度0.1%时就显著降低了种子发芽势(P<0.05)，相对发芽势仅为CK的33.79%，而发芽率和相对发芽率与CK无显著差异(P>0.05)。盐浓度0.2%与0.1%对发芽势的影响不显著(P<0.05)。当盐浓度≥0.3%时，种子发芽指数逐步下降，发芽势和相对发芽势显著低于0.1%，0.2%处理(P<0.05)，0.4%处理发芽率显著低于0.3%处理，相对发芽率降为33.79%。当盐浓度0.5%时发芽率和相对发芽率仅为CK的13%左右，发芽势为0。由F值可见，盐浓度对发芽率的影响大于发芽势。

表1 盐胁迫处理下种子发芽和幼苗生长的指标

注：同列不同小写字母间差异显著(P<0.05),F表示F检验的显著性，F越大表示越显著，P表示概率值,下同

2.2NaCl胁迫对幼苗生长的影响

株高在0.1%，0.2%和0.3%盐浓度时均与CK无显著差异。相对生长速度在0.1%，0.2%，0.3%盐浓度间无显著差异，但均显著低于CK(P<0.05)。盐含量≥0.4%时株高和生长速度显著降低(P<0.05)，0.5%时苗高仅为CK的42.31%，相对生长速度仅为42.33%(表1)。由F值可见，盐胁迫对长江2号黑麦草幼苗相对生长速度的影响大于株高。

2.3NaCl胁迫对幼苗重量及含水量的影响

盐胁迫对长江2号黑麦草幼苗鲜质量、干质量都影响显著(P<0.01)(表2)。随盐浓度增加幼苗的鲜质量与干质量均不断下降。0.1%盐浓度时幼苗的鲜质量和干质量显著低于CK(P<0.05)，0.3%，0.4%和0.5%浓度时，鲜重分别为CK的46.78%，43.60%和3.69%，干质量比CK下降了34.46%，41.14%和92.73%。随盐浓度增加幼苗的含水量呈下降趋势，但均与CK无显著差异。由F值可见，盐浓度对幼苗干质量的影响大于鲜质量，对幼苗含水量的影响较小。

2.4NaCl胁迫对幼苗SOD活性和MDA含量的影响

0.1% NaCl胁迫时，幼苗叶中SOD活性显著低于CK(P<0.05)；0.2%～0.3%NaCl处理时SOD活性与CK无差异；0.4%NaCl胁迫时，叶中SOD活性显著高于其他处理(P<0.05)；0.5%盐浓度时40 d内幼苗全部死亡(表2)。

0.1%NaCl胁迫时，叶中MAD含量与CK差异不显著(P<0.05)；浓度≥0.2%时，MDA含量显著增大，且与CK差异显著(P<0.05)；NaCl浓度0.5%时MDA含量为CK的2.87倍(表2)。

表2 盐胁迫处理下的黑麦草幼苗重量及生理指标

3 讨论

3.1盐胁迫对种子发芽的影响

通过测定盐胁迫下种子萌发特性是研究种子潜在耐盐性的常用方法，分析萌发期耐盐性大小及其机制，是植物耐盐性早期鉴定、耐盐个体(品种)早期筛选、引种可行性分析及栽培技术选择的基础。盐分通过影响吸胀能力的渗透效应，影响胚芽健康的毒性效应、影响代谢速度的消耗效应，最终表现为对种子萌发时间和发芽率影响[17]。试验表明长江2号耐盐性较差，随盐浓度增加发芽率和发芽势均显著降低。0.1%浓度时仅降低发芽势，≥02.%浓度则显著影响发芽率，结果与低含量盐分延缓萌发，高含量盐分抑制萌发一致，随盐含量增加，初始发芽时间推后，萌发持续时间延长[18]。但有诸多研究认为低含量盐可促进种子萌发[19]。由于供试品种的耐盐性或盐敏性不同[10]，致使低含盐量对多花黑麦草萌发影响的研究结果不同。外源盐分的种类和化学性质也是导致研究结果差异的重要原因，如相同浓度的氯化钠、硫酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠，其pH值差异对种子萌发的影响大于钠离子浓度本身造成的影响[20]。另外盐胁迫强度和胁迫持续时间对种子发芽也有直接影响，合适的共存元素可缓解NaCl对种子的伤害[21]，导致单盐对种苗的伤害大于复合盐[22]。长江2号对盐胁迫的耐受性较差，因此土壤盐渍化或盐碱化严重地区，引种或建设人工草地时，播种前要注意苗床改良或调整播种量，播种后加强出苗期的管理。

3.2盐胁迫对幼苗生长的影响

盐胁迫的渗透效应和毒害效应对幼苗水分吸收能力和新陈代谢速度的影响，外在表现为对株高与根长的抑制[17]。试验所用5个NaCl浓度对幼苗的株高和鲜干重都有显著的抑制。有研究认为适当的盐胁迫会促进幼苗的生长[23]，浓度为0.1%的低含量就显著降低了幼苗的生长速度和鲜干重，小于0.3%含量下虽苗高与对照无显著差异，但幼苗鲜干重显著低于对照，可见长江2号黑麦草幼苗期对NaCl胁迫很敏感。随盐胁迫加重，幼苗的鲜重和干重显著逐步下降，植物通过降低生物量累积来应对盐胁迫或提高耐盐性[24]，盐胁迫对多花黑麦草幼苗根系的影响大于对生物量的影响[10]，根系发育受阻必将导致植株的吸收能力下降，从而影响植物生物量的累积。试验中幼苗含水量在5个浓度间无显著差异，并不能说明NaCl胁迫对根系吸收能力的影响小，因水分通过自由扩散进入体内，且本文用百分比表示含水量，有关NaCl胁迫对幼苗根系发育及吸收能力的影响，待于深入研究。

3.3盐胁迫对黑麦草幼苗生理的影响

植物抗氧化酶系统激活是应对胁迫的基本反应，通过抗氧化酶活性可表征受胁迫程度[25]。胁迫下植物体内活性氧显著增加[26]，抗氧化酶类中，SOD是消除有害物质、抵御ROS氧化损伤的第一道防线，可将多余的超氧阴离子结合成H2O2[27]。SOD是测定植物抗逆性的重要生理指标，其含量或活性越高，植物受到的胁迫越重或抗逆性越强。随盐含量增加，SOD活性显著增大，幼苗通过不断增加抵抗盐胁迫带来的伤害，当含量达0.5%时，产生的活性氧量超过了黑麦草所能承受的最高限度，最终导致黑麦草幼苗死亡。

丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的分解产物，能强烈地与细胞内各种成分发生反应，其含量可反映细胞膜结构、酶类物质损伤和生理机能破坏程度[27]。随盐胁迫程度增加，MDA含量显著最大。NaCl含量0.4%时，MDA含量达对照的近3倍。可见，盐胁迫超过一定量时，MDA含量过高，引起黑麦草膜结构破坏，新陈代谢紊乱，致使幼苗生长发育受限甚至死亡。但NaCl含量0.1%时，幼苗体内SOD活性和MDA含量均低于对照，是否低浓度盐分利于提高细胞紧张度或提高酶活性等途径，增加植物的生长潜力，待于进一步深入研究。

4 结论

长江2号多花黑麦草的耐盐性较差，盐胁迫使种子的发芽率和发芽势降低，显著影响幼苗的相对生长速度，使幼苗株高和鲜干质量随盐浓度增加下降。长江2号多花黑麦草适宜在含盐量小于0.1%的土壤中推广使用。含盐量≥0.3%时种子发芽率极低、幼苗生长缓慢，甚至导致幼苗死亡，不适合种植。

[1] 董宽虎,沈益新.饲草生产学[M].北京:中国农业出版社,2003:113-117.

[2] 张磊,刘东燕,邵涛.黑麦草的饲用价值及其应用前景[J].草业科学,2008,25(4):64-69.

[3] 王绍飞,黄琳凯,张新全,等.长江2号多花黑麦草主要形态性状的回交改良分析[J].草地学报，2014,22(4):907-910.

[4] 曾琨.长江2号多花黑麦草种子生产技术研究及PP333对种子产量和质量的影响[D].重庆:四川农业大学,2007.

[5] 李小梅，陈天峰，孙娟娟,等.氮肥水平对多花黑麦草产量和品质的影响[J].中国草地学报,2016,38(1):54-60.

[6] 张瑞珍，王元清.不同品种多花黑麦草的生产性能评价[J].四川畜牧兽医,2016(1):31-34.

[7] 李淑梅,王付娟,董丽平,等.盐分胁迫对黑麦草幼苗生理生化特性的影响[J].种子,2015,34(5)：95-87

[8] 辛宝宝,袁庆华,魏臻武.9个多花黑麦草品种萌发期耐钴性综合评价[J].种子,2012,31(4):76-79.

[9] 许能祥,顾洪如,冯柏青,等.16个引进多花黑麦草品种苗期耐盐评价[J].草地学报,2010,18(3):223-227.

[10] 许能祥，顾洪如，程云辉，等.不同多花黑麦草品种萌发期耐盐性评价[J].草业科学,2011,28(10):1820-1824.

[11] Marcar N E.Salt tolerance in the genusLolium(rye-grass) during germination and growth[J]．Australian Journal of Agricultural Research,1987,38(2):297-307.

[12] 许能祥,董臣飞,丁成龙,等.盐土和非盐土施氮对多花黑麦草增产改质效果差异的比较[J].草业学报,2016,25(11):115-123.

[13] 李孔晨，卢欣石，王铁梅．盐胁迫下施氮水平对黑麦草氮素吸收的影响[J]．草地学报,2011,19(3):487-491.

[14] 于辉,沈益新.海盐胁迫对苇状羊茅和多花黑麦草种子发芽的影响[J].草业科学,2004,21(10):41-44.

[15] 熊庆娥.植物生理实验教材[M].成都:四川科学技术出版社,2003.

[16] 王学奎.植物生理生化试验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2006.

[17] 高占军,张星亮,张颖,等.盐胁迫对白三叶种子萌发及幼苗生理特性的影响[J].草原与草坪,2015,35(2):73-76.

[18] 曾幼玲,蔡忠贞,马纪,等.盐分和水分胁迫对两种盐生植物盐爪爪和盐穗木种子萌发的影响[J].生态学杂志,2006,25(9):1014-1018

[19] 李淑梅,王付娟,董丽平,等.盐分胁迫对黑麦草幼苗生理生化特性的影响[J].种子,2015,34(5):95-97.

[20] 汪霞,马啸,张新全,等.四种不同钠盐胁迫对多花黑麦草种子萌发的影响[J].中国草地学报,2014,36(4):44-51.

[21] 崔佳佳,张新慧,张恩和.盐胁迫下外源Si对甘草种子萌发及幼苗K+、Na+含量的影响[J].草原与草坪,2016,36(5):1-7.

[22] Hu L G，Hu T，Zhang X Z，etal.Exogenous glycine betaine ameliorates the adverse effect of salt stress on perennial ryegrass[J].Journal of The American Society for Horticultural Science，2012,137(1):38-46.

[23] 李建设,沈国伟,任长忠,等.燕麦种子萌发和幼苗生长对不同盐胁迫的反应[J].麦类作物学报,2009,29(6):1043-1047.

[24] 张华新,刘正祥,刘秋芳.盐胁迫下树种幼苗生长及其耐盐性[J].生态学报,2009,29(5):2263-2271.

[25] Ramanjulu S,Bartels D.Drought and desiccation induced modulation of gene expression in plants[J].Plant Cell & Environment,2002,25(2):141-151.

[26] 刘训财,陈华锋,井立文.盐胁迫对中国春-百萨燕麦草双二倍体SOD、CAT活性和MDA含量的影响[J].安徽农学通报,2009,15(8):43-46

[27] 山仑,陈培元.旱地农业生理生态基础[M].北京:科学出版社,1998．

InfluencesofNaClstressongerminationandseedlinggrowthofitalianryegrass

WU De，SUN Shuai，LIU Jin-ping，XIE Rui-juan
(CollegeofLifeScience,ChinaWestNormalUniversity，Nanchong637009,China)

Germination rate,germination energy,seedling growth speed,SOD activity and MDA content of seedlings were studied under different NaCl concentrations (0.0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4% and 0.5%) with italian ryegrass(No.2 Changjiang) an indicator crop.The results showed that germination rate,germination energy,height and growth speed of seedlings could be affected by NaCl concentrations.Germination rate significantly decreased as the NaCl concentration above 0.2% and germination energy significantly decreased as the NaCl concentration above 0.1%.The relative growth rate of seedlings significantly decreased as the NaCl concentration above 0.3%.Effects of NaCl concentrations on fresh weight and dry weight of seedlings were significant,but that on water content of seedlings was not significant.SOD activity and MDA content under NaCl concentration of 0.1% were significantly lower than those under the control (0.0%).SOD activity and MDA content significantly increased as the NaCl concentration above 0.2%.Large amount of seedlings died under NaCl concentration of 0.5%.Italian ryegrass has a low salt tolerance,and was only suitable for production under NaCl concentration below 0.1%.

italian ryegrass，salt stress,germination rate,SOD,MDA

S 544.9

A

1009-5500(2017)05-0059-05

2016-12-06；

2017-03-22

科技部科技支撑(2011BAD17B03)；四川省科技支撑计划项目(2011NZ0064)资助

伍德(1994-)，男，四川宜宾人，在读硕士。

E-mail：921911217 @qq.com

刘金平为通讯作者。