NaCl对2种豇豆属植物种子萌发和幼苗生长的影响

2018-01-04刘一明冯宇杨虎彪张瑜李欣勇罗小燕李园园白昌军刘国道

热带农业科学 2017年11期

刘一明++冯宇++杨虎彪++张瑜+李欣勇++罗小燕++李园园++白昌军+刘国道

摘要盐碱地在中国广泛分布，筛选耐盐型牧草对充分利用及改良盐碱地具有重要意义。以2种豇豆属植物滨豇豆和赤小豆为材料，采用0%，0.5%，1.0%，1.5%四种浓度的NaCl模拟盐胁迫，研究盐胁迫对这2种豇豆属植物种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明：随着盐浓度的升高，滨豇豆和赤小豆的种子萌发和幼苗生长受到明显抑制，主要体现在，发芽率、发芽势、发芽指数、根长、胚轴长和幼苗相对含水量都随盐浓度的升高呈下降趋势；和赤小豆相比，滨豇豆的活力指数在不同浓度盐处理下差异不显著，且高盐浓度下其胚轴显著长于赤小豆，表现出较好的耐盐性。

关键词盐胁迫；种子萌发；赤小豆；滨豇豆

中图分类号 S643.4 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.11.003

Effects of Salt Stress on Seed Germination and Growth of

Two Vigna Plants

LIU Yiming1） FENG Yu1，2） YANG Hubiao1） ZHANG Yu1）

LI Xinyong1） LUO Xiaoyan1） LI Yuanyuan1） BAI Changjun1） LIU Guodao1）

（1 Institute of Tropical Crop Genetic Resources， CATAS / Key Laboratory of Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement in Southern China， Ministry of Agriculture， Danzhou， Hainan 571737；

2 College of Agro-grassland Science，Nanjing Agricultural University， Nanjing， Jiangsu 210095）

Abstract Saline-alkali soil was widely distributed in China， screening salt tolerant forage grasses was very important for the full use and improvement of saline soil. Two kinds of Vigna plnats Adzuki bean and Beach pea were used as materials in this study treated with four salt concentrations： 0%， 0.5%， 1.0% and 1.5% NaCl to analyze the effect of salt stress on seed germination and growth of two vigna plants. The results showed that， with the increase of salt concentrations， the germination and seedling growth of Adzuki bean and Beach pea were inhibited obviously， showed in the gradual decline of germination rate，germination potential， germination index， root length， hypocotyls length and relative water content. Beach pea had relative good salt tolerance， the decrease of germination rate， root length and relative water content was smooth than that of Adzuki bean with the increase of salt concentrations， seed vigor of Beach pea had no significant differences with the increase of salt concentration， and the decrease of germination index and hypocotyl length was lower than that of Adzuki bean.

Keywords salt stress ； seed germination ； Adzuki bean ； beach pea

土壤盐渍化是全球性的资源与生态问题[1]。中国盐渍土面积大、分布广、类型多，总面积已达1亿hm2[2]。土壤中可溶性盐分过多会对植物造成伤害，主要表现为渗透胁迫、离子毒害、营养元素亏缺及氧化胁迫等，最终导致植物體内活性氧自由基增加、细胞膜结构受损、电子传递受阻、光合受抑制、生理生化代谢紊乱和生长发育、形态建成的改变[3-4]。随着耕地面积不断减少，盐渍化土地逐渐增多，世界面临的人口、资源和粮食问题，要求人们充分挖掘和开发利用不同类型的盐渍土，提高其利用效率，以缓解耕地面积不断减少的压力[5-6]。

盐碱土的改良主要有化学措施、物理措施、工程措施和生物措施，其中以生物措施更具有可行性[7]。而在生物措施中，利用耐盐碱的植物对土壤进行改良是最为生态科学的[8]。耐盐碱植物可以通过根系的扩展改善土壤；通过构建植物群落改善其周围的小环境，改善盐碱地小气候；还可通过覆盖地面减少地表水分的蒸发，从而限制地下水中的盐分在土壤表层的积累[9-11]。因此，盐生植物的开发利用和植物耐盐机理的研究对改良盐碱地，开发盐碱资源、维持生态平衡有着重要的意义。endprint

豆科植物能够结瘤固氮，提高土壤的氮素水平，且其生物量大，蛋白含量高，種子产量高，适合作为盐渍土壤利用和改良的植物[12]。滨豇豆（Vigna marina）是豆科多年生草质藤本，分布于广东、海南、香港和台湾，是滨海盐生植物，其耐盐抗旱能力强、根与根瘤共生，改良盐碱地的同时还能沃土，且粗蛋白含量高，是非常具有推广潜力的南方牧草[13]。种子在盐碱地上的萌发是盐碱地改良的前提，而目前有关盐胁迫对滨豇豆种子萌发的影响及其幼苗耐盐性的研究较少。

根据几个豇豆属植物的苗期耐盐性表现可知，滨豇豆较耐盐（数据待发表）。本研究以不同浓度的NaCl溶液模拟盐胁迫，研究其对滨豇豆和赤小豆（作为对照）种子萌发及幼苗生长的影响，旨在了解滨豇豆种子萌发期的耐盐性，为其耐盐性的早期鉴定及生产实践提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料滨豇豆和赤小豆种子，来自中国热带农业科学院热带牧草研究中心种子库。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

选取籽粒饱满、整齐一致的滨豇豆和赤小豆种子，先用0.525%的次氯酸钠溶液将供试的种子消毒20 min，然后用自来水冲洗干净，用灭菌后的刀片小心切开种皮；将种子置于直径13 cm的玻璃培养皿中，用NaCl分别配成0%（对照）、0.5%、1.0%、1.5% 4个浓度梯度的盐溶液，分别用于处理种子，每个处理3次重复，每个重复50粒种子；将培养皿放入30℃/25℃（昼温/夜温）、光照16 h/d的培养箱中；自萌发起每天统计发芽率，以每天更换盐溶液的方法保持盐溶液浓度，第10天结束发芽试验。

1.2.2 指标测定

相关指标计算公式如下。

发芽率（GR）=10 d内发芽种子数/供试种子总数×100%[14-17]。

发芽势（GP）=6 d内发芽种子数/供试种子总数×100%[14-17]。

发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt）。式中：Gt为第t天发芽数，Dt为发芽的天数[15-17]。

活力指数（VI）=GI×SL。式中：SL为幼苗鲜重[16-17]。

幼苗含水量=（SL-G）/SL×100%。式中：SL为幼苗鲜重，G为幼苗干重[17]。

1.3 统计分析

采用Excel 2016对数据进行整理，采用SAS 软件进行方差分析及最小显著性差异检验（LSD 法）（p<0.05）[18]。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对滨豇豆和赤小豆种子萌发的影响

由图1可以看出，随着盐浓度的增大，滨豇豆和赤小豆的种子萌发和幼苗生长受到明显的抑制，主要体现在幼苗根长和胚轴长随着盐浓度的提高不断缩短；与赤小豆相比，在高浓度（1.0%和1.5%）盐处理下，滨豇豆幼苗胚轴长明显优于赤小豆，表现出较好的耐盐能力。

2.1.1 对发芽率的影响

种子发芽率是衡量种子质量好坏的重要指标，可以显示种子胚的活性。在0.5%的盐浓度处理10 d的条件下，和对照相对，滨豇豆和赤小豆种子的发芽率均未受到显著影响。1.5%盐浓度显著降低了滨豇豆和赤小豆种子的发芽率，且此时滨豇豆和赤小豆发芽率无显著差异（图2）。

2.1.2 对种子发芽势的影响

发芽势反应种子发芽的快慢和整齐度。本研究中，发芽势指6 d内正常发芽的种子占供试种子数的百分率。0.5%、1.0%的NaCl处理对赤小豆的发芽势没有显著影响。而滨豇豆的发芽势整体偏低，说明与赤小豆相比，滨豇豆前6 d发芽相对较慢（图3）。本研究过程中发现滨豇豆在第6～10 天发芽率较高，从而影响了前6 d的发芽势。

2.1.3 对种子发芽指数的影响

发芽指数是种子在整个发芽期综合活力的表现。随着盐浓度的增大（0.5%，1.0%，1.5%），滨豇豆和赤小豆种子的发芽指数不断降低，赤小豆的发芽指数受盐胁迫影响较大，其下降幅度远大于滨豇豆。0.5%和1.0%的盐浓度处理的滨豇豆发芽指数间无显著差异（图4）。

2.1.4 对种子活力指数的影响

种子活力指数是种子发芽速率和生长量的综合反映。在0%的盐浓度处理下，滨豇豆和赤小豆种子活力指数间呈差异显著水平，说明此时赤小豆发芽速率和生长量高于滨豇豆。而随着盐浓度的增大（0.5%，1.0%，1.5%），赤小豆种子的活力指数不断降低，与对照间呈显著性差异。滨豇豆的活力指数随着盐浓度的升高无显著变化（图5）。

2.2 盐胁迫对滨豇豆和赤小豆幼苗生长的影响

2.2.1 盐胁迫对滨豇豆和赤小豆幼苗根长的影响

随着盐浓度的升高，滨豇豆和赤小豆的幼苗根长呈较大幅度的下降趋势，与对照相比呈差异显著水平。由此可见，盐浓度对这2种植物幼苗根长的影响较大（图6）。

2.2.2 盐胁迫对幼苗胚轴长度的影响

随着盐浓度的升高，滨豇豆和赤小豆的幼苗胚轴长逐渐下降，且与对照相比呈差异显著水平。盐胁迫对赤小豆胚轴长的影响较大，当盐浓度为1.5%时，赤小豆没有胚轴产生（图7）。

2.2.3 盐胁迫对滨豇豆和赤小豆幼苗干重的影响

不同盐浓度对赤小豆和滨豇豆干重的影响并不大，与对照相比没有显著性差异。虽然滨豇豆的干重在1.0%和1.5%的盐浓度处理下存在显著差异，但与对照相对，都没有显著差异（图8）。

2.2.4 对幼苗相对含水量的影响

0.5%和1.0%的盐浓度处理对赤小豆和滨豇豆相对含水量的影响不大，与对照相比差异均不显著；1.5%盐浓度处理下，和对照相比，赤小豆和滨豇豆相对含水量均显著下降。赤小豆和滨豇豆的相对含水量各处理间差异都不显著（图9）。endprint

3 讨论

盐离子是土壤中植物生长重要的限制因子[19]。种子萌发是植物生命的起始，也是植物最早受到盐胁迫的阶段，盐胁迫下种子的发芽情况是评价植物耐盐性的一个重要环节[20]。植物种子能否在盐胁迫下萌发成苗，是保证植物在盐碱条件下正常生长的前提。盐胁迫对植物种子萌发及植株生长的影响主要表现为渗透作用和离子毒害，主要造成种子萌发率降低、萌发时间延长等[21]。盐分对种子萌发、幼苗生长的影响因盐分浓度及实验材料的不同而有所差别[22]，低浓度盐分对种子萌发率影响较小，有研究认为，低盐浓度还可促进种子萌发[23-24]，但随着盐浓度的升高，种子萌芽则会受到抑制甚至完全不萌发。本研究结果表明，滨豇豆与赤小豆的种子发芽率、发芽指数、根长、胚轴长和相对含水量均随着NaCl浓度的增加而受到不同程度的抑制，这一研究结果与杨林[25]、Akbari等[26]及杨景宁等[27]的研究结果相一致。低盐浓度对滨豇豆与赤小豆种子萌发的抑制作用相对较小，而高盐浓度特别当NaCl浓度为1.5%时，赤小豆与滨豇豆种子的发芽率、发芽势和发芽指数均受到显著影响。

滨豇豆是滨海盐生植物，其较好的耐盐性主要表现在，随着盐浓度的升高，滨豇豆种子活力指数始终维持较高水平，并且滨豇豆的胚轴长在高盐胁迫下明显优于赤小豆。滨豇豆与赤小豆发芽率、发芽势、发芽指数、根长、胚轴长和幼苗相对含水量都随盐浓度的升高呈较一致的下降趋势，但滨豇豆的发芽指数、根长和相对含水量下降幅度均小于赤小豆。

本研究中，种子的萌发情况及苗期耐盐性只是在实验室内测定，所得结果是否能应用到生产实际，还需进行进一步的大田试验。后续还将对滨豇豆与赤小豆苗期的耐盐生理机制进行深入研究，主要包括光合生理机制、离子转运及吸收机制、渗透调节机制及活性氧清除机制等。

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