种子引发对盐胁迫下向日葵种子萌发的影响

邸 娜， 韩海军， 郑喜清， 李旭红， 韩凤霞

(1.河套学院农学系，内蒙古巴彦淖尔 015000； 2.内蒙古自治区巴彦淖尔市农牧业技术推广中心，内蒙古巴彦淖尔 015000； 3.内蒙古自治区巴彦淖尔市种子管理站，内蒙古巴彦淖尔 015000)

目前，土壤盐渍化已经成为世界性难题，据联合国教科文组织和世界粮农组织不完全统计，全世界盐碱地面积约9.54亿hm2。我国盐渍化土壤面积庞大，各类盐碱地面积总计 9 913.3万hm2，其中盐渍化土壤面积约3 693.3万hm2，残余盐渍化土壤面积约4 486.7万hm2，潜在盐渍化土壤面积约 1 733.3万hm2[1]。盐胁迫对植物产生的伤害主要表现在渗透胁迫、离子毒害和营养亏缺[2]，即土壤盐碱化使土壤溶液的浓度和渗透压增加，引起植物根系吸水困难，导致植物产生生理性干旱；同时盐分在植物体内大量积累，影响植物正常的生理代谢，对植物产生毒害作用；盐渍化土壤中Na+和Cl-对植物吸收其他矿质养分产生拮抗作用，造成植物体营养亏缺，影响同化产物积累[3]。重度盐渍化土壤严重影响植物的正常生长发育，甚至导致植物难以生长，土地不能耕种。

向日葵对土壤具有一定的脱盐作用，已成为开发盐碱地、生物治理盐渍化土壤的首选作物。虽然向日葵对盐碱有一定的忍耐力，但忍耐能力有限，且品种间差异较大。研究表明，盐胁迫下种子发芽率可用来评价向日葵的耐盐性[4-5]。因此本研究以种子引发的方式处理向日葵种子，研究种子引发对向日葵种子萌发的影响，以期为进一步提高盐渍化土壤中向日葵的出苗率提供一个参考途径。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用材料为向日葵食葵品种LD 3939，购自当地种子市场。

1.2 试验方法

1.2.1 种子引发处理 设置引发时间和引发浓度2个处理，具体处理如下：(1)设NaCl溶液引发浓度为100 mmol/L，引发时间为0、4、8、12、18、24、36、48 h，于人工气候箱中25 ℃进行暗处理；(2)设NaCl溶液引发浓度为0、50、100、150、200、250、300 mmol/L，引发时间为12 h，于人工气候箱中25 ℃进行暗处理。每个处理重复3次，引发结束后用蒸馏水冲洗种子3次，吸水纸吸干后于室温下72 h晾干[6]。

1.2.2 种子吸水试验 挑选30粒大小均匀一致、引发处理过的向日葵种子，去壳，称干质量，然后将其浸入100 mmol/L NaCl溶液中，每隔2 h取出种子，用吸水纸吸干表面水分后称质量，连续称量12 h，重复3次[7]。

1.2.3 萌发试验 在直径为12.0 cm的培养皿中铺2层滤纸作为发芽床，挑选30粒均匀饱满、不同引发处理的向日葵种子，加入3 mL 100 mmol/L NaCl溶液，盖上培养皿盖，置于人工气候箱中进行发芽试验。萌发条件：昼温(25±2)℃，夜温(15±2)℃；光—暗周期为14 h—10 h。为保证处理浓度的恒定性，每天更换滤纸，重新加入3 mL 100 mmol/L NaCl溶液，每个处理重复3次。以种子胚根突破种皮2 mm时作为种子发芽的标准，第7天视为萌发结束，停止调查[7]。每天统计萌发种子的数量，如种子有真菌污染须尽快除去，以免真菌污染而影响种子萌发。

1.3 计算方法

(1)发芽率(GP)=(最终发芽种子数/供试发芽总数)×100%；

(2)发芽势(GE)=(第4天时发芽的种子总粒数/供试种子粒数)×100%[8]；

(3)发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)(式中：Gt为第t天发芽种子数，Dt为相对应的发芽时间)；

(4)平均发芽时间(MLIT)=∑(Gt×Dt)/∑Gt(式中：Gt为第t天发芽种子数，Dt为相应的发芽时间)。

1.4 数据统计分析

所有数据均以3次重复的平均值表示，用Excel 2003进行图表制作，用SPSS 17.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 种子引发对盐胁迫下向日葵种子吸水量的影响

从表1可以看出，无论种子是否经引发处理，随吸水时间的延长种子的吸水量均逐渐增加。引发处理后的种子吸水量较对照极显著提高，最终吸水量也极显著增多，说明种子引发处理对种子吸水和萌发具有显著的促进作用。随引发时间的延长和引发浓度的增加，种子的吸水量呈显著的先增加后减少的趋势，且引发时间为8 h时吸水量达到最大值，引发36 h时初始吸水速度最快，引发 48 h 时初始吸水量和最终吸水量均有不同程度的减少；当引发浓度为200 mmol/L时初始吸水速度最快，150 mmol/L NaCl溶液引发处理时最终吸水量最大，但与50 mmol/L NaCl溶液引发处理差异不显著。

表1 不同引发处理对向日葵种子吸水量的影响

注：同列数据后不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。

2.2 种子引发对盐胁迫下向日葵种子发芽率的影响

如图1、图2所示，随着引发时间的延长和引发浓度的增加，向日葵种子的发芽率呈波动性变化，但总体呈现为先升高后降低的趋势。当引发时间为8 h，或引发浓度为50 mmol/L时，向日葵种子发芽率较未引发的种子的发芽率均显著提高，分别比对照提高26.67%、40.00%。

2.3 种子引发对盐胁迫下向日葵种子发芽势的影响

发芽势反映了种子的发芽速度和整齐度，发芽势较高时，幼苗出土较快，整齐度高，容易得到壮苗，因此发芽势是衡量种子质量优劣的主要指标之一。如图3、图4所示，引发处理时间在4～8 h内，种子发芽势显著高于未引发处理的种子，但随后发芽势有所下降，当引发36 h时，种子的发芽势与未引发处理的种子大致相当，继续延长引发时间，则种子的发芽势急剧下降，并显著低于未引发处理的种子；引发浓度处理对种子发芽势的影响与引发时间处理极为相似，用 50 mmol/L NaCl溶液对种子进行引发处理时，可使发芽势显著高于未引发处理的种子，并达到最大值，随后随引发浓度的增加，发芽势缓慢下降，当NaCl溶液浓度大于250 mmol/L时发芽势显著下降，且低于未引发种子，说明对种子进行引发处理时需把握一定的引发时间和引发浓度。

2.4 种子引发对盐胁迫下向日葵种子发芽指数的影响

发芽指数是衡量种子发芽潜力的重要指标，同时在一定程度上也反映了种子在萌发过程中的抗逆性。由图5、图6可见，引发时间和引发浓度对种子发芽指数的影响与对发芽率和发芽势的影响呈现基本相同的变化趋势，即先增高后降低。用100 mmol/L NaCl溶液引发4～8 h可使种子发芽指数显著提高，引发12～48 h种子的发芽指数显著降低，并基本维持恒定，但显著高于未引发处理的种子。当用50、100、150、200、250 mmol/L NaCl溶液对向日葵种子进行 12 h 引发处理后，其发芽指数显著高于未引发处理的种子，且在引发浓度为50 mmol/L时达到最大值，但当引发浓度为 300 mmol/L 时种子的发芽指数与对照基本持平。

2.5 种子引发对盐胁迫下向日葵种子平均发芽时间的影响

平均发芽时间反映了种子的萌发速率，平均发芽时间越短，种子萌发速率越快，因此高活力种子的平均发芽时间相对较短。由图7、图8可以看出，适宜的引发条件可以显著缩短种子的平均发芽时间，促进种子萌发。当引发时间为8 h、引发浓度为50 mmol/L时，种子的平均发芽时间最短，分别比对照缩短了1.09、0.97 d。当引发时间为12～48 h，引发浓度为100～300 mmol/L时，种子的平均发芽时间基本维持不变，且与未引发的种子相差不大。

3 讨论

种子引发处理后，向日葵种子的吸水量、发芽率、发芽势和发芽指数等指标均较未引发种子显著提高， 平均发芽时间则在一定条件下显著缩短。种子萌发的先决条件就是吸水，干燥种子中的含水量极低，绝大部分都以束缚水的状态存在，原生质呈凝胶状态，代谢水平极低。种子吸水后，原生质从凝胶状态转变为溶胶状态，代谢水平提高，呼吸速率加快，种子中的酶原被活化，酶的种类和数量增加，贮藏物质的分解代谢加快，为胚根的伸长和胚芽的生长提供物质和能量，从而完成种子的萌发[9]。高浓度盐胁迫条件下，外界溶液的渗透势降低，是导致种子吸水缓慢、吸水量不足、萌发延迟的主要原因[10]。通过种子引发处理可提高种子活力，尤其是在逆境如温度胁迫、水分胁迫及盐胁迫等条件下的种子活力[11]。本试验结果表明，使用NaCl对向日葵种子进行引发处理可显著提高其吸水量和吸水速度，降低高浓度的盐胁迫(100 mmol/L NaCl)对向日葵种子吸水的限制作用。当用100 mmol/L NaCl溶液对向日葵种子引发8 h，或用50 mmol/L NaCl溶液对向日葵种子引发12 h时，均可显著提高其发芽率、发芽势和发芽指数，并可显著缩短发芽时间，提高种子的发芽速度和发芽质量。但当种子引发时间过长(>36 h)或引发浓度过大(>250 mmol/L)时，反而会使向日葵种子的吸水量下降，发芽率、发芽势和发芽指数显著降低，尤其是发芽势较未引发种子还要低，而平均发芽时间较短时间低浓度引发的种子要长。引发处理与未引发处理相比，高粱[12-13]、玉米[13]、大豆[14]、芹菜[15]等种子出苗时间缩短，发芽率、发芽势等显著提高，与本研究结果相符。分析其原因可能有以下几个方面：(1)引发处理使盐胁迫下向日葵的吸水量显著高于未引发处理的种子，使种子内部许多与种子活力、种子发芽和种子抗劣变相关的酶(如酸性磷酸脂酶、酯酶、乙醇脱氢酶、淀粉酶、超氧化物歧化酶等)活性提高[16]。(2)使某些水解酶活化，促进了种子内部贮藏物质，如蛋白质、脂肪、淀粉等物质的水解和转移利用[11，17-18]。(3)种子引发可能提高了盐胁迫下向日葵种子内的脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量，阮松林等[19]、Cayuela等[20]、Sivritepe等[21]、杨小环等[14]在分别以水稻、番茄、甜瓜、大豆等植物为试验材料的研究中均已得到证实。脯氨酸和可溶性糖含量增加，可降低种子内部细胞的水势，增强种子的抗逆性。(4)种子引发有效促进细胞膜的修复，降低膜的透性，减少萌发过程中物质的外渗[18]。

4 结论

采取种子引发技术，可显著促进盐胁迫条件下向日葵种子的萌发，缩短种子的发芽时间，提高种子发芽的整齐度，提高其耐盐性。但种子引发的时间和引发剂的浓度对种子萌发过程中各项指标的影响程度不同，表现为短时间低浓度引发对盐胁迫下向日葵种子萌发具有显著促进作用，相反则促进作用不明显。从本研究结果看，以100 mmol/L NaCl溶液处理8 h，或以50 mmol/L NaCl溶液处理12 h，对向日葵种子萌发的促进效果最好。

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