5种野生胡枝子种子的耐盐萌发响应

(1.信阳农林学院园艺学院， 河南 信阳 464000；2.西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室， 陕西 杨凌 712100)

盐分是影响植物生存和生长的主要环境因子之一，生长环境的高盐浓度限制了植物种子萌发，全世界约有20%的土地和50%的灌溉地受到土壤盐渍化的影响，在我国，盐渍化土壤占全国可耕地面积的25%[1-3]。土壤盐分中的Na+和Cl-可造成特殊离子效应的单盐毒害，通过对种子产生的渗透胁迫和离子毒害作用会抑制种子萌发或导致其死亡[4-5]。种子萌发是植物生长的第一步，是植物种群能否在盐渍化环境下成功建植的重要阶段[6-7]。种子萌发率的下降使该区域的生态环境进一步退化，因而研究植物种子在不同盐浓度下的萌发特性是改良和利用盐碱地的重要措施。

胡枝子属(Lespedeza)是豆科(Leguminosae)蝶形花亚科(Papilionoideae)中一个较大的属，全世界有100余种，我国有65种，广泛分布于全国各地[8]。胡枝子属植物为多年生旱生草本、半灌木或灌木，具有返青早、叶量大、营养价值高、再生能力强和适口性好等特质，同时具有抗旱、抗寒及适应性广等特点，不仅可作为饲料作物，又可用于改良土壤，用作水土保持、固沙和绿化植物等[8-12]。胡枝子属中有饲用价值且引入栽培的主要有多花胡枝子(Lespedezafloribunda)、截叶胡枝子(Lespedezacuneata)、达乌里胡枝子(Lespedezadavurica)等[8]。还有许多观赏价值较高的种，如多花胡枝子、美丽胡枝子(Lespedezaformosa)等。研究胡枝子属植物的耐盐性，对胡枝子属植物的应用及推广具有重要意义。

种子在盐碱环境下的萌发是植物后续生长的前提条件，因此研究种子在盐胁迫下的萌发特性具有十分重要的意义。张学云等研究了盐胁迫下多花胡枝子种子的萌发特性，认为低盐浓度对多花胡枝子的萌发具有一定的促进作用，而高盐浓度严重抑制种子的萌发[13]。陈香波等对截叶胡枝子、日本胡枝子、美丽胡枝子及多花胡枝子4种胡枝子属植物的抗逆性进行比较，结果表明，4种胡枝子均有一定的耐盐能力，对轻至中度的盐碱土壤具有一定的适应性[9]。刘鸿芳等研究了3种胡枝子属种子的萌发特性，发现不同浓度的盐胁迫对种子的发芽指数、胚根和幼苗生长具有显著的抑制作用[14]。目前，对胡枝子属的研究主要集中在水土保持、饲用价值及药用价值等方面，而针对不同品种胡枝属植物种子在盐胁迫下的萌发特性研究相对较少。

本研究选取了5种野生胡枝子属植物种子为研究材料，研究比较其在不同浓度NaCl盐胁迫下的种子的萌发特性，分析胡枝子属植物种子萌发期耐盐性规律，以期为胡枝子属种质资源评价和应用及推广提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用的胡枝子属植物种子均采自河南省信阳市浉河区鸡公山风景区山坡，其中多花胡枝子、截叶铁扫帚和细梗胡枝子种子采摘时间为2011年10月，绒毛胡枝子和美丽胡枝子种子分别于2012年10月和2013年11月。所用试剂NaCl为分析纯。

1.2 试验设计

选取大小适中、饱满且成熟的健康种子为供试材料。 共设置4个盐梯度处理：0%、0.05%、0.15%和0.25%。采用纸上发芽法，每种胡枝子种子设3次重复，共9个培养皿(120 mm)，每个培养皿中铺2层滤纸，均匀摆放50粒种子，加入不同梯度的盐溶液7 mL，置于25 ℃恒温培养箱中(12 h光照/12 h黑暗)进行发芽试验。发芽试验的持续时间为11 d，试验期间每天更换1次处理液，保持培养皿中盐浓度的稳定。每天观察并记录种子的发芽情况和发芽数。在发芽试验的第11天，每个培养皿中选取10粒发芽种子，对根长和茎长进行测定。

1.3 指标测定

发芽率(Final germination percentage,GP)[7]：

GP(%)=(Gn/Sn)×100%；

式中，Gn为第11天种子萌发数；Sn为测试种子总数；

平均发芽时间(Mean germination time,MGT)：

式中，i为自播种之日起的天数；Gi为第i天种子的发芽数(只计算发芽的种子数量)；

发芽指数(Germination index，GI)：

GI=∑Gt/Dt；

式中，Gt为t时间内的发芽数；Dt为相应的发芽天数。

活力指数(Vitality index，VI)：

VI=GI×S；

式中，S代表生物量，取胚芽长；

发芽势(%)=(第5天的发芽种子数/供试种子数)×100%；

相对发芽率(%)=(处理的发芽率/对照的发芽率)×100%；

相对发芽势(%)=(处理的发芽势/对照的发芽势)×100%；

相对活力指数=(处理的活力指数/对照的活力指数)×100%；

胚根胚芽比=胚根长度/胚芽长度。

1.4 数据分析

使用SPSS 19.0软件对数据进行统计分析，用平均值±标准差表示测定结果，对同一盐浓度处理下不同品种之间及同一品种不同盐浓度处理下的各项指标进行单因素方差分析，使用Duncan法对数据进行多重比较；使用Microsoft Excel 2016软件进行数据制图。使用隶属函数值法对5中胡枝子属植物种子的耐盐性进行综合评价。

隶属函数值计算方法如下[15]：

若某一指标与耐盐性呈正相关，则：

X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中，X为某种胡枝子属植物种子某一指标测定值的平均值；Xmin为所有种中该指标的最小值；Xmax为所有种中该指标的最大值。

若某一指标与耐盐性呈负相关，则：

X(μ)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

每个胡枝子属植物种子的耐盐性综合评价值就是将某一品种的隶属函数值进行累加并计算其平均值。

2 结 果

2.1 盐胁迫对不同胡枝子属种子的相对发芽率和相对发芽势的影响

由表1可看出，在0.05%盐浓度处理下，多花胡枝子的相对发芽率显著高于其他品种(p<0.05)，其他品种间差异不显著(p>0.05)。美丽胡枝子的相对发芽势最低，显著低于多花胡枝子与截叶铁扫帚(p<0.05)。随盐浓度升高，品种间的差异性显现。在0.25%盐浓度处理下，美丽胡枝子的相对发芽率显著高于其他品种，二多花胡枝子的相对发芽势最高(p<0.05)。多花胡枝子与截叶铁扫帚种子的相对发芽率和相对发芽势随盐浓度的升高而降低，相对发芽率在0.25%盐浓度处理下最小达到差异显著性水平(p<0.05)。在0.05%和0.15%盐浓度胁迫下时，相对发芽率和相对发芽率均超过100%，说明其发芽率和发芽势超过对照组。细梗胡枝子和美丽胡枝子种子在不同盐浓度下的相对发芽率无显著性差异(p>0.05)。在这5种胡枝子属中，美丽胡枝子种子在不同盐浓度下的相对发芽势无显著性差异最低且显著低于其他品种(p<0.05)。

2.2 盐胁迫对不同胡枝子属种子的相对发芽指数和相对活力指数的影响

由表2可看出，在0.05%盐浓度处理下绒毛胡枝子种子的相对发芽指数相对较小，显著小于多花胡枝子(p<0.05)。而细梗胡枝子的相对活力指数最小，与多花胡枝子与截叶铁扫帚达到了差异显著性水平(p<0.05)。在0.15%盐浓度处理下,不同品种胡枝子种子的相对发芽指数与相对活力指数之间无显著性差异(p>0.05)。在0.25%盐浓度处理下，多花胡枝子的下同。

表1 盐胁迫下胡枝子属种子的相对发芽率(RGP)和相对发芽势(RGV)

种盐浓度/% 0.05 0.15 0.25 RGPRGVRGPRGVRGPRGV多花胡枝子(L. floribunda)132.8±26.3Aa140.5±45.2Aa125.0±6.8Aa104.8±23.8Aa88.7±8.1Bb100±28.6Aa截叶铁扫帚(L. cuneata)94.3±3.6Ba140.5±51.2Aa88.4±4.7Ca64.3±35.7ABb68.5±12.0Cb21.4±3.6Cb细梗胡枝子(L. virgate)98.7±1.3Ba91.6±15.1ABa103.8±1.3Ba42.2±24.5BCab96.7±10.0Ba71.6±4.9Bb绒毛胡枝子(L. tomentosa)96.6±1.1Ba87.4±2.6ABa91.9±1.2Cb68.0±4.7ABb94.4±1.1Ba49.8±13.5Bc美丽胡枝子(L. formosa)103.0±22.0Ba54.2±37.5Ba93.2±1.4Ca16.7±0.6Ca114.1±1.6Aa12.5±4.2Ca

注：不同大写表示同列相同盐浓度不同品种间差异显著(p<0.05)，不同小写字母表示同行相同品种不同盐浓度处理间差异显著(p<0.05)。

表2 盐胁迫下胡枝子属种子的相对发芽指数(RGI)和相对活力指数(RVI)

种盐浓度/% 0.05 0.15 0.25 RGIRVIRGIRVIRGIRVI多花胡枝子(L. floribunda)134.1±37.3Aa134.5±47.0Aa100.2±22.8Aa73.2±9.9Aa109.3±30.3Aa101±30.4Aa截叶铁扫帚(L. cuneata)103.9±21.9ABa124.2±24.5ABa68.1±27.8Aab54.9±13.0Ab39.6±16.4Cb38.4±13.5Bb细梗胡枝子(L. virgate)93.7±1.0ABa71.8±9.0Ca93.6±4.4Aa60.2±3.0Aab91.2±5.6ABa51.2±9.1Bb绒毛胡枝子(L. tomentosa)87.7±1.2Ba82.1±1.6BCa78.4±0.1Ab53.8±16.5Ab72.8±4.0Bc50.6±8.7Bb美丽胡枝子(L. formosa)92.9±26.7ABa106±8.5ABCa78.6±8.5Aa63.5±16.2Ab65.6±13.2BCa46.9±2.0Bb

相对发芽指数与相对活力指数最大。盐浓度由0.05%增加至0.25%，细梗胡枝子的相对发芽指数变化差异不显著(p>0.05)，多花胡枝子与绒毛胡枝子种子的相对发芽指数下降了约20%，美丽胡枝子降低了30%，截叶铁扫帚下降幅度最大，达到60%。除多花胡枝子种子在0.15盐浓度下的相对活力指数相对较低外，其他4种胡枝子种子的相对活力指数均随盐浓度的上升而降低，其中截叶铁扫帚下降了约70%，下降幅度最大，其次是美丽胡枝子，降低了约60%，细梗胡枝子和绒毛胡枝子分别降低了约30%和40%。

2.3 盐胁迫对不同胡枝子属种子的平均发芽时间和胚根胚芽比的影响

由图1可看出，在这5种胡枝子属中多花胡枝子与绒毛胡枝子的平均发芽时间显著低于其他3个品种(p<0.05)。在0.25%盐浓度处理下的截叶铁扫帚与美丽胡枝子种子的平均发芽时间显著高于其他品种(p<0.05)，达到9 d。随盐浓度上升胡枝子属种子平均发芽时间均有所延长，美丽胡枝子的平均发芽时间最长，多花胡枝子平均发芽时间随盐浓度变化差异不显著(p>0.05)。在0.05%盐浓度下截叶铁扫帚种子的平均发芽时间相比对照减少3%，细梗胡枝子种子在0.15%盐浓度下的平均发芽时间最长，相比空白高出3%。

由图2可知，无盐胁迫下多花胡枝子种子的胚根胚芽比与美丽胡枝子差异不显著(p>0.05)，显著高于其他品种(p<0.05)。在0.05%盐浓度下，美丽胡枝子的胚根胚芽比最小，显著小于细梗胡枝子(p<0.05)；而在0.15%盐浓度处理下截叶铁扫帚的值最小，显著低于其他品种(p<0.05)；当盐浓度升至0.25%时，结业铁扫帚与美丽胡枝子的值最小，且与其他品种达到差异显著性水平(p<0.05)。除截叶铁扫帚的胚根胚芽比随盐浓度增加而下降，且在0.15%盐浓度处理下达到最小值，而其他4种胡枝子属种子的胚根胚芽比在0.15%盐浓度的处理下最大，超过1。绒毛胡枝子和美丽胡枝子种子在0.05%盐浓度处理下的胚根胚芽比显著高于其他盐浓度处理(p<0.05)。

注：不同大写字母表示相同盐浓度不同品种间差异显著(p<0.05)，不同小写字母表示相同品种不同盐浓度处理间差异显著(p<0.05)。下同。图1 盐胁迫下胡枝子属种子平均发芽时间(MGT)

图2 盐胁迫下胡枝子属种子胚根胚芽比(R/S)

表3 盐胁迫下胡枝子属种子各项指标的综合评价

盐浓度/%种 发芽率发芽指数发芽势活力指数胚根胚芽比综合评价值排序0.05多花胡枝子(L. floribunda)0.800.780.840.910.810.832截叶铁扫帚(L. cuneata)0.990.880.870.640.690.813细梗胡枝子(L. virgata)0.980.770.530.781.000.813绒毛胡枝子(L. tomentosa)1.001.001.001.000.720.941美丽胡枝子(L. formosa)0.820.620.240.780.520.6040.15多花胡枝子(L. floribunda)0.570.660.810.770.790.723截叶铁扫帚(L. cuneata)0.870.610.470.420.230.525细梗胡枝子(L. virgata)1.000.870.301.000.770.792绒毛胡枝子(L. tomentosa)0.921.001.000.981.000.981美丽胡枝子(L. formosa)0.800.600.090.670.640.5640.25多花胡枝子(L. floribunda)0.720.771.001.000.840.872截叶铁扫帚(L. cuneata)0.750.380.240.280.490.435细梗胡枝子(L. virgata)0.960.910.700.800.890.853绒毛胡枝子(L. tomentosa)1.001.000.940.900.860.941美丽胡枝子(L. formosa)0.860.530.090.490.680.534

2.4 胡枝子属种子耐盐性综合评价

计算5种胡枝子属种子耐盐性各项指标的隶属函数值，再对各项指标的综合评价及分析，将5种不同胡枝子属的种子的耐盐性进行排序(表3)。由表3可看出，绒毛胡枝子种子在不同盐浓度下耐盐性最强。在0.05%盐浓度处理下，多花胡枝子种子耐盐性排第2，以下是细梗胡枝子和截叶铁扫帚，二者综合评价值相同；美丽胡枝子种子的耐盐性最弱。在0.15%盐浓度处理下，细梗胡枝子的耐盐性相对较高，以下是多花胡枝子和美丽胡枝子。在0.25%盐浓度下，多花胡枝子种子耐盐性相对较强，其次是细梗胡枝子和美丽胡枝子。截叶铁扫帚种子耐盐性在0.15%和0.25%盐浓度是最弱的。

3 讨 论

盐胁迫通过破坏细胞内的离子平衡和水平衡，导致种子发芽率下降及萌发时间的延长，造成幼苗生长缓慢[14]。种子萌发阶段是植物生长周期中最脆弱和最重要的阶段[16]。不同品种种子的内部结构和外部形态存在一定差异，导致其吸收的NaCl的含量不同，因而其发芽率不同[17]。研究发现，盐浓度升高对胡枝子属植物种子萌发的抑制作用增强。但在低盐浓度胁迫下，多花胡枝子的相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数及相对活力指数相较于其他品种均较大，且超过100%，说明低度盐胁迫对多花胡枝子种子萌发有促进作用。张颖超等[18]研究了白花草木犀种子的耐盐性，表明轻度盐胁迫对种子的萌发具有促进作用，而随盐浓度的增加，抑制作用增强。在高盐浓度处理下美丽胡枝子、绒毛胡枝子及细梗胡枝子的相对发芽率较其他品种较大，均超过90%，说明其对重度盐胁迫的耐受性较高。

在本研究中，随盐浓度增加，种子的平均发芽时间延长。这与Hardegree等[19]的研究结果一致，认为盐浓度的增加会延迟种子的萌发时间。多花胡枝子的平均发芽时间受盐胁迫的影响较小。绒毛胡枝子与多花胡枝子的平均发芽时间较短，而美丽胡枝子与截叶铁扫帚的平均萌发时间相对较长，在重度盐胁迫下超过9 d。截叶铁扫帚，胚根胚芽比相对较小，随盐浓度增加而减小，胚根胚芽比越小，说明种子的耐盐性越弱[20]。其余品种在中度盐胁迫下的胚根胚芽比达到最大，在低度盐胁迫下相对较小。刘鸿芳等[14]研究了3种胡枝子种子的耐盐性，认为在盐胁迫胚根和胚芽的长度具有抑制作用，且抑制作用随盐胁迫的增强而增强。

在相同盐浓度胁迫下，不同品种种子对盐胁迫的响应有所差异，表明了不同品种间耐盐性的差异[20]。在本研究中使用隶属函数值法，对5种胡枝子的5项耐盐性指标进行综合评价，结果发现，在5种胡枝子属植物中绒毛胡枝子在不同盐胁迫下的耐盐性综合评价值最高，其耐盐性最强。而在轻度盐胁迫下，多花胡枝子的耐盐性较强，甚至是对种子萌发有促进作用，美丽胡枝子的耐盐性相对较弱。在中度及重度盐胁迫下，多花胡枝子与细梗胡枝子的耐盐性较强，而美丽胡枝子与截叶铁扫帚耐盐性相对较弱。

胡枝子属植物种子在萌发期具有一定的耐性，但不同品种的耐受能力不同，因而在推广及应用时应该考虑到不同品种之间的差异，结合实际情况选择适应性较好的品种，以充分发挥其优势。然而苗期及整个生育期的耐盐性如何还有待进一步的研究。

4 结 论

1) 轻度盐胁迫下对胡枝子种子萌发有一定的促进作用，主要体现在多花胡枝子种子上。

2) 随盐胁迫增强，种子的平均发芽时间延长，多花胡枝子平均萌发时间较短，且受盐胁迫的影响较小。

3) 通过计算5项耐盐性指标的隶属函数值，对5个品种的胡枝子种子耐盐性进行综合评价，表明：在轻度盐胁迫下，绒毛胡枝子>多花胡枝子>细梗胡枝子=截叶铁扫帚>美丽胡枝子；在中度盐胁迫下，绒毛胡枝子>细梗胡枝子>多花胡枝子>美丽胡枝子>截叶铁扫帚；在重度盐胁迫下，绒毛胡枝子>多花胡枝子>细梗胡枝子>美丽胡枝子>截叶铁扫帚。绒毛胡枝子的耐盐性相对较强。