不同大豆种子萌发期耐盐性分析

张军起，赵 霞，张 豪，王一璞，杜维俊，岳爱琴，赵晋忠，杨万明，王 敏

（1.山西农业大学农学院，山西 太谷 030801；2.山西农业大学文理学院，山西 太谷 030801；3.晋中学院生物科学与技术学院，山西 晋中 030619）

土壤盐渍化长久以来影响着世界各地的农业发展，全球大约有8.31 亿hm2土地资源受到盐渍化威胁，并且面积还在不断的增长，造成了土地资源的大量浪费[1]。土壤盐渍化严重影响了生态环境和农业生产，是制约现代农作物产量的主要环境因素之一[2]。土壤盐浓度过高会严重抑制作物的生长，降低农作物产量，严重时会导致农作物的死亡。盐渍化土壤中，Na+，Cl-是造成植物离子毒害的主要原因[3-4]，Na+并不是植物的必需元素，高浓度的Na+对于大部分植物都有毒害[5]；高浓度的氯离子也会抑制一些植物的生长[6]。对盐渍化土壤进行研究是一项艰巨的长期任务，目前通过栽培技术措施来应对土壤盐渍化已不能从根本上解决问题，而进行耐盐品种的选育是一条可持续发展的有效途径。在盐碱地中生长的作物，其各个生长发育阶段都会受到盐胁迫的影响，其中对盐胁迫最为敏感的时期为种子萌发期，由于地表土壤比地下土壤的盐浓度高大约2～10 倍，因而，种子萌发期面临的盐胁迫远大于其他生长发育阶段[7]。因此，进行芽期耐盐性研究更为重要。

大豆属于中度耐盐碱作物，当土壤盐碱度超过5 ds/m 时，将导致严重减产[8]。盐胁迫可导致大豆农艺性状发生改变，使叶片黄枯，结荚减少，甚至植株死亡，最终导致产量降低[9]。因此，开展大豆耐盐性研究对选育耐盐性大豆材料至关重要。

本试验先选取栽培和野生大豆对胁迫浓度进行筛选，后对13 种大豆材料萌发期的耐盐性能进行了研究，以期筛选出耐盐性较高的材料，为今后寻找耐盐相关基因和选育耐盐大豆品种提供基础材料。

1 材料和方法

1.1 材料

试验选取栽培大豆晋大53 和野生大豆平南进行胁迫浓度筛选，对13 种大豆材料（表1）进行耐盐性分析。全部材料均由山西农业大学大豆种质与创新实验室提供。

表1 13种大豆材料属性

1.2 方法

1.2.1 胁迫浓度筛选试验 采用培养皿滤纸法进行萌发试验。以晋大53 和平南为材料，挑选形状大小一致的饱满未破碎大豆种子，清水去除表面灰尘与杂质。用0.1% NaClO 溶液进行消毒，蒸馏水清洗3 次后，蒸馏水中浸泡2 h。取灭菌培养皿（直径12 cm），其中铺设2 层滤纸，将处理后种子均匀放置其中，每皿分别放置50 粒，分别加入不同浓度处理液8 mL，每组设置3 个重复。将处理好的培养皿放入人工气候箱中培养，萌发条件为黑暗、25 ℃、相对湿度 80%。配制 NaCl 胁迫溶液（50，100，150，200，250 mmol/L），以蒸馏水处理作为对照（CK），共设置6 个处理。试验期间每天8：00 进行大豆发芽数统计，并每日更换处理液，以防止种子腐烂并保证处理液浓度不变，对其进行7 d 的发芽数记录。

1.2.2 盐胁迫试验 以200 mmol/L NaCl 胁迫溶液处理13 种大豆材料，同时以蒸馏水处理作为对照（CK），共设置2 个处理。参考1.2.1 方法进行发芽数统计。

1.3 测定项目及方法

在7 d 时测定各处理的发芽率，3 d 时测定各处理的发芽势，计算发芽指数和活力指数。

其中，CK 为对照的发芽指标值，T 为盐处理的发芽指标值。

综合评价大豆材料萌发期耐盐性时，参考吐尔逊娜依等[10]的综合评价法，根据每种材料在敏感盐浓度胁迫下的各项测定指标下降率值的大小进行评分，评分标准把每一种指标的最大值与最小值之间的差值均分为10 个等级，每一个等级为1 分。在各种指标中，均以下降率最低的材料得分最高，10分；而以下降率最高的材料得分最低，1 分。最后把各个指标得分进行相加，根据总分高低排出各大豆种子萌发期的耐盐性顺序。

1.4 数据分析

采用Excel 对数据进行统计，SPSS 22.0 对数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫浓度的筛选分析

由表2可知，当盐胁迫浓度为50 mmol/L 时，2 种大豆测定的发芽指标呈现出上升的趋势。晋大53的发芽率受胁迫影响不大且变化趋势平缓，发芽率、发芽势、发芽指数差异均不显著，因此，低盐浓度对晋大53 萌发影响不明显；当盐胁迫浓度超过50 mmol/L 后，晋大53 发芽率迅速下降，相关指标与对照相比差异显著；当盐胁迫浓度为250 mmol/L时，晋大53 发芽率降至3.33%。而平南在50 mmol/L条件下，发芽率、发芽势、发芽指数与对照相比都有所提高，且差异显著，说明此胁迫条件对平南种子萌发产生促进作用；当盐胁迫浓度超过100 mmol/L后，平南发芽率迅速下降，相关指标与对照相比差异显著；当盐胁迫浓度为250 mmol/L 时，平南发芽率降至5.33%。在盐胁迫浓度为200 mmol/L 时，晋大53 各项指标与150 mmol/L 胁迫浓度相比差异显著，与盐250 mmol/L 胁迫浓度相比较差异不显著；平南各项指标与盐150 mmol/L 胁迫浓度相比差异不显著，与盐250 mmol/L 胁迫浓度相比显著。在NaCl浓度达250 mmol/L 时，由于抑制作用过大，2 个品种间各项指标降至较低状态，已无明显差异，即说明250 mmol/L NaCl 胁迫下，已无法区分出2 个品种间的差异。因此，认为盐胁迫浓度为200 mmol/L时可作为大豆耐盐性筛选浓度。

表2 盐胁迫对大豆发芽的影响

2.2 盐胁迫对不同大豆种子发芽率的影响

发芽率是检测种子质量的重要指标之一，且发芽率下降率又为相对盐害率。由图1、表3可知，当进行盐胁迫处理后，处理材料发芽率与对照相比有所下降，除 SNWS48，SNWS247 和 SNSZ266 外，多数材料表现出显著差异，其中，SNSZ266 对照组与胁迫组发芽率分别82.67%，78.67%，发芽率下降率为3.23%，为各材料中下降最低；而SNWS247 对照组与胁迫组发芽率分别为28.89%，13.33%，发芽率下降率为53.85%，为各材料中下降最高。由此可以看出，盐胁迫对不同大豆材料种子发芽率的影响存在一定的差异。

表3 盐胁迫对不同大豆种子发芽率下降的影响

根据下降率得分情况进行排序为：SNSZ266＞SNSZ336 ＞SNSZ341 ＝SNSZ177 ＝SNSZ310 ＝SNWS48 ＝SNWS32 ＞SNSZ380 ＝SNWS317 ＞SNWS265＞SNWS93＝SNWS38＞SNWS247。

2.3 盐胁迫对不同大豆材料种子发芽势的影响

发芽势能够反映种子质量的优劣。由图2、表4可知，当进行盐胁迫处理后，处理材料发芽势与对照相比有所下降，各材料受胁迫影响差异显著，与发芽率相同，其中，SNSZ177 对照组与胁迫组发芽势分别96.00%，76.00%，发芽势下降率为20.83%，为各材料中下降最低；而SNWS48 对照组与胁迫组发芽势分别为6.67%，2.22%，发芽率下降率为66.67%，为各材料中下降最高。由此可以看出，盐胁迫对不同大豆材料种子发芽势的影响存在一定的差异。

表4 盐胁迫对不同大豆种子发芽势下降的影响

续表4

根据下降率得分情况进行排序为：SNSZ177＞SNSZ266 ＝SNWS247 ＞SNSZ380 ＞SNSZ341 ＝SNWS317 ＞SNSZ336 ＝SNWS32 ＞SNSZ310 ＝SNWS93＞SNWS265＝SNWS38＞SNWS48。

2.4 盐胁迫对不同大豆材料种子发芽指数的影响

发芽指数是重要的种子活力指标之一。由图3、表5可知，当进行盐胁迫处理后，处理材料发芽指数与对照相比有所下降，除SNWS48，SNWS247外，其余材料表现出显著差异，其中，SNWS48 对照组与胁迫组发芽指数分别为17.17，13.07，发芽指数下降率为23.90%，为各材料中下降最低；而SNWS38对照组与胁迫组发芽指数分别为44.13，18.75，发芽指数下降率为57.50%，SNWS265 对照组与胁迫组发芽指数分别为68.15，27.30，发芽指数下降率为59.94%，为受盐胁迫影响较强的2 种材料。由此可以看出，盐胁迫对不同大豆材料种子发芽指数的影响存在一定的差异。

根据下降率得分情况进行排序为：SNWS48＞SNSZ177 ＝SNWS317 ＝SNWS32 ＞SNSZ336 ＞SNSZ266 ＞SNSZ341 ＞SNSZ380 ＝SNWS247 ＞SNSZ310＝SNWS93＞SNWS265＝SNWS38。

表5 盐胁迫对不同大豆种子发芽指数下降的影响

2.5 盐胁迫对不同大豆材料种子活力指数的影响

活力指数是种子发芽速率和生长量的综合反映，是种子活力的重要指标之一。由图4、表6可知，当进行盐胁迫处理后，处理材料活力指数与对照相比有所下降，各材料表现出显著差异，其中，SNSZ177 对照组与胁迫组活力指数分别为745.78，112.74，活力指数下降率为85.17%，为各材料中下降最低；而SNWS93 对照组与胁迫组活力指数分别为 642.14，29.03，活力指数下降率为95.29%，SNWS265 对照组与胁迫组活力指数分别为594.65，24.54，活力指数下降率为95.87%，为下降率较高的2 种材料。由此可以看出，盐胁迫对不同大豆材料种子萌发活力指数的影响存在一定的差异。

表6 盐胁迫对不同大豆种子活力指数下降的影响

根据下降率得分情况进行排序为：SNSZ177＞SNSZ336 ＝SNSZ266 ＞SNSZ341 ＞SNWS48 ＝SNWS317 ＝SNWS38 ＞SNWS247 ＝SNWS32 ＞SNSZ310＞SNSZ380＞SNWS93＝SNWS265。

2.6 大豆材料耐盐性综合评价

根据以上分析可以得出，只有经多种指标的综合分析才能较客观地评价大豆材料的耐盐性。据此把测定的各指标的分数进行累加及排序（表7），从而得出供试13 种大豆材料的耐盐性大小依次为：SNSZ177 ＞SNSZ266 ＞SNSZ336 ＞SNWS317 ＞SNSZ341 ＝SNWS32 ＞SNWS48 ＞SNSZ380 ＞SNSZ310 ＝SNWS247 ＞SNWS38 ＞SNWS93 ＝SNWS265。

表7 不同大豆材料的得分及耐盐性综合评价

在参与试验的13 种大豆材料中，SNSZ177 耐盐性最强，在发芽势、活力指数下降率得分最高；而SNWS93，SNWS265 的耐盐性最弱，各项得分均较低。根据13 种材料的的综合得分，大致将其分为3 个等级，SNSZ177，SNSZ266 为耐盐材料，SNSZ336，SNSZ341，SNSZ380，SNSZ310，SNWS48，SNWS317，SNWS247，SNWS38，SNWS32为中等耐盐材料，SNWS93，SNWS265 为不耐盐材料。

3 结论与讨论

在作物生长过程中，盐分是重要环境因素之一，对作物的生长发育、产量及其品质有着不同的作用，不同品种的作物受其影响的程度不同，如小麦[11]、水稻[12]等受胁迫影响均不同。盐胁迫通过渗透胁迫、离子伤害等过程损伤植物，最普遍和最显著的效应就是抑制生长，造成植物发育迟缓，抑制植物组织和器官的生长和分化[13]。在50 mmol/L 条件下对晋大53、平南进行胁迫，测定的相关指标均高于对照组，即说明在低浓度时对大豆的发芽具有一定的促进作用，与许多研究结果相似[14-16]。随着胁迫浓度的增大，各项指标也迅速下降，说明高浓度胁迫对大豆发芽产生抑制作用。在200 mmol/L 条件下，胁迫对晋大53 与平南的抑制作用产生差异，平南的耐盐性更强，因此，把200 mmol/L 条件当作后续试验筛选浓度。

在盐胁迫条件下，13 种大豆材料均受到了不同水平的抑制，测定指标整体呈现下降趋势。不同材料的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数表现不尽相同，材料之间各指标差异显著。不同材料之间指标下降率也产生差异，即不同材料对盐分的耐受性不同，这与前人其他植物试验结果相似[17-19]。经过多种指标综合评分，从而确定在13 种材料中，SNSZ177，SNSZ266 为耐盐材料，均为地方材料；SNWS93，SNWS265 为不耐盐材料，均为野生材料；其余为中等耐盐材料，且野生材料得分整体要低于地方大豆材料，说明地方和野生大豆之间耐盐性可能存在着一定差异，需进一步试验进行验证。

通过本试验对大豆材料耐盐性得到一个初步的结果，对大豆的萌发时期的耐盐性进行了比较。但萌发特性仅能确定其在萌发阶段对盐分的耐性，并不能确定整个生命周期对盐分的耐性，并且活力指数受胁迫的抑制作用更强，说明盐胁迫对接下来种子的发育、生长抑制作用可能与萌发期不同，因此，需要进一步研究，确定相关材料不同时期不同部位对于盐胁迫的应答机制和其他发育阶段与萌发期耐盐性之间关系。