NaCl胁迫对油菜幼苗生长的影响研究

张妙娟 吴琼 张引弟

摘    要：用不同浓度NaCl溶液处理油菜种子，探究NaCl胁迫对油菜幼苗生长的影响。设定6个浓度处理，分别为0 mmol/L、60 mmol/L、120 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L、300 mmol/L，测定其叶绿素含量、发芽势、株高等指标。试验结果显示：油菜幼苗发芽率和发芽势降低是由于NaCl浓度的升高，当幼苗的株高达到最高时，NaCl浓度为120 mmol/L;油菜幼苗地上鲜重和地下鲜重随着NaCl浓度的升高而下降;叶绿素a、b的含量变化为先增加后减少，叶绿素a、b达到最大时，NaCl浓度为120 mmol/L，当浓度变大，其比值逐渐下降，但总含量还是逐渐减少。表明当NaCl浓度增加到一定程度时，会对油菜种子的萌发及幼苗的生长发育产生抑制作用。

关键词：NaCl胁迫;油菜;幼苗生长;影响

文章编号： 1005-2690（2020）23-0011-04       中图分类号： X173;S565.4       文献标志码： B

油菜（Brassica napus L.）属十字花科芸薹属植物，直根系，茎、叶深绿色。主要分芥菜型油菜（Brassica juncea L.）、甘蓝型油菜（Brassica napus L.）和白菜型油菜（Brassica rapa（campestris）L.）3類。富含维生素C、钙、铁等多种营养元素和纤维素，有极高的食用价值。

盐碱地是对我国农业生产影响较大，并且大量存在于北部地区的一种低产量土壤[1]，约占全世界土地的1/3[2]，而我国盐碱地分布范围较广，约2 600万hm2，其中盐碱耕地约占总盐碱地面积的1/4[3]。随着人类不合理的灌溉及农药化肥的使用，土壤盐渍化的情况愈加严重，当土壤含盐量达到0.3%时，植物就会受到伤害;而大于0.5%时，就会产生更严重的后果，以致死亡[4]。

离子胁迫、渗透胁迫和营养不均衡，是植物在盐渍化土壤上不能很好生长的主要因素[5]。国内外就NaCl胁迫对油菜幼苗生长的影响这一课题，已有较多研究并取得了一定的成果。龙卫华、浦惠明（2013）使用不同浓度梯度的NaCl处理15个不同的油菜品种，通过检测其各种生理形态指标，得出了最适合油菜生长的盐浓度为214 mmol/L[6];丁娟、黄镇等人（2014）以甘蓝型油菜为材料，在NaCl胁迫下对其苗期生长阶段的生理特性做了研究，得出低浓度促进幼苗生长、高浓度抑制植物生长，以及油菜叶片中叶绿素的含量在低盐和中低盐处理下增加，而在浓度更高的盐溶液处理下含量减少等结论[7];奚天雪、杨磊等人（2016）对油菜种子进行萌发试验，得出随着NaCl浓度的升高，油菜的发芽率、相对发芽率、发芽指数和发芽势都有下降的趋势[8];刘自刚、王志江等人（2017）以白菜型冬油菜种子为材料，研究了盐胁迫对油菜生理特性、离子稳态以及种子萌发等的影响，得出了胚芽和胚根的生长和种子萌发受到盐胁迫的抑制，植物所含的CAT、SOD、POD等抗氧化酶活性呈现先升后降的变化，而光合色素叶绿素的含量下降等结论[9]。

油菜在我国西北部地区大面积种植且种植技术成熟。对油菜耐盐胁迫机制的详细研究，可以丰富其生理研究，为油菜的大规模生产提供依据[10]。因油菜种子在萌发期往往受盐胁迫的影响，而甘蓝型油菜是重要的油料作物、中等耐盐，可以作为生物改良盐碱地的后备作物类型[11]。因此，通过研究NaCl胁迫下油菜幼苗生长的影响，对盐碱地的开发、利用和油菜的广泛种植具有一定的实践意义。

1   材料与方法

1.1   试验材料、试剂与仪器

1.1.1   试验材料和试剂

试验用青帮油菜，以及NaCl、Ca（NO3）2·4H2O、KNO3、NH4NO3、KH2PO4、MgSO4、FeSO4·7H2O、EDTA-2Na、KI、H3BO3、MnSO4、ZnSO4·7H2O、Na2MoO4·2H2O、CuSO4·5H2O、CoCl2·6H2O、无水乙醇、石英砂、CaCO3等试剂。

1.1.2   试验仪器

准备可见分光光度计、比色杯、电子天平、恒温箱、水浴锅、研钵、量筒、容量瓶（25 mL、100 mL、1 000 mL）、胶头滴管、pH试纸、坐标纸、烧杯、玻璃棒、滤纸、培养皿、培养盒、漏斗、剪刀、直尺等试验仪器。

1.2   试验方法

1.2.1   种子预处理

试验在晋中学院清隽苑四楼的植物组培实验室进行，设置6个不同的浓度处理，分别为0 mmol/L、60 mmol/L、120 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L、300 mmol/L的NaCl溶液，用蒸馏水作对照（CK）。

选取颗粒饱满、长势相同的油菜种子200粒。用蒸馏水将其洗净，放入铺有滤纸的培养皿中，加入适量的蒸馏水，放置在黑暗条件下进行催芽。待种子发芽后，移栽到放有蛭石的培养盒中，每组每盒均匀种植6粒种子，每组5盒，共种植30盒、180粒种子。每天定时浇灌等量Hoagland营养液进行培养，待其生长出2片真叶时，加入相应浓度的NaCl溶液进行胁迫;对照组浇灌等量的营养液，培养温度为27 ℃左右。胁迫7 d后测定各个指标。

1.2.2   发芽势和发芽率的测定

选取颗粒饱满、长势相同的油菜种子，每组30粒，重复3次。先用蒸馏水将油菜种子洗净，再将种子浸泡在不同浓度的NaCl溶液中约 4 h，随后将种子捞出放在培养皿中，注意在培养皿底部放1张滤纸且保持湿润，最后放置在恒温箱内进行催芽。每天定时补充相应浓度的盐溶液，观察记录前3 d种子的发芽情况，再记录7 d内种子的发芽情况。

发芽势和发芽率计算公式为：发芽势=前3 d内发芽种子个数/30×100%;发芽率=5 d内发芽种子个数/30×100%[12]。

1.2.3   株高和根长的测定

各浓度分别取油菜幼苗各10株，将根部放入水中清洗干净，并用吸水纸吸干，之后用细线比对，并在直尺上读出数值，将各组的平均值计算出来，记录表中。

1.2.4   地上鲜重和地下鲜重的测定

选取不同浓度处理的、长势相同的油菜幼苗各10株，注意保护根系完整。将选取植株洗净，分为地上和地下两个部分，用分析天平分别称量。重复上述步骤3次，取其平均值，记录表中并计算根冠比。

1.2.5   叶绿素含量的测定

首先，取新鲜的油菜叶片洗净，注意避开大叶脉剪碎。用分析天平称取0.5 g，放入研钵中，将少量CaCO3粉末和SiO2加入研钵，再加入少量95%的乙醇进行研磨，使植物组织破碎研磨充分，再加入乙醇10 mL，继续研磨至植物组织泛白，放于黑暗处静置3～5 min。

其次，取1张滤纸剪切好，放置在漏斗中，用胶头滴管吸取乙醇湿润放置好的滤纸，之后将漏斗内多余的乙醇倒掉。然后将玻璃棒一端放在滤纸的3层处，将液体引流至漏斗中，漏斗下为25 mL棕色容量瓶，清洗研钵与玻棒将其全部倒入漏斗中，然后定容。

最后，进行吸光值的测定，在比色杯中加入提取液，倒入的色素提取液液面高度应为比色杯高度的2/3，将比色杯的光面朝向通光孔，注意勿用手触摸比色杯的光面，在第1个位置放盛有95%乙醇的比色杯，作为空白对照，在波长663 nm、645 nm下测定吸光度，每个样品重复测定3次，求其平均值。

根据朗伯-比尔定律，叶绿素a、b以及总含量的计算公式为： A663=82.04Ca+9.27Cb（1）;A645=16.76Ca+

45.60Cb（2）;解方程得：Ca=12.7A663-2.59A645（3）;Cb=22.9A645-4.67A663（4）;Ca+b=20.3A645-8.04A633（5）。

叶绿素的含量（mg/g）=叶绿素浓度（mg/L）×提取液体积（L）×稀释倍数/样品鲜重（g）[13-14]。

2   结果与分析

2.1   不同NaCl浓度对油菜种子萌发的影响

由表1不同Nac1浓度对油菜发芽率、发芽势的影响统计可以看出，油菜种子的发芽势会随着NaCl浓度的增加、发芽势逐渐下降，油菜种子在240 mmol/L和300 mmol/L时，发芽势为0;在60 mmol/L、120 mmol/L和180 mmol/L时，其发芽势分别下降23.3%、43.3%和83.3%。

对于发芽率而言，油菜种子在NaCl浓度为300 mmol/L时，发芽率为0，随着盐浓度的升高，其发芽率也逐渐下降，具体表现为：在60 mmol/L、120 mmol/L、180 mmol/L和240 mmol/L时，发芽率分别下降6.7%、33.3%、60%和90%。

2.2   不同NaCl浓度对油菜幼苗株高、根长的影响

由表2 不同NaCl浓度下油菜幼苗株高、根长的统计可知，油菜幼苗在不同NaCl浓度下，其株高和根长均有所下降。对株高而言，油菜幼苗随着NaCl浓度的升高有不同程度的变化，当浓度为120 mmol/L时，油菜幼苗的株高最高;当NaCl浓度为60 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L和300 mmol/L时，幼苗株高与对照组相比都有所下降，说明NaCl浓度较高时抑制油菜幼苗的株高。

从根长来看，当NaCl浓度为0 mmol/L时，根长最长，而在其他浓度下，根长与对照组相比都有不同程度的下降，这说明在NaCl胁迫下油菜幼苗的根部失水，因而造成对根的抑制。

2.3   不同NaCl浓度对油菜幼苗地上鲜重、地下鲜重的影响

由表3不同浓度NaCl浓度下油菜地上、地下鲜重的统计可知，在不同浓度NaCl胁迫下，油菜幼苗的地上鲜重在一定浓度范围内逐渐下降，分别在60 mmol/L、120 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L、300 mmol/L NaCl下处理7 d，鲜重各下降9.1%、13.1%、22.4%、18.8%和33.5%;油菜幼苗在120 mmol/L、180 mmol/L、240 mmol/L、300 mmol/L的NaCl处理后，地下鲜重各下降7.7%、15.4%、23.1%和53.8%;根冠比随着NaCl浓度的升高，呈现先升高后下降的趋势，在240 mmol/L时，与对照组相比变化不大。

2.4   不同NaCl浓度对油菜幼苗叶绿素含量的影响

由表4不同浓度NaCl浓度下油菜幼苗叶绿素含量统计数据可知，油菜幼苗叶绿素a含量随着浓度的变化整体呈现先升高后下降的趋势。虽然含量在浓度为180 mmol/L时有所升高，但與对照组相比，仍处于较低水平;油菜幼苗所含的叶绿素a在180～300 mmol/L的NaCl处理下，含量逐渐下降，说明高浓度的NaCl对油菜幼苗所含叶绿素a的含量有抑制作用。油菜幼苗叶绿素b的含量也呈现逐渐下降的趋势，与叶绿素a的情况大致相同。

随着NaCl浓度的升高，叶绿素a与叶绿素b含量的比值逐渐增大，当NaCl浓度为120 mmol/L时，比值达到最大值;当浓度为180～300 mmol/L时，其比值又逐渐下降。

总的来说，随着NaCl浓度的升高，叶绿素的总含量呈现下降。

3   结论与讨论

盐胁迫下导致植物的生长发育受到不同程度的影响，主要是对根、茎、叶等有不同程度的伤害和抑制[15]，不同植物的各个部位对盐分的生理响应各不相同[16]。

通过测定油菜种子的发芽率和发芽势，其结论与朱晓清、金美芳[17]，王治江、刘自刚[18]等人得出的结论一致。当浓度大于300 mmol/L时，油菜种子没有发芽的趋势，说明种子的发芽受到各浓度的影响情况不同。

另外，对于幼苗的其他形态指标，当NaCl浓度为120 mmol/L时，油菜幼苗株高达到最大值;当NaCl浓度大于120 mmol/L时，幼苗的株高和根长都随之下降。

地上鲜重和地下鲜重也随着NaCl浓度的升高而呈现下降的趋势，这可能是由于高浓度的NaCl导致，植物细胞吸水困难，造成油菜生理性缺水。

植物细胞的叶绿体是光合作用最重要的细胞器，它所含的叶绿素含量的多少，可以反映出植物光合速率的大小[19]。而NaCl胁迫对油菜幼苗叶绿素含量的变化有一定影响，试验可知，叶绿素含量随着NaCl浓度的升高呈现下降的趋势。但在浓度为180 mmol/L时，叶绿素含量有所上升，与对照组相比含量仍处于较低水平;当浓度变大时，叶绿素含量又逐渐下降。整体上，叶绿素含量下降，但叶绿素a和叶绿素b的比值逐渐增大，可能是因为NaCl可以促进叶绿素有关酶活性的变化，使得叶绿素降解[20]或者NaCl浓度太高，以至于破坏了有关色素合成所必需的蛋白复合体，使其对光的吸收能力下降[21]，从而造成油菜植株的光合速率下降，影响植物的生长发育。

综上所述，NaCl胁迫在一定浓度范围内，对油菜种子的萌发有抑制作用，对幼苗的株高、根长、地上、地下鲜重以及叶绿素含量均有一定的影响。通过对油菜生长生理指标进行研究，以期为油菜的广泛种植及盐碱地的使用提供理论依据。

参考文献：

[ 1 ] 任丽丽，任春明，赵自国，等.植物耐盐性研究进展[J].山西农业科学，2010，38（5）：87-90.

[ 2 ] 邵桂花，常汝镇，陈一舞，等.大豆耐盐性研究进展[J].大豆科学，1993，12（3）：244-248.

[ 3 ] 余叔文，汤章城.植物生理和分子生物学（2版）[M].北京：科学出版社，1996.

[ 4 ] 刘巍，于志水，纪纯阳，等.植物胁迫研究进展[J].防护林科技，2008，82（1）：57-61.

[ 5 ] Munns R.Comparative physiology of salt and water stress[J].Plant Cell Environ，2002（25）：239-250.

[ 6 ] 龙卫华，浦惠明，张洁夫，等.甘蓝型油菜发芽期的耐盐性筛选[J].中国油料作物学报，2013（3）：271-275.

[ 7 ] 丁娟，黄镇，张学贤，等.甘蓝型油菜苗期生长阶段对NaCl胁迫的生理响应[J].西北植物学报，2014，34（11）：2270-2276.

[ 8 ] 奚天雪，杨磊，袁玫，等.NaC1对甘蓝、白菜和油菜种子萌发的影响[J].种子，2016，35（6）：32-35.

[ 9 ] 刘自刚，王志江，方圆，等.NaCl胁迫对白菜型冬油菜种子萌发和幼苗生理的影响[J].中国油料作物学报，2017，39（3）：351-359.

[ 10 ] 张腾国，张燕，夏小慧，等.MAPKK抑制剂对低温胁迫下油菜幼苗光合作用和抗氧化酶活性的影响[J].兰州大学学报：自然科学版，2013，49（1）：92-99.

[ 11 ] Ashraf M，Mcneilly T.Salinity tolerance in Brassica oilseeds[J].Crit Rev Plant Sci，2011，23（2）：157-174.

[ 12 ] 孙杰，王一峰，田凤鸣，等.重金属Pb2+胁迫对油菜种子萌发及幼苗生长的影响[J].陇西学院学报，2019，30（2）：67-70.

[ 13 ] 张宪政.植物叶绿素含量测定方法比较研究[J].沈阳农学院学报，1985，4（2）：85-87.

[ 14 ] 唐银凤.叶绿素含量测定中的误差分析[J].南京理工大学学报：自然科学版，1997，21（2）：130-132.

[ 15 ] 裘丽珍，黄有军，黄坚钦，等.不同耐盐植物在盐胁迫下的生长和生理特性比较研究[J].浙江大学学报，2006，32（4）：420-427.

[ 16 ] 许兴，李树华，惠红霞，等.NaCl胁迫对小麦幼苗生长、叶绿素含量及Na+、K+吸收的影响[J].西北植物学报，2002，22（3）：278-284.

[ 17 ] 朱晓清，金美芳.NaCl胁迫对油菜种子萌发和幼苗生长的影响[J].种子，2009（9）：76-79.

[ 18 ] 王治江，刘自刚，孙万仓，等.NaCl和Na2SO4胁迫对白菜型冬油菜种子萌发的影响及其耐盐性分析[J].干旱地区农业研究，2016（6）：243-252.

[ 19 ] 郇树乾，刘国道，張绪元，等.NaCl胁迫对刚果臂形草种子萌发及幼苗生理效应的研究[J].中国草地，2004，26（6）：46-50.

[ 20 ] PARIDA A K，DAS A B.Salt Tolerance and Salinity Effects on Plants：A Review[J].Ecotoxicology and Environment Safety，2005，60（3）：324-349.

[ 21 ] 张树清，张夫道，刘秀梅，等.NaCl对大白菜种子萌发和幼苗生长的影响[J].植物营养于与肥料学报，2006，12（1）：138-141.