盐胁迫对红花种子萌发及幼苗的生理效应

冯梅 张世卿 曹亚军 肖莉娟 黄鹏 王华强 陈刚

摘要：以红花种子为试材，运用不同浓度的NaCl溶液进行萌发试验，了解盐胁迫对种子萌发规律及幼苗的生理效应。结果表明，红花种子吸水系数与时间呈正相关，且前8h内各时间点之间差异显著。随着盐浓度的增加，种子的萌发率、萌发势、相对萌发率和相对萌发势总体呈递减的趋势，相对盐害率呈增加的趋势，且各处理间差异显著。根长、芽长与盐浓度呈负相关，芽相对抑制率和根相对抑制率与盐浓度呈正相關，且差异极显著。除根芽比外，其他萌发指标与盐浓度呈显著/极显著相关性。叶绿素含量随盐浓度的增加呈倒“V”形变化。可溶性糖和可溶性蛋白含量与盐胁迫呈显著正相关。POD活性与盐胁迫呈显著正相关;CAT活性、SOD活性随盐浓度的增加呈倒“V”形变化，MDA含量变化趋势相反。由此可见，红花种子具有一定的耐盐能力，但随盐胁迫增强，红花种子的萌发受到抑制。

关键词：红花种子;盐胁迫;萌发规律;生理效应

中图分类号：S567.201文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2020）22-0144-05

作者简介：冯梅（1987—），女，四川蓬溪人，硕士，主要从事果树栽培与生理的研究。E-mail：528186822@qq.com。

土壤盐渍化日趋严峻，已成为世界性难题，严重影响植物正常的生长发育[1-3]。全球盐渍化土壤约为9.5亿hm2[4-5]，而我国盐渍化土壤就有3600万hm2，其中耕地性土壤占1/4，主要分布在西北、华北、东北和滨海等地[6]。通过对耐盐性植物的研究，合理开发和利用盐渍化土壤，并在此基础上改良盐渍化土壤，最终达到改变生态环境的目的。

目前，国内主要在盐渍化土壤上种植的有农作物、树木和牧草，而药用植物相对较少[7-10]。红花为菊科红花属1～2年生草本耐盐碱植物，在我国栽培历史悠长，分布较广，其研究主要集中在成分及药理等方面[11-14]，具有活血通经、止痛散瘀的功效，其种子含油率极高，长期食用者可以有效降低身体胆固醇和血脂的含量;而在耐盐性方面的研究较少[15-19]。本试验通过研究不同浓度的NaCl溶液对红花种子萌发规律及幼苗的生理效应，确定红花最适生长盐浓度，为红花盐渍地栽培提供理论依据，同时为合理利用盐渍化土壤提供理论依据。

1材料和方法

1.1研究材料

红花种子由安国市龙飞种子经营部提供，于当年4月在新疆生产建设兵团第一师农业科学研究所试验楼进行试验，试验所用NaCl为分析纯。

1.2研究方法

1.2.1种子形态观测在解剖镜下观察种子结构，并称取种子的千粒质量。

1.2.2吸水试验在蒸馏水中浸种24h，前12h每2h称质量1次，之后每12h称质量1次，重复3次。

1.2.3种子预处理将选取好的种子（大小均匀且饱满）放入高锰酸钾溶液中浸泡消毒1～3min，取出后用蒸馏水反复冲洗3～5次，吸干种子表面多余的水分，备用。

1.2.4试验设计本试验在25℃全光照[20]、光照度为60%和湿度为60%的人工气候箱内进行。将培养皿内放入2层无菌滤纸作为萌芽床。盐浓度设5个处理，分别为NaCl浓度50、150、250、350mmol/L，蒸馏水为对照（CK）。每个处理3次重复，每个重复30粒种子，并一一加入7mL溶液。之后用蒸馏水来代替被蒸发的水。每天对试验情况进行观测，若连续5d种子无新萌发状况，则该试验结束。

1.2.5测定指标试验结束后，测定根、芽的长度，并计算种子的萌发率、萌发势、相对萌发率、相对萌发势、相对盐害率、芽相对抑制率和根相对抑制率，公式如下：

[JZ]萌发率=n/N×100%。

根（芽）相对抑制率=|处理根长（芽长）-CK根长（芽长）|/CK根长（芽长）。

1.2.6生理指标测定

主要测定叶绿素含量[21-22]、丙二醛（MDA）含量[23]、可溶性糖含量[24]、可溶性蛋白含量[23]、SOD活性[21]、POD活性[25]和CAT活性[26-27]7个指标。

1.3数据处理

数据采用DPS7.55数据分析软件对红花种子萌发指标及生理指标进行差异显著性比较;在Excel2007下进行图和表格的制作。

2结果与分析

2.1种子形态

红花种子表面光滑，为米白色或灰色倒卵形瘦果，其外壳坚硬，内有褐色种皮，胚为白色双子叶，种子千粒质量为46.91g。

2.2吸水特性

由表1可知，30粒红花种子干质量为1.42g，放入蒸馏水中进行吸水试验。研究表明，种子吸水系数与时间呈正相关，且前8h内各时间点之间差异性显著;说明前8h红花种子吸水速率快，主要进行吸涨吸水;之后种子吸水缓慢，说明8h后种子中的基质已经被水合，这时种子内部开始产生代谢活动[28]。因此，在种植红花时应先将种子浸泡8h以上。

2.3不同浓度NaCl溶液对红花种子萌发的影响

由表2可见，种子的萌发率、萌发势、相对萌发率和相对萌发势与盐浓度呈负相关，相对盐害率与盐浓度呈正相关，且处理间差异显著，说明红花种子萌发受盐胁迫影响，随盐胁迫增强，种子受盐害率增加，红花种子发芽受抑制愈明显。在NaCl溶液浓度为150mmol/L时的种子萌发特性均优于NaCl溶液浓度为50mmol/L时，说明红花种子具有一定的耐盐能力。

2.4不同配比NaCl溶液对红花幼苗的影响

由表3可见，根长、芽长与盐浓度呈负相关，芽长相对抑制率和根长相对抑制率与盐浓度呈正相关，且差异显著，说明红花幼苗发育受盐胁迫的影响较大，随着盐浓度的增加，根长、芽长均受到了抑制。NaCl浓度为0、150、250mmol/L与NaCl浓度为50、350mmol/L的根芽比差异显著，当NaCl浓度为0、150、250mmol/L时，红花幼苗根生长量大于芽生长量，说明这3种溶液中的根和芽生长均受到了抑制，但芽生长受到的抑制率大于根;当NaCl浓度为50、350mmol/L时，红花种子芽生长量大于根生长量，说明在这2种溶液中，虽然根和芽的生长均受到抑制，但根生长受到的抑制率大于芽。

2.5红花种子萌发及幼苗指标和盐浓度的关系

盐胁迫下萌发及幼苗指标对其响应存在较大差异[29]，除根芽比外，红花各指标均与盐浓度存在显著或极显著的正/负相关，且敏感度从大到小依次为芽长>萌发率>相对萌发率=相对盐害率>根长>萌发势=相对萌发势>根芽比（表4）。

2.5不同浓度NaCl溶液对红花叶绿素含量的影响

植物光合作用机制是复杂的，受叶绿素含量的影响较大[30]。由表5可见，叶绿素含量随盐浓度的增加呈倒“V”形变化，除NaCl浓度为0、150mmol/L之间叶绿素含量差异不显著外，其余各处理间叶绿素含量差异显著。说明低盐胁迫可以促进红花叶绿素含量的增加，但随着NaCl浓度增加，叶绿素酶活性增强，叶绿素的降解加快，红花叶绿素含量逐渐减少[31]。

2.6不同浓度NaCl溶液对红花渗透调节的影响

由表5可见，可溶性糖和可溶性蛋白含量与盐胁迫呈极显著正相关，说明随着NaCl浓度的增加，红花通过增加可溶性糖和可溶性蛋白含量来调节细胞汁液浓度、细胞水势，以提高其从外界获取水分的能力，从而降低对自身的伤害[32-33]。

2.7不同浓度NaCl溶液对红花抗氧化系统和MDA含量的影响

盐胁迫下，植物氧代谢失衡，大量活性氧产生，导致细胞膜脂过氧化，植物膜受害[34]，而以SOD、POD和CAT为主的保护酶，可以有效地清除植物膜系统伤害。由表5可见，POD活性与盐浓度呈极显著正相关，CAT和SOD活性随盐浓度增加呈倒“V”形变化;在NaCl浓度为50mmol/L时，CAT活性、SOD活性最大，且各处理间差异极显著。说明在低浓度的NaCl溶液中，红花通过增强CAT、SOD活性，来减少盐胁迫造成的伤害，从而提高耐盐性。

盐胁迫下，细胞膜中积累了许多有害的过氧化物产物如MDA，会进一步造成细胞结构和功能受到损伤，甚至导致细胞凋亡[35]。由表5可见，MDA含量随盐胁迫增强呈先减少后增加的趋势，且各处理间差异极显著，说明在低浓度的盐胁迫下，保护酶防御系统能在一定程度上降低膜脂质过氧化程度，减少丙二醛的产生;而在高浓度的盐胁迫下，保护酶防御系统会遭到破坏，使得细胞膜质过氧化程度越深，丙二醛增加。

3讨论与结论

3.1红花种子吸水规律

本试验结果表明，红花种子在前8h内吸水速率快，之后逐渐减缓，说明种子吸水能力较弱，这可能与其坚硬的外壳及较高油分[36]有关，需要較长时间的吸水才能使种子内部基质达到水合。因此在开始萌发试验前，应先将种子浸泡8h或以上，有利于种子的萌发。

3.2盐逆境对种子萌发规律的影响

NaCl浓度与红花种子萌发率、萌发势、相对萌发率和相对萌发势呈负相关，与相对盐害率呈正相关，说明红花种子萌发受NaCl浓度的影响，这与陈友强等的研究结果[37]一致。但本研究发现，在NaCl溶液浓度为150mmol/L时的种子萌发率、萌发势、相对萌发率和相对萌发势，均大于50mmol/L时的NaCl溶液浓度，说明红花种子具有一定的耐盐能力。

3.3盐逆境对幼苗生长的影响

盐胁迫不仅影响种子萌发，同时也影响幼苗的生长。在本试验中，根长、芽长与盐浓度呈负相关，芽相对抑制率和根相对抑制率与盐浓度呈正相关，且差异极显著，说明盐浓度的增加，红花根、芽生长均受到了抑制，与张利霞等的研究结果[38]一致。NaCl浓度为0、150、250mmol/L与NaCl浓度为50、350mmol/L的根芽比差异显著，当NaCl浓度为0、150、250mmol/L时，红花种子根生长量大于芽生长量;当NaCl浓度为50、350mmol/L时，红花种子芽生长量大于根生长量，这可能与不同盐浓度影响红花对同化物的分配[29]。

3.4盐逆境对叶绿素含量的影响

叶绿素含量是众多植物衡量其自身抗逆性的指标之一[39]。本研究发现，低盐（NaCl≤50mmol/L）胁迫下，叶绿素含量呈增加趋势，说明红花具有一定的耐盐性;而高盐（NaCl>50mmol/L）胁迫下，叶绿素含量显著下降，可能由于叶绿素降解酶活性增强而代谢叶绿素，从而使叶绿体结构受到损害[40-41]。

3.5盐逆境对红花渗透调节的影响

盐逆境下，植物通过渗透调节物质来维持细胞内外的水分平衡，同时保护许多重要的酶活性[42]。本试验中可溶性糖和可溶性蛋白含量与盐胁迫呈极显著正相关，这与谢福春等的研究结果[43]相似，红花体内通过积累可溶性糖和可溶性蛋白来提高细胞液浓度，提高细胞吸水或保水能力，从而降低对自身的伤害[44]。

3.6盐逆境对红花抗氧化系统的影响

植物为了保证其正常的代谢机能，本身对氧化伤害具有一定的适应能力和抵御能力[45]。本研究表明，低浓度的盐胁迫可增强POD、CAT和SOD活性，来减弱体内有害物质CAT的活性，这与刘建新的研究结果[46]一致。随着盐浓度增加，CAT和SOD活性逐渐减弱，植物体内抗氧化系统被破坏，有害物质CAT活性增强，这又与高武军等的研究结论[17，47]一致。

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