不同盐胁迫对华蒲公英种子萌发的影响

2021-03-25张金龙陈宏亮王鹏山刘璐瑶

中国野生植物资源 2021年2期

张金龙，陈宏亮，王鹏山,，贾林，刘璐瑶

(1. 天津市盐碱地生态绿化工程中心，天津 300451； 2. 天津泰达绿化集团有限公司，天津 300451)

土壤盐碱化对粮食生产和生态环境安全有着重大影响，是全球面临的一个重大挑战。据联合国粮农组织不完全统计，全球盐碱地面积约9.55×108hm2，分布在100多个国家和地区，占陆地面积的10%左右[1]。我国盐碱地面积约9.91×107hm2，主要分布在东北、华北、西北内陆地区和沿海地带[2]。如何科学治理开发这些盐碱地成为重要研究热点之一。当前，盐碱地治理措施主要有水利、农业、化学、生物改良等方法[3]。耐盐或盐生植物适应盐渍生境能力较强，利用耐盐或盐生植物生物治理盐碱地被认为是一种较经济有效的方法[4]。

华蒲公英(TaraxacumborealisinenseKitam.)，又名碱地蒲公英，为菊科蒲公英属多年生草本植物，是一种分布较广、环境适应能力较强的盐生植物[5]。蒲公英属植物可食部分达到84%，含有多种营养物质和具有保健作用的化学物质，被国家卫生部列为药食同源食品，具有很好的开发利用价值和前景[6]。在盐碱地上种植蒲公英既治理利用了盐渍土资源，又能产生较好的经济价值。一些学者对蒲公英苗期耐盐性进行了探讨[7-8]。植物种子萌发期对盐胁迫最为敏感，但有关蒲公英萌发期耐盐性研究报道甚少。研究采用不同浓度NaCl、Na2SO4、NaHCO3胁迫华蒲公英种子萌发，有助于深入了解华蒲公英种子萌发期耐盐能力，也为科学合理的利用华蒲公英治理盐碱地提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为野生华蒲公英种子，2018年6月采集于天津滨海地区盐碱荒地(117°68′ E、39°03′ N)。选取匀称饱满一致的华蒲公英种子，将种子浸泡于浓度为0.1%的KMnO4溶液消毒10 min，用蒸馏水冲洗5次，保证其被冲洗干净，再用滤纸吸干水分备用。

1.2 试验方法

采用培养皿法进行盐胁迫种子发芽试验，试验设计NaCl、Na2SO4、NaHCO3三种单盐溶液处理华蒲公英种子，每种盐分溶液浓度均分别为0(CK)、0.30%、0.60%、0.90%、1.20%，每种处理重复3次。将不同浓度的盐溶液分别加入铺有两层滤纸、直径为9 cm 的培养皿中，每个培养皿加入5 mL，使之充分润湿滤纸；然后取消毒备用的华蒲公英种子50 粒，均匀放置于培养皿内滤纸上；最后将培养皿移入人工光照培养箱(LRH-150)内进行培养，培养条件为温度25℃，光照10 h/d，相对湿度60%～70%。

1.3 测定指标与方法

每天观察记录种子发芽情况及发芽种子数，以胚芽突破种皮2 mm为发芽标准，用Microsoft Excel 2013 软件分析处理试验数据，计算发芽率等指标。各指标记录计算方法和种子萌发期耐盐性评价方法如下：

发芽开始时间：试验开始起到第1粒种子发芽所需时间。

发芽率(Germination rate,GR)：试验结束时(第8天)累计发芽种子数/供试种子数×100%。

期间发芽率(Period germination rate,PGR)：试验期间第n天(n=1～8)累计发芽种子数/供试种子数×100%。

相对发芽率(Relative germination rate,RGR)= 盐胁迫处理发芽率/对照处理发芽率×100%。

相对盐害率(Relative salt damage,RSD)=(对照处理发芽率-盐胁迫处理发芽率)/对照处理发芽率×100%。

耐盐性评价：采用两种方法评价种子萌发期耐盐性。

方法1，相对盐害率指标评价方法：参照《植物耐盐性鉴定及评价技术规程》，利用不同浓度盐胁迫处理下种子萌发相对盐害率指标(Relative salt damage,RSD)评价种子萌发期耐盐性[9]，强适宜盐分浓度(RSD≤20%)、较强适宜盐分浓度(20%< RSD≤40%)、中度适宜盐分浓度(40%80%)。

方法2，耐受盐分浓度回归分析方法：建立华蒲公英种子相对发芽率与对应盐胁迫浓度之间的回归关系，将相对发芽率为75%、50%、25%时所对应的盐分浓度作为种子萌发盐胁迫的适宜浓度、临界浓度和极限浓度[10]。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对华蒲公英种子萌发动态的影响

盐胁迫对种子萌发的抑制作用主要体现在种子发芽开始时间的推迟、发芽所需时间的延长和发芽率的降低等方面。由图1可知，对照处理(CK)华蒲公英种子在试验第2 d开始发芽，并且种子萌发主要发生在第2 d到第5 d期间，第5 d时的发芽率达到68.00%。NaCl胁迫处理当其盐分浓度增加到0.60%时，华蒲公英种子发芽开始时间出现推迟，且与对照比较推迟1 d，种子萌发主要发生在第3 d到第5 d期间，第5 d时的发芽率仅有22.67%；当NaCl盐分浓度增加到0.90%时，种子发芽开始时间与对照比较推迟2 d，且种子萌发主要发生在第4 d到第6 d期间，但第6 d时的发芽率与对照比较下降到8.67%。Na2SO4胁迫处理当其盐分浓度增加到0.90%时，华蒲公英种子发芽开始时间才出现推迟，且与对照处理相比推迟1 d，种子萌发主要发生在第3 d到第6 d期间，第6 d时的发芽率为32.67%。NaHCO3胁迫处理对华蒲公英种子萌发影响较大，当其盐分浓度增加到0.60%时，华蒲公英种子发芽开始时间与对照相比推迟1 d，但种子发芽率下降明显，第5 d时的发芽率仅为11.33%；当其盐分浓度增加到0.90%时，发芽开始时间与对照比较推迟3 d，且第5 d时的发芽率仅有1.33%。综上分析，NaCl、Na2SO4、NaHCO3胁迫处理对华蒲公英种子萌发进程都有较大的抑制作用，按抑制程度排序为：NaHCO3>NaCl>Na2SO4。

图1 盐胁迫对华蒲公英种子萌发动态影响Fig. 1 Dynamics of seed germination under salt stress

2.2 盐胁迫对华蒲公英种子发芽率的影响

在不同浓度NaCl、Na2SO4、NaHCO3胁迫下华蒲公英种子发芽率和相对发芽率见图2。对照条件下野生华蒲公英种子发芽率最高，为72.67%，盐胁迫条件下野生华蒲公英种子发芽率都低于对照，且发芽率随盐分浓度的增加而明显降低。三种盐分胁迫处理对华蒲公英种子发芽率影响存在明显差异。Na2SO4胁迫处理对华蒲公英种子发芽率影响最小，其胁迫浓度为0.30%时，华蒲公英种子发芽率为68.67%，相对发芽率为94.50%，非常接近对照处理；其胁迫浓度增加到0.90%时，华蒲公英种子发芽率为36.00%，相对发芽率为49.54%，约为对照处理的一半。NaCl胁迫处理对华蒲公英种子发芽率影响较大，华蒲公英种子在其浓度为0.30%条件下的发芽率为57.33%，相对发芽率为78.90%，低于对照和同浓度Na2SO4处理；NaCl浓度增加到0.90%时，华蒲公英种子发芽率为9.30%，相对发芽率为12.84%，明显低于对照和同浓度Na2SO4处理。NaHCO3对华蒲公英种子发芽率影响最明显，其盐分浓度为0.30%时，华蒲公英种子发芽率为31.33%，相对发芽率为43.12%，明显低于对照和其它2种盐分处理；其盐分浓度增加到0.60%时，华蒲公英种子发芽率下降到13.33%，相对发芽率仅有18.35%；其盐分浓度增加到0.90%时，华蒲公英种子几乎不发芽，相对发芽率仅有2.75%。

2.3 华蒲公英种子的耐盐性

RSD反映了种子萌发期盐胁迫对种子的伤害程度，可根据不同盐分浓度胁迫下的种子萌发相对盐害率指标评价种子萌芽期的耐盐性[9]。由表1可知，NaCl盐分浓度为0.30%、0.60%时，华蒲公英种子萌发相对盐害率分别为21.11%和62.43%，相应靠近强适宜盐分浓度评价标准下限值(RSD≤20%)与中度适宜盐分浓度评价标准下限值(40%80%)范围内，这表明华蒲公英种子萌发相对能耐受浓度不超过0.30% NaHCO3胁迫。

种子相对发芽率与盐分浓度关系紧密，可根据耐受盐分浓度回归分析方法评价种子萌发期耐盐性[10]。建立华蒲公英种子相对发芽率与对应浓度之间的回归关系，评价华蒲公英种子萌发耐盐特性。由表2可知，华蒲公英种子相对发芽率与盐分种类和浓度密切相关，种子萌发对NaCl盐胁迫的耐受适宜浓度、临界浓度、极限浓度分别为0.27%、0.52%和0.77%；对Na2SO4盐胁迫的耐受适宜浓度、临界浓度、极限浓度分别为0.48%、0.83%和1.19%；对NaHCO3盐胁迫的耐受适宜浓度、临界浓度、极限浓度分别为0.13%、0.36%和0.60%。

表1 盐胁迫下华蒲公英种子萌发相对盐害率Table 1 Relative salt damage rate of seed germination under salt stress

表2 华蒲公英种子相对发芽率与盐分浓度回归分析结果Table 2 Regression analysis results of relative germination rate and salt concentrations

3 讨论与结论

盐分影响植物种子萌发，其影响效果与盐分的种类、浓度及植物的耐盐性相关[11]。本研究探讨了不同浓度NaCl、Na2SO4NaHCO3对野生盐生植物华蒲公英种子萌发的影响，并评价了华蒲公英种子萌发耐受不同盐胁迫的能力。

盐胁迫条件下随着盐分浓度的增加，华蒲公英种子萌发开始时间出现推迟，这与袁飞敏等的研究结论一致[12]。较高浓度的盐分增加了溶液的渗透势，使种子吸水困难，是种子萌发出现延迟的主要原因，这种现象也是植物适应盐碱等不利环境的一种特性[13]。不同浓度NaCl、Na2SO4、NaHCO3胁迫条件下，华蒲公英种子发芽率都低于对照处理。有些研究认为较低的盐分浓度对种子萌发无影响或促进种子萌发，随着盐溶液浓度的升高，种子萌发逐渐受到抑制[14-15]，这可能与不同植物品种对盐分敏感性不同有关，也可能与本研究采用的盐胁迫起始浓度较高有关。相同盐分浓度胁迫下，Na2SO4处理华蒲公英种子发芽率都最高，NaHCO3处理种子发芽率都最低，NaCl处理种子发芽率居中，三种盐分对华蒲公英种子萌发抑制作用由强到弱排序为NaHCO3>NaCl>Na2SO4，这与刘彦清等、陆嘉惠等的研究结论一致[16-17]。但有些研究认为Na2SO4对种子萌发抑制作用强于NaCl[18-19]。分析发现这可能与这些研究中盐溶液浓度单位采用物质的量浓度单位(摩尔浓度单位)有关，相同物质的量浓度下Na2SO4盐溶液质量浓度远高于NaCl盐溶液质量溶度，对种子萌发的抑制作用相应可能高于NaCl；另外，这也可能与不同植物或不同品种对不同盐分类型的生理反应不尽相同有关。

应用相对盐害率指标评价法与耐受盐分浓度回归分析方法评价了华蒲公英种子萌发耐盐特性，两种方法得出的华蒲公英种子对NaCl、Na2SO4和NaHCO3胁迫的耐受能力结果基本一致。耐受盐分浓度回归分析法能够较准确地确定华蒲公英种子萌发对三种盐分的耐受盐分浓度值，而相对盐害率指标评价法只能得出大致耐受盐分浓度范围。根据耐受盐分浓度回归分析法确定的华蒲公英种子萌发对NaCl、Na2SO4和NaHCO3盐胁迫的耐受适宜浓度分别为0.27%、0.48%和0.13%，耐受临界浓度分别为0.52%、0.83%和0.36%，耐受极限浓度分别为0.77%、1.19%和0.60%。