盐胁迫对苋菜种子的发芽及幼苗生长的影响

王廷芹,甘秋霞,李倩茹

(广东海洋大学 滨海农业学院,广东 湛江 524088)

苋菜原产我国，品种很多，而人们通常使用的主要是人工种植的赤苋和绿苋[1]。随着人们的食用营养水平提高，苋菜这种优质多用途的蔬菜已引起了人们的关注[2]。苋菜叶里含有高浓度的赖氨酸，可补充谷物中氨基酸不足的缺陷，对促进生长发育有良好的作用，具有清热解毒之效[3]。

同时，苋菜富含多种维生素，被称为“菜中维生素丸”。苋菜还可当饲料添加剂，生产天然的饮料和儿童营养食品[4]。 苋菜在盐分胁迫中的金属离子及营养元素蓄积差异[5]，盐胁迫下镉的亚细胞分布及转运[6]，苋菜对水分胁迫适应性[7]等。外源物GA3(赤霉素)对苋菜幼苗的生长促进作用最强[8]。有人研究硫对苋菜的生长[9]、磷肥对苋菜生长的影响[10]。还有赤霉素[11]、Pb(铅)[12]、钴[13]等胁迫下对苋菜的影响。

盐渍土在我国分布广泛，西北、华北、东北及沿海是我国盐渍土的主要集中分布地区，耕地中也有大量盐渍化土壤分布[14]。通常，大棚在使用3年以后，土壤含盐量在0.10 %～0.38 %[15]。土壤中盐分不断增加，有人研究不同地区土壤盐渍化的动态变化[16-18]。

因此，在土壤盐渍化越来越严重、而苋菜对人们生活有比较重要作用的情况下，探究盐胁迫下对苋菜种子发芽和幼苗生长的影响，为苋菜适应盐胁迫提供理论依据。

1 材料与方法

由山东省禾之元种业提供花红苋菜，早熟品种。

试验在广东海洋大学兴农楼316的人工气候箱中进行。NaCl溶液浓度为0、40、80、120、160和200 mmol/L。期间，培养皿中的滤纸保持湿润状态，每隔两天进行滤纸的更换。测定其发芽率[19]、发芽指数[19]、相对盐害率[19]、相对发芽率[20]、发芽势[21]。同时使用穴盘进行种子播种，用NaCl溶液进行浇灌，分别在播后的第6天、第12天、第18天进行取样测定根长度[21]、茎高度[21]、根茎之比[22]、可溶性蛋白含量[23]、硝酸盐含量[23]、电导率[24]、丙二醛含量[25]、SOD活性[26]、CAT活性[27]、POD活性[28]。

用SPSS和Excel软件进行统计分析，进行多重差异比较。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对苋菜种子发芽质量的影响

2.1.1盐胁迫对苋菜种子发芽率和发芽势的影响

由表1中可以看出，随着盐胁迫程度不断增大，苋菜种子的发芽率呈逐渐下降的趋势，且当盐浓度达到160 mmol/L时，种子的发芽率与CK差异显著(P<0.05)，发芽率骤然下降，与CK相比下降52%，其显著抑制种子发芽。

在规定的时间内，种子的发芽势与CK有显著性差异，当盐浓度为40和80 mmol/L时，生长势与CK的差异不大，后期的生长速度与CK一致。从120 mmol/L的盐浓度开始，种子的生长势与CK差异显著，盐浓度为160 mmol/L时，生长势较CK下降了60%，说明高浓度的盐胁迫严重抑制了苋菜种子的萌发，并给种子萌发造成了一定的致死伤害。

表1 盐胁迫对苋菜种子发芽的影响Tab.1 Effects of salt stress on the germination of amaranth seeds

2.1.2盐胁迫对苋菜种子相对发芽率和相对盐害率的影响

由表2中可以看出，在盐浓度≥120 mmol/L时，各处理间的相对发芽率和相对盐害率呈显著性差异(P<0.05)。40、80和120 mmol/L的相对发芽率与CK无显著差异，盐浓度对苋菜种子的影响不大，苋菜种子对低浓度的盐胁迫有一定的抗盐性。当盐浓度为160 mmol/L时，相对发芽率的差异性明显，浓度过高，出现抑制发芽的现象。160 mmol/L处理下苋菜种子的相对盐害率与CK差异显著，种子萌发受到明显抑制。

2.2 盐胁迫对苋菜幼苗形态指标的影响

2.2.1盐胁迫对苋菜幼苗根长度的影响

由表3中可知，播后6 d，各处理的根系长度无明显变化。播后18 d，高浓度处理的苋菜幼苗的根长与CK有显著差异，且处理的根长比CK都低。浓度越高，对根系长度影响越明显，说明根系细胞内水分不平衡导致根系生长缓慢。在高浓度胁迫下，根系生长受到抑制，较低浓度处理下的根系开始逐渐伸长。

表2 盐胁迫对苋菜种子相对发芽率和相对盐害率的影响Tab.2 Effects of salt stress on relative germination rate and relative salt injury rate of amaranth seeds

表3 盐胁迫对苋菜幼苗根的影响Tab.3 Effects of salt stress on roots of amaranth seedlings

2.2.2盐胁迫对苋菜幼苗茎高度的影响

由表4可知，随着盐浓度的增加，苋菜幼苗茎高与CK成负相关。播后6 d，低浓度处理的苋菜幼苗茎高与CK无明显差异；120 mmol/L处理的茎高与CK有显著差异，说明高盐胁迫处理的苋菜幼苗生长速度也比较缓慢，盐浓度过高抑制根系的吸收，从而影响幼苗茎的生长。苋菜幼苗生长过程中，NaCl浓度为40 mmol/L时，茎的生长速度比CK低，茎高与CK差异显著，且处理的苋菜幼苗生长比CK慢，说明盐胁迫对苋菜幼苗茎伸长有抑制作用。

表4 盐胁迫对苋菜幼苗茎的影响Tab.4 Effects of salt stress on the stems of amaranth seedlings

2.2.3盐胁迫对苋菜幼苗根茎比的影响

表5中，播后的6 d和12 d， 120 mmol/L处理的根茎比比CK偏高，是CK的1.5倍，与CK呈现显著差异性(P<0.05)。播后的6 d、12 d，低浓度处理与CK的根茎比无明显变化，说明根部吸收供给地上部的速率一样。播后18 d，各浓度处理的苋菜幼苗的根茎比都比对照高，且呈显著性差异，说明在盐胁迫下，苋菜表现出抑制地上部生长的趋势。

表5 盐胁迫对苋菜幼苗根茎比的影响Tab.5 Effects of salt stress on root-shoot ratio of amaranth seedlings

2.3 盐胁迫对苋菜幼苗生理指标的影响

2.3.1盐胁迫对苋菜幼苗可溶性蛋白质含量的影响

由表6可得，40～80 mmol/L的NaCl溶液处理种植的苋菜幼苗的可溶性蛋白质含量总体偏低。低浓度盐胁迫下，苋菜的可溶性蛋白质含量比CK低，出现显著性差异。120 mmol/L的盐浓度处理的蛋白质含量与对照无显著差异。随着处理天数增加，160 mmol/L高浓度盐处理的蛋白质含量快速下降，播后6 d和播后12 d的可溶性蛋白质含量显著比对照高，播后18 d时，显著比对照低，说明盐处理抑制了蛋白质的合成。

表6 盐胁迫对苋菜幼苗可溶性蛋白质含量的影响Tab.6 Effects of salt stress on soluble protein content in amaranth seedlings

2.3.2盐胁迫对苋菜幼苗叶片硝酸盐含量的影响

由表7中可以看出，盐浓度在40～120 mmol/L之间时，苋菜幼苗的硝酸盐含量都比CK偏大，高浓度(160 mmol/L)处理的苋菜幼苗的硝酸盐含量比CK低。苋菜生长过程中，80 mmol/L NaCl溶液处理的硝酸盐含量比CK高，盐胁迫下的苋菜幼苗硝酸盐含量积累较多。

表7 盐胁迫对苋菜幼苗叶片硝酸盐含量的影响Tab.7 Effects of salt stress on nitrate content in leaf of amaranth seedlings

2.3.3盐胁迫对苋菜幼苗质膜透性的影响

从表8中可以发现，随着盐胁迫程度增大，细胞质膜透性增大。高浓度处理的苋菜幼苗受逆境伤害程度最高，与对照差异显著。播后18 d，40 mmol/L处理的细胞质膜透性是CK的两倍，其它处理的苋菜幼苗的细胞膜伤害更大。盐胁迫下，苋菜细胞膜会受到一定程度的伤害，导致其抗性降低。

表8 盐胁迫对苋菜幼苗质膜通透性的影响Tab.8 Effects of salt stress on membrane permeability of amaranth seedlings

2.3.4盐胁迫对苋菜幼苗丙二醛(MDA)含量的影响

表9中，苋菜幼苗中MDA的含量在不断地增加，脂质过氧化物效果增强。播后6、12和18 d，40 mmol/L处理的MDA含量与CK无显著差异。苋菜幼苗生长过程中，120和160 mmol/L处理的丙二醛含量与CK显著差异。播后18 d，80 mmol/L处理的MDA含量与CK也差异显著，说明在高盐胁迫下，苋菜幼苗衰老的速度比较快。高浓度盐处理导致丙二醛(MDA)含量急剧上升。

表9 盐胁迫对苋菜幼苗丙二醛(MDA)含量的影响Tab.9 Effects of salt stress on MDA content in amaranth seedlings

2.3.5盐胁迫对苋菜幼苗超氧歧化酶(SOD)活性的影响

由表10中看出，播后6 d，80 mmol/L处理苋菜幼苗的SOD活性比CK高，且差异显著；160 mmol/L处理的苋菜幼苗SOD活性则比CK低，为CK的0.5倍。播后18 d，其他处理的SOD活性比CK低，高浓度和低浓度处理的SOD活性与CK差异不明显。

表10 盐胁迫对苋菜幼苗超氧歧化酶(SOD)活性的影响Tab.10 Effects of salt stress on SOD activity in amaranth seedlings

2.3.6盐胁迫对苋菜幼苗过氧化氢酶(CAT)活性的影响

表11中，苋菜生长的过程中，40 mmol/L处理的幼苗CAT活性与CK无显著差异，说明低浓度盐胁迫下处理的苋菜幼苗CAT活性与CK变化不大。80 mmol/L处理的幼苗与CK差异显著，说明高浓度处理的苋菜幼苗因细胞膜受到Na+的胁迫而导致细胞内CAT活性增加，缓解逆境情况。同时，在高浓度下CAT活性都是比CK高。

表11 盐胁迫对苋菜幼苗过氧化氢酶(CAT)活性的影响Tab.11 Effects of salt stress on CAT activity in amaranth seedlings

2.3.7盐胁迫对苋菜幼苗过氧化物酶(POD)活性的影响

由表12中可得，不同浓度盐处理对苋菜幼苗的过氧化物酶(POD)活性呈现正相关。整个幼苗生长过程中，CK的POD活性最低，因此其根系老化的程度最弱。高浓度处理的POD活性比CK高，最高可达对照的5倍。由于盐浓度逐渐提高，生长发育受到抑制。

表12 盐胁迫对苋菜幼苗过氧化物酶(POD)活性的影响Tab.12 Effects of salt stress on POD activity in amaranth seedlings

3 讨论

盐胁迫使植物生长发育缓慢，苗期耐盐性对生产实践很重要[29]。本试验中，盐胁迫下苋菜种子的发芽率呈现下降的趋势， Na+浓度的不断提高，严重影响了植物组织细胞膜的通透性，导致生理干旱、生长受阻等，幼苗的生长速率与盐胁迫相关[30]。

在盐碱胁迫下，植物的氧化损伤能力增强，能够有效的维系植物细胞内环境的正常生理代谢[31-33]。丙二醛(MDA)是生物膜上脂质过氧化物反应的产物，为植物衰老的指标。本试验中，丙二醛含量不断上升，其植株衰老的速率加快。

植物的生长量与其抗逆性有明显的关系，生长受到抑制的程度越大，受逆境胁迫就越明显[34]。植物细胞质膜受到的损害越大，抗性越弱；反之则抗性越强[35]。植物在正常条件下，活性氧的形成和清除之间保持着一种动态平衡[36]。当受到外界逆境胁迫时，植物通常会利用自身的抗氧化酶系统和抗氧化剂对活性氧进行消除，从而提高自身抗逆性[37]。在本试验中，随着盐胁迫程度的增加，其电导率也在不断地升高，同时CAT活性不断上升，盐胁迫改变其细胞膜透性，致使细胞内的物质大量外渗，导致组织浸泡液的电导率增大，逆境伤害程度增大，抗逆性增大。同时POD活性也在随着胁迫强度的增加而不断上升，根系的老化也在不断地加快，地上部的营养就有可能会供应不足，导致脂质过氧化反应加强。超氧化物歧化酶 (SOD) 是膜系统有关的因子，在植物遭受逆境胁迫时，可以利用抗氧化酶系统来清除氧自由基, 以防止氧化损伤[38]。 本试验中，SOD活性在播后6 d时，低浓度下的幼苗与CK无明显的差异，而高浓度下处理的幼苗与CK有差异显著。可溶性蛋白含量在细胞内的积累对于降低细胞内溶质的渗透势、平衡原生质体内的渗透压等具有比较重要作用[39]。本试验发现，高浓度盐处理的可溶性蛋白含量、硝酸盐含量与CK存在显著差异。无论是发芽阶段还是幼苗阶段，苋菜对低浓度盐处理有一定抗性。