不同盐胁迫下罗布麻种子耐盐性的比较研究

王鹏山，贾 林，张金龙，慈华聪，刘璐瑶，李志明

（1天津泰达绿化集团有限公司，天津300457；2天津泰达盐碱地绿化研究中心有限公司，天津300457）

0 引言

罗布麻为夹竹桃科罗布麻属多年生直立草本或半灌木植物，适生环境广、分蘖能力强、易形成块状连片植物群落，可作为经济植物和绿化植物进行栽培，多生长于盐碱荒地、沙漠边缘、滨海滩涂等地[1]。在中国主要分布于西北部的新疆、甘肃、内蒙、青海等省及江苏沿海和山东黄河故道沿岸等地区，在环渤海及河北、天津、山东北部等地亦有分布[2]。罗布麻在医学、纺织等有较大的经济价值。在医药方面的主要因为其叶内的有效成分为黄酮类、酚类等，可增强抗氧化能力，清除过多自由基、减轻机体氧化应激状态[3]。有研究显示黄酮类化合物可以显著提高人体抗抑郁能力[4]。同时作为一种天然纺织材料，罗布麻的纤维含量高，品质好，纺织物产品也有较好的市场应用[5]。

罗布麻除了上述价值外，近年来又因其具有一定的耐盐性、耐寒性、耐贫瘠、喜光抗风蚀等特点，使其在盐碱地引种绿化及盐渍土的生态恢复具有重要的参考和应用价值。荆瑞英[6]的研究表明，罗布麻在引种地适应性较强，长势良好，种子繁殖及根茎移栽较易成活，但扦插很难生根。盐胁迫下罗布麻种子的萌发多采用培养皿法，方婧雯[7]在研究NaCl对3个不同地区罗布麻种子的耐盐性比较中发现其耐盐性巴盟罗布麻＞包头罗布麻＞通辽罗布麻。石秋梅等[8]通过培养皿法对罗布麻和大叶白麻种子耐盐性试验时，超过600 mmol/L NaCl可完全抑制罗布麻和大叶白麻种子的萌发，但解除盐胁迫复水后，2种罗布麻种子发芽率及胚根、胚芽生长恢复至对照水平。

进入21世纪以来，中国面临盐渍土荒漠化加剧的问题。发展和引种适生的耐盐植物逐渐成为改良滨海滩涂盐碱地及优化盐渍土城市绿化的首选方式。种子在萌发期间，周围环境的影响起到至关重要的作用，其中盐胁迫是阻碍种子萌发的重要因素。本文通过对比罗布麻种子在不同浓度NaCl、Na2SO4、NaHCO3盐胁迫下的萌发，研究不同盐分和浓度对罗布麻种子萌发的影响，分析其耐盐性差异。阐述罗布麻耐盐性特点及适生范围与适生盐碱土类型，以期为实现滨海盐渍土裸露地快速绿化及相应植物引种提供理论研究。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试种子于2018年采自山东东营野外，采后室温通风晾干，放置于密封容器内，并于4℃条件下贮藏备用。千粒质量为0.51 g，种子净度为100%。本试验于2019年6月在天津泰达绿化集团有限公司研究中心水生态实验室内进行。

1.2 试验方法

种子前处理：将罗布麻种子浸泡在蒸馏水中8 h，去除漂浮的空瘪种子后，用0.1% KMnO4浸泡消毒10 min，冲洗干净晾干。

盐胁迫处理：本试验为NaCl、Na2SO4、NaHCO3的单盐胁迫试验，浓度梯度设为0%(CK)、0.3%、0.6%、1.2%、1.8%、3.0%、4.2%，将消毒后的罗布麻种子以培养皿法进行种子萌发培养，每培养皿中均匀摆放50粒种子，分别加入5 mL上述盐溶液至滤纸饱和，每组处理重复3次。每日及时补充所蒸发的水分。恒温培养箱温度设定为(25±0.5)℃，8 h光照。

1.3 指标测定与计算方法

每日观察记录一次种子萌发情况。种子的萌发以胚根突破种皮为准。至第8天发芽结束，统计每日累计萌发个数，并以此计算相应发芽率和发芽势等，计算公式如(1)～(8)所示[9]。

式中，Gt为在时间t天的萌发个数，Dt为相对应的发芽天数，G为逐日的萌发个数，t为相对应的天数。

2 结果与分析

2.1 不同盐胁迫下罗布麻种子萌发情况比较

2.1.1 不同盐胁迫下罗布麻发芽率 从表1中看出与对照相比，罗布麻种子在3种盐胁迫下发芽率均有下降。仅在0.6%的Na2SO4胁迫下，罗布麻种子发芽率略有上升，但差异不显著。当在低浓度的NaCl(0.3%)，Na2SO4(0.3%～1.2%)，NaHCO3(0.3%～0.6%)处理时，3种盐分的发芽率均与对照无显著差异，说明低浓度盐胁迫下，罗布麻种子萌发并未因此受到显著的负影响，甚至在0.6%的Na2SO4胁迫下发芽率略有升高，这可能是因为低浓度的Na2SO4具有刺激发芽的作用。但随着盐浓度的继续升高，盐胁迫对种子的萌发出现显著的抑制作用。表明罗布麻种子耐盐胁迫的种类有差异，其开始响应NaCl、Na2SO4、NaHCO3盐胁迫的浓度分别为0.6%、1.8%、1.2%。

从相对发芽率的变化比较看出，不同浓度的盐胁迫对罗布麻种子萌发的影响也不相同。当盐浓度在最高的4.2%时，Na2SO4和NaHCO3处理下的相对发芽率依然可以达到40.6%，14.5%，但在3.0%的NaCl盐胁迫下，就已没有1粒种子可以发芽。罗布麻种子萌发对NaCl较敏感，其次是NaHCO3，Na2SO4抑制作用最小。

2.1.2 不同盐胁迫对罗布麻发芽势和发芽指数的影响从表1中看出与对照相比，在3种盐胁迫下罗布麻种子发芽势变化趋势与发芽率相似，但发芽势下降变化更显著。同样在0.6%的Na2SO4胁迫下，罗布麻种子发芽势略有上升，但差异不显著。与发芽率变化趋势相比较，在NaCl(0.3%)，NaHCO3(0.6%)处理时，发芽势与对照相比即出现显著差异，比发芽率的相应变化提前出现，说明在此2种盐分的胁迫下，NaCl和NaHCO3对罗布麻种子的萌发抑制作用比Na2SO4要早。随着盐浓度的上升，发芽势降低的幅度也因盐分种类的不同而异，NaCl、Na2SO4和NaHCO3相对发芽势最低值分别出现在1.8%、4.2%，4.2%浓度处理下，其值分别为0%、4.6%、0%。从发芽指数上看，种子在盐胁迫下发芽指数一直处于下降趋势，说明盐胁迫下罗布麻种子萌发受到抑制，据下降幅度可知其抑制作用表现为NaCl＞NaHCO3＞Na2SO4。

表1 盐胁迫对罗布麻种子发芽率、发芽势和发芽指数的影响

2.2 不同盐胁迫对罗布麻种子萌发速度的影响

从图1中看出，对照组0%(CK)种子起始萌发时间为第2天，并且第2天的累计发芽率已达68%。随着盐胁迫梯度浓度的上升，起始萌发时间会出现滞后现象。以NaCl为例，在浓度梯度为0.3%，0.6%的盐胁迫下，尚可在第2天进行起始萌发，但第2天的累计发芽率相较CK均有下降。在1.8%盐胁迫处理下，起始萌发时间已滞后至第5天，并且第5天的累计发芽率仅为2%。综合3种盐比较发现，NaCl对罗布麻种子起始萌发时间的滞后最明显，NaHCO3次之，Na2SO4相较最不明显。

图1 盐胁迫下种子累计发芽率

由图2可以看出，对照组0%(CK)的平均发芽时间为2.43天，盐胁迫下，随着浓度梯度的上升罗布麻种子的平均发芽天数相比对照均有所延长。同时，值得注意的是3种盐胁迫表现出的曲线，NaCl的曲线最陡峭，可见NaCl对种子萌发的平均发芽时间延缓作用也是最大的，说明罗布麻种子对NaCl的盐胁迫适应时间是最长的。

图2 盐胁迫下种子平均发芽天数

2.3 罗布麻种子耐盐性评价

根据白玉娥等[10]的研究描述，种子的耐盐适宜浓度，耐盐半致死浓度，耐盐极限浓度及相对盐害率等相应指标，可作为评价种子的耐盐能力的依据。以3种不同浓度盐胁迫为自变量(x)，种子发芽率为因变量(y)建立线性回归方程，得出在不同盐胁迫下罗布麻种子耐盐适宜浓度（发芽率为75%）、耐盐半致死浓度（发芽率为50%）、耐盐极限浓度（发芽率为10%）。表2说明，3种盐胁迫下罗布麻种子发芽率和溶液浓度呈显著负相关，且3种盐的耐盐适宜浓度、耐盐半致死浓度、耐盐极限浓度最高为Na2SO4，其次为NaHCO3，NaCl最低。罗布麻对Na2SO4的耐盐极限浓度可达7.81%。

表2 盐溶液浓度和发芽率回归分析

3 结论与讨论

种子耐盐性是植物耐盐性早期鉴定和品种选择的基础[11]，研究罗布麻种子的耐盐性，可为滨海盐渍土土壤改良和绿化植物引种提供前导性研究。已有研究表明，盐胁迫对植物的影响主要表现在降低种子发芽率等[12]。即使盐生植物对盐渍环境有较强的适应能力，但在种子萌发阶段，盐胁迫仍能抑制种子的生长[13-14]。同样在以盐胁迫试验中，研究罗布麻在不同碱性盐胁迫方面，张秀玲等[15]研究表明高浓度的碱性盐如Na2CO3可显著抑制罗布麻种子萌发，且抑制效果强于中性盐NaCl和Na2SO4。在研究其他植物方面，倪细炉[16]在研究盐胁迫对芨芨草叶绿素含量变化时提出与NaCl、Na2SO4相比，NaHCO3对芨芨草伤害最严重，芨芨草对Cl-的忍受性比SO42-要强，盐分类型和浓度等生态因素直接影响种子的萌发质量，在没有盐胁迫的情况下萌发最好；徐小玉[17]在研究对波斯菊种子耐盐性时亦有提出SO42-抑制作用强于Cl-。

本试验结果表明，在3种盐胁迫下，罗布麻种子的萌发受到抑制，具体表现为随着盐胁迫梯度的升高，罗布麻种子发芽率有所下降。低浓度梯度盐胁迫对罗布麻种子萌发的抑制相对不明显，但高浓度梯度盐胁迫下罗布麻种子萌发的抑制效果明显。原因可能在于种子在吸胀过程中细胞膜遭到破坏，透性增大，溶质外流，造成种子死亡萌发中止。不同盐分之间比较发现，罗布麻种子萌发对NaCl较敏感，其次是NaHCO3，Na2SO4抑制作用最小。相同盐分处理下，这与倪细炉对芨芨草和徐小玉对波斯菊种子萌发耐盐性研究的结果相反，推测可能是不同植物对不同盐分的适应能力的差异造成的。在胁迫过程中出现了在0.6%的Na2SO4处理下，罗布麻种子发芽率略有上升的现象，这与荆瑞英[6]和刘克彪[18]研究类似，但不同于两人的研究，本试验中仅发现在0.6%浓度下具有刺激作用，是否在其他浓度下有影响，需待进一步试验。

种子萌发是植物生活周期中的关键环节，种子萌发速度能够在一定程度上反应植物对新环境的适应程度[19]。从研究结果来看，随着盐胁迫梯度浓度的上升，起始萌发时间会出现滞后现象。NaCl对罗布麻种子起始萌发的滞后最明显，NaHCO3次之，Na2SO4相较最不明显。萌发过程中，对照组的平均发芽时间为2.43天，3种下胁迫下，随着浓度的上升罗布麻种子的平均发芽天数比对照均有所延长，并且发现NaCl对种子的萌发延缓作用是最大的，也说明罗布麻种子对Cl-的盐胁迫适应时间是最长的。

不同盐分盐胁迫对罗布麻种子萌发比较中发现，罗布麻种子对3种盐的耐盐性表现也不相同。响应NaCl、Na2SO4、NaHCO3盐胁迫下种子开始响应盐胁迫反应的浓度分别为0.6%、1.8%、1.2%，同样说明NaCl对种子的刺激作用高于其他2种盐。耐盐性比较显示，3种盐的耐盐适宜浓度、耐盐半致死浓度、耐盐极限浓度最高为Na2SO4，其次为NaHCO3，NaCl最低。可见，不同的离子浓度以及不同的离子形态对罗布麻种子萌发的反应也不相同，罗布麻对Na2SO4的耐盐极限浓度可达7.81%，相较于Na+～Cl-型盐碱土，罗布麻在Na+～SO42-型盐碱土更适合生长，可在相应的裸露地内快速进行萌发，且保持相对较高的发芽率，实现裸露地内的植物覆盖。

盐胁迫抑制种子萌发是一个复杂过程，本试验只研究3种Na+单盐胁迫下罗布麻种子的萌发，仍需要进行复盐或其他盐分离子如K+等对罗布麻种子萌发或其他不同发育阶段耐盐性的进一步探讨。