盐胁迫对糖芥种子萌芽及幼苗生长的影响*

董梦宇，徐立人，李彦慧

(河北农业大学 园林与旅游学院，河北 保定 071000)

近年来，生态文明建设逐渐成为中国城市建设和发展的重点[1]。园林观赏植物作为营建城市生态系统的基础要素，在保护和改善自然环境、营造景观等方面发挥着重要作用[2-3]。但是由于中国土壤盐碱化水平高，面积达1×108hm2，直接影响着观赏植物的选择以及园林景观效果[4]。野生花卉具备观赏价值高、适应性和抗逆性强等优势，筛选耐盐碱的野生花卉对优化城市生态环境、提高景观美学水平[5]以及盐碱地生态修复[6]均具有重要意义。植物在萌芽期及幼苗期对盐胁迫较为敏感，此阶段的耐盐能力可在一定程度上反映植物整体的耐盐性，是筛选耐盐碱种类的关键时期[7]。李天永等[8]研究表明：盐胁迫显著抑制宽叶独行菜(Lepidium latifoliumL.)种子的发芽率、发芽势及种子胚芽、胚根的长度；张利霞等[9]研究了夏草枯(Prunella vulgarisL.)对盐胁迫的响应，发现低浓度盐对其种子萌发、幼苗及根系生长具有促进作用，高浓度则为抑制作用。目前关于植物盐害机理的研究多集中于中性盐和单一盐[10]，有关碱性盐及复合盐方面的研究相对较少[11]。

糖芥(Erysimum amurenseKitag.)为十字花科糖芥属植物，常作一年或二年生花卉，茎直立分枝少，叶呈披针形，花期6—8 月，盛花期橘黄色的小花密生枝头，分布于河北、辽宁和内蒙古等地区的山野地带[12]。其园林应用前景广泛，可作为花境、地被及岩石园花卉应用[13]，但关于其种子萌发特性及抗逆性方面的研究鲜见报道。故本试验以种子为研究起点，探究不同温度和不同盐胁迫对糖芥萌芽期及苗期生长特性的影响，旨在找出其最适发芽温度，并进一步评估其耐盐能力，为糖芥的引种栽培及盐碱地区园林应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

糖芥种子于2018 年9 月采自河北省承德市塞罕坝地区。经自然阴干后，贮藏于4 ℃冰箱中备用。

1.2 试验方法

温度试验设置4 个处理梯度：15、20、25和30 ℃。选取颗粒饱满、大小均匀且无明显病虫害的糖芥种子，将其清水浸泡24 h 后，用10%的H2O2溶液消毒20 min，再用蒸馏水冲洗干净。培养皿底部铺放双层滤纸，并将种子均匀放置于润湿的滤纸上，每个处理50 粒种子，重复3 次。于光照培养箱(设置光照和黑暗交替时间为2 h，光照强度6 级，相对湿度60%～80%)内进行发芽试验，每隔24 h 观察并记录种子萌芽数量，以胚根突破种皮为标准，并适量补充蒸馏水。连续3 d 没有种子萌发，结束试验。

盐胁迫试验选用NaCl、Na2CO3和混合盐(NaCl+Na2CO3，质量比1∶1) 3种盐溶液，并分别设置6 个质量浓度梯度：1、2、3、4、5 和6 g/L，以蒸馏水作为对照(CK)。前期处理同上。吸取不同处理盐溶液润湿滤纸，称质量后于20 ℃光照培养箱内进行盐胁迫试验，每隔24 h 观察并记录种子萌芽数量，并采用恒重法[14]补充水分。发芽试验结束后，每个重复随机测量10 个发芽幼苗的根长、茎长、总长、鲜质量和干质量，其中干质量测量采用烘干法[15]，发芽数不足10 个的全部测量；选取颗粒完整的未萌发种子进行复水试验并记录复芽数量。

1.3 指标计算

发芽率、发芽势、发芽指数、复萌率和含水量等指标计算参考韩多红等[16]和张素红等[17]的方法。

耐盐评价：以不同盐胁迫的质量浓度为自变量(x)，发芽试验结束后的发芽率及苗长为因变量(y)构建回归方程，以发芽率和总长分别达到CK的75%、50%和25%时对应的盐质量浓度估算种子萌芽期和幼苗生长期的适宜值、临界值和极限值[18]。

1.4 试验数据处理

利用Excel 2010 汇总数据和制作图表，利用SPSS 22.0 对数据进行单因素方差分析和回归分析，以Duncan’s 法比较不同处理间差异，用曲线估计构建回归方程。

2 结果与分析

2.1 不同温度处理对糖芥种子发芽特性的影响

由图1 可知：随着温度的升高，糖芥种子的发芽率、发芽势和发芽指数均呈现先升高后降低的单峰趋势。20 ℃时种子的发芽率、发芽势和发芽指数均达到最高，分别为86.67%、64.00%和14.38，此温度之后各指标均开始下降，30 ℃时发芽率和发芽势较20 ℃分别降低16.93%和51.05%，均具显著性差异(P＜0.05)，发芽指数在20、25 和30℃时差异不明显，但较15 ℃均分别显著提高33.52%、27.76%和25.35%，表明高温抑制糖芥种子的发芽数量及发芽整齐度，低温则抑制种子的发芽活力，20 ℃时发芽效果最佳，故20 ℃是糖芥种子的最适发芽温度。

图1 不同温度处理对糖芥种子发芽率、发芽势和发芽指数的影响Fig.1 Effect of different temperature treatments on the germination rate,germination potential and germination index of Erysimum amurense seeds

2.2 不同盐胁迫对糖芥种子发芽特性的影响

2.2.1对发芽率、发芽势和发芽指数的影响

由图2 可知：NaCl 处理下糖芥种子的发芽率、发芽势和发芽指数随质量浓度的增加均呈先升高后降低的变化趋势，质量浓度为1 g/L 时，发芽率、发芽势和发芽指数达到最大，分别为88.00%、63.33%和15.07，较CK分别提高3.13%、2.15%和5.09%，此质量浓度后各指标均开始下降；质量浓度为3 g/L 时，发芽率、发芽势和发芽指数较CK 分别显著降低7.80%、21.50%和17.64%，表明较低质量浓度的NaCl 对种子萌芽起促进作用，后随着质量浓度升高抑制作用增强。Na2CO3和混合盐处理下种子的发芽势、发芽率和发芽指数整体均呈下降趋势，仅表现抑制作用，Na2CO3质量浓度为1 g/L 时，发芽率、发芽势和发芽指数分别为46.67%、24.67%和6.88，较CK 分别显著降低45.31%、60.21%和52.02%；质量浓度达到5 g/L 时，各指标值均降为0，此时种子的萌发过程完全被抑制，表明Na2CO3对种子抑制作用强。混合盐质量浓度为2 g/L 时，各指标较CK 分别降低8.59%、2.14%和2.51%，其中发芽势和发芽指数均较CK 无显著差异；当质量浓度≥3 g/L 时各指标值均显著低于CK，说明糖芥种子对低质量浓度的混合盐有一定的适应能力，后随质量浓度升高抑制作用增强。

图2 不同盐胁迫对糖芥种子发芽率、发芽势和发芽指数的影响Fig.2 Effect of different salt stresses on the germination rate,germination potential and germination index of E.amurense seeds

2.2.2对复萌率的影响

由图3 可知：NaCl 处理下种子的复萌率随质量浓度升高整体呈上升趋势，而Na2CO3和混合盐处理下整体呈先升后降的趋势。NaCl 质量浓度为2 g/L 时，种子复水后萌发，6 g/L 时种子复芽率最高，达25.56%，说明部分种子在解除NaCl 胁迫后仍可萌发，质量浓度越高复萌率越高。Na2CO3处理下，1 g/L 时种子复萌率最高，为2.78%，表明Na2CO3处理使种子基本丧失萌发活力。混合盐胁迫下，5 g/L 时复芽率最高，为17.78%，较NaCl 胁迫下的最高复芽率降低30.44%，说明解除混合盐胁迫后对种子发芽活力的恢复作用弱于NaCl。

图3 不同盐胁迫对糖芥种子复萌率的影响Fig.3 Effects of different salt stresses on the recovery percent of E.amurense seeds

2.3 不同盐胁迫对糖芥幼苗生长的影响

2.3.1对根长、茎长和总长的影响

由表1 可知：随着NaCl、Na2CO3和混合盐质量浓度升高，幼苗的根长、茎长和总长整体均呈下降趋势，仅表现抑制作用。NaCl 质量浓度为1 g/L 时，根长、茎长和总长较CK 分别降低45.91%、8.26%和37.49%，6 g/L 时较CK 分别降低85.00%、55.89%和78.48%，说明低质量浓度的NaCl 主要抑制幼苗根的生长，高质量浓度对根和茎的抑制作用均增强。Na2CO3质量浓度为1 g/L 时，根长、茎长和总长均较CK 分别显著降低83.27%、44.77%和37.49%，5 g/L 时各指标值降为0，其生长完全被抑制，表明Na2CO3对其幼苗生长的抑制作用强。混合盐质量浓度为1 g/L 时，根长、茎长和总长较CK 分别降低22.83%、5.98%和19.08%，6 g/L 时均较CK 分别降低62.28%、33.74%和55.93%，与NaCl的影响类似，低质量浓度混合盐主要抑制根的生长，高质量浓度对根和茎的抑制作用均增强，且在同质量浓度条件下，混合盐的根长和总长均高于NaCl 处理，表明幼苗在混合盐胁迫下所受的盐害影响弱于NaCl。

2.3.2对鲜质量、干质量和含水量的影响

由表1 可知：NaCl 处理下鲜质量和干质量随质量浓度变化呈先升后降的趋势，含水量呈下降趋势；Na2CO3处理下鲜质量、干质量和含水量均呈下降趋势；混合盐处理下鲜质量、干质量和含水量均呈先升后降的趋势。NaCl 质量浓度为2 g/L 时，鲜质量和干质量达到最大值，分别为4.65 和0.72 mg，均较CK 差异显著，而后均开始下降，含水量随质量浓度变化始终低于CK，表明低质量浓度NaCl 对幼苗鲜质量和干质量有促进作用，高质量浓度则为抑制作用，而幼苗含水量始终表现为抑制作用。Na2CO3质量浓度为1 g/L 时，鲜质量、干质量和含水量较CK 分别降低54.04%、16.33%和11.72%，5 g/L 时各指标值降为0，即幼苗生长完全被抑制，表明Na2CO3对幼苗鲜质量、干质量和含水量抑制作用均较强。混合盐质量浓度为3 g/L 时，幼苗的鲜质量、干质量和含水量均达到最大，分别为5.15 mg、0.61 mg 和88.14%，较CK 分别提高30.05%、24.49%和0.66%，其中鲜质量和干质量较CK 差异显著，质量浓度≤5 g/L，各指标值均高于CK，含水量随质量浓度变化始终保持相对稳定；由此可见，混合盐对其鲜质量和干质量的促进作用较强，对含水量影响较小。

表1 不同盐胁迫对糖芥幼苗根长、茎长、总长及鲜质量、干质量、含水量的影响(mean±SD)Tab.1 Effects of different salt stresses on the root length,stem length,total length,fresh weight,dry weight and water content of Erysimum amurense seedlings

2.4 耐盐性评价

由表2 可知：NaCl 和Na2CO3处理下的发芽率与其质量浓度变化呈显著的二次曲线关系，混合盐呈显著的三次曲线关系。根据回归方程估算不同盐胁迫下种子萌芽的适宜值、临界值和极限值，其中NaCl的适宜值在3种盐处理中最高，为4.07 g/L，分别是Na2CO3和混合盐的6.78 和2.41 倍，而混合盐的临界值和极限值最高，分别为7.26 和8.39 g/L，较NaCl 分别提高34.94%和31.30%，Na2CO3临界值和极限值分别为1.41 和2.45 g/L，均明显小于其他2种盐处理。由此可知：糖芥种子在一定的NaCl 质量浓度范围内可以保持其发芽活力，而在混合盐处理下其耐受质量浓度范围更大，Na2CO3则显著抑制其种子萌芽，故萌芽期对3种盐胁迫的耐受能力强弱依次是混合盐＞NaCl＞Na2CO3。

表2 不同盐胁迫下糖芥种子萌芽期耐盐性回归分析Tab.2 Regression analysis of salinity tolerance in the seed germination of E.amurense under different salt stress

由表3 可知：NaCl、Na2CO3和混合盐处理下的幼苗总长与其质量浓度变化呈显著的三次曲线关系。混合盐的适宜值、临界值和极限值最高，分别为1.25、5.48 和6.67 g/L，较NaCl 分别提高56.25%、65.06%和20.17%，而Na2CO3的适宜值、临界值和极限值为0.26、0.62 和1.15 g/L，明显小于其他2种盐，表明幼苗对混合盐耐受力优于NaCl，而Na2CO3抑制作用最强，故幼苗期对3种盐胁迫的耐受能力由强弱依次是，混合盐＞NaCl＞Na2CO3。

表3 不同盐胁迫下糖芥幼苗期耐盐性回归分析Tab.3 Regression analysis of salt tolerance of E.amurense seeding under different salt stress

3 讨论

探究温度对萌芽特性的影响是了解植物生长史和生理代谢规律的基础性工作[19-20]。萌芽能力的强弱可通过发芽率、发芽势和发芽指数等指标进行评估[21]，其中发芽率用以判别种子的质量，发芽势和发芽指数则分别反映种子发芽的整齐度和速度。温度试验表明：糖芥种子在20 ℃时的发芽率最高，达86.67%，且在15～25 ℃时的发芽率、发芽势和发芽指数均保持在较高水平，表明其具有较高的发芽活力，并能够适应较宽的温度范围，这与蔺吉祥等[14]关于温度对小麦(Triticum aestivumL.)种子萌发特性的研究结果一致，其原因可能与长期适应原产地气候条件有关[22]，此特性有利于相近气候区野生花卉的引种与栽培。当温度高于30 ℃时，其发芽率显著降低，其原因可能与细胞膜透性和酶活性降低有关[23]。

土壤盐分通过渗透胁迫、离子毒害和酸碱伤害等影响植物生长[24]，而植物的萌芽期对外界环境最为敏感，更容易受到盐胁迫的影响甚至伤害[7]。本试验显示：低质量浓度的NaCl 可以促进糖芥种子的萌发，这与杨景宁等[10]关于NaCl 胁迫对碱蓬[Suaeda glauca(Bunge) Bunge]种子与聂江力等[25]对车前(Plantago asiaticaL.)种子萌发影响的研究结果一致，其原因可能是低质量浓度的Na+提高种子细胞膜的通透性进而提高其萌发活力[26]，随着NaCl 质量浓度增加，发芽率显著降低，可能的原因是高质量浓度钠盐对种子造成了较强的渗透胁迫及离子毒害作用等。Na2CO3对糖芥种子萌发始终表现较强的抑制作用，且解除胁迫后的复萌率近为0，表明高pH盐环境严重阻碍了其代谢功能，致使种子死亡[27]。混合盐虽然对其种子萌发始终表现为抑制作用，但耐受质量浓度范围较单盐明显提升，张利霞等[9]和卢艳敏等[28]的研究结果均显示：一定质量浓度下的混合盐危害弱于单盐，其原因可能是一方面以Na+为主的离子毒害作用降低了种子的萌发活力，另一方面不同离子间的相互竞争减弱了其自身的毒害作用，由于pH 值降低等原因增强了种子萌芽期对盐分离子的容忍程度[18]，使得植物对混合盐的耐受能力强于单盐。

植物的形态变化和生理指标是衡量植物抗性的主要依据[29]。本试验显示：盐质量浓度变化对糖芥幼苗根的影响强于茎，表明植物的根系对盐碱环境更为敏感，张佳鹏等[30]研究认为植物根系是盐胁迫条件下最直接的受害部位，盐质量浓度过大时植物通过延缓根系生长以降低盐害。混合盐处理下幼苗的含水量均高于其他单盐处理，且随质量浓度变化始终保持相对稳定，表明弱碱性、多种离子共存的环境有利于植物调节其体内水分和Na+的水平，以维持较高的代谢活力，进而提高幼苗的耐盐程度，这与杨永义等[11]和TANVEER 等[31]的研究结果一致。

4 结论

最适发芽温度(20 ℃)下，3种盐处理对糖芥萌芽期和苗期的影响存在差异，其中低质量浓度的NaCl 有利于糖芥种子萌芽，质量浓度为1 g/L时发芽率达到最高，后随质量浓度增加抑制作用增强；混合盐始终抑制其萌芽过程，但质量浓度为1～2 g/L 时对其萌芽的抑制作用较弱，苗期的含水量始终保持相对稳定；Na2CO3不利于其种子萌芽及幼苗生长。由耐盐评价可知：混合盐胁迫下其萌芽期和苗期所能耐受的临界质量浓度最高，分别为7.26 和5.48 g/L。故糖芥对混合盐具有较强的适应性，未来可作为耐盐花卉开发利用。