不同盐胁迫对燕麦和无芒雀麦种子萌发的影响

李海贤，郑凌波，白朕银，高晨曦，曲善民，侯贺春，王明君

(1.东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2.石家庄职业学院，河北 石家庄 050081；3.黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江 大庆 163711；4.黑龙江省齐齐哈尔市富裕县繁荣种畜场，黑龙江 齐齐哈尔 161200)

土壤盐碱化导致牧草和作物产量下降，给农业生产造成巨大损失。位于东北的松嫩平原是中国重要的粮食产地之一,但同时也是世界第三大盐碱土分布区,土壤盐碱化对粮食生产造成的影响正日益加剧[1]。改良和利用盐碱土的有效措施之一是引进和驯化耐盐碱的牧草或作物，可以在进行土壤改良的同时兼顾经济效益，实现人与自然和谐发展。因此，筛选适宜的耐盐碱牧草或作物具有重要的意义。

燕麦(AvenasativaL.)是禾本科早熟禾亚科燕麦属的一年生草本植物。同时，燕麦也是一种粮饲兼用型饲草作物，具有抗旱、抗寒、耐盐碱、易栽培、适口性好、营养价值高等特点，是我国青藏高原公认的优质饲草，具有广泛的种植范围和悠久的种植历史，也多用作先锋植物用于盐碱地改良[2-3]。不同品种的燕麦对不同盐胁迫的响应存在差异。目前，对燕麦耐盐性的研究主要集中在生长期阶段的生理生化反应以及耐盐碱机制方面，反映不同品种燕麦种子萌发对盐胁迫响应差异的研究较少[4-5]。

无芒雀麦(BromusinermisLeyss.)为禾本科雀麦属多年生草本植物，其适应性广。不仅可以作为天然饲草，制作干草，也常被用作改良土壤及护坡植物[6]。但无芒雀麦耐盐性相对较弱，在盐碱地中生长受限甚至抑制生长。所以，如何提高其耐盐性，如何选培耐盐草种，对于治理我国的盐碱地，以及发展畜牧业是一个重要的研究方向。

试验以燕麦和无芒雀麦种子为研究对象，选用不同类型的盐溶液，模拟不同盐胁迫环境，比较燕麦和无芒雀麦对三种类型盐胁迫的耐受程度，为不同类型盐碱地的牧草种植选择提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为4个品种燕麦：林纳、青引1号、青引2号和甜燕麦，以上材料均来自青海省畜牧兽医科学院。无芒雀麦是东北农业大学选育的牧草新品系东农231无芒雀麦。

1.2 试验方法

实验采用三类盐溶液对种子萌发进行胁迫，其中包括单盐溶液和混合盐溶液，单盐溶液又分为中性盐溶液(NaCl)和碱性盐溶液(Na2CO3)，混合盐溶液采用浓度比为1∶9∶9∶1的Na2CO3，NaHCO3，Na2SO4和NaCl混合溶液。三类盐溶液分别设置六个浓度梯度(见表1)。种子萌发采用培养皿发芽法，选取大小一致，籽粒饱满，无明显病害的燕麦种子，用0.1%HgCl2溶液消毒8 min，用蒸馏水和去离子水冲洗2次，滤纸吸干后备用。直径12 cm的培养皿预先洗净烘干，内铺双层滤纸，将处理好的种子摆入，每个皿均匀放入20粒种子，分别加入相应处理浓度的NaCl、Na2CO3和混合盐溶液至滤纸饱和。以蒸馏水作为对照。每种处理3次重复。每日根据水分蒸发量加入蒸馏水以维持盐浓度，在25 ℃恒温培养箱中培养。

表1 各处理的成分及盐分浓度

1.3 数据处理

从第3天开始，每24 h统计发芽种子数(以胚芽长度等于种子长度的1/2作为发芽的标准),计算发芽率和相对发芽率，并通过SAS 9.2软件统计分析盐胁迫下种子发芽的耐盐适宜范围、耐盐半致死浓度、及耐盐极限浓度。

发芽率(%)=(试验过程中正常发芽的种子数/供试种子总数)×100%；

相对发芽率(%)=(处理发芽率/对照发芽率)×100%。

盐胁迫下种子发芽的耐盐适宜范围、耐盐半致死浓度和耐盐极限浓度的确定用Yoav Waisel的方法[7]：耐盐适宜范围是发芽率达到对照的75%以上的盐溶液浓度范围；耐盐半致死浓度是发芽率达到对照发芽率50%时相对应的盐溶液浓度；耐盐致死浓度是发芽率达到对照的10%时相对应的盐浓度。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对燕麦种子萌发的影响

2.1.1盐胁迫对燕麦种子发芽率的影响

从表2看出，不同盐溶液处理下燕麦种子的发芽率总体上随着盐溶液浓度升高而降低，呈下降趋势，说明不同盐溶液对燕麦种子的萌发均有抑制作用。在3.6%的NaCl、0.7%的Na2CO3、2.0%的混合盐胁迫下，4种燕麦种子的萌发被完全抑制，说明在这3个浓度下，4种燕麦均受到严重抑制，无法正常生长，当NaCl、Na2CO3、混合盐3种溶液浓度分别大于1.2%、0.3%和0.8%时，各品种燕麦种子的发芽率与对照相比差异显著(p<0.05)。

表2 不同浓度盐胁迫下燕麦种子的发芽率

在NaCl胁迫下，品种林纳的对照处理发芽率最高，在盐浓度为1.2%和2.8%时林纳发芽率显著高于其他品种的燕麦，在盐浓度为2.0%时甜燕麦发芽率最高，其次是林纳。说明林纳更耐中性盐胁迫。

在Na2CO3胁迫下，盐浓度为0.1%时，甜燕麦发芽率最高，与其他3个品种差异显著；盐浓度为0.3%时，甜燕麦发芽率最高，林纳与其他3个品种差异显著；盐浓度为0.5%时，青引1号和青引2号发芽率最高，与另两种差异显著。

在混合盐胁迫下，林纳在各浓度梯度下发芽率均高于其他3种燕麦，且在盐浓度为1.2%和1.6%时，只有林纳的种子能够萌发。

2.1.2燕麦种子对不同盐溶液的耐受范围

总体来看，各品种燕麦对于不同盐胁迫的适应性差异较大(图1)，其中Na2CO3所造成的碱性盐胁迫对植物的危害最大，其致死浓度最大的甜燕麦(0.56%)要远小于其他两种盐胁迫下最小的致死浓度(青引1号的2.41%和甜燕麦的0.91%)。

图1 不同盐溶液处理下燕麦种子的相对发芽率及对盐胁迫的耐受范围

在NaCl胁迫下，甜燕麦的适宜浓度范围最小(0～0.34%)，适宜浓度范围最大的是青引1号(0～0.73%)；半致死浓度最小的是青引1号的1.42%，最大的是甜燕麦(2.27%)；致死浓度最小的是青引1号(2.41%)，最大的是林纳(2.95%)。

在Na2CO3胁迫下，林纳的适宜浓度范围最小(0～0.05%)，最大的是甜燕麦(0～0.1%)；半致死浓度最小的是林纳(0.18%)，最大的是甜燕麦(0.46%)；致死浓度最小的是林纳(0.45%)，最大的是甜燕麦(0.56%)。总体而言，碱性盐胁迫下4种燕麦品种耐盐能力大小顺序为：甜燕麦>青引2号>青引1号>林纳。

在混合盐胁迫下，青引2号的适宜浓度范围最小(0～0.54%)，最大的是林纳(0～0.84%)；半致死浓度最小的是青引2号(0.54%)，最大的是林纳(0.90%)；致死浓度最小的是青引2号(0.87%)，最大的是林纳(1.42%)。总体而言，混合盐胁迫对4个燕麦品种的耐盐能力顺序为：林纳>青引1号>甜燕麦>青引2号。

2.2 盐胁迫对无芒雀麦种子萌发的影响

从图2看出，不同盐溶液处理下无芒雀麦种子的发芽率呈下降趋势。盐溶液对无芒雀麦种子的萌发有明显抑制作用，但不同盐溶液间具有显著差异。同一处理间种子发芽率随着贮藏年限的延长而降低。贮藏年限对种子发芽具有明显的抑制作用，从对照可以看出，贮存期在两年以内的种子发芽率较高，超过两年后发芽率大幅下降，不超过20%。在NaCl胁迫下，盐浓度为4%时贮藏1年无芒雀麦种子的发芽率略高于对照。贮存年限相同时，各浓度梯度间差异显著(p<0.05)。溶液浓度为3.6%时，仍有种子发芽，说明无芒雀麦种子对中性盐胁迫的耐受度较高。

注：大写字母表示同一浓度梯度处理下不同年限间的显著性差异，小写字母表示不同浓度梯度间的显著性差异；相同字母表示差异不显著(p>0.05)。图2 不同浓度盐溶液处理对无芒雀麦种子发芽率的影响

在Na2CO3胁迫下，不同浓度盐溶液处理下贮存年限两年以内的种子发芽率显著低于对照(p<0.05)，与对照相比下降了51.2%～93.1%。溶液浓度为0.9%时，各类种子的发芽率仅有5%左右，说明Na2CO3对无芒雀麦种子发芽的抑制作用高于NaCl。

在混合盐胁迫下，不同浓度盐溶液处理下种子发芽率显著低于对照(p<0.05)。浓度为0.4%的溶液处理下，与贮存一年相比，贮存两年的种子发芽率大幅下降，差异显著(p<0.05)。盐溶液浓度为1.2%时，不同年限种子发芽率均低于10%，而1.2%的NaCl溶液处理下，贮存3年以内的种子发芽率均高于20%，说明混合盐溶液对无芒雀麦种子发芽的抑制作用高于中性盐溶液，但低于碱性盐溶液。

3 讨 论

在植物的整个生育过程中，植物种子在萌发期对外界条件(如盐胁迫)的反应最为敏感。研究表明，种子能否顺利萌发是制约耐盐植物生长的主要因素之一[8]，对植物种子而言，盐胁迫对植物的影响主要包括2个方面：渗透胁迫和离子毒害[8]。渗透胁迫会打破植物细胞内外的渗透压平衡，致使种子生理性缺水[9]；离子毒害则是大量盐离子的摄入会抑制其他营养离子的吸收，造成某种植物缺素症[10]。由此可见，植物种子耐盐性的高低取决于种子萌发期对渗透胁迫和离子毒害的综合响应。

本实验中发现不同浓度和类型的盐溶液对燕麦和无芒雀麦种子萌发的抑制作用整体表现显著，燕麦和无芒雀麦种子的发芽率随着盐溶液浓度的升高而大幅降低。不同燕麦品种对同类盐溶液的盐胁迫响应有差异，反映了不同品种燕麦对盐胁迫的适应性不同。虽然多数研究证明盐胁迫下植物种子萌发呈下降趋势，但一直以来，不断有实验证明低浓度盐胁迫对植物种子萌发有一定的促进作用。罗志娜等[11]的实验发现，低浓度的NaCl溶液处理下各燕麦品种种子发芽率均高于对照。这与本实验中贮藏1年无芒雀麦种子发芽率的表现相一致。中性盐溶液对种子的危害较低，低盐浓度下种子对水分的需求能被满足，且NaCl溶液中的盐离子同样是植物生长的必需元素。因此，在低浓度时，NaCl溶液能够对种子萌发起一定的促进作用[12]。

同一品种的燕麦和无芒雀麦对不同性质的盐胁迫的耐受程度不同，综合来看燕麦对中性盐胁迫的耐受性最高，混合盐胁迫次之，对碱性盐胁迫的耐受性最低，这与卢艳敏等[13]在白三叶种子萌发实验中的结果一致。黄立华等[14]认为，对于羊草种子而言，碳酸盐本身所具有的高pH值对其种子萌发的抑制作用，远大于中性盐溶液的盐分作用。随着植物生物量的增加，其对盐胁迫的耐受性也会相应增加,如雀麦属牧草在不同生命周期的耐盐性强弱具有一定差异[15]，大豆萌发期和苗期的耐盐性筛选结果不一致[16]，但大豆幼苗期和全生育期的耐盐性表现大体相同[17]，可能是由于大豆萌发期和生长期的耐盐机理不同所导致的。

4 结 论

4个供试燕麦品种中，较耐NaCl盐胁迫的是甜燕麦和林纳，较差的是青引1号、青引2号，甜燕麦和林纳的极限浓度分别是2.95%和2.76%，半致死浓度分别是2.27%和2.06%。最耐Na2CO3盐胁迫的是甜燕麦，极限浓度是0.56%，半致死浓度是0.46%。最耐混合盐(NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3)胁迫的是林纳，极限浓度是1.42%，半致死浓度是0.90%。

无芒雀麦对碱性Na2CO3溶液对种子发芽的抑制作用最为显著，其次为混合盐溶液，中性的NaCl溶液对无芒雀麦种子发芽率的影响最小，在低浓度下甚至对种子发芽有少量的促进作用。从贮存年限来看，无芒雀麦种子发芽率会随贮存时间的延长而显著下降，尤其是贮存超过两年的种子，发芽率不超过20%。