盐碱胁迫对野生大豆种子萌发的影响

张 旗，陶梦慧，李 丹，李凤娇，赵立兴，毕盛楠，姜昕禹，莽春霞，候伟峰，佟乌兰

（1.兴安盟农牧科学研究所，内蒙古 乌兰浩特 137400；2.科尔沁右翼中旗林业和草原局，内蒙古 科尔沁右翼中旗029400；3.兴安盟农畜产品质量监管中心，内蒙古 乌兰浩特 137400）

土地的盐碱化是源于人类活动的环境危害，世界上约有8.31×108hm2的土壤处于盐渍化威胁状态，而我国约1/10 耕地存在盐碱化灾害威胁［1］。土地盐碱化难以逆转［2］，短时间内很难低成本解决土壤盐碱化的问题，因此，开发耐盐碱的植物对于农业、畜牧业都有重要意义。大豆作为我国重要的油料来源及经济作物，具有极高的食用价值与饲用价值。现阶段我国大豆进口依存度极高［3］，大豆价格容易受到国内外形势影响，关于大豆的抗逆性研究对于保障我国粮食安全具有重要意义［4］。 已经驯化的大豆具有中度耐盐性，但种植在盐碱化土地上依然存在生长发育受抑制的问题。 部分野生植物资源拥有极高食用价值的同时具有良好的抗逆性。我国野生植物资源丰富［5］，野生大豆是其中之一。 我国野生大豆的分布范围极广，东北地区、云贵川地区、长江黄河流域以及新疆、西藏均有分布［6］。野生大豆作为栽培大豆的近缘祖先种［7］，有着抗逆性好、基因资源丰富的优势。 利用本地野生大豆的优良性状，可以在一定程度上优化大豆的抗逆性、 籽粒蛋白质等农艺性状［8］，有助于盐碱化土地的利用以及保证大豆产量。

内蒙古兴安盟拥有丰富的野生大豆种质资源。 该试验基于植物种子萌发期对盐碱胁迫敏 感 的 特 质［9-11］， 设 置 了 不 同 浓 度NaCl、Na2SO4、Na2CO3溶液，进行野生大豆模拟盐碱胁迫，研究不同浓度盐碱胁迫下野生大豆种子萌发指标、根长、苗长等生长性状，分析种子萌发变化规律， 旨在筛选出耐盐碱的优质野生大豆种质资源，为改良该地区栽培大豆品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用兴安盟采集的野生大豆种子为试验材料。

1.2 试验方法

用盐胁迫（NaCl 溶液）、弱碱胁迫（Na2SO4溶液）、强碱胁迫（Na2CO3溶液）处理野生大豆种子。挑选大小接近、形态饱满的野生大豆种子晾晒，利用1%浓度NaClO 溶液消毒20 min，在此期间，取干净的培养皿，内放2 层滤纸作为发芽床，将消毒后的野生大豆种子用超纯水冲洗， 置于发芽床上培养。将发芽床上的野生大豆种子利用5 mL 不同浓度的NaCl 溶液、Na2SO4溶液、Na2CO3溶液充分浸湿。 以不做盐碱胁迫的处理为对照组（CK），Na-Cl 溶 液 处 理 浓 度 为0，20、40、80、120 mmol/L。Na2SO4溶液处理浓度为0、10、20、30、40 mmol/L，Na2CO3溶液处理浓度为0、20、40、60、120 mmol/L。每个处理进行3 次重复试验， 每个培养皿放置50粒消毒完成，冲洗干净的野生大豆种子，共计39 个培养皿，1 950 粒野生大豆种子。 将所有培养皿浸湿完成后置于人工温室进行培养， 光照强度为100 Lx，温度为恒温30 ℃，日照时长为12 h，每隔24 h 观察1 次，记录当日发芽情况。发芽试验进行期间有霉变的种子及时剔除，并做好记录，溶液产生异味时及时抽出变质溶液并注入新溶液， 发芽床霉变严重应及时更换发芽床。 以培养根长达到种子长度的1/2 为发芽标准， 并更换新溶液。 7 d后连续2 d 发芽数不变时停止记录，并整理数据。

1.3 测定指标与方法

发芽率＝正常发芽的种子数/总种子数×100%；发芽势＝第3 天发芽种子数/总种子数×100%；发芽指数（GI）＝∑Gt/Dt（式中Gt 为不同时间的发芽数，Dt 为相应的发芽天数）； 相对伤害率=（对照组发芽率-处理组发芽率）/对照组发芽率×100%； 第7天发芽结束后，每个重复选取典型、完整的种子幼苗10 株，滤纸吸干表面水分后用小刀将胚根和胚芽分离，分别用精度为0.000 1 的分析天平称鲜重与干重，计算活力指数。活力指数＝发芽指数×种胚芽生长量（平均根重或芽重）。 从不同重复中随机选择1 株植株，包括对照组在内不同浓度盐、碱处理组选择3 株植株测定幼苗根长及苗长 （利用游标卡尺测定）。

1.4 数据处理

采用Excel 软件进行数据处理及归纳，SPSS 26.0 统计学软件进行单因素方差分析， 采用邓肯法进行多重比较，试验数据结果用“平均值±标准差” 表示，P＜0.05 表示差异显著，P＞0.05 表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaCl 溶液处理对野生大豆种子萌发的影响

不同浓度NaCl 溶液处理野生大豆种子萌发指标见表1。 随着NaCl 浓度的增加，野生大豆种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数呈先升高后降低趋势； 用NaCl 溶液处理野生大豆种子时，80 mmol/L 处理组发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数最高， 发芽率高于CK （P＞0.05）；120 mmol/L处理组上述4 项指标均最低， 发芽率显著 （P＜0.05）低于80 mmol/L 处理组。 NaCl 溶液处理对野生大豆种子的相对伤害率呈先降低后升高趋势，80 mmol/L 处理组的相对伤害率最低，为13.04%，120 mmol/L 处理组的相对伤害率最高， 为52.17%。

表1 不同浓度NaCl 溶液处理野生大豆种子萌发指标

2.2 不同浓度Na2SO4 溶液处理对兴安盟野生大豆种子萌发情况的影响

不同浓度Na2SO4溶液处理野生大豆种子萌发指标见表2。随着Na2SO4浓度的增加，野生大豆种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数呈先升高后降低趋势；用Na2SO4溶液处理野生大豆种子时，30 mmol/L 处理组的发芽率、发芽势、发芽指数、 活力指数最高， 发芽势与CK 相同， 并显著（P＜0.05） 高于10 mmol/L 处理组；10、40 mmol/L处理组的发芽率较低，10 mmol/L 处理组的发芽势、发芽指数、活力指数最低。 Na2SO4溶液处理对野生大豆种子的相对伤害率呈先降低后升高趋势，30 mmol/L 处理组的相对伤害率最低，为4.35%，10、40 mmol/L 处理组的野生大豆种子相对伤害率最高，均为30.43%。

表2 不同浓度Na2SO4 溶液处理野生大豆种子萌发指标

2.3 不同浓度Na2CO3 溶液处理对兴安盟野生大豆种子萌发情况的影响

不同浓度Na2CO3溶液处理野生大豆种子萌发指标见表3。 随着Na2CO3浓度的增加，发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均呈逐渐降低趋势；20 mmol/L 处理组的发芽率与CK 差异不显著（P＞0.05），高于40 mmol/L 处理组（P＞0.05），显著（P＜0.05）高于60 mmol/L、120 mmol/L 处理组；发芽势、发芽指数、活力指数与CK 差异不显著（P＞0.05），显著 （P＜0.05） 高于40、60、120 mmol/L 处理组。Na2CO3溶液浓度为120 mmol/L 时，相对伤害率达100%，野生大豆种子不萌发。 低浓度Na2CO3溶液处理时，相对伤害率较低。 20 mmol/L 处理组的相对伤害率最低，为1.95%。

表3 不同浓度Na2CO3 溶液处理野生大豆种子萌发指标

2.4 不同浓度NaCl、Na2SO4 溶液处理对兴安盟野生大豆幼苗生长性状的影响

不同浓度盐碱胁迫对野生大豆幼苗生长性状影响结果见表4、表5。 由表4 可知，CK 野生大豆根长、苗长显著（P＜0.05）高于NaCl 溶液处理的野生大豆， 根长、 苗长随着NaCl 浓度增加而降低，80、120 mmol/L 处理组的根长、苗长显著（P＜0.05）低于20、40 mmol/L 处理组。 由表5 可知， 经不同浓度Na2SO4溶液弱碱胁迫处理的野生大豆根长、苗长随着Na2SO4浓度增加而降低；10 mmol/L 处理组的野生大豆根长及苗长最长， 与其他浓度Na2SO4溶液处理的野生大豆根长及苗长差异显著（P＜0.05），与CK 差异不显著（P＞0.05）。

表4 不同浓度NaCl 溶液处理野生大豆幼苗生长性状

表5 不同浓度Na2SO4 溶液处理野生大豆幼苗生长性状

3 讨论

种子发芽是植物生命的起点， 该阶段种子生命活动强烈，是植株抗逆性最弱的时期［12-13］。 评定种子的抗逆性，一般分为萌动前期和萌动后期。萌动前期种子的抗逆性主要以发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等指标进行评定，萌动后期主要通过胚芽与胚根等形态指标观测并判断种子抗逆能力［14］。从萌发情况来看，低浓度的盐碱胁迫对于兴安盟野生大豆影响较小，从幼苗生长性状来看，盐碱胁迫对幼苗根长、苗长影响较大，不同浓度盐碱胁迫均影响野生大豆植株生长。

3.1 不同浓度NaCl 溶液处理对野生大豆种子的影响

盐胁迫方面，随着盐胁迫浓度增加，野生大豆种子发芽势， 发芽率以及发芽指数都有不同程度下降。 NaCl 作为中性盐，低浓度时对野生大豆萌发指标影响较小，这与张晓程［15］研究结果相似。通常发芽指数与种子的活力指数成正比， 反映种子萌动前期生长状态。 经NaCl 溶液处理后，野生大豆种子的萌发指标及形态指标均呈先升高后降低趋势。 根据试验结果可知，当NaCl 溶液浓度低于120 mmol/L 时野生大豆种子可以正常萌发，当NaCl 溶液浓度为80 mmol/L 时，野生大豆发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数最高，相对伤害率最小。经NaCl 溶液处理的野生大豆中，20 mmol/L 处理组的根长及苗长最长， 这可能是由于盐离子虽然会破坏细胞膜通透性，影响植物生长发育，但低浓度盐离子对植物细胞破坏程度较小。

3.2 不同浓度Na2SO4 溶液处理对野生大豆种子的影响

弱碱胁迫方面，随着Na2SO4浓度升高，野生大豆种子发芽势、发芽率、发芽指数及活力指数均呈先升高后降低趋势， 说明低浓度的弱碱胁迫对野生大豆种子影响较小， 在一定范围内具有促进生长的作用。当Na2SO4浓度为30 mmol/L 时，发芽率、发芽势、发芽指数最高。这与NaCl 溶液处理野生大豆种子得出的结果相似，同时与袁典等［16］研究结果相近。 经Na2SO4溶液处理的野生大豆中，30 mmol/L 处理组的发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数最高，且相对伤害率最小。 Na2SO4溶液浓度为10 mmol/L 处理的野生大豆幼苗根长及苗长最长，可能是由于低浓度碱胁迫影响了植株的Na+/K+，降低了碱胁迫对种子的伤害。

3.3 不同浓度Na2CO3 溶液处理对野生大豆种子的影响

用Na2CO3溶液处理植株种子，不仅可以引起离子胁迫，也伴随高pH 值胁迫，具有更强的生态破坏力［17-19］。 Na2CO3溶于水则成为强碱溶液，pH值均在10.5 以上。 由试验结果可知， 低浓度的Na2CO3溶液处理的野生大豆种子的萌发指标和形态指标显著高于其他处理组， 这一点与崔京荣等［20］利用Na2CO3溶液胁迫不同花卉种子试验结果相似。 野生大豆种子萌发指标随着Na2CO3溶液浓度增加而降低，相对伤害率与发芽率成反比，与Na2CO3溶液浓度成正比。 Na2CO3浓度越低，野生大豆受到的伤害越小。由于盐碱浓度的提高，种子吸水能力受到抑制， 影响种子内多种酶活动以及代谢，进而影响种子的萌发与生长。 试验过程中，经Na2CO3溶液处理的野生大豆种子萌发后幼苗生长状态不良，多数呈暗棕色，并带有不良气味，这可能是由于Na2CO3固体遇水变为强碱溶液，对幼苗伤害较大，但是低浓度盐碱胁迫，在一定程度上可能对种子萌发产生积极作用。

4 结论

低浓度盐碱胁迫对内蒙古兴安盟野生大豆萌发指标影响较小，弱碱、中性盐在一定浓度内可以促进野生大豆种子萌发， 不同浓度盐碱胁迫均对野生大豆生长性状有影响，浓度越高，伤害越大。