盐胁迫对牧草型菊苣种子萌发及幼苗生长的影响

李 娟，王丽慧，王 莹，王 贵，周振婕，孙雪梅

(青海大学农林科学院青海省蔬菜遗传与生理重点实验室,西宁 810016)

目前，土壤盐渍化程度不断上升，全球盐渍土的总面积约1.1×109hm2[1]。我国盐渍土总面积为3.69×107hm2，大部分分布于青海、新疆等西北地区[2-3]。青海地区盐渍土渗透性强,对植物生长危害较大[4]。盐渍土地是我国最主要的中低产田类型之一，其中所含盐渍抑制植物的生长发育，严重影响我国土地的利用率[5]。

菊苣为菊科植物，对土壤盐碱适应力较强[6]。菊苣的叶片可以用于凉拌制菜[7]，根以及其他部分可以入药，具有健胃等功效[8]。菊苣也可作为牧草进行种植[9]。选育耐盐的牧草型菊苣可以使盐碱地得到更好的利用，对西北地区的牧草型菊苣发展具有一定的意义。当前对牧草型菊苣种子萌发期耐盐性的研究较少，尤其是较系统的菊苣种子发芽期的耐盐性、耐盐阈值等的研究。

表1 不同处理对发芽率的影响Table 1 Effects of different treatments on germination rate

本研究以6种牧草型菊苣为材料，研究不同浓度NaCl溶液对菊苣种子萌发期的影响，采用相关性分析等方法对菊苣萌发期指标进行分析，确定其最适宜耐盐浓度，为牧草型菊苣在西北盐碱土地上种植提供理论依据，此外也为其作为牧草饲料的种植利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料为常见的牧草型菊苣，共6个品种。分别为“欧洲”“将军”“玲珑”“普那”“哈哈草”和“斯巴达”菊苣，由青海省农林科学院提供。

1.2 方 法

种子发芽实验采用纸上发芽法进行。选取颗粒饱满的6个品种菊苣种子，用浓度分别为50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L、250 mmol/L和300 mmol/L的NaCl溶液处理，超纯水作为对照(ck)。每个盐浓度处理3个重复，共126个培养皿。每天补充相应的溶液。培养皿置于25 ℃/18 ℃、光照12 h的培养箱内。共记录7 d内种子萌发及幼苗生长状况。

1.3 指标测定

部分计算公式参照文献[10]、文献[11]如下：

发芽率(%)= (7 d内发芽数/供试种子数)×100%；

发芽势(%)=(发芽初期3 d内正常发芽数/供试种子数)×100%；

发芽指数=∑(Gt/Dt);

活力指数=发芽指数×S。

式中,Gt为t天种子发芽数,Dt为对应发芽日数;S为鲜重。

耐盐性评价指标[12]： 以“欧洲”“将军”“玲珑”“普那”“哈哈草”和“斯巴达”种子的盐处理浓度为自变量(x)，相对发芽率为因变量 (y1)建立函数方程，相对胚根长为因变量 (y2)建立函数方程。

1.4 数据处理

采用Excel 2016和SPSS 26.0软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对菊苣发芽率和发芽势的影响

由表1可知，各品种种子发芽率随盐浓度的升高呈下降趋势，“欧洲”和“将军”在盐浓度为150 mmol/L时，发芽率在60%以上，其中“将军”在浓度为50 mmol/L时发芽率显著降低，“欧洲”在浓度为200 mmol/L时发芽率显著降低。“欧洲”与“将军”的发芽率在盐浓度为150 mmol/L和300 mmol/L时有显著差异。“玲珑”和“普那”在盐浓度为150 mmol/L时，其发芽率呈显著下降趋势。“哈哈草”和“斯巴达”分别在盐浓度为100 mmol/L和250 mmol/L时，发芽率显著下降。在ck中，“哈哈草”和“斯巴达”发芽率显著低于“欧洲”“将军”“玲珑”和“普那”。在盐浓度为50 mmol/L和100 mmol/L时，“普那”“哈哈草”和“斯巴达”发芽率显著低于“欧洲”“将军”“玲珑”。在盐浓度为150 mmol/L时，“将军”发芽率显著高于其他品种。在盐浓度为200 mmol/L和250 mmol/L时，“欧洲”和“将军”发芽率显著高于“玲珑”“普那”“哈哈草”和“斯巴达”。在盐浓度为300 mmol/L时，“欧洲”发芽率显著高于其他5种品种。综上可知，盐浓度为200 mmol/L时，可显著抑制菊苣种子的发芽率。

由表2可知，6种种质的种子发芽势均低于ck，且随着盐浓度升高而降低。其中“欧洲”在200 mmol/L的盐胁迫下发芽势显著降低，“将军”在150 mmol/L的盐浓度下发芽势显著下降，“玲珑”在100 mmol/L的盐浓度下发芽势显著下降，且在200 mmol/L浓度时不再发芽。“普那”在150 mmol/L的盐浓度下发芽势显著下降，且在200 mmol/L时不再发芽。“哈哈草”和“斯巴达”在50 mmol/L的盐浓度下发芽势显著下降。盐浓度为200 mmol/L和250 mmol/L时，“将军”发芽势显著高于“玲珑”和“普那”，且与其他5品种差异显著。但当浓度为300 mmol/L时“欧洲”发芽势高于其他5个品种且差异显著。综上，200 mmol/L及以上的盐浓度可显著抑制6种菊苣种子萌发，使其发芽率与发芽势显著降低。

表2 不同处理对发芽势的影响Table 2 Effects of different treatments on germination potential

表3 不同处理对发芽指数的影响Table 3 Effects of different treatments on germination index

2.2 盐胁迫对菊苣发芽指数和活力指数的影响

由表3、表4可知，6个品种的发芽指数和活力指数都随着盐浓度的升高呈下降的趋势。ck、50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L盐胁迫下“欧洲”“将军”和“玲珑”发芽指数显著高于“普那”“哈哈草”和“斯巴达”(p<0.05)(表3)。200 mmol/L胁迫下“欧洲”“将军”显著高于另4个品种。250 mmol/L和300 mmol/L胁迫下“欧洲”显著高于其他5个品种。在50 mmol/L时，“欧洲”“将军”和“哈哈草”显著高于“普那”和“斯巴达”，显著低于“玲珑”。在100 mmol/L、150 mmol/L时，“欧洲”和“将军”显著高于“普那”“哈哈草”和“斯巴达”，显著低于“玲珑”。在200 mmol/L、250 mmol/L时,“将军”显著高于另5个品种。在300 mmol/L时，“欧洲”显著高于其他5个品种。

“欧洲”在150 mmol/L及以上浓度胁迫下，发芽指数显著降低，在盐浓度为100 mmol/L及以上时，其活力指数显著下降。“将军”在150 mmol/L及以上浓度下两个指数均显著下降。“将军”在浓度300 mmol/L时活力指数数值为0，说明高浓度的盐浓度抑制了种子的发芽。“玲珑”在100 mmol/L及以上浓度下两个指数都显著下降。“普那”在100 mmol/L胁迫下发芽指数下降，150 mmol/L胁迫下活力指数下降，250 mmol/L浓度及以上，发芽指数小于1%，活力指数为0，表明高浓度盐胁迫使其种子不再有活力，且其不再萌发。“哈哈草”在50 mmol/L及以上浓度时，两个指数均显著下降。“斯巴达”在50 mmol/L及以上浓度时，发芽指数和活力指数均显著下降。综上，150 mmol/L及以上的盐胁迫可显著抑制“欧洲”和“将军”的发芽指数和活力指数，100 mmol/L以上的盐胁迫可显著抑制“玲珑”和“普那”，50 mmol/L以上盐胁迫可显著抑制“哈哈草”和“斯巴达”。150 mmol/L及以上的盐胁迫可显著抑制6个品种的发芽指数和活力指数。

表4 不同处理对活力指数的影响Table 4 Effects of different treatments on vitality index

表5 不同处理对6份种质幼苗生长的影响Table 5 Effects of different treatments on seedling growth of 6 germplasms

2.3 盐胁迫对菊苣幼苗生长的影响

由表5可知，在50 mmol/L盐胁迫下“将军”和“哈哈草”两个品种的苗高较ck略高，差异不显著(p<0.05)。在50 mmol/L和100 mmol/L盐浓度下，“玲珑”的苗高较ck略高，差异不显著。说明低盐浓度胁迫对“将军”“哈哈草”以及“玲珑”的幼苗生长没有显著的影响。“欧洲”在250 mmol/L较高浓度下，“将军”在100 mmol/L中低盐浓度下，“普那”在50 mmol/L低浓度下，“玲珑”与“哈哈草”在200 mmol/L中高浓度下，“斯巴达”在300 mmol/L高浓度盐胁迫下，幼苗生长呈现被盐浓度显著抑制的情况。综上可知，6个品种的幼苗在300 mmol/L的高浓度下，其生长都会受到抑制，但其受到生长抑制的起始浓度不同。

从胚根长短来进行研究，发现与ck相比，6个种菊苣品种的胚根长度较低，且随着盐浓度的升高而下降。与ck相比，“欧洲”在150 mmol/L以上盐浓度时，其胚根长分别显著降低。“将军”在100 mmol/L、150 mmol/L和250 mmol/L浓度时，胚根长显著降低，200 mmol/L和300 mmol/L浓度时显著升高。“玲珑”与“普那”在200 mmol/L以上盐浓度时，其胚根长显著降低。“哈哈草”在盐浓度150 mmol/L及以上，其胚根长显著降低。“斯巴达”在盐浓度50 mmol/L、100 mmol/L、200 mmol/L和250 mmol/L时，胚根长显著下降；150 mmol/L和300 mmol/L盐浓度时显著上升。

表6 6份种质的相对发芽率与盐浓度的回归分析Table 6 Regression analysis of relative radicle length and salt concentration of 6 germplasms

表7 6份种质的相对胚根长与盐浓度的回归分析Table 7 Regression analysis of relative germination rate and salt concentration of 6 germplasms

2.4 综合耐盐性评价

将菊苣种子的相对发芽率和相对胚根长度与盐处理液浓度进行拟合曲线预测以及回归分析，以求获得拟合程度较优的曲线，结果(表6和表7)表明，在相对发芽率方面，“欧洲”“将军”“玲珑”“普那”和“哈哈草”为三次曲线函数关系，“斯巴达”为二次函数关系。在相对胚根长方面，“欧洲”为二次曲线函数关系。“将军”“玲珑”“普那”和“哈哈草”为三次曲线函数关系，“斯巴达”为对数函数关系。由建立的最优函数方程可知，在种子萌发阶段 (相对发芽率)，“欧洲”“将军”“玲珑”“普那”“哈哈草”和“斯巴达”的耐盐适宜浓度依次是70.16、133.63、68.15、99.17、39.15、67.45 mmol/L。耐盐半致死浓度分别为153.2、305.98、177.14、175.48、208.59、141.88 mmol/L。耐盐极限浓度分别为227.5、333.02、271.21、284.03、324.23、265.97 mmol/L，从大到小依次为 “将军”“哈哈草”“普那”“玲珑”“斯巴达”“欧洲”。幼苗阶段(相对胚根长)，“欧洲”“将军”“玲珑”“普那”“哈哈草”和“斯巴达”的耐盐阈值分别为145.9，229.22，165.27，160.33，90.72和47.68，从大到小依次为 “将军”“玲珑”“普那”“欧洲”“哈哈草”“斯巴达”。综上，在萌发时期，“将军”耐盐程度最高，“欧洲”耐盐程度最低。在幼苗生长阶段“将军”耐盐性优于其他5个品种，“斯巴达”最低。综合耐盐度最高的品种为“将军”，最低的品种为“斯巴达”。

3 结论与讨论

种子萌发受到多种逆境因素的影响，如干旱[13]、低温[14]和盐碱胁迫[15]等，与此同时，萌发期是对外来胁迫响应比较敏感的时期，也是进行耐盐性研究的比较重要时期[16]。6个品种的发芽率和发芽势均随着盐浓度的升高呈下降趋势，且下降的幅度不尽相同，这与郭丹丹[17]，李玉梅等[18]的研究结论一致，不同品种对于盐胁迫的响应、耐受程度不同，高浓度盐胁迫下，“玲珑”“普那”和“哈哈草”的发芽势均为0，说明此时已停止萌发。

利用种子萌发和幼苗生长[19]的试验，可初步预见6个品种在不同浓度的盐胁迫中萌发成长状况，可以反映出不同牧草型菊苣对盐胁迫的响应情况。本试验研究表明，极高浓度的盐胁迫对菊苣幼苗高度的影响大于根长。推测是因为高浓度盐胁迫使菊苣的细胞质壁分离，从而导致发芽阶段的根生长受到的抑制程度略小于芽[20]。本研究与梁正伟等[21]的研究结果基本一致。

进行不同NaCl浓度下菊苣种子的发芽率和胚根长等数据分析和对菊苣不同品种间耐盐性的相关研究，可以快速筛选牧草型菊苣的耐盐性品种 。本研究结果表明，盐胁迫对6个菊苣品种的萌发以及幼苗生长有一定的抑制作用，且200 mmol/L的盐浓度可以显著抑制菊苣种子萌发。经综合考虑，6个品种的综合耐盐性依次为：“将军”>“普那”>“玲珑”>“哈哈草”>“欧洲”>“斯巴达”。