不同浓度NaCl 溶液对甜瓜种子发芽的影响

张 云 胡世琦 张 岩 薛 爽 金汉帅 周 敬 郑 昊

（吉林市农业科学院 吉林 吉林 132000）

土壤中可溶性盐在土壤表面层积量达到一定程度将会导致土壤盐化， 同时随着pH 的上升土壤性质逐渐碱化。 盐碱胁迫通过渗透胁迫、 离子毒害等形式影响着作物对养分的吸收利用， 使其生长发育受到制约。甜瓜（Cucumis melo L.）作为盐碱地区的主栽作物，在轻度盐碱中可提早成熟，并且增加糖分含量，因此探究甜瓜耐盐性对栽培种植、稳产增产及改良品质等方面具有重要意义。 种子从吸水膨胀到胚胎轴伸长， 均需要充足的水分使其种皮软化， 氧气透过膜结构进入种子内部， 同时在适宜的温度下才能够正常发芽。 在此期间土壤盐碱化将会制约着种子吸水能力，对种子萌发产生影响。 张贝贝[1]在对甜瓜种子萌发和生理特性的研究中发现， 低浓度盐分（50 mmol/L）对种子萌发具有促进作用，随着盐分浓度升高，甜瓜种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长度等均开始下降。 熊韬等[2]的研究得出相似结论，50 mmol/L NaCl 能促进甜瓜种子萌发和胚根生长，相对发芽指数、相对活力指数、胚根生长量与NaCl 浓度呈负相关。然而张晓燕等[3]通过复合盐碱胁迫发现，50 mmol/L 盐碱胁迫抑制了甜瓜种子的萌发率，降低了各项生理生化指标。 杨丽敏等[4]通过对42 个甜瓜品种的耐盐性研究发现， 随着盐浓度增加种子受到的抑制作用增强， 在盐浓度为100 mmol/L 时发芽率无明显差异，发芽势与发芽指数均受到影响；在盐浓度为200 mmol/L 时不同品种的发芽率、发芽势、发芽指数等出现显著差异。 当前盐分对甜瓜种子萌发及幼苗生长发育方面的研究较为深入，然而不同品种的耐盐性有所不同，为更好地进行栽培种植，提前对甜瓜种子进行耐盐性试验是有必要的。 本试验以农大9 号甜瓜种子作为供试材料，设置浓度为0（CK）、50 mmol/L、 100 mmol/L、 150 mmol/L、 200 mmol/L、250 mmol/L、300 mmol/L 的NaCl 溶液进行胁迫处理，研究不同浓度盐分处理对甜瓜种子萌发的影响，分析适合该品种生长发育的最佳盐分浓度， 以期为今后甜瓜的栽培种植及培育新品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2022 年在吉林市农业科学院组培实验室进行，供试甜瓜品种为农大9 号，供试试剂为NaCl分析纯（GB/T 1266-2006），供试仪器为RXZ 智能型人工气候箱、AUY220 电子分析天平和游标卡尺。

1.2 试验设计

1.2.1 种子吸水试验 使用蒸馏水配制成不同浓度的NaCl 溶液进行种子吸水试验，盐溶液浓度分别为0（CK）、50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L、250 mmol/L、300 mmol/L。 每组挑选籽粒饱满的甜瓜种子50 粒放入烧杯，用不同浓度的NaCl 溶液浸泡，每个处理设置3 次重复。 前期记录种子干重，之后每小时用滤纸吸干种子外皮上多余水分， 测量种子吸水后质量，计算5 h 内的吸水率。

1.2.2 种子萌发试验 种子发芽试验采用培养基滤纸培养法。 在洁净烘干的培养皿中放入双层滤纸，分别加入0 （CK）、50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L、250 mmol/L、300 mmol/L 的NaCl 溶液，使滤纸浸足水分。 选取籽粒饱满、大小一致的种子，置于培养皿中，放入（25±1）℃的培养箱中进行黑暗培养。 期间注意经常换培养溶液，保持培养皿中溶液浓度相对稳定，防止水分蒸发使溶液浓度上升。 每个处理设置3 次重复，每次重复50 粒种子。

1.3 测定项目与方法

种子培养3 d 后开始记录总发芽数及新发芽数，根据表1 计算公式测定种子发芽率、发芽势。 培养第7 d 时测量胚根长度、一级侧根数。 通过胚根长度测定发芽指数、活力指数。 以胚根伸出种皮2 mm 为发芽标志，一级侧根计数标准为长度＞3 mm。

表1 指标计算公式

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaCl 溶液对种子吸水率影响

吸水率代表着种子吸收水分的速度， 在相同条件下， 吸水率高的种子能够较快达到发芽所需要的水分含量，进而提前发芽。

通过不同浓度NaCl 溶液对甜瓜种子进行浸种试验，测量并分析种子5 h 内每小时的吸水率变化可知，不同浓度NaCl 溶液处理组与对照组间的差异不显著。 这可能是因为浸种前期种子吸水通过吸胀吸水，细胞内水分少，无法进行渗透作用。 这一时期种子主要利用蛋白质、 淀粉、 纤维素等亲水性物质吸水， 影响吸水率的因素与种子所在溶液浓度关系不大。 由图1 可知，随着浸泡时间的延长，甜瓜种子的吸水率逐渐增加直至平缓， 平均吸水率为24.61%～41.51%。 结果表明，种子对于水分的吸收具有一定的量，在长时间浸泡的过程中，种子吸水膨胀到一定程度后，不能够对水分进行有效保存，超过限制将使种子细胞壁破裂，无法继续发芽生长。

图1 不同浓度NaCl 溶液对种子吸水率的影响

2.2 不同浓度NaCl 溶液对种子发芽速率、 发芽率的影响

发芽速率是种子重要的农艺性状， 种子萌发的速度可有效表明其活性； 发芽率是衡量种子质量的标准之一，在相同条件下，种子发芽率越高表明种子质量越好。 本试验通过研究不同浓度NaCl 溶液浸泡1～7 d 种子的发芽情况，探究其对发芽速率及发芽率的影响（图2）。

图2 不同浓度NaCl 溶液对种子发芽率的影响

不同浓度NaCl 溶液处理与对照相比，NaCl 溶液浓度为50 mmol/L 时对发芽速率有一定的促进作用，在第2 d 种子发芽率就达到80%左右；在＞50 mmol/L时对甜瓜发芽速率有明显抑制作用，在100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L 处理中种子在第3 d 开始发芽， 在250 mmol/L、300 mmol/L 处理中种子第4 d 发芽， 表明随着NaCl 溶液浓度的增加， 种子发芽所需要的浸泡时间延长，降低了种子发芽速率；另外，低浓度NaCl 溶液浸泡对发芽率有促进作用， 而高浓度NaCl 溶液浸泡显著降低了种子发芽率， 其中50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L 的处理组第7 d发芽率已经在85%以上，200 mmol/L、250 mmol/L、300 mmol/L 的处理组发芽率仅在20%左右。 可见当溶液浓度在200 mmol/L 以上时， 对甜瓜种子发芽速率、发芽率的影响很大。100 mmol/L、150 mmol/L 浓度的NaCl 胁迫下种子发芽虽然受到抑制，但是发芽迅速且整齐，对甜瓜生产影响相对较小。

2.3 不同浓度NaCl 溶液对种子发芽势的影响

发芽势是评价种子的发芽速度和发芽整齐度的指标。 由图3 可知，不同浓度NaCl 溶液处理下，随着浓度的增加，种子发芽势呈现上升后骤降的趋势，在NaCl 溶液浓度为50 mmol/L 时对种子发芽势具有促进作用。 观察整个趋势发现， NaCl 溶液浓度在0～150 mmol/L 时，其发芽势在80%左右，与对照相比不明显，而在200～300 mmol/L 时，其发芽势仅在20%左右，与对照相比存在显著性差异，这表明高浓度NaCl溶液处理严重影响种子的发芽势。 针对发芽势与发芽率进行相关性分析发现，两者呈现显著正相关，相关系数为0.998 5，决定系数为0.997 1，线性回归方程为y=1.139 3x-15.347。

图3 不同浓度NaCl 溶液对种子发芽势的影响

2.4 不同浓度NaCl 溶液对种子发芽指数的影响

发芽指数反映的是种子日发芽数， 指数越大表示该种子发芽所用时间越短，发芽速度越快，因此作为衡量作物发芽能力及活力相较于发芽率更标准一些。由图4 可知，不同浓度NaCl 溶液处理下，随着浓度的增加种子发芽指数呈阶梯下降的趋势，在0～50 mmol/L时发芽指数在140.00 左右，100～150 mmol/L 时发芽指数在100.00 左右，200～300 mmol/L 时发芽指数为9.80～32.70， 这表明种子发芽指数与NaCl 溶液浓度呈显著负相关， 其浓度过高将影响种子发芽时间及种子活性。

图4 不同浓度NaCl 溶液对种子发芽指数的影响

2.5 不同浓度NaCl 溶液对种子活力指数的影响

活力指数主要反应种子萌发速度与幼苗整齐度。 由图5 可知，不同浓度NaCl 溶液处理下，随着浓度的增加种子活力指数直线下降， 下降幅度分别为28.66%、73.70%、88.56%、97.64%、99.06%、99.65%，这表明种子活力指数与NaCl 溶液浓度呈显著负相关，其浓度的增加对种子胁迫作用增强，严重影响种子萌发，降低其活力指数。

图5 不同浓度NaCl 溶液对种子活力指数的影响

2.6 不同浓度NaCl 溶液对种子胚根长度的影响

胚根作为种子营养运输器官， 其长度与死亡率呈负相关。 由图6 可知， 不同浓度NaCl 溶液处理下， 随着浓度的增加种子胚根长度呈直线下降的趋势， 其生长发育受到抑制作用。 相较于对照组，50～300 mmol/L 浓度处理分别下降27.8%、65.2%、83.5%、90.1%、93.0%、94.9%，当NaCl 溶液浓度＞200 mmol/L时，主根短缩至3～6 mm，这表明高浓度NaCl 溶液抑制胚根长度增加，严重时将会导致种子死亡。

图6 不同浓度NaCl 溶液对种子胚根长度的影响

2.7 不同浓度NaCl 溶液对种子一级侧根数量的影响

一级侧根数量是衡量种子根系质量的重要指标，一级侧根数量越多代表根系质量越好。 由图7 可知，不同浓度NaCl 溶液处理下，随着浓度的增加种子一级侧根数量呈先上升后下降的趋势，在NaCl 浓度为50～150 mmol/L 时对种子侧根数量增加具有促进作用，数量在12～13 根；在200 mmol/L 时具有明显的抑制作用，数量在0～1.5 根；在超过250 mmol/L 时对种子具有灭活的效果，完全不生长一级侧根。 这表明，低浓度NaCl 溶液（≤150 mmol/L）处理可促进一级侧根的生长发育，高浓度（≥200 mmol/L）则抑制。

图7 不同浓度NaCl 溶液对种子一级侧根数的影响

3 讨论与结论

3.1 讨论

本次试验中，甜瓜种子在不同浓度的NaCl 溶液胁迫条件浸种5 h， 发现NaCl 溶液浓度对浸种早期种子的吸水率影响较小，这与王广印等[5]在黄瓜上得到的试验结果相似。 可能因为甜瓜种子在吸胀阶段细胞原生质处于凝胶状态，细胞膜还没有得到修复，水分在衬质势的作用下以扩散的方式迅速进入细胞内。 这时吸水方式与外界溶液浓度无关联， 对吸水率的影响很小。 发芽速率、 发芽率、 发芽势、 发芽指数、 活力指数在一定程度上能够反映甜瓜的发芽整齐度， 同时根据其发芽速率以及活力指数能够很好反映甜瓜对盐碱环境的适应能力。 根系作为甜瓜生长发育过程中营养物质的运输器官，其胚根长度、一级侧根数对运输速率有着很大的影响。 伍林涛等[6]的研究认为，植物具有一定的耐受性，在盐浓度在一定阙值范围时并不会对作物造成伤害， 待超过阙值范围才会对作物产生胁迫作用。 王喜涛等[7]的研究发现，低浓度NaCl（50 mmol/L）胁迫能够促进大部分甜瓜种子发芽， 这可能是由于盐分对作物的生长与阴离子的抑制作用存在一个平衡点， 在一定阙值内提高NaCl 浓度打破了这种平衡，造成植物体内矿物质营养失衡进而引起促生长效果。 随着浓度的增加，发芽率、 发芽势、 发芽指数、 胚根长度、 一级侧根数等指标整体表现下降的趋势， 这可能是因为高浓度对植物细胞产生毒害作用， 导致细胞膜渗透失调，即低浓度促进生长、高浓度产生抑制效果。张树明等[8]的研究表明，0～50 mmol/L 浓度的NaCl 溶液对甜瓜种子胚根生长有促进作用，其中50 mmol/L NaCl 溶液效果最佳。 本试验研究发现，0～50 mmol/L的NaCl 溶液对甜瓜种子发芽速率、发芽率、发芽势、发芽指数等具有一定促进作用，＞150 mmol/L NaCl 溶液处理下对甜瓜种子具有抑制作用，其中50 mmol/L NaCl 溶液的促进效果最佳，与前人的研究结果一致。

3.2 结论

盐分是影响植物生长和产量的一个重要环境因子，盐分胁迫几乎会影响植物所有重要的生命过程。本试验通过对甜瓜种子在不同浓度NaCl 溶液下的吸水率、发芽速率、发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长度、一级侧根数等指标的测定，得出以下结论：①甜瓜种子在不同浓度NaCl 溶液处理下，吸水率各组间的差异不显著； ②NaCl 溶液浓度＜50 mmol/L对种子发芽速率、发芽率、发芽势有促进作用，其中50 mmol/L NaCl 溶液浓度下对种子萌发的促进效果最佳，＞150 mmol/L 则产生抑制作用，随着NaCl 溶液浓度的增加，发芽指数、活力指数、胚根长度均呈下降趋势； ③NaCl 溶液浓度在50～150 mmol/L 时种子一级侧根数有所增加，NaCl 溶液浓度＞200 mmol/L 则会抑制一级侧根数量。