盐碱胁迫对黄秋葵种子萌发的影响

姜子俊，徐 炎，裴 毅，聂江力

（天津农学院 园艺园林学院，天津 300384）

黄秋葵为锦葵科秋葵属的一年生草本植物，其嫩果荚食用口感滑嫩，营养丰富，蛋白质含量较高，富含人体所需的多种氨基酸，脂肪酸含量丰富[1]。近年来，黄秋葵在我国的种植面积逐年增加，种植范围较广，其中山东省2016年黄秋葵的种植面积达到2万hm2，产量占全国种植面积的10%，珠三角、长江流域、黄河流域等地均有黄秋葵种植[2]。

黄秋葵籽粒咖啡碱的含量较高，黄阿根等[3]对其营养成分及咖啡碱含量进行了测定，表明黄秋葵籽粒中的咖啡碱含量可达1%，认为黄秋葵籽粒可作为咖啡豆提取咖啡碱的代替品。黄秋葵叶片的营养价值较高，但由于口感等原因未被人们日常食用[4]。黄秋葵叶片可用于加工饲料，能提高饲料中的营养成分含量。吴佳静等[5]发现在喂养海兰褐壳蛋鸡时，在饲料中加入适量的黄秋葵叶片粉末能提高海兰褐壳蛋鸡的产蛋率，对鸡蛋的着色等商品性状有一定的提升作用。市场上已经有很多类型的黄秋葵加工制品，常见的有秋葵干、秋葵汁、秋葵饼干，黄秋葵还可以被加工制作成腌制品与食用胶。徐康[6]还对秋葵在啤酒酿造中的作用进行了探究，证实黄秋葵的深加工有很大的发展前景。

盐碱土利用是一个世界性难题，我国研究人员在农作物对盐碱地耐受程度方面的研究十分深入。就黄秋葵而言，唐宁等[7]对秋葵在不同浓度海水中的光合作用与抗氧化物质进行了研究，发现在低浓度海水中，秋葵的丙二醛含量升高不明显，这说明秋葵可能在低浓度盐碱环境条件下能够正常生长。曹亚萍等[8]研究了Na2CO3对黄秋葵种子萌发的影响，发现黄秋葵种子对10 mmol·L－1的碱胁迫具有一定的耐受性。

目前，关于黄秋葵对逆境反应的研究主要集中在逆境条件下对其光合作用、营养积累、果实营养等方面，在盐碱胁迫对黄秋葵种子萌发的影响方面研究较少。本研究选用不同浓度NaCl和不同浓度NaHCO3溶液处理黄秋葵种子，探讨黄秋葵种子的耐盐碱能力，为黄秋葵在盐碱地上种植提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

黄秋葵：由天津农学院园艺园林学院提供。

1.2 种子处理

试验选取籽粒饱满、大小均匀、无虫洞的黄秋葵种子，温汤浸种20 min后，用0.1% KMnO4溶液浸泡10 min，对种子进行消毒，浸泡后用流水冲洗20 min，直至冲洗干净。

1.3 试验方法

配制不同浓度梯度的NaCl溶液与NaHCO3溶液，即2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaCl溶液和2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaHCO3溶液，以蒸馏水为对照（CK）。

准备若干90 mm直径的培养皿，在培养皿内垫入双层滤纸，用上述不同浓度溶液分别对滤纸进行润湿，待滤纸湿透且无多余溶液溢出，随机挑选已经处理好的黄秋葵种子，每个培养皿中放入50粒种子，在种子上覆盖一层相同浓度溶液润湿的滤纸，对照组（CK）溶液为蒸馏水，每组设3次重复，盖上培养皿盖，置于25 ℃的恒温培养箱中，每日定时观察并记录黄秋葵种子的发芽情况，同时更换培养皿中的滤纸，滴入相应浓度溶液，使黄秋葵种子的发芽环境相对稳定。当种子胚根长度达2 mm以上时，视为种子萌发，在种子萌发第7天时测定黄秋葵幼苗鲜质量与胚根长。

1.4 测定指标与统计方法

根据黄秋葵种子的萌发情况与苗鲜质量，计算其发芽率（GR）、发芽势（GE）、相对发芽率、相对伤害率、发芽指数（GI）、活力指数（VT）。

1.5 数据处理

数据采用IBM SPSS Statistics 24进行方差分析，采用最小显著差异法（LSD）进行多重比较分析，用Origin 2019进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaCl胁迫下黄秋葵种子的萌发情况

不同浓度NaCl处理对黄秋葵种子的萌发影响不同，图1和图2数据为发芽试验第4天的调查数据。随着NaCl浓度的上升，黄秋葵种子的发芽率呈逐渐下降趋势（图1和图2）。在无盐胁迫时（CK），黄秋葵种子的发芽率最高，可达94%。黄秋葵种子的发芽主要集中在前4 d，4 d后种子的发芽率变化趋于平缓，8‰以上浓度NaCl处理黄秋葵种子的发芽率均较低，且变化不大。当NaCl浓度从2‰升至4‰时，黄秋葵种子的发芽率下降幅度最为明显。在不同浓度NaCl胁迫下，黄秋葵种子的萌发随着NaCl浓度的上升而下降，当NaCl浓度高于8‰时，黄秋葵种子的发芽进程明显延迟。

图1 不同浓度NaCl胁迫下黄秋葵种子的发芽情况

图2 不同浓度NaCl胁迫下黄秋葵种子的累积发芽曲线

黄秋葵种子的发芽率、发芽势、相对发芽率均表现出随着NaCl浓度的上升而下降的趋势，相对伤害率随着NaCl浓度的上升而上升（表1）。2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaCl处理黄秋葵种子的发芽率和发芽势皆低于对照组（CK），差异极显著。在无盐胁迫时（CK），黄秋葵种子发芽率可达94%，而随着NaCl浓度每上升2‰，黄秋葵种子的发芽率显著下降，当NaCl浓度到达8‰时，黄秋葵种子的发芽率下降幅度不再显著。不同浓度NaCl处理也影响了黄秋葵种子的发芽势，对照组（CK）的发芽势为89.33%，随着NaCl浓度的上升，黄秋葵种子的发芽势也逐渐下降，在NaCl浓度为6‰以上时，黄秋葵种子的发芽势下降速率趋于平缓。同时，黄秋葵种子的相对发芽率也随着NaCl浓度的上升而下降，相对伤害率逐渐上升。

表1 不同浓度NaCl胁迫下黄秋葵种子的发芽率、发芽势、相对发芽率、相对伤害率

不同浓度NaCl处理黄秋葵种子的苗鲜质量、胚根长、发芽指数、活力指数均表现出随着NaCl浓度的上升而下降的趋势（表2）。2‰浓度NaCl处理黄秋葵种子的苗鲜质量略低于对照组（CK），差异不显著；4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaCl处理黄秋葵种子的苗鲜质量低于对照组（CK），差异极显著。2‰浓度NaCl处理黄秋葵种子的胚根长略低于对照组（CK），差异不显著；4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaCl处理黄秋葵种子的胚根长低于对照组（CK），差异极显著；在NaCl浓度为6‰～12‰时，黄秋葵种子的胚根长下降速率较为平缓。2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaCl处理黄秋葵种子的发芽指数和活力指数皆低于对照组（CK），差异极显著；在NaCl浓度为8‰～12‰时，黄秋葵种子的发芽指数下降速率较为平缓；在NaCl浓度为6‰～12‰时，黄秋葵种子的活力指数下降速率较为平缓。

表2 不同浓度NaCl胁迫下黄秋葵种子的苗鲜质量、胚根长、发芽指数、活力指数

当NaCl浓度上升至2‰时，从黄秋葵种子的苗鲜质量和种子胚根长2个指标来看，2‰浓度NaCl处理对黄秋葵种子萌发生长的抑制作用与对照组（CK）差异不显著。在NaCl浓度为4‰～12‰范围内，随着NaCl浓度的上升，黄秋葵种子萌发后的苗鲜质量和胚根长与对照组（CK）差异极显著。

2.2 不同浓度NaHCO3胁迫下黄秋葵种子的萌发情况

不同浓度NaHCO3处理对黄秋葵种子的发芽具有抑制作用。随着NaHCO3浓度逐渐上升，黄秋葵种子的发芽率、发芽势、相对发芽率均表现出下降趋势，相对伤害率随着NaHCO3浓度的上升而逐渐上升（表3）。2‰浓度NaHCO3处理黄秋葵种子的发芽率低于对照组（CK），差异不显著；4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaHCO3处理黄秋葵种子的发芽率低于对照组（CK），差异极显著。2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaHCO3处理黄秋葵种子的发芽势均低于对照组（CK），差异极显著。

表3 不同浓度NaHCO3胁迫下黄秋葵种子的发芽率、发芽势、相对发芽率、相对伤害率

在NaHCO3浓度为2‰～4‰时，黄秋葵种子的发芽率和发芽势下降速率较为平缓；在NaHCO3浓度高于4‰后，其对黄秋葵种子的发芽率和发芽势影响较大。

随着NaHCO3浓度的上升，黄秋葵种子的苗鲜质量和胚根长逐渐下降，发芽指数和活力指数在受到碱胁迫后也呈现逐渐下降的趋势（表4）。2‰浓度NaHCO3处理黄秋葵种子的苗鲜质量低于对照组（CK），差异不显著；4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaHCO3处理黄秋葵种子的苗鲜质量低于对照组（CK），差异极显著。2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaHCO3处理黄秋葵种子的胚根长均低于对照组（CK），差异极显著；在NaHCO3浓度为6‰～12‰时，黄秋葵种子的胚根长下降速率趋于平缓。2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰浓度NaHCO3处理黄秋葵种子的发芽指数和活力指数皆低于对照组（CK），差异极显著。在NaHCO3浓度为8‰～12‰时，黄秋葵种子的活力指数下降速率趋于平缓。当NaHCO3浓度为4‰以上时，黄秋葵种子的胚根生长受到较强抑制，下降幅度变小。

表4 不同浓度NaHCO3胁迫下黄秋葵种子的苗鲜质量、胚根长、发芽指数、活力指数

在黄秋葵种子发芽试验第4天后，不同浓度NaHCO3处理黄秋葵种子的发芽率均趋于平缓，黄秋葵种子的萌发也集中在前4 d（图3）。当NaHCO3浓度为8‰～12‰时，黄秋葵种子的发芽率变化不再显著。在NaHCO3胁迫下黄秋葵种子的萌发随着NaHCO3浓度的上升而延迟，当NaHCO3浓度高于10‰时，黄秋葵种子的发芽进程明显出现延迟现象。

图3 不同浓度NaHCO3胁迫下黄秋葵种子的累积发芽曲线

2.3 不同浓度NaCl和不同浓度NaHCO3溶液胁迫下黄秋葵种子的发芽率

在NaCl和NaHCO3胁迫下黄秋葵种子的发芽率均受到抑制。盐碱浓度越高，对黄秋葵种子发芽的抑制效果越明显。当2种溶液浓度达到12‰时，黄秋葵种子的发芽率趋于相同，都达到了最低值，高浓度的盐碱溶液对黄秋葵种子发芽的抑制作用较明显。相同浓度NaCl与NaHCO3处理黄秋葵种子时，NaCl处理对黄秋葵种子的发芽抑制效果更强，发芽率相比同浓度NaHCO3处理更低（图4）。

图4 不同浓度NaCl、NaHCO3胁迫下黄秋葵种子的发芽率曲线

3 结论与讨论

种子的发芽情况通常用发芽率、发芽势、发芽指数等指标来进行评估，发芽率可反映出种子的发芽数量与比例，种子的萌发速度与整齐度能通过发芽势体现出来，发芽指数是评估种子在整个发芽过程中综合情况的指标，而相对伤害率能够反映出黄秋葵种子在不同浓度NaCl溶液与NaHCO3溶液中所受的胁迫情况。在本试验中，通过NaCl溶液与NaHCO3溶液对黄秋葵种子进行处理，观察统计其发芽情况，能够得出盐碱胁迫对黄秋葵种子发芽影响的相关证据。从试验结果可以看出，经过NaCl溶液与NaHCO3溶液处理后，黄秋葵种子的发芽率、发芽势、发芽指数均降低，并随着盐碱溶液浓度的上升，其下降的数值越大，并且相对伤害率也越高。

从种子发芽率来看，相同浓度的NaCl溶液与NaHCO3溶液对黄秋葵种子进行处理时，黄秋葵种子在NaCl溶液中的发芽率更低，可以推测黄秋葵种子对盐溶液更敏感。2‰浓度NaCl处理黄秋葵种子的发芽率显著降低，而2‰浓度NaHCO3处理对黄秋葵种子的发芽影响相对较小，表明对于盐胁迫与碱胁迫处理，黄秋葵种子在微弱碱溶液环境下比盐溶液环境下更容易发芽生长。不同作物对单盐胁迫与单碱胁迫的抵抗能力不同，甜瓜对单碱胁迫即NaHCO3溶液处理更为敏感[9]，表明NaHCO3溶液对甜瓜种子的萌发与生长产生了更明显的抑制作用。荞麦种子[10]和燕麦幼苗[11]也对碱胁迫更加敏感。种子发芽由多种因素控制，包括适宜的pH、土壤溶液浓度、温度、光、矿质营养、植物激素等。NaCl是一种中性盐，NaHCO3是一种碱性盐，当2种物质的浓度相同时，NaHCO3溶液的pH比NaCl溶液更高，会额外造成新的胁迫影响，所以部分植物对NaCl溶液胁迫的耐受能力更强，而黄秋葵种子在NaHCO3溶液中表现更佳，这可能是由于NaHCO3溶液的pH为弱碱性，对黄秋葵种子的萌发具有促进作用。当NaCl浓度达到4‰时，黄秋葵种子的发芽率已经下降到39.33%，而当NaHCO3浓度达到6‰时，黄秋葵种子的发芽率仍有50%，可见黄秋葵种子在碱胁迫中的耐受力更强。

综合发芽势来看，当NaHCO3浓度为2‰时，黄秋葵种子的最终发芽率与对照组（CK）的差距并不大，但发芽势却明显下降，说明碱胁迫能延缓黄秋葵种子的发芽时间。当NaCl浓度为2‰时，黄秋葵种子的发芽率和发芽势均显著下降，也证明了低浓度NaCl溶液足以对黄秋葵种子的发芽造成影响，所以NaCl溶液对黄秋葵种子的伤害更大。

在盐碱土中，盐碱溶于土壤水分中，导致土壤溶液浓度上升，土壤溶液的渗透势上升，植物根系的水势低于土壤溶液的水势，不利于植物吸收水分，导致植物生长受到抑制，影响植物生长发育，严重时会使植物的根系受到破坏，出现烧苗、植物死亡现象[12]。在本次试验中，NaCl和NaHCO32种溶液处理均导致黄秋葵种子的苗鲜质量下降，NaCl浓度过高也使黄秋葵种子的胚根长度下降。低浓度NaCl溶液处理对黄秋葵种子的苗鲜质量与胚根长影响不大，而相同浓度的NaHCO3溶液处理对黄秋葵种子的苗鲜质量和胚根长影响更小。

黄秋葵种子的发芽率及其他生长指标均随着盐碱浓度的上升呈现变弱的趋势，这是由于盐碱胁迫会通过溶液渗透胁迫、离子毒害、高pH、活性氧等各方面对植物造成危害[13]。判断黄秋葵种子在盐碱环境下的耐受性，需要通过多项指标进行综合判断。黄秋葵种子在高浓度盐碱条件下的发芽率仍较高，在8‰浓度NaCl溶液与10‰浓度NaHCO3溶液处理时的种子萌发率仍能达到10%以上，这可能与黄秋葵自身的黄酮类物质含量较高有关，其清除活性氧等有害物质的能力较强。由此可以推断出，黄秋葵种子具有较强的耐碱性，在碱溶液中的发芽情况比在盐溶液中的效果更好，并且当盐溶液与碱溶液都达到较高浓度时，黄秋葵种子仍有可观的发芽率，在高浓度的盐溶液与碱溶液处理下，黄秋葵种子的胚根生长虽然受到抑制但仍能生长，通过这些现象与数据，可以看出黄秋葵种子具有较强的耐盐碱能力。