詹振楠,王文娟

(寧夏葡萄酒與防沙治沙職業(yè)技術學院，寧夏 銀川 750001)

目前，世界上約有20%的灌溉土壤受到鹽漬化的影響[1]，嚴重威脅著土地利用率和作物產(chǎn)量[2]。我國鹽漬土面積約占全國可利用土地面積的4.97%[3]，主要分布在內(nèi)陸干旱、半干旱和濱海地區(qū)。而且，隨著生態(tài)環(huán)境的不斷惡化以及人們不合理的開發(fā)利用，土壤鹽漬化程度不斷加深和擴大[4]。因此，全面了解植物的耐鹽機制、開發(fā)利用鹽生植物資源對農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設有著重要意義。枸杞(Lyciumbarbarum)為茄科枸杞屬中唯一一屬鹽生植物[5]，具有極高的營養(yǎng)價值和藥用價值，是一種集經(jīng)濟價值、改良鹽漬化土壤于一體的優(yōu)良植物。隨著人們對枸杞藥用價值的開發(fā)，枸杞的需求量劇增，栽培面積也逐年擴大。但因耕地面積有限，不可避免地出現(xiàn)了枸杞種植與農(nóng)作物爭地現(xiàn)象。因此，如何提高枸杞的抗鹽能力是使其能夠利用鹽漬化土壤首先應解決的關鍵性問題。近年來，對枸杞耐鹽性研究已有大量報道，毛桂蓮等研究表明，堿性鹽脅迫能夠改變枸杞葉片的功能性狀，促使枸杞光合速率下降，從而影響干物質積累及株高的生長[6]；劉陽陽等[7]研究表明，外源施加檸檬酸可幫助枸杞緩解鹽堿脅迫，提高耐受能力；鄒彩云[8]研究表明在NaCl脅迫處理下，寧夏枸杞LbPAL基因表達量對枸杞耐鹽性具有顯著相關性。以上研究都是集中在鹽脅迫對枸杞生理生態(tài)特性的影響以及枸杞耐鹽的生理生化機制等方面，并未涉及種子引發(fā)對鹽脅迫下枸杞種子萌發(fā)的影響。

種子引發(fā)是基于種子萌發(fā)生物學機制提出的促進萌發(fā)率、提高幼苗抗性、改善作物營養(yǎng)狀況的一種種子處理方法[9]。早期學者對種子引發(fā)的相關研究主要集中于糧食作物、多年生草本和牧草植物的報道，普遍認為引發(fā)種子能提高種子活力、強其苗期的耐鹽能力[10]。關于引發(fā)處理對NaCl脅迫下枸杞種子耐鹽性的影響，國內(nèi)外還未見報道。為此，本文研究種子引發(fā)對 NaCl 脅迫下枸杞種子發(fā)芽特性的影響，探索提高枸杞耐鹽性的方法與措施，以期為種子引發(fā)技術在鹽漬化土地枸杞生產(chǎn)上的應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

選用抗旱性、適應性強的“寧杞1號”，枸杞種子由寧夏中寧縣國家枸杞良種基地提供。

1.2 引發(fā)處理

隨機挑選均勻飽滿的種子，用100 mmol·L-1NaCl溶液，在25 ℃條件下引發(fā)枸杞種子36 h后，用蒸餾水沖洗4～5次后在室溫下晾干待用，以未進行引發(fā)處理的種子作為對照。

1.3 鹽脅迫設計及萌發(fā)實驗

采用中性鹽NaCl，根據(jù)前期預實驗結果設置6個鹽濃度(20 mmol·L-1、40 mmol·L-1、60 mmol·L-1、80 mmol·L-1、100 mmol·L-1和120 mmol·L-1)，以蒸餾水為對照，分別對引發(fā)和未引發(fā)枸杞種子進行脅迫處理。

在引發(fā)與未引發(fā)種子中，各選取50粒種子放置于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿(直徑90 mm)中，加入10 mL不同濃度鹽溶液，之后用封口膜密封，防止水分蒸發(fā)，每處理重復3次。每天同一時間觀察種子發(fā)芽情況并記錄發(fā)芽種子數(shù)。種子在(25±1)℃恒溫培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)，種子萌發(fā)14 d(連續(xù)3 d沒有新萌發(fā)的種子，發(fā)芽視為結束)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19.0和Excel 2003軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和單因素方差分析(One-way ANOVA)，在置信水平95%(P<0.05)用最小差異顯著法(LSD)檢驗各處理的組間差異顯著性。采用Origin作圖。實驗數(shù)據(jù)按以下公式計算：

1)萌發(fā)率GP (%) = GN / SN×100；

2)發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt) 式中，GN為種子萌發(fā)總數(shù)，SN為供試種子總數(shù)，Gt為當日的萌發(fā)數(shù)(個)，Dt為相應的萌發(fā)天數(shù)(d)；

3)發(fā)芽勢GE (%) = 4d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/ SN×100；

4)相對鹽害率Rd=(CK發(fā)芽率—鹽堿溶液處理的發(fā)芽率)/CK發(fā)芽率×100；

5)發(fā)芽速度( germination speed)=∑G /t × 100%

2 結果與分析

2.1 種子引發(fā)對鹽脅迫下種子發(fā)芽速度的影響

由圖1可知，隨著鹽處理濃度的增加，寧杞1號種子的發(fā)芽速度呈現(xiàn)明顯下降趨勢(P<0.05)，與對照相比，引發(fā)與未引發(fā)處理最大降幅分別為86.19%和88.92%。同一鹽濃度處理下，種子引發(fā)均不同程度地提高了種子的發(fā)芽速度，引發(fā)處理種子發(fā)芽速度分別比其未引發(fā)處理提高7.19%(CK)、7.89%(20 mmol·L-1)、7.48%(40 mmol·L-1)、13.03%(60 mmol·L-1)、15.26%(80 mmol·L-1)、23.04%(100 mmol·L-1)和25.51%(120 mmol·L-1)。以上結果表明，隨著鹽脅迫強度的增加，種子引發(fā)對寧杞1號種子發(fā)芽速度促進作用效果愈明顯。

圖1 種子引發(fā)對不同濃度鹽脅迫下寧杞1號種子發(fā)芽速度的影響Fig.1 Effects of seed priming on seed germination speed of NingQi No.1 under different salt stress

2.2 種子引發(fā)對鹽脅迫下種子萌發(fā)進程的影響

不同鹽濃度處理未引發(fā)與引發(fā)枸杞種子的萌發(fā)進程如圖2所示。無論種子是否引發(fā)，同一時間的種子萌發(fā)數(shù)量隨著NaCl溶液濃度升高逐漸降低，種子達到最大萌發(fā)率所用時間逐漸延長；在較低的 NaCl 鹽脅迫下(≤40 mmol·L-1) 種子能在較短時間快速達到較高的萌發(fā)率；而高于100 mmol·L-1的 NaCl 鹽溶液中種子萌發(fā)進程緩慢，萌發(fā)數(shù)量也遠低于其他NaCl 濃度，未引發(fā)組與引發(fā)組分別在第11天和第10天達到萌發(fā)高峰，之后萌發(fā)種子數(shù)量減少，但后期萌發(fā)數(shù)量保持在比較穩(wěn)定的水平，表明 NaCl 脅迫影響種子萌發(fā)進程。

同一濃度鹽脅迫下，未引發(fā)組比引發(fā)組種子的萌發(fā)進程遲緩。在種子萌發(fā)初期(前5 d)未引發(fā)組的萌發(fā)進程明顯低于引發(fā)組，其萌發(fā)行為除了萌發(fā)高峰推遲1d～2 d外，萌發(fā)數(shù)量與引發(fā)處理組不存在明顯差異，表現(xiàn)出了相似的萌發(fā)進程曲線。

圖2 不同鹽濃度處理未引發(fā)與引發(fā)枸杞種子的萌發(fā)進程Fig.2 Effects of seed priming on germination progress of Lycium barbarum seeds under different salt stress

2.3 種子引發(fā)對鹽脅迫下種子各萌發(fā)參數(shù)的影響

由表1可知，隨鹽脅迫程度的加強，各處理組種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)顯著降低趨勢，說明鹽脅迫對其發(fā)芽率的抑制作用較明顯。對于寧杞1號種子而言，在相同鹽濃度脅迫下，以濃度為100 mmol·L-1NaCl溶液的種子引發(fā)過程在一定程度上提高了種子的萌發(fā)率，但沒有表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)。隨著NaCl脅迫濃度的升高，引發(fā)和未引發(fā)種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均呈下降趨勢，當鹽濃度≥100 mmol·L-1時；種子的發(fā)芽勢幾乎為零。在相同濃度的鹽脅迫下，引發(fā)種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)與未引發(fā)種子相比均有顯著性提高，CK組引發(fā)種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)比未引發(fā)種子分別提高了26.24%和14.41%，并且鹽濃度越大效果越明顯，表明引發(fā)種子耐鹽性優(yōu)于未引發(fā)種子。由表1還可看出，種子的各個萌發(fā)參數(shù)中，引發(fā)處理種子的發(fā)芽勢提高幅度最大，說明引發(fā)處理可以提高枸杞子種子萌發(fā)的整齊度，有利于出苗后幼苗的長勢一致。

表1種子引發(fā)對鹽脅迫下枸杞種子各萌發(fā)參數(shù)的影響

Tab.1 Effect of seed priming on different germination parameters of Lycium barbarum under salt stress

每一組中不同的字母表示在0.05水平上差異顯著。

3 討論

種子萌發(fā)行為是植物在特定生境定殖建群的重要時期。枸杞種子在鹽脅迫條件下的萌發(fā)特性是確定枸杞能否在鹽漬化土壤種植的關鍵。研究表明，多數(shù)植物種子在萌發(fā)過程中對鹽分十分敏感，鹽脅迫能抑制種子萌發(fā)。劉克彪等以不同鹽分脅迫黑果枸杞種子萌發(fā)，發(fā)現(xiàn)不同的鈉鹽處理均會影響黑果枸杞種子的萌發(fā)過程[11]。本研究亦發(fā)現(xiàn)引發(fā)組和未引發(fā)組在鹽脅迫作用下的發(fā)芽率均低于對照組，且隨著鹽濃度的增加，枸杞種子的發(fā)芽率降低，未出現(xiàn)類似鹽生植物如堿蓬[12]，中低濃度NaCl促進種子萌發(fā)的現(xiàn)象，這可能是隨Na+的增多，外界溶液滲透勢升高，阻礙了枸杞種子的吸水萌發(fā)，也可能因為單鹽離子毒害作用使細胞膜受損從而抑制種子萌發(fā)。相關研究表明，引發(fā)種子能提高作物的種子活力，在低溫、干旱或鹽漬等條件下能加速發(fā)芽并增強其苗期的耐鹽能力[13～15]本研究證實種子引發(fā)提高了枸杞種子的萌發(fā)進程，但不影響種子最終的萌發(fā)數(shù)量。

作為植物重要的繁殖體，種子萌發(fā)率的高低、萌發(fā)速度的快慢和出苗整齊度與幼苗后期的生長密切相關。因此，植物種子耐鹽性是耐鹽植物篩選與早期鑒定的重要依據(jù)。本研究發(fā)現(xiàn)與對照相比，受NaCl脅迫的枸杞種子各萌發(fā)參數(shù)(發(fā)芽勢、發(fā)芽速度、發(fā)芽指數(shù)等)均有不同程度的下降，說明鹽脅迫對枸杞種子的萌發(fā)具有一定的抑制作用，這與前人研究的結果一致[16]-[17]。種子引發(fā)可以提高種子對環(huán)境的適應能力,提高出苗的速度和整齊度[18]。本研究在相同鹽脅迫條件下，利用100 mmol·L-1NaCl引發(fā)寧杞1號種子，其發(fā)芽速度、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均高于未引發(fā)種子，且引發(fā)組發(fā)芽速度和發(fā)芽指數(shù)與未引發(fā)組間呈顯著性差異；中低鹽濃度(≤60 mmol·L-1)脅迫下，引發(fā)組與未引發(fā)組亦呈顯著性差異，說明100 mmol·L-1NaCl引發(fā)能提高枸杞種子在鹽脅迫下的萌發(fā)質量、種子活力和發(fā)芽的整齊度，可能是因鹽溶液改變了種子細胞壁的滲透勢使其水分喪失而萌發(fā)受抑，而通過外界的引發(fā)干擾等可以增加種子的酶活性并改變其滲透調節(jié)從而增加其抗逆性，這一定程度上為枸杞苗期耐鹽奠定了基礎。

4 結論

鹽脅迫對枸杞種子萌發(fā)過程有顯著影響，會減緩種子的萌發(fā)速度，延遲種子發(fā)芽時間，且使枸杞種子各萌發(fā)參數(shù)(發(fā)芽勢、發(fā)芽速度、發(fā)芽指數(shù)等)均有不同程度的下降；種子引發(fā)過程可以不同程度地促進鹽脅迫處理下枸杞種子萌發(fā)，一定程度地縮短種子萌發(fā)進程，提高種子的萌發(fā)整齊度，但對最終萌發(fā)率的影響不顯著。