聶必林，巫利梅，如馬南木·尼合買提，王狄寧，呂海英

(1 新疆師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830054；2 新疆特殊環(huán)境物種保護(hù)與調(diào)控生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830054；3 干旱區(qū)植物逆境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830054)

目前，學(xué)術(shù)界對(duì)于鹽堿地沒(méi)有確切的定義，多是將鹽類物質(zhì)過(guò)量集聚、對(duì)植物正常生長(zhǎng)產(chǎn)生直接或間接危害的各種類型土壤視為鹽堿地。據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織(UNESCO)和糧農(nóng)組織(FAO)不完全統(tǒng)計(jì)，截至目前，全球鹽堿土地面積約為10億hm2，主要分布于非洲、美洲西部和歐亞大陸，中國(guó)鹽堿土地面積約9 913萬(wàn)hm2，約占全國(guó)土地面積的10%[1]，這嚴(yán)重制約著中國(guó)甚至全球生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[2]。根據(jù)所含鹽堿種類不同，鹽堿地分為鹽土和堿土兩大類，前者主要由NaCl和Na2SO4等中性鹽引起，后者主要含鹽物質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3，而實(shí)際上鹽土與堿土通?；旌洗嬖冢识?xí)慣上稱為鹽堿土；根據(jù)中性鹽和堿性鹽含量及比例變化，鹽堿土又分為輕度、中度和重度3類，若用pH表示，則輕度、中度和重度鹽堿地pH值分別為7.1～8.5、8.5～9.5和大于9.5。鹽堿土壤的危害巨大，其對(duì)植物的影響主要包括離子毒害、滲透脅迫等[3]初級(jí)脅迫，以及高鹽引起的營(yíng)養(yǎng)虧缺、膜透性改變等[4]一系列次生脅迫。同時(shí)，諸多研究也證明，植物對(duì)鹽堿脅迫的耐受力與鹽堿類型和濃度密切相關(guān)[4-5]，因此，弄清植物對(duì)不同鹽堿類型和濃度組合脅迫下的響應(yīng)機(jī)制具有重要意義。有關(guān)鹽堿地的改良和修復(fù)，目前已形成包括水利工程[6]、農(nóng)業(yè)耕作[7]、化學(xué)改良[8]、耐鹽植物[9]及耐鹽微生物[10]培養(yǎng)和選育等多項(xiàng)措施。其中，培育耐鹽堿植物，提高植物的耐鹽堿能力不僅可以改良修復(fù)鹽堿地，還能產(chǎn)生較好的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。因此，耐鹽植物的選育以及如何提高植物的抗鹽堿能力成為近年來(lái)學(xué)者們研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)課題。

黑果枸杞(Lyciumruthenicum)為茄科(Solanaceae)枸杞屬(Lycium)多年生落葉小灌木植物，是一種典型的高度耐鹽堿植物，也是中國(guó)西北鹽堿荒漠地區(qū)的重要建群樹種之一[11]。黑果枸杞果實(shí)中含有大量的原花青素、多糖、維生素等生物活性物質(zhì)[12]，具有抗氧化、抗疲勞、抗機(jī)體衰老、降血糖血脂等多種生理功能[13-14]，有植物中“軟黃金”的美稱[15]；黑果枸杞植株的形態(tài)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，其葉片屬于肉質(zhì)化葉型，角質(zhì)膜較厚，根系屬于根蘗型，主根發(fā)達(dá)，根毛濃密[16]，這些特征使得黑果枸杞對(duì)鹽堿、干旱、土壤貧瘠等不良環(huán)境具有很強(qiáng)的耐受性，可作為荒漠干旱地區(qū)鹽堿地土壤治理、防風(fēng)固沙、保持水土的優(yōu)選樹種[17]。但是，受巨大的商業(yè)利益驅(qū)動(dòng)，黑果枸杞野生資源被大規(guī)模野蠻開采，原生居群數(shù)量和規(guī)模愈來(lái)愈少，荒漠化治理能力及果實(shí)產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足人類需求。同時(shí)，經(jīng)野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，黑果枸杞雖結(jié)實(shí)量大，但實(shí)生幼苗極少，可能是種子自身特性和干旱、鹽堿等生境環(huán)境限制了其種子萌發(fā)。在這種形勢(shì)下，對(duì)野生黑果枸杞的有效保護(hù)和快速繁育顯得十分迫切。

提高植物耐鹽堿特性，常采用的方法有施加外源調(diào)節(jié)物質(zhì)[10]、與真菌協(xié)同效應(yīng)[18]、生物技術(shù)手段[19]、抗性鍛煉[20]等。施加外源調(diào)節(jié)物質(zhì)由于見效快、成本低而成為抗鹽堿研究的熱點(diǎn)，較常使用的外源調(diào)節(jié)物質(zhì)主要有外源植物激素[21-22]、褪黑素[23]、甜菜堿[24]、小分子有機(jī)酸[25]等。其中，褪黑素(melatonine，MT) 屬于吲哚類化合物，化學(xué)名稱為N-乙酰-5-甲氧基-色胺，是一種廣泛存在于動(dòng)植物內(nèi)的天然抗氧化劑[26]。褪黑素在植物中具有調(diào)節(jié)植物晝夜節(jié)律和光周期、促進(jìn)植物生根、提高種子萌發(fā)率、增強(qiáng)植物抗逆性等多種功能[27-28]，例如，外源褪黑素可提高鹽脅迫下玉米幼苗葉片抗氧化酶活性[29]，可通過(guò)提高茶樹的抗氧化防御能力，進(jìn)而增強(qiáng)茶樹對(duì)低溫、干旱和鹽脅迫的耐受性[30]。鑒于此，本研究在黑果枸杞種子萌發(fā)進(jìn)程中，模擬不同鹽堿組成和鹽堿濃度組合脅迫，探究外源MT對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的緩解效應(yīng)，為黑果枸杞小漿果產(chǎn)業(yè)及鹽堿荒漠化提供一定參考。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所用黑果枸杞種子于2019年9月采自新疆庫(kù)爾勒市哈拉玉宮鄉(xiāng)黑果枸杞人工種植基地。地理坐標(biāo)41°25′22″N, 86°01′39″E，海拔892 m，屬暖溫帶大陸性干旱氣候；年平均降雨量57 mm，集中于5-10月；年平均氣溫11.4 ℃，最冷月(1月)平均氣溫-9 ℃，最熱月(7月)平均氣溫26.5 ℃。種子采集后人工去除果肉，漂洗干凈并自然風(fēng)干，保存于5 ℃冰箱中。

褪黑素(MT)于2020年10月購(gòu)買于索萊寶生物技術(shù)有限公司，有效含量≥99%，溶解度20 mg/mL 乙醇。用電子天平(Mettler Toledoal 204)稱取適量MT于燒杯中，用蒸餾水配成濃度為1.0 mmol/L的MT母液。取適量母液，稀釋成濃度為0.1 mmol/L(MT0.1)、0.3 mmol/L(MT0.3)、0.5 mmol/L(MT0.5)、1.0 mmol/L(MT1.0)的實(shí)驗(yàn)處理液各100 mL，以蒸餾水為對(duì)照，記為MT0。其他試劑(NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3)購(gòu)買于天津市盛奧化學(xué)試劑有限公司，均為分析純級(jí)別。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)共涉及到鹽堿度、鹽堿濃度和褪黑素濃度3個(gè)因素。其中，鹽堿度因素包括3個(gè)水平，即將中性鹽NaCl、Na2SO4和堿性鹽NaHCO3、Na2CO3，按堿性鹽所占比例由小到大模擬設(shè)置中性復(fù)合鹽、中度堿性復(fù)合鹽和重度堿性復(fù)合鹽，依次記為L(zhǎng)(1∶1∶0∶0)、M(1∶9∶9∶1)、H(9∶1∶1∶9)；鹽堿濃度因素在每種復(fù)合鹽堿內(nèi)按Na+濃度由低到高設(shè)定50、100、200 mmol/L 3個(gè)鹽堿濃度梯度水平；褪黑素濃度設(shè)置0、0.1、0.3、0.5、1.0 mmol/L共5個(gè)梯度水平，分別記為MT0、MT0.1、MT0.3、MT0.5、MT1.0。鹽堿度及其濃度兩因素共模擬出9個(gè)鹽堿脅迫處理組合，以蒸餾水為對(duì)照，共計(jì)10個(gè)處理，分別記為CK、L50、L100、L200、M50、M100、M200、H50、H100、H200，其pH利用PHS-3C型精密酸度計(jì)測(cè)定(表1)；鹽堿度、鹽堿濃度和褪黑素濃度3個(gè)因素組合共計(jì)組成50個(gè)處理，分別記為CKMT0、CKMT0.1、CKMT0.3、CKMT0.5、CKMT1.0、L50MT0、L50MT0.1、……、H200MT0.5、H200MT1.0，每個(gè)處理3次重復(fù)。

黑果枸杞種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)參照《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》(GB/T3543. 4-1995)，按紙床發(fā)芽法稍作改動(dòng)。挑選適量飽滿均一的黑果枸杞種子，40 ℃恒溫水浴鍋中催芽24 h，將催芽后的種子再次挑選后整齊擺入直徑120 mm墊有3層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒，分別加入10 mL處理溶液，蓋上皿蓋。將所有培養(yǎng)皿按隨機(jī)區(qū)組方式置于RXZ智能型人工氣候箱(寧波江南儀器廠)中，設(shè)置晝/夜光周期16 h /8 h，晝/夜溫度25 ℃/15 ℃，晝/夜相對(duì)濕度75%/85%，晝/夜相對(duì)光照強(qiáng)度100%/0%。種子萌發(fā)過(guò)程中，每5 d更換1次對(duì)應(yīng)處理溶液，期間每天利用稱重法補(bǔ)充蒸餾水，以保證處理溶液濃度穩(wěn)定。從種子置于光照培養(yǎng)箱第2 天開始，每日上午10：00觀察記錄種子的萌發(fā)狀況，以突破種皮的胚軸長(zhǎng)度大于種子自身長(zhǎng)度的1/2為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)。所有處理連續(xù)7 d無(wú)新增萌發(fā)時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，從每個(gè)培養(yǎng)皿中隨機(jī)選取5株發(fā)芽幼苗，不足5株的全部選擇，蒸餾水清洗干凈并吸干表面水分，用電子天平(Mettler Toledoal204)稱量幼苗鮮重，然后用體視顯微鏡(Nikon SMZ1270)對(duì)幼苗進(jìn)行觀察拍攝，并使用測(cè)量功能測(cè)出幼苗根長(zhǎng)(root length, RL)和芽長(zhǎng)(shoot length, SL)。

1.3.2 萌發(fā)指標(biāo)根據(jù)種子發(fā)芽數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)芽率(germination rate, GR)、發(fā)芽勢(shì)(germination potential, GP)、發(fā)芽指數(shù)(germination index, GI)、活力指數(shù)(vigor index, VI)、日萌發(fā)率(daily germination rate, DGR)。各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

GR=(Ni/N)×100%，Ni為第i天發(fā)芽種子數(shù)；N為試驗(yàn)種子總數(shù)；

GP=規(guī)定天數(shù)內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)(8 d)/試驗(yàn)種子總數(shù)×100%。

GI=∑(Gt/Dt)，Gt為第t日發(fā)芽種子數(shù)，Dt為對(duì)應(yīng)Gt的發(fā)芽天數(shù)；

VI=S×∑Gt/Dt，式中S為幼苗的鮮重。

其中，UAV的移動(dòng)策略矩陣Q=(Qj,l)為0-1稀疏矩陣，當(dāng)UAV存在從t時(shí)刻最優(yōu)布署坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)到t+1時(shí)刻最優(yōu)布署坐標(biāo)的策略時(shí)，其元素值為1，否則為0.聯(lián)合運(yùn)動(dòng)能耗矩陣

DGR=(Wt+1-Wt)/N,Wt+1為第t+1天的種子萌發(fā)數(shù),Wt為第t天的種子萌發(fā)數(shù),N為種子萌發(fā)總數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2019分析整理；用SPSS 19.0中的一般線性模型對(duì)各變量進(jìn)行多因素方差分析，用ANOVE LSD法對(duì)不同變量進(jìn)行多重比較；用Origin8.5和Photoshop CS6繪圖。

表1 各鹽堿處理的組成及pH

2 結(jié)果與分析

2.1 褪黑素(MT)和復(fù)合鹽堿作用下黑果枸杞種子幼苗的生長(zhǎng)表型變化

萌發(fā)期幼苗的生長(zhǎng)表型是評(píng)價(jià)種子萌發(fā)優(yōu)劣最簡(jiǎn)單、最直觀的形態(tài)指標(biāo)。從圖1可以看出，在不施加外源MT的情況下(MT0)，當(dāng)鹽堿組成一致時(shí)，隨著鹽堿濃度升高，黑果枸杞幼苗長(zhǎng)勢(shì)逐漸減弱；當(dāng)鹽堿濃度相同時(shí)，隨著堿性鹽所占比例增加(L→M→H)，幼苗長(zhǎng)勢(shì)明顯減弱；同時(shí)，鹽堿濃度和堿性鹽所占比增加對(duì)黑果枸杞幼苗根部的影響明顯大于地上部分，高比例堿性鹽脅迫下有明顯的根部腐爛現(xiàn)象。外源MT對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞幼苗生長(zhǎng)具有傷害緩解和傷害加劇雙重效應(yīng)。適當(dāng)?shù)椭袧舛萂T(MT0.1、MT0.3、MT0.5)起緩解傷害效應(yīng)，并以MT0.3處理的綜合緩解效果最佳；過(guò)高濃度MT (MT1.0)起加劇傷害效應(yīng)。另外，施加適當(dāng)濃度外源MT后，黑果枸杞幼苗側(cè)根數(shù)量明顯增多；根表皮顏色明顯加深，由淺黃色變?yōu)樽睾稚?/p>

2.2 復(fù)合鹽堿脅迫對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

多因素方差分析表明，黑果枸杞種子萌發(fā)期的GR、GP、GI、VI、SL和RL等 6個(gè)性狀在不同鹽堿組成之間、不同鹽堿濃度之間均存在極顯著差異，且不同鹽堿組成和鹽堿濃度對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)期各指標(biāo)的影響程度不同，其影響程度以鹽堿組成最強(qiáng)，其次為鹽堿濃度，二者之間的交互作用影響程度最小(表2、表3)。其中，在L復(fù)合鹽處理中， 隨著鹽濃度升高，黑果枸杞種子各項(xiàng)萌發(fā)指標(biāo)均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)， GR、GP、GI、VI、SL、RL在鹽濃度為50 mmol/L時(shí)較CK分別提高了5.01%、10.84%、10.61%、15.48%、2.60%、3.15%；在鹽濃度為100 mmol/L時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均不同程度低于CK，但僅VI、RL降幅達(dá)顯著水平；當(dāng)鹽濃度增加到200 mmol/L時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均顯著低于CK。在M復(fù)合鹽堿處理中，黑果枸杞種子各項(xiàng)萌發(fā)指標(biāo)均隨鹽堿濃度升高而顯著降低， GR、GP、GI、VI、SL、RL在鹽濃度為50 mmol/L時(shí)就較CK分別降低了32.62%、44.62%、36.53%、46.34%、24.65%、42.13%(P<0.05)。在H復(fù)合鹽堿處理中，各項(xiàng)萌發(fā)指標(biāo)也隨鹽堿濃度升高顯著降低，各指標(biāo)在鹽濃度為50 mmol/L時(shí)較CK分別降低72.64%、86.48%、76.94%、93.75%、57.31%、88.09%(P<0.05)。同時(shí)，在相同鹽堿濃度脅迫下，隨著堿性鹽占比的升高(L→M→H)，黑果枸杞種子各項(xiàng)萌發(fā)指標(biāo)均顯著降低(P<0.05)。以上結(jié)果說(shuō)明黑果枸杞種子萌發(fā)與鹽堿脅迫程度緊密相關(guān)，中性復(fù)合鹽(L)在濃度較低時(shí)對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用，中度(M)和重度(H)堿性復(fù)合鹽及高濃度中性復(fù)合鹽則顯著抑制黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。

MT0、MT0.1、MT 0.3、MT0.5和MT1.0分別表示外源褪黑素濃度為0、0.1、0.3、0.5 和1.0 mmol/L；L、M、H分別表示堿性鹽占比為低、中、高的三類復(fù)合鹽處理；下同圖1 外源MT對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)19 d時(shí)生長(zhǎng)表型的影響MT0, MT0.1, MT 0.3, MT0.5 and MT1.0 stand for the concentration exogenous MT are 0, 0.1, 0.3, 0.5 and 1.0 mmol/L, respectively; The capital letters L, M, H represent the three types of complex salt-alkali with low, medium, and high proportions of alkaline salts; the same as belowFig.1 Effect of exogenous MT on the phenotype of Lycium ruthenicum seeds under compound salt-alkali stress at 19 days of germination

表2 外源MT及復(fù)合鹽堿處理下黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的多因素方差分析

表3 不同鹽堿脅迫對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.3 褪黑素對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)進(jìn)程的影響

圖2顯示，L中性復(fù)合鹽處理中，黑果枸杞種子在50、100 mmol/L濃度脅迫下于播種后第4 天開始有少量萌發(fā)，第12天后無(wú)新增萌發(fā)種子，發(fā)芽延續(xù)9 d；在200 mmol/L鹽堿濃度脅迫下，種子萌發(fā)開始于第5天，結(jié)束于第11天，發(fā)芽延續(xù)7 d。M中度堿性復(fù)合鹽處理中，種子在50、100 mmol/L鹽堿濃度脅迫下的萌發(fā)起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間與L一致，發(fā)芽延續(xù)9 d；在200 mmol/L濃度脅迫下，萌發(fā)開始于第6天, 結(jié)束于第10天，發(fā)芽延續(xù)5 d。H重度堿性復(fù)合鹽處理中，在3種鹽堿濃度脅迫下，種子萌發(fā)起始時(shí)間集中于第7天，結(jié)束時(shí)間集中于第11天，發(fā)芽延續(xù)期為5 d。所有鹽堿脅迫處理黑果枸杞種子的萌發(fā)高峰為播種后第6～9天，大多在第8天的日萌發(fā)率最大。

同時(shí)，施加適當(dāng)濃度外源MT后(MT0.1、MT0.3、MT0.5)，各種鹽堿脅迫下黑果枸杞種子的萌發(fā)起始時(shí)間提前了1～2 d，萌發(fā)結(jié)束時(shí)間也延長(zhǎng)了1～2 d，發(fā)芽延續(xù)時(shí)間增加1～4 d，并以MT0.1和MT0.3處理效果更佳；當(dāng)施加外源MT濃度過(guò)高時(shí)(MT1.0)，黑果枸杞種子發(fā)芽延續(xù)時(shí)間被縮短；外源MT處理后各鹽堿脅迫下黑果枸杞種子的最大日萌發(fā)率出現(xiàn)的時(shí)間沒(méi)有明顯改變，仍集中于第8天。以上結(jié)果說(shuō)明，各鹽堿脅迫和MT處理對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)高峰出現(xiàn)的時(shí)間沒(méi)有明顯影響，但鹽堿濃度和堿性鹽占比升高使得黑果枸杞種子萌發(fā)的起始時(shí)間延遲，萌發(fā)總時(shí)長(zhǎng)縮短；施加適當(dāng)濃度外源MT能使鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)起始時(shí)間提前，并延長(zhǎng)萌發(fā)總時(shí)長(zhǎng)。

2.4 褪黑素對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

多因素方差分析結(jié)果(表2)表明，黑果枸杞種子萌發(fā)期GP、GR、GI、VI、SL和RL在不同MT濃度之間以及鹽堿組成、鹽堿濃度與MT濃度交互作用之間均存在極顯著差異(P<0.01)，且各指標(biāo)的F值均表現(xiàn)為：鹽堿組成>鹽堿濃度>MT處理>鹽堿組成×鹽堿濃度>鹽堿組成×MT處理>鹽堿濃度×MT處理>鹽堿組成×鹽堿濃度×MT處理。

圖2 外源MT對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)進(jìn)程的影響Fig.2 Effect of exogenous MT on the germination process of L. ruthenicum seeds under compound salt-alkali stress

表4 外源MT對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞種子GP和GR的影響

2.4.2 發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)表5顯示，不同濃度MT處理對(duì)各鹽堿組成和鹽堿濃度組合脅迫下黑果枸杞種子的GI有不同程度的影響。CK處理下，黑果枸杞種子的GI均隨MT濃度升高先升后降，最大值出現(xiàn)在MT0.1濃度時(shí)，顯著高于MT0(P<0.05)。在L復(fù)合鹽處理中，50、100、200 mmol/L 3種鹽堿濃度脅迫下，種子GI均隨MT濃度升高呈先升后降趨勢(shì)，并均在MT0.1濃度時(shí)最大，且顯著高于MT0，MT0.3與MT0.1之間差異不顯著，MT0.5稍低于MT0，而MT1.0顯著低于MT0(P<0.05)。在M復(fù)合鹽堿處理中，3種鹽堿濃度脅迫下，種子GI隨MT濃度的變化趨勢(shì)與L中性鹽處理一致，但最大值均出現(xiàn)在MT0.3濃度下，且MT0.1、MT0.3、MT0.5三者之間差異不顯著，均顯著高于MT0(P<0.05)，MT1.0稍低于MT0(P>0.05)。H復(fù)合鹽堿處理中種子GI的變化趨勢(shì)與M復(fù)合鹽堿處理一致，3種鹽堿濃度下GI最大值也均出現(xiàn)在MT0.3濃度下，但與MT0.1差異不顯著(P>0.05)，均顯著高于MT0(P<0.05)，MT0.5和MT1.0與MT0差異不顯著。

同時(shí)，在各類復(fù)合鹽堿脅迫下，黑果枸杞種子的VI隨MT濃度的變化趨勢(shì)與其GI一致，均呈先升后降(表5)。其中，在CK處理中，種子VI在MT0.1濃度時(shí)最大，與MT0.3差異不顯著，兩者均顯著高于MT0(P<0.05)；MT0.5和MT1.0顯著低于MT0(P<0.05)。在L復(fù)合鹽處理中，3種鹽濃度脅迫下的種子VI均在MT0.1濃度時(shí)最大，并與MT0.3差異不顯著；MT1.0顯著低于MT0(P<0.05)。在M和H復(fù)合鹽堿處理中，3種鹽堿濃度脅迫下種子VI的最大值均出現(xiàn)在MT0.3濃度下，且MT0.1、MT0.3、MT0.5濃度之間大多差異不顯著，MT1.0稍低于MT0(P>0.05)。

以上結(jié)果說(shuō)明，外源MT對(duì)各類復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞種子的GI和VI具有傷害緩解和傷害加劇雙重效應(yīng)，且與復(fù)合鹽組成和濃度密切相關(guān)；L中性復(fù)合鹽處理中，0.1和0.3 mmol/L MT對(duì)3種鹽堿濃度脅迫傷害均有一定緩解效應(yīng)，并以0.1 mmol/L的緩解效果最佳，而 0.5和1.0 mmol/L MT均使鹽堿脅迫的傷害加??；在M和H復(fù)合鹽堿處理中，當(dāng)MT濃度為0.1、0.3、0.5 mmol/L時(shí)對(duì)脅迫傷害有緩解效果，并以0.3 mmol/L緩解效果最佳，而當(dāng)MT濃度為1.0 mmol/L時(shí)則加劇傷害。這與MT對(duì)各類復(fù)合鹽堿脅迫下種子萌發(fā)過(guò)程中GR和GP的表現(xiàn)基本一致。

2.4.3 幼苗根長(zhǎng)及芽長(zhǎng)外源MT對(duì)不同鹽堿組成和鹽堿濃度脅迫下黑果枸杞幼苗根長(zhǎng)(RL)及芽長(zhǎng)(SL)的影響程度不同(表6)。在CK處理中，黑果枸杞幼苗RL和SL均隨外源MT濃度升高呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，RL在MT0.1濃度時(shí)最大，并與MT0.3差異不顯著，兩者均顯著高于MT0，MT0.5和MT1.0顯著低于MT0；SL的最大值出現(xiàn)在MT0.3濃度時(shí)，且MT0.3與MT0、MT0.1、MT0.5處理間均差異不顯著，MT1.0顯著低于MT0。在L、M、H 3類復(fù)合鹽堿處理中，3種鹽堿濃度脅迫下黑果枸杞幼苗RL和SL也均隨外源MT濃度升高呈先升后降趨勢(shì)。當(dāng)L復(fù)合鹽在濃度為50、100 mmol/L時(shí)，幼苗RL在MT0.1濃度時(shí)最大，且MT0.3與MT0.1差異不顯著，兩者均顯著高于MT0(P<0.05)，MT0.5稍低于MT0(P>0.05)，而MT1.0顯著低于MT0(P<0.05)；當(dāng)L復(fù)合鹽濃度為200 mmol/L時(shí)，幼苗RL在MT0.3最大， MT0.5和MT1.0與MT0無(wú)顯著差異。當(dāng)M復(fù)合鹽堿濃度為50 mmol/L時(shí)，幼苗RL在MT0.1最大，MT0.3與MT0.1差異不顯著，兩者均顯著高于MT0(P<0.05)；當(dāng)M復(fù)合鹽堿濃度為100、200 mmol/L時(shí)，幼苗RL在MT0.3最大，且MT0.3、MT0.1、MT0.5之間差異均不顯著，而MT1.0顯著低于MT0(P<0.05)。在3種H復(fù)合鹽堿濃度脅迫下，幼苗RL均在MT0.3濃度下最大。同時(shí)，L、M、H復(fù)合鹽堿在3種鹽堿脅迫濃度下，幼苗SL的最大值均出現(xiàn)在MT0.3，且MT0.3、MT0.1、MT0.5與MT0之間均差異不顯著，而MT1.0均低于MT0。另外，當(dāng)鹽堿濃度和MT濃度一定時(shí)，隨著堿性鹽所占比例增加(L→M→H)，黑果枸杞幼苗的RL和SL均有顯著降低趨勢(shì)(P<0.05)，且RL的降低幅度明顯高于SL。以上結(jié)果說(shuō)明，MT對(duì)各類復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞幼苗生長(zhǎng)均有一定影響，適當(dāng)?shù)蜐舛萂T能夠在一定程度上緩解鹽堿脅迫對(duì)黑果枸杞RL和SL造成的傷害，而高濃度MT則加劇鹽堿脅迫的傷害，且RL對(duì)MT濃度的響應(yīng)比SL更為敏感。

表5 外源MT對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)GI和VI的影響

表6 外源MT對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)RL和SL的影響

3 討 論

3.1 黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)對(duì)不同鹽堿組成和鹽堿濃度組合脅迫的響應(yīng)

3.2 外源MT對(duì)復(fù)合鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)的調(diào)控作用

為了抵御干旱、鹽害、低溫等各種不良生存環(huán)境對(duì)植物的傷害效應(yīng)，植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中演變出了一系列復(fù)雜的防御反應(yīng)機(jī)制。諸多研究證明，MT在植物防御反應(yīng)過(guò)程中具有極為廣譜的作用[29,38-39]。陳莉等[40]研究發(fā)現(xiàn)，低濃度褪黑素對(duì)鹽脅迫下棉花種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用，提高了種子耐鹽性，而高濃度褪黑素對(duì)棉花種子萌發(fā)具有抑制作用；熊毅等[41]研究表明，外源褪黑素能顯著提高NaCl(濃度150 mmol/L)脅迫下老化燕麥種子的發(fā)芽率，以褪黑素濃度為500 μmol/L時(shí)效果最佳。本研究得到相類似的結(jié)果：L、M、H 3種復(fù)合鹽堿在50、100、200 mmol/L 3種鹽堿濃度脅迫下，黑果枸杞種子萌發(fā)期GP、GR、GI、VI、SL、RL指標(biāo)均隨MT濃度升高呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)，說(shuō)明外源MT對(duì)各類鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)均具有一定的促進(jìn)作用，但MT濃度過(guò)高時(shí)則會(huì)抑制黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。這可能是因?yàn)镸T通過(guò)直接或間接清除鹽堿脅迫產(chǎn)生的活性氧自由基，達(dá)到緩解傷害目的[42]，濃度過(guò)高時(shí)又會(huì)誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的氧化變性[43]，反而造成活性氧積累，表現(xiàn)為加劇鹽堿脅迫對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的傷害作用；也可能是MT與赤霉素和脫落酸分別呈現(xiàn)協(xié)同和拮抗關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)赤霉素和脫落酸的比例來(lái)調(diào)節(jié)種子萌發(fā)和抗逆性[44]。在本研究中，在L復(fù)合鹽處理下，0.1和0.3 mmol/L MT對(duì)GP、GR、GI、VI有促進(jìn)作用，并以0.1 mmol/L促進(jìn)效果最佳，而0.5和1.0 mmol/L MT則產(chǎn)生抑制作用；在M和H復(fù)合鹽處理下，0.1、0.3、0.5 mmol/L MT有促進(jìn)作用，并以0.3 mmol/L促進(jìn)效果最佳，但1.0 mmol/L MT則產(chǎn)生抑制作用，說(shuō)明MT對(duì)中性復(fù)合鹽(L)脅迫的緩解作用強(qiáng)于對(duì)堿性鹽(M和H)的緩解作用，且最適MT濃度更低。推測(cè)原因可能是黑果枸杞種子通過(guò)自身合成MT或吸收環(huán)境中的MT來(lái)清除鹽堿脅迫產(chǎn)生的活性氧自由基，而堿性鹽較中性鹽脅迫會(huì)產(chǎn)生更多的活性氧自由基，清除活性氧自由基所需MT濃度更高[45]。

另外，在本研究各類鹽堿脅迫下，黑果枸杞幼苗RL在MT濃度為0.1或0.3 mmol/L時(shí)最大，在MT濃度為0.5 mmol/L時(shí)與對(duì)照(0 mmol/L)差異不顯著，在MT濃度為1.0 mmol/L時(shí)低于對(duì)照；幼苗SL在MT濃度為0.3 mmol/L時(shí)最大，在MT濃度為0.5 mmol/L時(shí)高于對(duì)照，在MT濃度為1.0 mmol/L時(shí)低于對(duì)照；同時(shí)，黑果枸杞幼苗生長(zhǎng)表型顯示，隨外源MT濃度改變，幼苗RL的變化幅度比SL更大。說(shuō)明MT對(duì)各類鹽堿脅迫下黑果枸杞幼苗生長(zhǎng)具有傷害緩解和傷害加劇雙重效應(yīng)，低濃度緩解傷害，高濃度加劇傷害，且RL對(duì)MT濃度變化的敏感性比SL更強(qiáng)，這與劉月等[46]在大豆上的相關(guān)研究結(jié)果類似。其原因可能是MT具有與生長(zhǎng)素類似的結(jié)構(gòu)和功能[47]，與生長(zhǎng)素一樣對(duì)植物的生長(zhǎng)表現(xiàn)為雙重性，同時(shí)也具有誘導(dǎo)生長(zhǎng)素合成的作用[48]，黑果枸杞幼苗根部對(duì)MT敏感性比莖部更強(qiáng)，表現(xiàn)為根部最適MT處理濃度低于莖部。

綜上所述，鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)期GP、GR、GI、VI、SL、RL指標(biāo)變化因鹽堿組成和鹽堿濃度而異，低濃度中性復(fù)合鹽(L50)對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，高濃度中性復(fù)合鹽(L100、L200)、中度及重度堿性復(fù)合鹽(M、H)則表現(xiàn)出明顯抑制作用，且鹽堿濃度和堿性鹽占比越高，抑制作用越強(qiáng)。外源MT可有效緩解鹽堿脅迫對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的傷害效應(yīng)，但不同MT濃度的影響不盡相同。在L復(fù)合鹽中，MT濃度為0.1和0.3 mmol/L時(shí)對(duì)3種濃度鹽堿脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用，以0.1 mmol/L促進(jìn)效果最佳，而在MT濃度為0.5和1.0 mmol/L時(shí)則產(chǎn)生抑制作用；在M和H復(fù)合鹽中，MT濃度為0.1、0.3、0.5 mmol/L時(shí)有促進(jìn)作用，并以0.3 mmol/L促進(jìn)效果最佳，而MT濃度為1.0 mmol/L時(shí)則產(chǎn)生抑制作用。可見，MT用于調(diào)控黑果枸杞抗鹽性顯然可行，但應(yīng)根據(jù)鹽堿組成和鹽堿脅迫濃度，合理適量施加外源MT以緩解鹽堿脅迫對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)的傷害效應(yīng)，有效提高鹽堿脅迫下黑果枸杞種子的育苗成活率。

致謝：本研究得到新疆維吾爾自治區(qū)教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“新疆特殊環(huán)境物種多樣性應(yīng)用與調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、新疆師范大學(xué)校級(jí)重點(diǎn)學(xué)科生物學(xué)學(xué)科，新疆師范大學(xué)沙漠藻研究院的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝。