張俊焱，才 老，劉 瑋，曾 陽，2，李錦萍，劉力寬

(1.青海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810008；2.高原科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展研究院，青海 西寧 810008)

金露梅(PotentillafruticosaL.)薔薇科(Rosaceae)委陵菜屬(Potentilla)植物，《青海經(jīng)濟植物志》記載，其為落葉灌木，高30～130 cm，莖多分枝[1]。生于海拔2 500～4 200 m的陰坡至半陽坡灌叢中、林緣及河灘上。主要分布于西藏、青海、甘肅、四川、云南等省區(qū)[2]。金露梅的葉、花、根及全株均可入藥[3]，葉和花可代茶飲，具有清暑熱、健胃、利尿、調(diào)經(jīng)等功效[4]，莖在蒙醫(yī)主要用于治療消化不良、咳嗽、水腫[5]。現(xiàn)代藥理作用研究表明，金露梅還可以治療糖尿病、抗心肌缺血等疾病[6]。葉和果含鞣質(zhì)，可提制栲膠[2]。

據(jù)統(tǒng)計，在世界范圍內(nèi)，適于耕種的土地不足10%，大部分土地處于干旱、鹽漬、沼澤、冷土等逆境中。在人口不斷增長的壓力下，迫切需要培養(yǎng)出大量的能在各種不良環(huán)境條件下生活的經(jīng)濟植物，以擴大耕地面積。研究金露梅種子在不同鹽脅迫條件下的生態(tài)萌發(fā)情況，為金露梅在鹽堿地中的引種種植提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本實驗所用金露梅種子采集于青海省大通縣(101.67°E，36.92°N)。

1.2 實驗儀器與試劑

FA2004型號電子天平(上海越平科學(xué)儀器有限公司)；HZQ-F160A型恒溫培養(yǎng)箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)；濾紙；培養(yǎng)皿；NaCl(批號20200513)；MgCl2(批號20200720)；NaHCO3(批號20200218)；蒸餾水。

1.3 實驗方法

1.3.1 種子的前處理 選取大小一致、顆粒飽滿的金露梅種子用60 ℃的高溫水進(jìn)行浸泡1 min，然后再用40 ℃溫?zé)崴M(jìn)行催芽1 d。

1.3.2 種子的培養(yǎng) 配置濃度梯度系數(shù)分別為：20 mmol/L、40 mmol/L、60 mmol/L、80 mmol/L、100 mmol/L、120 mmol/L的NaCl、MgCl2、NaHCO3三種單鹽溶液共18種單鹽溶液為處理溶液，以蒸餾水為對照處理。

將每組30粒種子均勻放入培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中放入兩層濾紙，依次加入配制好的不同濃度的處理液，以濾紙濕潤狀態(tài)為最佳，每個梯度重復(fù)3次。對照組放置兩層濾紙，加入蒸餾水。將所有培養(yǎng)皿均勻地放置于30 ℃(光照14 h，黑暗10 h)的恒溫培養(yǎng)箱中。

1.3.3 指標(biāo)測定 種子的萌發(fā)指標(biāo)計算方法如下：

發(fā)芽率(GR)=(發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù))×100%

發(fā)芽勢(GP)=(規(guī)定天數(shù)內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑GT/DT(GT為不同時間發(fā)芽數(shù)、DT為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù))

相對鹽害率=(對照發(fā)芽率-處理發(fā)芽率)/對照發(fā)芽率×100%

1.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。用Excel-2010輸入實驗數(shù)據(jù)，制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對金露梅種子萌發(fā)的影響

由表1、表2和圖1可知，除了相對鹽害率以外，NaCl處理液的濃度為20 mmol/L、40 mmol/L、60 mmol/L時的測定指標(biāo)都高于對照組，其余濃度下金露梅種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)均隨著NaCl濃度的增大而逐漸降低。除發(fā)芽勢外，與對照組相比，40 mmol/L和60 mmol/L下種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和相對鹽害率均無顯著差異，分別為66.67%、4.39、0和63.86%、4.32、0；處理濃度為20 mmol/L時，金露梅種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)為最高，其各項指標(biāo)依次為80.00%、85.78%、5.52；而濃度為≥120 mmol/L時，金露梅種子萌發(fā)受到嚴(yán)重限制，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均為0，而相對鹽害率為100%。對照組在第4 d開始萌發(fā)，而濃度為20 mmol/L、40 mmol/L在第3 d開始萌發(fā)，除了濃度120 mmol/L外，其余的在第6 d開始萌發(fā)。

表1 不同濃度NaCl脅迫對金露梅種子萌發(fā)的影響

表2 不同濃度NaCl處理下金露梅種子的萌發(fā)(n=3，均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

圖1 不同濃度 NaCL對金露梅種子萌發(fā)的影響

2.2 MgCl2脅迫對金露梅種子萌發(fā)的影響

由表3、表4和圖2可知，除了相對鹽害率之外，對照組溶液種子的測定指標(biāo)都高于處理液，其發(fā)芽勢為48.89%、發(fā)芽率為53.33%、發(fā)芽指數(shù)為4.18。這說明對照組種子的活力比處理液的大。而處理組在MgCl2脅迫下，金露梅種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)均隨著鹽濃度的增大而逐步降低。在MgCl2脅迫濃度達(dá)到80 mmol/L時，金露梅種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)為最低，其各項指標(biāo)依次為16.67%、20.00%、1.23；表明金露梅種子的活力受到了MgCl2脅迫的損害，鹽濃度越高，對種子活力造成的損害越嚴(yán)重。而濃度100 mmol/L、120 mmol/L時，金露梅種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均為0，而相對鹽害率到達(dá)100%。表明MgCl2脅迫完全破壞了種子的活力，種子將不萌發(fā)。相對鹽害率隨著鹽脅迫濃度的增加而增大，表明MgCl2脅迫的濃度越大，對金露梅種子萌發(fā)的抑制越強。對照在第4 d開始萌發(fā)，而濃度為20 mmol/L、40 mmol/L、60 mmol/L、80 mmol/L分別在第3 d、4 d、5 d、5 d開始萌發(fā)，其余濃度在實驗期間均未萌發(fā)。

表3 不同濃度MgCl2脅迫對金露梅種子萌發(fā)的影響

表4 不同濃度MgCl2處理下金露梅種子的萌發(fā)(n=3，均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

圖2 不同濃度MgCL2對金露梅種子萌發(fā)的影響

2.3 NaHCO3脅迫對金露梅種子萌發(fā)的影響

由表5、表6和圖3可知，除了NaHCO3濃度為20 mmol/L、40 mmol/L時金露梅種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)均高于對照組外，其余濃度下金露梅種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)隨著NaHCO3脅迫濃度的增大而逐漸下降。這表明金露梅種子的萌發(fā)受NaHCO3脅迫的抑制作用，并且NaHCO3脅迫濃度越高，抑制作用越大。NaHCO3濃度為≥100 mmol/L時，由于金露梅種子萌發(fā)受到嚴(yán)重的限制，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均為0，而相對鹽害率到達(dá)100%。對照在第4 d開始萌發(fā)，而濃度為20 mmol/L、40 mmol/L、60 mmol/L、80 mmol/L分別在第4 d、5 d、6 d、6 d開始萌發(fā)，其余濃度在實驗期間均未萌發(fā)。

表5 不同濃度NaHCO3脅迫對金露梅種子萌發(fā)的影響

表6 不同濃度NaHCO3處理下金露梅種子的萌發(fā)(n=3，均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

圖3 不同濃度NaHCO3對金露梅種子萌發(fā)的影響

3 討論與結(jié)論

鹽脅迫是可以抑制植物增殖、降低植物總產(chǎn)量的環(huán)境影響因子。發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及相對鹽害率等都是衡量種子存在活力的主要測定指標(biāo)[7]。發(fā)芽率是衡量種子萌發(fā)過程中耐鹽能力最為常用的測定指標(biāo)，反映了土壤中的鹽分對于種子萌發(fā)時間的影響。發(fā)芽勢是判斷幼苗品質(zhì)和發(fā)育規(guī)律的一個重要依據(jù)，它還與出苗出芽的強度和產(chǎn)量有著密切的聯(lián)系，一般來說，萌發(fā)勢高的幼苗會使其種子生長的更快、整齊、結(jié)實。發(fā)芽指數(shù)則說明了種子的發(fā)芽率和田間種植幼苗發(fā)芽率的一致性[8]。種子的相對鹽害率是判斷種子耐鹽性的重要指標(biāo)[9]。大多數(shù)植物學(xué)者都普遍認(rèn)為，鹽脅迫對于某些種子的新芽萌發(fā)和種子幼苗生長具有顯著的生理控制作用，但也有一些科學(xué)研究結(jié)果表明，低濃度的鹽脅迫物質(zhì)可以促進(jìn)種子新芽萌發(fā)或幼苗繼續(xù)生長，高濃度鹽脅迫則對種子幼苗生長具有一定的生理限制性作用[10～15]。

本研究將一些相關(guān)的鹽溶液在實驗室中仿真，模擬了一定濃度的鹽溶液對金露梅種子萌發(fā)的影響，結(jié)果證實，鹽分對金露梅種子的萌發(fā)有明顯的抑制作用。鹽脅迫對植物種子萌發(fā)的限制作用，不但降低了其種子的萌發(fā)速度，而且延緩了其種子的萌發(fā)初期時間，延長了萌發(fā)時間。這結(jié)果與葉爾根·夏依木拉提[7]的研究結(jié)果一致。另外，通過本實驗研究還可以發(fā)現(xiàn)不同鹽分對金露梅種子萌發(fā)的抑制效應(yīng)各有差異。其中在NaCl濃度為20 mmol/L、40 mmol/L、60 mmol/L和NaHCO3濃度為20 mmol/L、40 mmol/L時，金露梅種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對照組，這表明低濃度的NaCl脅迫和NaHCO3脅迫可以促進(jìn)金露梅種子的萌發(fā)。NaCl≥120 mmol/L和MgCl2、NaHCO3濃度≥100 mmol/L時，金露梅種子受到嚴(yán)重限制，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均為0，而相對鹽害率為100%。實驗結(jié)果證實，高濃度的鹽脅迫對金露梅種子有明顯的抑制作用。對照組溶液中種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MgCl2處理的鹽溶液。處理組在MgCl2脅迫下，金露梅種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)均隨著鹽濃度的提升而呈逐步地降低。這也就表明MgCl2脅迫對金露梅種子的萌發(fā)起到了一定程度的抑制效應(yīng)，并且MgCl2處理濃度越高，抑制作用越大。通過本實驗結(jié)果表明，三種鹽脅迫對種子萌發(fā)的抑制作用的強度順序為MgCl2>NaHCO3>NaCl。