韓志平，李曙光，張海霞，張 琨，張紅利

（1.山西大同大學(xué)農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院/黃花菜研究所，山西大同 037009；2.大同黃花產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，山西大同 037009；3.山西大同大學(xué)后勤管理部，山西大同 037004）

鹽堿地在全球分布廣泛，且類型多樣，面積巨大，已經(jīng)成為限制世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要非生物脅迫因素之一[1]。土壤鹽分濃度過高不僅抑制種子的吸水萌發(fā)，導(dǎo)致植物難以立苗[2-3]，還會抑制作物的生長發(fā)育，影響植物的開花結(jié)實[4-5]。這些作物生產(chǎn)中的實踐性難題導(dǎo)致鹽堿地不能有效地開發(fā)利用，在耕地面積仍在不斷減少的形勢下嚴(yán)重影響著世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

黃花菜（Hemerocallis citrinaBaroni）是萱草屬多年生草本植物，是傳統(tǒng)的藥食同源植物，營養(yǎng)成分豐富，藥用價值也很高[6-8]。黃花菜植株對環(huán)境條件的適應(yīng)性特別強，耐寒耐旱耐貧瘠[9]。研究表明，黃花菜可以在150 mmol/L NaCl 脅迫下正常生長發(fā)育[10]。但關(guān)于黃花菜種子萌發(fā)期耐鹽性的研究目前文獻報道較少[11]。為此，研究了NaCl 溶液浸種對黃花菜種子萌發(fā)特性的影響，為下一步研究黃花菜種子萌發(fā)期耐鹽性的生理機制奠定基礎(chǔ)，為在鹽堿地種植黃花菜提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2022年4月—5月在山西大同大學(xué)生命科學(xué)實驗中心進行。供試材料為湖南祁東黃花菜主栽品種‘沖里花’種子，采自山西大同大學(xué)黃花菜試驗基地。

1.2 試驗方法

挑選大小一致、堅硬、飽滿的種子，用60 ℃溫水浸泡24 h 后剝?nèi)シN皮，用蒸餾水沖洗后，再用75%乙醇浸泡1 min。取出后用蒸餾水再沖洗1 次，而后用10%次氯酸鈉溶液浸泡10 min；再次用蒸餾水沖洗干凈后，用無菌濾紙吸干表面水分，備用[12]。試驗設(shè)5個處理：0、100、200、300、400 mmol/L NaCl溶液，分別用CK、Na100、Na200、Na300、Na400 表示。去皮種子殺菌消毒后用NaCl 溶液浸泡30 min，播于鋪有用相應(yīng)濃度NaCl 溶液浸泡過的4 層紗布的培養(yǎng)皿中，在培養(yǎng)箱中25 ℃避光催芽。之后每12 h用相應(yīng)濃度的NaCl 溶液浸泡種子3 min，浸泡紗布1 min。試驗重復(fù)3次，每重復(fù)播50粒種子。

1.3 指標(biāo)測定與計算

每12 h以芽長1 mm為標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計種子發(fā)芽數(shù)并計算發(fā)芽率，以36 h 的發(fā)芽率為發(fā)芽勢。催芽7 d 后每重復(fù)隨機選10粒發(fā)芽的種子測量芽長和種子鮮質(zhì)量。發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)采用文獻[13]方法計算。發(fā)芽指數(shù)GI=∑Gt/Dt，活力指數(shù)VI=GI×S（Gt為t日的發(fā)芽率，Dt為對應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)，S為胚芽平均鮮質(zhì)量）。

數(shù)據(jù)方差分析用SPSS28 軟件進行，多重比較用Duncan’s新復(fù)極差法進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 對種子發(fā)芽率與發(fā)芽勢的影響

表1 表明，隨NaCl 溶液濃度提高，種子發(fā)芽率呈“升高-降低”的規(guī)律，Na100 浸種的發(fā)芽率在催芽后72 h 內(nèi)顯著高于CK，84 h 后略高于CK，其他濃度浸種的發(fā)芽率顯著低于CK。催芽后48、72、96 h，Na100 浸種的發(fā)芽率分別比CK 提高14.75%、8.45%、3.83%；Na200、Na300 和Na400 浸種的發(fā)芽率，分別比 CK 降低 68.85%、63.38%、53.85%，81.97%、81.69%、78.21% 和98.36%、95.78%、92.30%。說明100 mmol/L NaCl 溶液浸種可明顯促進種子的萌發(fā)，200 mmol/L 以上濃度浸種則會顯著抑制種子的發(fā)芽，且當(dāng)濃度達到200 mmol/L 以上時，雖然催芽時間延長種子發(fā)芽率提高，但相鄰濃度間發(fā)芽率的差異逐漸減小。Na400浸種直至催芽后48 h才開始發(fā)芽，催芽96 h 時發(fā)芽率也僅有6.67%，說明400 mmol/L NaCl 溶液浸種幾乎完全抑制了種子的萌發(fā)，達到了種子萌發(fā)的極限鹽濃度。

表1 對種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽勢指在種子萌發(fā)過程中單日新發(fā)芽量達到最大時，正常萌發(fā)的種子數(shù)量占受試種子總數(shù)的百分比。圖1 顯示，Na100 浸種顯著提高了種子的發(fā)芽勢，200 mmol/L 以上濃度浸種則顯著降低了種子的發(fā)芽勢，Na400 浸種的發(fā)芽勢為0。說明較低濃度NaCl 溶液浸種有利于種子的發(fā)芽，高濃度NaCl 溶液則會嚴(yán)重降低種子的萌發(fā)能力。

圖1 對種子發(fā)芽勢的影響

2.2 對種子芽長和鮮質(zhì)量的影響

由圖2可知，隨NaCl溶液濃度提高，種子芽長顯著降低；Na100浸種對種子鮮質(zhì)量無顯著影響，200 mmol/L以上濃度浸種則顯著降低了種子的鮮質(zhì)量，但Na300與Na400浸種的種子鮮質(zhì)量間沒有顯著差異。與CK相比，Na100、Na200、Na300 和Na400 浸種使種子芽長分別降低10.46%、72.09%、88.76%和96.70%；Na100浸種使種子鮮質(zhì)量增加2.91%，Na200、Na300 和Na400浸種使其分別降低31.99%、40.18%和43.54%。說明NaCl 溶液浸種能顯著抑制種子芽的伸長，加上對種子萌發(fā)的影響，兩種作用共同使黃花菜種子鮮質(zhì)量在較低濃度NaCl 溶液浸種時基本不受影響，200 mmol/L以上濃度浸種時則顯著降低。

圖2 對種子芽長和鮮質(zhì)量的影響

2.3 對種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

圖3 顯示，與發(fā)芽勢的規(guī)律相似，隨NaCl 溶液濃度提高，種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均表現(xiàn)“升高-降低”的規(guī)律，Na100 浸種使種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著增加，200 mmol/L 以上濃度浸種使發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著降低。與CK 相比，Na100浸種使種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別增加14.57%和17.74%，Na200、Na300、Na400 浸種使發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別降低65.44%、82.73%、97.14% 和76.48%、89.59%、97.94%。結(jié)果說明，較低濃度Na-Cl 溶液浸種能顯著提高黃花菜種子的萌發(fā)能力，200 mmol/L 以上濃度浸種則會顯著降低種子的發(fā)芽能力。

圖3 對種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

3 結(jié)論與討論

種子萌發(fā)期的生長狀態(tài)能夠影響作物的形態(tài)建成，并最終影響作物的產(chǎn)量[14]。發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)直接反映種子的萌發(fā)能力，是分析逆境條件下種子萌發(fā)狀況的重要指標(biāo)[15]。植物種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)在鹽脅迫下均明顯降低[16]。本試驗中，低濃度NaCl溶液浸種能促進對黃花菜種子的萌發(fā)，高濃度鹽溶液浸種則會抑制黃花菜種子的萌發(fā)，400 mmol/L達到了種子萌發(fā)的極限鹽濃度。3個指標(biāo)在鹽脅迫下的受抑制程度依次為：活力指數(shù)＞發(fā)芽指數(shù)＞發(fā)芽率，這與韓志平等[3]、陳培玉和孔德政[15]、何歡樂等[17]的研究結(jié)果一致。說明活力指數(shù)是黃花菜種子對鹽脅迫反應(yīng)最靈敏的指標(biāo)，實踐中可與發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)一起檢測以篩選耐鹽黃花菜品種。

鹽脅迫下，植物種子吸水困難，發(fā)芽緩慢，因此種子芽長和鮮質(zhì)量均低于正常水平[18-19]。本研究中，NaCl溶液浸種顯著抑制了黃花菜種子芽的伸長，種子鮮質(zhì)量則在Na100 處理下與對照無差異，超過200 mmol/L濃度浸種時被顯著降低，這是NaCl溶液浸種對種子萌發(fā)率和芽長的影響共同作用的結(jié)果。低濃度鹽溶液浸種使種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著提高，但鮮質(zhì)量與對照無差異，說明低濃度NaCl也會使黃花菜種子吸水發(fā)生障礙，從而抑制了種子鮮質(zhì)量的增加；高濃度鹽浸種使種子吸水更加困難，種子鮮質(zhì)量隨之顯著降低。Na300和Na400浸種的種子鮮質(zhì)量并沒有顯著差異，說明鹽濃度達到一定程度后，種子就幾乎不能從環(huán)境中吸收水分。

總之，黃花菜種子萌發(fā)隨浸種鹽溶液濃度提高表現(xiàn)先促進后抑制的效果，在Na400浸種下仍然有極少的種子萌發(fā)，說明黃花菜種子具有很強的耐鹽性，種子發(fā)芽對鹽脅迫的適應(yīng)范圍較廣。本研究中，黃花菜種子在100 mmol/L鹽濃度下發(fā)芽率最高，在200 mmol/L以上濃度下，發(fā)芽率嚴(yán)重降低。因此，最適宜種子萌發(fā)的濃度是在0～100 mmol/L之間，而后隨鹽濃度升高種子萌發(fā)被抑制？還是在100～200 mmol/L之間有更利于種子萌發(fā)的濃度，此后隨鹽濃度升高種子發(fā)芽率才開始降低？此外，本研究在對種子浸種前剝除了種皮，是否改變了種子對水分的吸收狀況，使種子萌發(fā)對于鹽脅迫的敏感程度發(fā)生改變，從而影響了種子的萌發(fā)？這些問題需要進一步研究來解答。