NaCl胁迫对高粱种子萌发特性的影响

杨 彬，张一中，柳青山

（山西省农业科学院高粱研究所，山西晋中030600）

土壤盐渍化是一个世界性问题，是影响农业生产和生态环境的重要问题之一[1]。种子萌发是植物生活周期的重要阶段，在此期间，其生理活动极易受到外界环境的干扰，从而影响植物的生长和发育，而盐胁迫就是影响种子萌发的重要因子之一[2]。对于大多数作物，种子萌发和早期幼苗阶段对环境胁迫最为敏感[3]。种子耐盐性是进行植物耐盐性早期鉴定及进行耐盐品种早期选择的基础[4]。国内外对许多作物芽期的耐盐性进行了广泛研究，对玉米[5-6]和甜菜[7]盐胁迫处理研究表明，随着盐浓度的增加，种子的发芽率降低，发芽时间推迟。对棉花[8]、小麦[9]、谷子[10]芽期的耐盐性也都有研究。

近年来，提高高粱耐盐性、培育耐盐品种以及高粱耐盐机理的研究越来越多地受到人们的关注[11-13]。本试验以NaCl溶液作为盐胁迫溶液，研究了高粱种子在NaCl胁迫下的萌发特性，旨在为高粱的耐盐性筛选提供简便适宜的评价指标。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为高粱保持系Tx623B。NaCl为分析纯试剂，试验用水为去离子水。

1.2 试验方法

采用NaCl溶液进行盐胁迫，共设置7个质量浓度，分别为 0（CK），3，6，9，12，15，20 g/L。选取籽粒饱满、大小一致且无病虫伤害的高粱种子，经0.1%的HgCl2消毒10 min，双蒸水冲洗5次后，均匀摆放在直径为9 cm的培养皿（铺有2层滤纸）中，每皿20粒，分别加入上述不同浓度的NaCl溶液9 mL，每个处理3次重复。培养皿放在组培室恒温培养，温度25℃，光照时间14 h/d，光照强度3 000 lx。每天用移液枪向培养皿中加入6 mL相应的处理溶液，并在同一时间记录发芽数（以胚根长等于种子长、芽长等于种子长的1/2记为发芽[14]），观察发芽速率，培养7 d后测定相关指标。

1.3 测定项目及方法

测定项目：发芽率、发芽势、发芽指数、相对发芽率。测定方法参照王秀玲等[15]的方法进行。

发芽率=第7天的发芽种子数/供试种子数×100%；

发芽势＝第4天的发芽种子数/供试种子数×100%；

相对发芽率＝盐处理发芽率/对照发芽率×100%；

发芽指数＝∑Gt/Dt。

式中，Gt指t日内的发芽数；Dt为相应的发芽天数。

1.4 数据处理

用SPSS16.0对数据进行统计分析，对发芽率等数据反正弦转化后进行单因素方差分析（one-way ANOVA）[16]，并采用Duncan方法进行多重比较，在0.05概率水平确定各个平均值之间的差异显著性。用Excel 2003进行绘图。

2 结果与分析

2.1 NaCl胁迫对高粱种子发芽率的影响

不同质量浓度NaCl溶液对高粱种子处理的结果（表1）表明，盐胁迫对高粱种子的萌发造成了明显的抑制作用。随着NaCl质量浓度的增加，发芽率呈逐渐下降趋势。NaCl质量浓度为3，6，9 g/L时，高粱种子的发芽率与对照差异不显著，说明NaCl质量浓度低于9 g/L时，对高粱种子的发芽率影响不大；当NaCl质量浓度为12 g/L时，高粱种子的萌发受到严重影响，与对照及其他处理之间有显著差异，发芽率只有38.3%；而当NaCl质量浓度为15，20 g/L时，发芽率几乎为0。表明随着盐胁迫强度的增加，抑制程度也急剧增加。

从萌发曲线（图1）看，高粱种子的发芽率随NaCl质量浓度的不断增大而呈下降趋势，NaCl质量浓度与种子发芽率呈极显著负相关，相关系数为0.913 5（P＜0.01），其回归方程为y＝-5.717x＋111.2，R2＝0.849 9。这一结果与王秀玲等[15]的研究结果一致。

表1 NaCl胁迫对高粱种子发芽率的影响

2.2 NaCl胁迫对高粱种子相对发芽率的影响

为便于研究高粱种子萌发时的耐盐程度，测得高粱种子在不同NaCl质量浓度处理下的发芽率后，以对照所对应的发芽率为基数，其他质量浓度下的发芽率与其相比，分别计算相对发芽率，然后将相对发芽率与相对应的盐质量浓度之间进行相关回归分析。结果（图2）表明，NaCl胁迫下的相对发芽率随盐溶液质量浓度的升高而降低，相对发芽率与NaCl溶液质量浓度呈显著负相关，其相关系数为 0.921 8（P＜0.01），回归方程为 y＝-5.915x＋115.0，R2＝0.849 7。其结果与图1的观察结果基本一致。

2.3 NaCl胁迫对高粱种子发芽时间的影响

盐溶液除了能降低高粱种子的萌发率外，还可延缓种子的初始萌发时间，降低种子的萌发速率。由图3可知，12 g/L以下的NaCl溶液中，种子在2 d内都能够开始萌发，12 g/L的NaCl溶液中种子在第3天才开始萌发，15 g/L的NaCl溶液中到第4天才有少量种子开始萌发，而20 g/L的NaCl溶液中一直到第7天种子也没有萌发。过高浓度的盐分处理下高粱种子根本不萌发，这说明当盐胁迫超过一定浓度时，将会抑制种子的生理活性。随着萌发时间的增加，萌发速率逐渐减小，且低浓度盐的萌发高峰时间较高浓度盐开始的早。由图3还可知，在6～12 g/LNaCl溶液中，种子萌发随盐浓度的增加变化较大，说明这个区间可作为高粱种子在NaCl溶液的萌发盐敏感区间。

2.4 NaCl胁迫对高粱种子发芽势和发芽指数的影响

发芽势反映种子发芽的快慢和整齐度，发芽指数能够反映种子在整个发芽期的综合活力。从表2可以看出，随着盐质量浓度的增大，高粱种子的发芽势和发芽指数均逐渐降低。在0，3，6，9 g/LNaCl质量浓度下，高粱种子的发芽势之间差异不显著，而在12 g/L NaCl质量浓度下的发芽势与0，3，6，9 g/L之间差异都达显著水平（P＜0.05）。除3 g/LNaCl质量浓度下的发芽指数与对照差异不显著外，6，9，12 g/LNaCl质量浓度下的发芽指数与对照差异都达显著水平（P＜0.05）。而在15，20 g/L NaCl质量浓度下，高粱种子发芽势和发芽指数几乎为0，说明高浓度NaCl溶液会强烈抑制种子萌发。对高粱种子的发芽势、发芽指数分别与盐浓度作相关分析得出，它们都与盐浓度呈极显著负相关（P＜0.01），相关系数分别为 0.902 3，0.951 2。

表2 NaCl胁迫对高粱种子发芽势和发芽指数的影响

3 讨论

种子萌发是植物生命的起始，也是植物生活史中对外界环境压力反应最为敏感的时期[17]。多数研究表明，盐胁迫对种子萌发有显著的抑制作用[18-19]；但也有学者得出了低浓度的盐胁迫对种子萌发或幼苗生长具有促进作用，而高浓度则转为抑制作用的结论[12，19]。

本试验研究表明，随着盐溶液浓度的增大，高粱种子的发芽率、发芽势和发芽指数明显降低，但在NaCl质量浓度低于9 g/L时，高粱种子的发芽率、发芽势、相对发芽率与对照差异不大；NaCl质量浓度高于9 g/L时，抑制作用显著。这与在野大豆[18]、冬小麦[20]上的研究结论一致。高浓度盐可显著抑制种子萌发，这种现象可能与高浓度盐离子的毒害作用有关，也可能与细胞膜在受到盐胁迫后，膜蛋白、膜透性等正常的生理功能发生了改变有关[21]。本试验相关分析表明，NaCl质量浓度与发芽率、发芽势、相对发芽率和发芽指数均呈极显著负相关（P＜0.01）。施月婕等[22]研究表明，芜菁种子的发芽与盐溶液的浓度呈显著负相关；而汤华等[23]研究表明，玉米发芽率与盐浓度无显著相关性，这可能与选取的作物品种和设置的盐浓度不一样有关。本试验只是对高粱种子的萌发特性进行了研究，至于盐胁迫对其幼苗形态、生理生化性状及光合机制的影响仍需进一步探讨。

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