盐胁迫下野大豆种子萌发特性研究

张秀玲

野大豆(Glycine soja)是栽培大豆的近缘种，具有耐盐碱、抗寒、抗病等优良性状，是遗传多样性的重要保护材料，为国家二级保护植物［2］。我国野大豆资源丰富，约占世界野大豆资源总量的90%［3］，广泛分布于我国东北、内蒙古、华北、华东、华中和西北等地，但以东北和华北北部最多。关于野大豆的形态解剖、群体的遗传分化、温度和NaCl胁迫下野大豆种子萌发特性已有报道［4－6］。但不同盐同时胁迫野大豆种子萌发的报道少见。本研究采用NaCl Na2SO4、Na2CO3及三者混合盐胁迫对供试材料进行胁迫，探讨盐胁迫对野大豆种子萌发的影响，为野大豆的引种、驯化、耐盐品种选育及盐碱地改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本研究中野大豆的种子采自山东省德州市南郊野生大豆单优群落。

1.2 实验设计

采用 NaCl、Na2SO4、Na2CO3以及三者的混合盐溶液进行胁迫，设计5个浓度处理(表1)。因为野大豆的种子是硬实种子，实验前将野大豆种子的种皮刻破，种子用0.1%的KMnO4溶液消毒10 min，然后清水浸泡12 h，洗净后置于铺2层滤纸的培养皿(φ12 cm)中，每皿摆满40粒饱满种子，分别加入等量处理液至饱和为止。每个浓度均设3个重复，蒸馏水处理作为对照(CK)，放入MGC－300H型微电脑控制的人工气候箱中培养。20℃/25℃ (11 h黑暗/13 h白天)，每日用相应浓度的盐溶液冲洗种子，并以蒸馏水补充蒸发去的水分以维持盐浓度的恒定。

1.3 测定方法

统计发芽数至6天发芽基本结束时为止。种子开始萌动后每天统计发芽数(以胚根突出2 mm作为发芽标准)，直至6天发芽基本结束时为止。每个重复分别测量10次胚根和胚轴的长度，发芽率、发芽势和发芽指数的计算公式如下:

发芽率(GP)=每天统计发芽种子数/供试种子数×100%

发芽势(GV)=2 d发芽种子数/供试种子数×100%

发芽指数(GI)=Σ(Gt/Dt)(Gt指在时间t日内的发芽数，Dt为相应的发芽天数)

数据分析采用SPSS 13.0和Origin 7.5软件处理。

表1 盐溶液的类别和浓度以及pH值

2 结果

2.1 盐胁迫对发芽率的影响

不同浓度的 NaCl、Na2SO4、Na2CO3及三者混合盐溶液对种子萌发均有一定影响(表2)。与对照相比，Na2SO4和 Na2CO3溶液浓度分别在10～50 mmol/L、0～10 mmol/L范围内，发芽率都有增加趋势，但与对照相比差异不显著.NaCl胁迫使发芽率降低，50，200 mmol/L浓度下与对照差异不显著。混合盐1处理使发芽率降低，但其与对照相比差异也不显著.其它条件下的盐分胁迫，发芽率与对照相比均显著降低.在 NaCl、Na2SO4、Na2CO3和三者混合盐溶液的胁迫下，野大豆的发芽率随盐浓度的升高而显著降低.NaCl、Na2SO4、Na2CO3溶液浓度分别达到 400、400、150 mmol/L，以及混合盐 2，3，4，5 处理时，发芽率均降为0.可以看出，野大豆对盐有较强的耐受力，适当的盐浓度可以提高野大豆的发芽率(表2)。

2.2 盐胁迫对发芽势及发芽指数的影响

野大豆种子在不同浓度盐分胁迫下，其发芽势和发芽指数与对照相比均显著降低;并且随着盐溶液浓度的增加，发芽势和发芽指数均呈显著下降趋势。NaCl，Na2SO4和Na2CO3对发芽势的影响不同于对发芽率和发芽指数的影响:在NaCl 200 mmol/L，Na2SO450 mmol/L，混合盐1时，发芽势急剧下降为0，但是发芽率和发芽指数降低的幅度相对较小。这说明盐分虽然对发芽率和发芽指数的影响较小，但是显著延迟了种子的萌发时间。发芽势和发芽指数均下降，但发芽势下降的幅度更大。由此说明，盐溶液可以降低种子活力，尤其是高浓度的盐溶液，强烈抑制种子萌发(表2)。

表2 盐胁迫对种子发芽率、发芽势、发芽指数和相对发芽率的影响

2.3 盐胁迫对发芽速度的影响

4种盐胁迫不仅影响野大豆种子发芽率，且影响开始发芽的时间，随着盐溶液浓度的升高，开始发芽时间会延迟(图1)。由发芽率可看出，低浓度处理(NaCl 50 mmol/L，10 mmol/L Na2SO4和 Na2CO3)野大豆种子在第2天开始萌发，200 mmol/L NaCl处理第3天开始萌发，200 mmol/L Na2SO4第4天开始萌发，盐浓度越高，发芽开始时间越迟。高浓度的盐分处理野大豆种子不萌发。这反映出当盐胁迫超过一定浓度时，抑制种子生理活性。由图1可以看出，野大豆种子萌发对不同盐分的敏感性不同。

图1 盐胁迫下种子累积发芽率

2.4 盐胁迫对胚根和胚轴生长的影响

经统计和测定，盐胁迫下，野大豆的相对胚根和相对胚轴的长度基本随盐浓度的升高而降低(图2对照的胚根和胚轴视为1)，但在10 mmol/L Na2SO4处理下，胚根长度大于对照，在50 mmol/L NaCl，10 mmol/L Na2SO4，10 mmol/L Na2CO3处理下，胚轴长度大于对照。表明适当低浓度的盐可以促进胚的生长，盐胁迫对胚根的抑制大于胚轴，反映出胚根是对盐分胁迫比较敏感的部位。在混合盐胁迫下的胚根和胚轴明显低于其3种盐胁迫，表明和混合盐明显抑制胚根和胚轴的生长(图2)。

图2 盐胁迫野大豆的胚根和胚轴的相对长度

3 讨论

盐分对种子萌发的具有明显的抑制作用。表现在降低种子的萌发率，推迟种子萌发的初始时间、延长种子的萌发时间等［7］，盐分对种子萌发的影响一般归结为渗透效应(盐分降低了溶液的渗透势)和离子效应(盐离子对种子萌发的影响［8］。渗透效应引起溶液渗透势降低而使种子吸水受阻，影响种子萌发。离子效应一方面造成直接毒害而抑制种子萌发;另一方面渗入种子，降低种子渗透势，加速吸水而促进萌发，导致种子的最终萌发率增加［9－10］。本试验中，野大豆种子在蒸馏水中萌发良好，低浓度的Na2SO4、Na2CO3对野大豆的种子萌发具有一定促进作用，这耐盐植物碱茅［Puccinellia distans(L.)Parl.］［11］的相关报道是一致的。这种现象可能是因为低浓度的盐溶液或低渗透势溶液刺激种子打破休眠，导致种子的最终萌发率增加。本实验结果还显示，盐分对种子萌发起抑制作用，并且发芽率和盐浓度呈负相关，相同的结果出现在海韭菜、碱蓬、梭梭、盐地碱蓬等种子中［12－15］。

低浓度的盐分促进野大豆胚根或胚轴的生长而高浓度的盐抑制胚的生长。胚根和胚轴对不同盐分的敏感程度不同，野大豆的胚根比胚轴对盐分更敏感。同盐分影响发芽率一样，盐分胁迫对幼苗生长的影响有2种类型，一为轻度胁迫对幼苗的生长起促进作用，重度胁迫则起抑制作用;另一为胁迫一直抑制幼苗的生长。对苜蓿种子，低浓度盐分促进胚根的生长而高浓度抑制，对其胚芽则一直起抑制作用;低浓度的盐分苜蓿胚根和胚轴的生长［16］，随盐浓度提高，星星草幼根生长减慢，且与盐浓度呈极显著的负相关关系;而其幼芽的反应不同于幼根，各盐处理在低浓度下都表现出增效效应［17］。

综上所述，可以得出以下结论:

(1)低浓度的盐溶液Na2SO4、Na2CO3可适当提高野大豆种子发芽率，而其高浓度的 NaCl、Na2SO4、Na2CO3和混合盐溶液对野大豆种子萌发有明显的抑制作用;野大豆种子对不同盐分的发芽耐盐极限浓度不同，NaCl为400 mmol/L，Na2SO4为400 mmol/L。Na2CO3为150 mmol/L，

(2)本试验研究结果表明，野大豆种子胚根和胚轴受盐胁迫的抑制程度不同。从胚根生长看，随盐浓度增加呈下降趋势，但在10 mmol/L Na2SO4胁迫下，胚根和胚轴都长度大于对照，说明低浓度盐处理下胚生长受到促进。而胚根和胚轴生长随着盐浓度的增加逐渐下降，且胚根下降比胚轴要快，从而说明胚根是对盐分胁迫比较敏感的部位。推测盐胁迫对植物各器官生长的影响机制可能有所不同，尤其是不同物种间很可能存在差异。

［1］ 陈千良，石张燕，孙基，等.陕西产秦艽高效液相指纹图谱研究［J］.西北大学学报:自然科学版，2007，37(2):253 －256.

［1］ 齐文静，何冬华，夏志洁，等.黄河三角洲地区野大豆根瘤菌生物学特性及其遗传多样性研究［J］.山东科学，2012，25(1):32－37.

［2］ Dong Y S，Zhuang B C，Zhao L M，et al.The genetic diversity of annual wild soybeans grown in China［J］.Theor Appl Genet，2001，103(1):98 －103.

［3］ 府宇雷，钱吉，马玉虹，等.不同尺度下野大豆种群的遗传分化［J］.生态学报，2002，22(2):176 －184.

［4］ Zhou San，Zhao Kefu.Discussion on the Problem of Salt Gland of Glycine soja［J］.Acta Botanica Sinica，2003，45(5):574 －580.

［5］ 魏伟，钟敏，王洪新，等.野大豆群体DNA随机扩增产物的限制性内切酶消化［J］.植物学报，1998，40(5):412 －416.

［6］ 贾振伟，赵志强.温度对野生大豆种子萌发的影［J］.内蒙古民族大学学报:自然科学版，2006，21(4):408 －410.

［7］ Li L，Zhang X M.Germination strategies of two halophytes in Salt Desert of northwestern China［J］.Sci China Ser D － Earth Sci，2007(1)，50:115 －121.

［8］ Mohammad S，Sen D N.Germination behavior of some halophytes in Indian desert［J］.Int J Exp Biol，1990，28:545 － 549.

［9］ 鱼小军，师尚礼，龙瑞军，等.生态条件对种子萌发影响研究进展［J］.草业科学2006，23(10):44－49.

［10］ Duan D Y，Li W Q，Liu X J，et al.Seed germination and seedling growth of Suaeda salsa under salt stress［J］.Annales Botanici Fennici)，2007，44(3):161 －169.

［11］ 李海燕，丁雪梅，周婵，等.盐胁迫对三种盐生禾草种子萌发及其胚生长的影响［J］.草地学报，2004，12(1):45 －50.

［12］ 段德玉，刘小京，冯凤莲，等.不同盐分对盐地碱蓬种子萌发的效应［J］.土壤肥料科学2003，19(6):168－172.

［13］ 黄振英，张新时，Yitzchak G T，等.光照、温度和盐分对梭梭种子萌发的影响［J］.植物生理学报，2001，27(3):275 －280.

［14］ Gul B，Weber D J.Effect of salinity，light，and temperature on germination in Allenrolfea occidentalis［J］.Canadian Journal of Botany，1999，77(2):240 －246.

［15］ Gulzar S，Khan M A.Seed Germination of a Halophytic Grass Aeluropus lagopoides［J］.Annals of Botany，2001，87(3):319 －324

［16］ 韩清芳，李崇巍，贾志宽.不同苜蓿品种种子萌发期耐盐性的研究［J］.西北植物学报，2003，23(4):597 －602.

［17］ 阎秀峰，肖玮，孙国荣，等.盐胁迫下星星草幼苗的生理反应［J］.黑龙江畜牧兽医，1994(3):1 －3.