盐胁迫对茶花凤仙种子萌发的影响1)

姜云天 张丽娜 顾地周 张秋菊 薛 飞 李玉梅

(通化师范学院，通化，134002) (吉林师范大学)

茶花凤仙(Ⅰmpatiens balsamena L.)为凤仙花科凤仙花属一年生草本花卉，原产我国和印度，是凤仙花的一种。茶花凤仙肉质、粗壮、直立，重瓣大花，花色艳丽，花头顶生，形如山茶，不仅是漂亮的室外观赏花卉，还是珍贵的室内盆栽观花观叶植物，深受人们的喜爱。目前，凤仙花属植物中只有新几内亚凤仙花(Ⅰ.hawkerii)和非洲凤仙花(Ⅰ.walleriana Hook.f.)，广泛应用于园林生产中，其他大部分种类还处于野生或待开发状态［1］。因此，茶花凤仙作为优良的观赏花卉之一具有广阔的发展空间和应用价值。

随着环境的恶化以及人们不合理灌溉、施肥及其融雪剂等化学物质的使用，城乡绿地、温室、大棚的盐渍化水平日益严重，茶花凤仙能否耐盐或抗盐，能否在盐碱地上栽培已成为亟待解决的问题。目前，人们对茶花凤仙的研究主要集中在组织培养与离体保存［2］、重金属污染土壤的修复［3－5］等方面，而有关茶花凤仙盐胁迫方面的研究较少。种子萌发和幼苗生长阶段是植物种群能否在盐渍环境下定植的关键时期［6］，文中通过探讨茶花凤仙种子在盐胁迫下的萌发特性，对茶花凤仙的耐盐能力做出早期鉴定，旨在为花卉生产和园林绿化种苗的选取提供参考依据。

1 材料与方法

茶花凤仙种子购自北京中特联农牧发展有限公司。

试验采用不同浓度NaCl(0、50、100、150、200、250、300 mmol·L－1)溶液对茶花凤仙种子进行胁迫处理，以蒸馏水处理的种子为对照。种子精选后用0.1%的KMnO4溶液消毒10 min，用蒸馏水冲洗后依照《国际种子检验规程》，采用滤纸法将供试种子整齐置于铺有双层滤纸的玻璃培养皿(Φ =12 cm)中，每皿40 粒种子，分别加入等量上述不同浓度的NaCl 溶液，以浸湿滤纸为宜，培养皿用保鲜膜覆盖，以防止水分的蒸发。然后把培养皿放入恒温培养箱内，温度25 ℃，并在同一时间进行观察并记录发芽情况。待种子不再萌发时，将未发芽的种子用蒸馏水冲洗后重新放入培养皿中，加入蒸馏水进行复水发芽试验，调查解除盐胁迫后种子的萌发情况。每个处理重复3 次。

种子萌发指标的测定:种子发芽是以胚芽达到种子长度的一半作为发芽标准［7］。每隔24 h 观察记录培养皿中茶花凤仙种子发芽的情况，统计发芽数。第7 d 结束种子发芽试验，取不同处理的萌发种子，用蒸馏水洗净，然后用滤纸吸干水分称其鲜质量。分别在第3 d 和第7 d 统计发芽势和发芽率。

各个指标计算公式如下:发芽率(Gp)=(正常发芽的种子数/供试种子总数)×100%;相对发芽率=(盐处理发芽率/对照发芽率)×100%;发芽势(Gv)=(发芽种子数达到高峰期时正常发芽种子总数/供试种子数)×100%;发芽指数(Gi)=∑Gt/Dt，式中，Gt为不同时间(t，d)的发芽数，Dt为相应的发芽试验时间;活力指数(Vi)=Gi×S，Gi为发芽指数，S为幼苗鲜质量;相对伤害率=((对照发芽率－处理发芽率)/对照发芽率)×100%。

所有数据运用SPSS20.0 软件中的one－ way ANO－VA 进行方差分析，LSD 进行多重比较，显著性水平为P ＜0.05，用Excel 进行作图。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对茶花凤仙种子萌发进程的影响

由图1可见，与对照相比，不同浓度盐处理的种子，均降低了茶花凤仙种子的萌发率，延迟了种子开始萌发的时间。随着盐浓度的升高，茶花凤仙种子初始萌发时间总体呈延后趋势。播种后第1 d，低浓度(50 ～100 mmol·L－1)盐溶液处理的种子已经开始萌发，发芽率分别达到67.50%和30.83%，但均低于对照值72.50%;当浓度达到150 ～250 mmol·L－1时，种子从第2 d 才开始萌发;当NaCl 浓度达到300 mmol·L－1时，萌发时间严重推迟，2 d 后才有少量种子萌发，其萌发量在5 ～6 粒，说明高浓度的盐溶液严重抑制了种子的萌发。

随着盐浓度的升高，茶花凤仙种子萌发的高峰期也随之延迟(图1)。低于100 mmol·L－1盐处理的种子，在第2 d 时达到萌发高峰期，萌发率超过80%。150 ～250 mmol·L－1盐处理的种子，萌发高峰期则推迟到第3 ～4 d，且其萌发率远低于对照。300 mmol·L－1盐处理的种子则无明显的萌发高峰期，且一直处于少量萌发状态。

在盐处理第7 d 时结束发芽试验，将各处理未萌发的种子转移至装有清水的培养皿中进行复水发芽试验，结果表明，解除盐胁迫后，茶花凤仙种子仍具有很好的萌发力，复水后第2 d 即有部分种子开始萌发;至复水后第3 d，各处理种子基本萌发，其中300 mmol·L－1盐溶液处理下的种子发芽率达到43.16%，累计总萌发率为58.16%。说明盐胁迫只是暂时推迟了种子的萌发时间，并没有完全使之失去生活力，当在一定时间内给予适宜的环境条件可以继续萌发。因此，在实际生产中，播种后可以采取适时灌溉的方式缓解盐胁迫对种子萌发的影响。

图1 NaCl 胁迫下茶花凤仙种子的发芽动态变化

2.2 盐胁迫对茶花凤仙种子发芽率和发芽势的影响

植物种子的发芽率和发芽势对花卉苗木的发芽速度和出苗整齐度有着重要的影响。由表1可以看出，随着NaCl 盐浓度的升高，发芽率和发芽势总体呈下降趋势。经方差分析和多重比较表明，当盐浓度为50、100 mmol·L－1时，种子的发芽率和发芽势与对照间差异不显著(P ＞0.05)，且发芽率和发芽势均低于对照，说明在这一浓度范围内NaCl 胁迫对茶花凤仙种子的萌发影响不大;在150 mmol·L－1盐胁迫下，发芽率和发芽势显著低于对照(P ＜0.05)，并且分别比对照下降了21.67%和25.00%;当盐浓度为250、300 mmol·L－1时，发芽率和发芽势骤然下降，盐浓度为300 mmol·L－1时的发芽率和发芽势分别仅为15.00%和5.00%。说明高浓度盐溶液对种子的萌发具有显著抑制作用，影响了种子的出苗整齐度。

表1 盐胁迫对茶花凤仙种子发芽的影响

为了进一步描述发芽率和发芽势与盐浓度之间的关系，分别对发芽率和发芽势与盐溶液浓度间进行曲线回归分析，结果表明:茶花凤仙种子发芽率和发芽势与NaCl 盐浓度所有曲线模型中只有线性曲线、二次曲线和三次曲线模型达到极显著水平(P ＜0.01)，但是从决定系数R2大小来看，均是三次曲线 方 程R2最 大，决 定 系 数 分 别 为0.9 6 7＊＊和0.993＊＊，进一步作拟合度检验说明发芽率和发芽势与NaCl 盐浓度呈良好的三次函数关系。拟合效果见图2和图3。

图2 发芽率和盐浓度的曲线拟合

图3 发芽势和盐浓度的曲线拟合

从图2、图3中可以看出，三次曲线方程为描述发芽率和发芽势与盐浓度关系的最优方程，最优三次函数方程为y1=92.699－0.104x+0.001x2－3.702×10－6x3;y2=94.027－0.371x +0.002x2－7.036 ×10－6x3，其中y1和y2分别表示茶花凤仙种子发芽率和发芽势，x 表示NaCl 盐浓度。

2.3 盐胁迫对茶花凤仙种子发芽指数和活力指数的影响

种子发芽指数是通过盐胁迫对种子发芽是否产生抑制作用来评价其耐盐能力的指标［9］，发芽指数越大，表明植物的耐盐性越强，反之耐盐性越差［10］。

由表1可见，随着盐浓度的升高，茶花凤仙种子的发芽指数呈逐渐下降趋势，而活力指数在盐浓度为0 ～150 mmol·L－1时呈陡然下降趋势，超过150 mmol·L－1时下降趋势趋于平缓，说明活力指数较发芽指数对NaCl 盐胁迫更敏感。当盐浓度为50 mmol·L－1时，发芽指数与对照相比差异不显著(P＞0.05);活力指数显著低于对照(P ＜0.05)，相比对照下降了71.10。盐浓度升高到100 mmol·L－1时，发芽指数下降到68.34，且与各处理间差异显著(P ＜0.05);活力指数由对照的187.39 骤然降至49.78，下降了137.61。当盐浓度高达300 mmol·L－1时，茶花凤仙种子的发芽指数和活力指数仅为3.39 和0.34。说明低浓度盐溶液(0 ～50 mmol·L－1)对于茶花凤仙种子发芽指数和活力指数影响不是很大，而高浓度的盐胁迫处理则不同程度地抑制了种子的发芽速度和活力。

对发芽指数和活力指数与盐溶液浓度间进行曲线回归分析，结果表明:茶花凤仙种子发芽指数和活力指数与NaCl 盐浓度所有曲线模型均达到极显著水平(P ＜0.01)，但是从决定系数R2大小来看，发芽指数线性函数方程R2最大，决定系数达到0.977＊＊;活力指数三次函数方程R2最大，决定系数达到0.995＊＊。进一步作拟合度检验说明发芽指数与NaCl盐浓度呈良好的线性函数关系，活力指数与NaCl 盐浓度呈良好的三次函数关系，拟合效果见图4和图5。

图4 发芽指数与盐浓度曲线拟合

从图4、图5中可以看出，线性函数方程是描述发芽指数与盐浓度关系的最优方程;三次函数方程是描述活力指数与盐浓度关系的最优方程。最优方程分别为y3=90.814－0.293x和y4=190.606－2.003x+0.07x2－9.016 ×10－6x3，其中，y3和y4分别表示茶花凤仙种子发芽指数和活力指数，x 表示NaCl 盐浓度。

2.4 茶花凤仙种子耐盐性评价

相对盐害率反映了种子萌发期盐胁迫对种子的伤害程度。相对盐害率与耐盐性成反比，即相对盐害率值越小耐盐性越强［11］。

由表1可以看出，随着NaCl 盐浓度的升高，茶花凤仙种子的相对盐害率总体呈上升趋势，即对种子的伤害程度逐渐增大。盐浓度为0 ～100 mmol·L－1时，相对盐害率较小，为50 mmol·L－1时，相对盐害率为6.31%;当盐浓度为100 mmol·L－1时，相对盐害率为0，说明种子对于低浓度的盐溶液具有一定的适应性。当盐浓度在150 ～250 mmol·L－1时，相对盐害率呈缓慢上升趋势，相对盐害率值低于50%;当盐浓度达到300 mmol·L－1时，相对盐害率为83.78%。说明随着盐浓度的升高，种子忍耐盐胁迫的能力逐渐减弱，受盐害程度也随之加重，严重抑制了种子的萌发。

图5 活力指数与盐浓度曲线拟合

为了进一步研究茶花凤仙种子萌发时的耐盐程度，根据相关文献［8，12］分别对相对发芽率、相对发芽指数与盐浓度的关系进行曲线回归分析，结果表明:只有相对发芽指数与盐浓度之间呈良好的线性函数关系，拟合效果较好(图6)，因此，可用相对发芽指数与盐浓度建立的线性函数方程来预测茶花凤仙种子的耐盐程度。

图6 相对发芽指数与盐浓度的曲线拟合

最优线性函数方程为y5=105.204－0.339x，其中y5表示茶花凤仙种子相对发芽指数，x 表示NaCl盐浓度，由线性函数方程可进一步求出茶花凤仙种子在萌发期的耐盐适宜浓度为89.10 mmol·L－1;耐盐半致死浓度为162.84 mmol·L－1;耐盐极限浓度为280.84 mmol·L－1，这与表1所得结果相一致。

3 结论与讨论

盐胁迫对种子萌发的影响一般归结为渗透效应与离子效应，种子耐盐性的实质是种子萌发过程中对盐胁迫造成的渗透与离子效应的综合适应［13］。种子初始萌发期，首先面临的是不同盐浓度产生的渗透胁迫，较高浓度的盐分增加了溶液的渗透势，使胚细胞吸水困难，种子进入强迫性休眠状态，阻止了萌发进程，表现为种子延迟萌发［14］，这是植物适应盐碱等不利环境的一种特性。但是当盐浓度高到一定程度或持续一定时间，会破坏细胞质膜的完整性，导致膜选择透性降低甚至丧失，引起胞内代谢失调从而造成种子永久性失去活力，不能萌发［15］。本试验结果表明，与对照相比，不同浓度盐处理的种子，均降低了茶花凤仙种子的萌发率，延迟了种子开始萌发的时间。随着盐浓度的升高，茶花凤仙种子初始萌发时间总体呈延后趋势。当NaCl 浓度达到300 mmol·L－1时，萌发时间严重推迟，2 d 后才有少量种子萌发，其萌发量在5 ～6 粒，说明高浓度的盐溶液严重抑制了种子的萌发。同时，随着盐浓度的升高，导致茶花凤仙种子萌发的高峰期也随之延迟;低于100 mmol·L－1盐处理的种子，在第2 d 时达到萌发高峰期，萌发率超过80%;当盐浓度达到300 mmol·L－1时，种子则无明显的萌发高峰期，且一直处于少量萌发状态。但是对未萌发的种子进行复水试验解除盐胁迫后仍有部分种子萌发，其中300 mmol·L－1盐溶液处理下的种子发芽率达到43.16%，累计总萌发率达到58.16%。说明在一定的盐浓度范围内，盐胁迫只是暂时推迟了种子的萌发时间，并没有完全使之失去生活力，当在一定时间内给予适宜的环境条件可以继续萌发，这与曹岩坡等［16］、孙小芳等［17］研究结果一致。因此，对于盐渍化严重的地区，播种后可以采取适时灌溉的方式缓解盐胁迫对种子萌发的影响。

在生产实际中，发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数是评价种子发芽常用的指标，反映了种子发芽速度、发芽整齐度和幼苗健壮的潜势，植物能否适应盐碱生境，首先取决于发芽速度以及发芽后幼苗的活力［7］。目前，有关植物种子耐盐性的研究已有大量报道，但是结果常因植物品种、盐分种类而各不相同。崔兴国［15］研究结果表明，低浓度(≤100 mmol·L－1)盐胁迫对圆叶牵牛种子萌发的抑制作用不明显，高浓度(≥150 mmol·L－1)对圆叶牵牛种子的萌发产生显著的抑制作用;鲍维巨等［18］研究了不同浓度NaCl 胁迫处理对番茄种子发芽的影响，得出低浓度的盐胁迫对种子萌发有促进作用，而高盐则显著抑制种子萌发。本试验结果表明，随着盐浓度的升高，茶花凤仙种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈下降趋势。当盐浓度低于100 mmol·L－1时，种子的发芽率和发芽势与对照相比差异不显著，对种子的萌发影响不大;当盐浓度超过100 mmol·L－1时，发芽率和发芽势显著低于对照(P＜0.05)，说明高浓度盐溶液对种子的萌发具有抑制作用，影响了种子的出苗整齐度。这与牛通［19］在研究盐胁迫对凤仙花种子萌发的影响中所得结果相似，当NaCl 浓度≥0.6%时，才对种子的萌发表现出明显的影响，种子的发芽率和发芽势显著下降，本研究中的盐浓度100 mmol·L－1相当于0.6%。高浓度盐胁迫显著抑制种子萌发，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，其膜蛋白、膜透性等生理功能发生了改变有关［20］。

本试验通过分析盐胁迫对茶花凤仙种子发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数4 项生理指标的影响，初步建立了盐胁迫对茶花凤仙种子萌发影响的数学模型。经曲线回归分析表明，随着NaCl 盐浓度的升高，茶花凤仙种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数与盐浓度间均呈现递减趋势，其中发芽率、发芽势和活力指数呈现三次函数递减趋势，三次函数分别为y1=92.699－0.104x +0.001x2－3.702×10－6x3;y2=94.027－0.371x +0.002x2－7.036 ×10－6x3;y4=190.606－2.003x +0.07x2－9.016 ×10－6x3。发芽指数和相对发芽指数呈现线性函数的递减趋势，线性函数分别为y3=90.814－0.293x 和y5=105.204－0.339x。

经线性回归分析，茶花凤仙种子在萌发期的耐盐适宜浓度为89.10 mmol·L－1;耐盐半致死浓度为162.84 mmol·L－1;耐盐极限浓度为280.84 mmol·L－1。种子发芽是一个复杂的生理生化过程，由于该研究是在实验室内控制外界环境因子的情况下，采用单盐胁迫处理进行的种子萌发试验与实际种植情况还存在一定的误差。但是，在实际种植中，由于减少或避免了单盐毒害作用，茶花凤仙的耐盐阈值可能会提高，本研究结果可为盐碱地园林绿化品种的选择提供理论参考，有关复合盐碱胁迫对茶花凤仙种子萌发的影响有待进一步研究。

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