盐胁迫对野生猪屎豆种子发芽率的影响

张 瑜， 王文强， 白昌军

(中国热带农业科学院 热带作物品种资源研究所， 农业部热带作物种质资源利用重点开放实验， 海南 儋州 571737)

盐胁迫对野生猪屎豆种子发芽率的影响

张 瑜， 王文强， 白昌军

(中国热带农业科学院 热带作物品种资源研究所， 农业部热带作物种质资源利用重点开放实验， 海南 儋州 571737)

为优良野生猪屎豆种质资源的开发利用和耐盐育种提供理论依据，通过对种子萌发期的相对发芽率、相对发芽势、胚根胚芽比值等指标测定，运用隶属函数法综合评价野生猪屎豆种质材料的耐盐性。结果表明：低浓度的盐溶液对野生猪屎豆的萌发具有一定的促进作用，高浓度盐对种子萌发存在抑制作用。盐浓度越大，对相对发芽率、相对发芽势的影响越大；在相同盐浓度下，不同材料间的相对值也存在显著差异。随着盐浓度的增加，胚根胚芽比值呈上升的趋势。盐溶液对胚根的抑制作用小于胚芽。芽期耐盐性最强的材料是采自陵水的C22以及三亚的C27，耐盐性最差的材料是采自乐东的C1、海口的C31和澄迈的C23，其余材料的耐盐性介于二者之间。

猪屎豆； 相对发芽率； 耐盐性

猪屎豆(CrotalariapallidaAit.)是豆科(Leguminosae)猪屎豆属(CrotalariaLinn.)多年生草本或直立矮小灌木。全世界约550种，主要分布于热带及亚热带地区[1]。我国约60种，多为绿肥、纤维及药用植物。该属植物含有吡咯衍生的毗咯烷类生物碱(Pyrrolizidine alkaloids)，生物活性较强，有清热解毒、祛风除湿和消肿止痛等效用[2-3]。该属植物的种子中还含有半乳甘露聚糖胶(Galactomannan)，已在石油、矿山、纺织及食品等工业中广泛应用[4-5]。因其可在河床地、堤岸边和多砂多砾环境中生长，是较好的水土保持植物[6-7]。土壤盐渍化已成为影响农业生产和生态环境的严重问题，盐胁迫通常会抑制植物的生长发育，主要表现为降低种子发芽率和成苗率，种子在萌发阶段的耐盐状况可在一定程度上反映该植物的耐盐程度[8-9]。目前，关于猪屎豆的研究主要集中在植物活性化学成分分析、种子萌发特性[10]以及饲料[11]和生态护坡等方面，未见其耐盐性方面的研究报道。为此，笔者研究不同浓度盐胁迫下海南省32份野生猪屎豆种子芽期耐盐性，以期为其种质资源的评价、开发利用和耐盐新品种的选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

野生猪屎豆种质材料32份(C1～C32)，采集自海南省16个市县(表1)，其分布见图示。试验材料于2013年3月繁种于中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所昌江牧草基地，2014年1月采收后备用。

表1 32份野生猪屎豆种质材料及来源

图示 32份野生猪屎豆种质材料采集地点的分布

Fig. Distribution of collection sites of 32 wildC.pallidagermplasm resources

1.2 种子处理

1.2.1 预处理 选取大小均匀一致的种子，用0.1%的升汞溶液消毒2～3 min，然后用蒸馏水冲洗3次，将消毒后的种子置于80℃热水中浸泡30 min，去除种子的硬实。

1.2.2 处理 试验共设6个盐浓度处理，0%(CK)、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%。先用1/2 Hoagland营养液将NaCl(纯度>99.5%)配成1.0%盐溶液母液，再分别稀释成不同盐梯度后备用。随机选取50粒种子均匀置于有2层滤纸的培养皿内，再加入6 mL适当浓度的盐水或蒸馏水，并用parafilm膜封口，置于25℃恒温培养箱(光照时间14 h)。每天观察记载种子发芽数，并补充营养液使培养皿内的盐浓度保持稳定。每个处理设3次重复。

1.3 指标测定

在发芽的第5天和第10天，分别统计各处理种子发芽数。根据第5 天种子发芽数计算发芽势和相对发芽势(RGE)，根据第10天种子发芽数(在第10天时已无种子发芽)计算发芽率和相对发芽率(RGR)。在发芽的第10 天，用游标片尺随机从每皿测10粒种子的胚根和胚芽长度，最后计算各处理的胚根与胚芽的比值[12]。计算公式如下：

发芽率=(第10天全部正常发芽的粒数/供试种子粒数)×100%

发芽势=(第5天的发芽种子数/供试种子粒数)×100%

相对发芽率=(处理的发芽率/对照发芽率)×100%

相对发芽势=(处理的发芽势/对照发芽势)×100%

胚根胚芽比=胚根长度/胚芽长度

1.4 野生猪屎豆种质材料的耐盐性综合评价

采用隶属函数方程的方法，在盐浓度0.6%下通过对几项重要指标的综合评价分析，将32份野生猪屎豆种质材料耐盐性进行排序后进行综合评价。利用公式X(u)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)计算每份材料种子的相对发芽率、相对发芽势、胚根胚芽比值在不同盐浓度胁迫下的具体隶属函数值[13]。式中，X为参试植物某一指标的测定值，Xmax和Xmin分别为所有材料中该指标的最大值和最小值，最后把每份材料各项指标隶属函数值累加，取其平均值为综合评价结果。根据各材料平均隶属函数值大小确定其耐盐性强弱，平均值越大，耐盐性越强；反之，耐盐性越弱。

1.5 数据处理

采用Excel2003和SAS 9.0进行进行数据处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 盐协迫对野生猪屎豆种子相对发芽率及相对发芽势的影响

2.1.1 相对发芽率 从表2可知，随着盐浓度的增加，野生猪屎豆种种子的相对发芽率呈明显的下降趋势，在不同盐浓度下各材料种子间的相对发芽率存在显著差异(p<0.05)。在盐浓度为0.2%时，其中C6的相对发芽率达200%以上，有16份材料种子相对发芽率在100%以上，有13份材料种子相对发芽率在70%以上，只有2份材料低于70%。在盐浓度为0.4%时，其中C9和C19的相对发芽率达200%以上，有19份材料种子的相对发芽率在100%以上，其余11份材料种子相对发芽率均在80%以上。当盐浓度达0.6%时，C9和C19的相对发芽率达200%以上，有9份材料种子的相对发芽率在100%以上，15份材料种子相对发芽率在70%以上，有3份材料低于50%。与0.2%的盐浓度相比，有3份(C3，C9，C19)材料种子相对发芽率上升幅度在50%以上，有11份(C2，C12，C13，C15，C17，C20，C21，C22，C26，C29，C31)材料种子相对发芽率呈小幅上升趋势，有16份材料种子的相对发芽率呈下降趋势，其中C6相对发芽率下降120.0%。当盐浓度达0.8%时，C9和C4的相对发芽率达100%以上，有11份(C3，C5，C6，C8，C12，C14，C19，C22，C24，C29，C31)材料种子的相对发芽率高于50%，有4份(C1，C18，C23，C30)材料种子的相对发芽率低于20%。盐浓度为1.0%时，只有C3和C14种子的相对发芽率高于50%，其余材料低于30%，其中22份材料种子相对发芽率低于10%。表明，低浓度的盐溶液对野生猪屎豆种子的萌发具有一定的促进作用，高盐浓度对野生猪屎豆的萌发存在抑制作用。盐浓度越大，对其种子相对发芽率的影响越大；在相同盐浓度下，不同材料间的相对指标值存在显著差异。

表2 盐协迫32份野生猪屎豆种子的相对发芽率及相对发芽势

Table 2 Relative germination rate and germination vigor of 32 wildC.pallidagermplasm resources under different salt stress

%

注：同列中相同字母表示差异不显著，不同字母表示差异显著(p<0.05)，LSD(下同)。

Note: Different letters in the same column indicate significance of difference atp<0.05 level. The same below.

2.1.2 相对发芽势 从表2还可知，随着盐浓度的增加，野生猪屎豆种质材料种子的相对发芽势也呈明显的下降趋势，不同盐浓度各材料间种子的相对发芽势存在显著差异(p<0.05)。在盐浓度为0.2%时，相对发芽势的变化范围比较大，其中C6相对发芽势只有40%，而C11相对发芽势达246.7%。在盐浓度为0.4%时，不同种质材料间的相对发芽势变化较大，以C28的相对发芽势最小，为70.0%；C11的相对发芽势最大，达266.7%。当盐浓度达0.6%时，不同种质材料间的相对发芽势，C19最小，为53.3%；C18最大，达260.0%。当盐浓度达0.8%时，不同种质材料间的相对发芽势的变化为0%～83.3%。盐浓度为1.0%时，C3和C22的相对发芽势均在60%左右，其余大部分材料种子的相对发芽势均低于10%，高盐浓度对野生猪屎豆的萌发存在一定抑制。表明，盐浓度越大，对相对发芽势的影响越大；在相同盐浓度下，不同材料间的相对指标值也存在显著差异。

2.2 盐协迫对野生猪屎豆种子胚根胚芽比值的影响

从表3看出，不同野生猪屎豆材料种子的胚根胚芽比值随着盐浓度的升高其变化程度不同。其中，C1和C23随盐浓度的增加其胚根胚芽比值呈下降趋势，可能是因为种子胚根吸收水分受到抑制，影响其根尖的伸长生长。C10胚根胚芽比值呈现先降低后升高的变化趋势。有15份材料的胚根胚芽比值呈上升趋势，可能是低浓度盐促进根的伸长，随着盐浓度的增大，盐胁迫对胚芽生长的抑制大于胚根，胚根胚芽比值升高。其余14份材料胚根胚芽比值呈先升高后降低的变化趋势，可能胚根在低盐浓度时受到盐刺激使生长得到促进，而在高盐浓度时受到抑制。总体上看，随着盐浓度的增加，胚根胚芽比值呈现上升的趋势。说明，盐溶液对胚根的抑制作用小于胚芽。胚根胚芽比值开始升高时的盐浓度并不相同，是因为不同野生猪屎豆材料对盐的抵抗力不同，上升程度越大表明种子的抗逆性越强。而不同材料间胚根胚芽比值变化量差异性显著，说明，不同野生猪屎豆材料对盐胁迫的敏感度不同。

表3 盐协迫32份野生猪屎豆种子的胚根胚芽比及变化量

Table 3 Radicule length/plumule length ratio of 32 wildC.pallidagermplasm resources under different salt stress and its variation

编号No．盐浓度/%Saltconcentration0(CK，A)0．20．40．6(B)0．8(C)变化量1Variation1(B-A)/A×100变化量2Variation2(C-A)/A×100C10．730．450．380．200．0572．60g93．15defC20．430．680．710．540．3125．58j27．91klC30．460．590．720．851．0484．78f126．09cC40．490．700．550．410．1216．33k75．51hC50．420．711．110．440．104．76l76．19hC60．680．760．860．920．9635．29i41．18jC70．440．570．760．870．9497．73e113．64cdeC80．320．380．510．460．3243．75h0．00mC90．470．520．680．680．9544．68h102．13cdefC100．850．730．690．680．8720．00jk2．35mC110．600．600．630．690．8215．00k36．67kC120．520．731．170．880．8469．23g61．54iC130．390．411．020．770．5297．44e33．33kC140．340．630．890．540．2158．82gh38．24kC150．290．430．510．760．54162．07b86．21gC160．340．440．850．911．25167．65b267．65bC170．691．121．501．601．73131．88bcd150．72cC180．350．360．690．820．21134．29bcd40．00jkC190．660．740．910．931．2840．91hi93．94defC200．480．570．910．921．1291．67e133．33cC210．440．480．751．500．63240．91a43．18jC220．530．671．031．232．30132．08bcd333．96aC230．610．510．520．450．2826．23j54．10ijC240．420．550．841．050．89150．00bc111．90cdeC250．510．540．620．460．059．80l90．20defgC260．550．670．860．430．2121．82j61．82iC270．790．840．891．171．4248．10h79．75ghC280．450．500．570．650．4044．44h11．11lC290．470．550．610．691．1346．81h140．43cC300．420．440．560．800．9390．48ef121．43cdC310．350．470．560．310．1111．43k68．57iC320．610．780．820．560．428．20l31．15k

表4 0.6%盐浓度协迫32份野生猪屎豆种质材料各相对指标的综合评价

Table 4 Germination rate, germination vigor, radicule/plumule ratio and comprehensive evaluation value of 32 wildC.pallidagermplasm resources under 0.6% salt concentration

编号No．发芽率Germinationrate发芽势Germinationvigor胚根胚芽比Radicule/plumuleratio综合评价值Comprehensiveevaluationvalue排序RankC114．1717．080．0010．4232C257．3539．6724．2940．4411C336．7337．7846．4340．3112C444．585．4215．0021．6727C527．2621．2417．1421．8826C621．2514．8551．4329．1820C714．0329．7547．8630．5518C819．0019．5918．5719．0629C9100．0024．0434．2952．784C1019．7722．5934．2925．5523C1119．0077．4135．0043．809C1241．4329．8548．5739．9513C1339．8078．4240．7152．983C1429．0231．7424．2928．3521C1523．0625．8340．0029．6319C1625．818．3250．7128．2822C1722．749．39100．0044．048C184．11100．0044．2949．466C1975．41052．1442．5210C2029．8717．0851．4332．7916C2129．1128．6492．8650．205C2232．1887．0873．5764．281C234．6512．2417．8611．5831C2424．1422．5960．7135．8214C2519．8134．6918．5724．3625C2636．4641．0316．4331．3117C2743．4670．9769．2961．242C2815．2512．9232．1420．1028C2932．7234．6935．0034．1315C30030．4342．8624．4324C3128．5611．187．8615．8730C3226．8580．6525．7144．407

2.3 野生猪屎豆种质材料的耐盐性综合评价

从表4看出，芽期耐盐性最强的材料是采自陵水的C22以及三亚的C27，耐盐性最差的材料是采自乐东的C1、海口的C31和澄迈的C23，其余材料的耐盐性介于二者之间。耐盐性较强的种质可作为筛选野生猪屎豆耐盐新品种的材料。

3 结论与讨论

1) 发芽率、发芽势作为初步进行芽期耐盐材料的筛选指标，可以反映种子的发芽速度、发芽的整齐度和幼苗健壮的趋势[8]，而相对发芽率和相对发芽势则是衡量植物耐盐性的重要指标[14]。但不同种质材料因其生境不同，各材料的数值存在很大差异，为科学地确定材料间的耐盐性差异，选取测定指标的相对值则更为合理[16]。胚根长和胚芽长是常用的种子萌发期耐盐性评价指标，并且由于各指标对盐浓度响应不一致，因此采用多个指标结合隶属函数法对材料进行耐盐评价[17]。李培英等[18]对偃麦草种子芽期耐盐评价指标进行筛选研究认为，幼苗苗重与盐浓度间无相关关系，不建议选用其作为耐盐评价指标，而发芽率、发芽势、胚根长、胚芽长均与盐浓度呈现极显著相关，因而可将其用作耐盐评价指标。因此，本试验对不同盐浓度处理下的发芽率、发芽势的相对值以及胚根胚芽比值等几项指标进行综合评价分析，可以有效避免结果的偏差。

2) 当盐胁迫浓度为0.2%～0.4%时，对野生猪屎豆种子的萌发具有促进作用，这可能与低盐促进细胞膜渗透调节有关，也可能是微量的无机Na+对呼吸酶具有一定的激活作用。于洁等[19]对5份扁蓿豆种子萌发期耐盐性研究表明，低浓度的盐溶液可促进扁蓿豆种子的萌发。张学云等[20]报道，低浓度的盐溶液对野生胡枝子种子的萌发具有一定的促进作用，与本试验的研究结果一致。随着盐浓度的增高，野生猪屎豆发芽率、发芽势都显著下降，可能是由于高浓度的盐胁迫破坏了种子细胞膜的结构和功能，导致发芽率、发芽势降低。张建文等[21]研究表明，高浓度盐完全抑制扁蓿豆种子的发芽，胚根和胚芽的生长也随盐浓度升高而减弱。鱼小军等[22]研究发现，高盐胁迫降低了扁蓿豆和苜蓿种子的发芽率和发芽势，抑制其胚芽和胚根的生长，也与本试验的研究结果基本一致。

3) 胚根胚芽比值随盐浓度的变化也可以反映出种子的耐盐性[15]。本研究结果表明，32份野生猪屎豆材料随着盐浓度的增加胚根胚芽比值呈现上升的变化趋势。说明，盐溶液对胚根的抑制作用小于胚芽。毛培春[23]在18种多年生禾草种子萌发期耐盐性研究中指出，低浓度盐可刺激胚根、胚芽生长，高盐浓度抑制胚根、胚芽生长，并且盐对胚根的抑制程度小于胚芽，可用胚根胚芽比的变化量来衡量材料的耐盐能力。张学云等[20]研究表明，20种不同生境下野生多花胡枝子材料在7个浓度梯度盐胁迫下，随着盐浓度的增加，胚根胚芽比在低盐浓度下降低，在高盐浓度下升高，胚芽的变化大于胚根。与本试验的研究结果较一致。

4) 有些种质在低盐胁迫下可以促进其发芽及胚根、胚芽的生长，有些种质即使是低盐也会限制其种子萌发，可反映出同一科属种的植物在不同生境的种质具有不同的耐盐适应性[24]。本研究表明，在采自海南不同地区不同生境下的野生猪屎豆材料中，不同材料间耐盐性存在较大的差异，来源于同一地区而生境不同的材料，其耐盐性差异也较大。例如，同为五指山市的C13、C17和C26，C13采自路边，C17生境为沼泽，C26采自河沟边，三者的耐盐性综合评价值依次降低，分别为第3、8和17位。耐盐性高(综合评价值>60%)的野生猪屎豆材料有C22和C27；盐性适中(30%<综合评价值<60%)的野生猪屎豆材料有C2、C3、C7、C9、C11、C12、C13、C17、C18、C19、C20、C21、C24、C26、C29和C32；盐性较差的野生猪屎豆材料(综合评价值<30%)有C1、C4、C5、C6、C8、C10、C14、C15、C16、C23、C25、C28、C30和C31。说明，种子的耐盐性与不同材料本身的特性有关，材料本身的特性受其生长环境的影响。

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(责任编辑： 杨 林)

Effect of Salt Stress on Germination Rate ofCrotalariapallidaSeeds

ZHANG Yu， WANG Wenqiang， BAI Changjun

(InstituteofTropicalCropsResources,CATAS,KeyLaboratoryforUtilizationofTropicalCropsGermplasmResources,MinistryofAgriculture,Danzhou,Hainan571737,China)

The salt tolerance of wildC.pallidagermplasm resources was comprehensively evaluated by determining relative germination rate, relative germination vigor and radicule length/plumule length ratio ofC.pallidaat seed germination stage based on the membership function method to provide the theoretical basis for development and utilization of good wildC.pallidagermplasm resources and its breeding of salt tolerance. Results: The salt solution with lower concentration has a certain promotion effect on germination of wildC.pallidaseeds but the salt solution with higher concentration has an inhibition effect on germination of wildC.pallidaseeds. The relative germination rate and relative germination vigor decrease with increase of salt concentration. There is a significant difference in value of relative germination rate and relative germination vigor among differentC.pallidagermplasm resources under the same salt concentration. The radicule length/plumule length ratio shows a rising trend with increase of salt concentration. The inhibition effect of salt solution on radicle is less than on plumule. The salt tolerance of C22from Lingshui County and C27from Sanya City at budding stage is the strongest but the salt tolerance of C1from Ledong County, C31from Haikou City and C23from Chengmai County is the worst.

Crotalariapallida; relative germination rate; salt resistance

2015-08-18； 2016-02-04修回

农业部热带作物种质资源保护项目“热带牧草种质资源收集鉴定编目繁殖更新与保存分发利用”(12RZZY-09)；科技部、财政部国家热带作物种质资源平台项目“热带牧草种质资源整理、整合及共享运行服务”(NICGR2015-067)；农业部物种资源保护项目“热带牧草种质资源保护”

张 瑜(1982-)，女，助理研究员，从事热带牧草种质资源种子研究。E-mail:ztxs0219@126.com

1001-3601(2016)03-0106-0027-06

S542+.2

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