NaCl胁迫对生菜种子发芽特性的影响

贾双双，汤　玲，张雪平，刘国祥

(安徽科技学院　生命科学学院，安徽　凤阳　233100)



NaCl胁迫对生菜种子发芽特性的影响

贾双双，汤玲，张雪平，刘国祥*

(安徽科技学院生命科学学院，安徽凤阳233100)

摘要：目的：明确生菜种子在发芽初期对不同浓度NaCl的耐受性；方法：在生菜种子发芽时，通过施加不同浓度(0、50、100、150、200与250mmol/L)NaCl溶液，研究NaCl胁迫对生菜种子发芽势、相对发芽率、相对发芽指数、相对萌发活力指数、相对伤害率、主根长、下胚轴长、侧根数量、叶绿素含量及根系活力等相关指标的影响；结果：生菜种子在NaCl 浓度≤50 mmol/L时，发芽势、相对萌发活力指数等各指标与对照差异不显著，而叶绿素含量与根系活力却显著高于对照，而后随着NaCl浓度的升高，对各指标的抑制强度显著增强；结论：生菜种子可耐50 mmol/L的NaCl胁迫。

关键词：NaCl胁迫；生菜；发芽特性

我国是世界盐碱地大国，盐渍化的土壤面积约有 0.27亿 hm2[1]，且世界农业所面临的重要问题之一就是土壤盐渍化。近年来，随着农用温室、大棚生产蔬菜的不断发展，设施内土壤盐渍化及次生盐渍化的程度逐步加重，致使蔬菜产量及品质逐年下降，这已成为设施蔬菜栽培中普遍存在的难题[2]。早在 1983年我国张振武就报道了关于沈阳郊区保护地土壤的盐渍化问题[3]，随后又有大量的学者研究盐胁迫对蔬菜的影响[4-7]，均认为土壤盐渍化是设施蔬菜生产的重要限制因子，而且严重影响了蔬菜的产量和品质。

生菜又称叶用莴苣 (LactucasativaL.)，是菊科莴苣属中以嫩叶或叶球供食的一、二年生草本植物，生菜含有丰富的矿物质和维生素[8]，深受人们喜爱。近年来，随着生活水平的不断提高和对健康食品关注的增强，人们对食品消费方式和消费结构日趋多元化，促使生菜的需求量越来越大，种植面积也随之逐年增加。目前，对于生菜种子萌发的研究多集中在重金属胁迫或碱性盐(Na2CO3)胁迫效应方面[9-12]，而关于中性盐NaCl胁迫对生菜种子萌发的研究报道较少。为此，本试验拟通过系统研究来探讨不同浓度的NaCl胁迫对生菜种子发芽特性的影响，旨在为盐离子浓度高的土壤或易累积高盐浓度的保护地的生菜生产提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料

意大利耐抽苔生菜种子由北京绿东方农业技术研究所提供。

1.2材料处理方法

挑选大小一致、饱满、健壮的生菜种子[13]，经1% KMnO4溶液消毒10 min后，洗去表面浮色。之后将种子取出，用滤纸吸干水分后，于室温下，将其置于浓度为0、50、100、150、200、250 mmol/L的50 mL NaCl溶液中浸泡约8 h[14]。随后每处理随机选取100粒种子，3次重复，置于12 cm×12 cm，且底部铺有双层滤纸的发芽盒中，分别滴加5 mL相应浓度的NaCl溶液[15]，以将滤纸湿润但没有水流下为准，蒸馏水处理为对照。然后将发芽盒置于28℃的生化培养箱中进行催芽处理。以种子胚根突破种皮约0.20 cm为标准[16]，于每天7 ∶00、19 ∶00统计各个发芽盒中种子发芽数，同时每天用称重法补充损耗的水分[17]，以保持NaCl盐溶液的浓度不变。待对照有75%种子出芽后，将发芽盒置于光周期12 h，昼/夜温差为28℃/18℃，光照强度为4000 Lux的光照培养箱中[18]。于处理第7 d时，测定每个处理发芽种子的根系活力、叶绿素含量、主根长、下胚轴长及侧根数量等指标。

1.3测定方法

1.3.1发芽势、发芽率、发芽指数等的测定各项发芽指标的测定按以下公式[19-20]进行计算，且作适当改动。

发芽势 ( GE) =前3 d发芽种子数/种子总数×100%；

发芽率 ( GP ) =7 d内发芽种子数/种子总数×100%；

相对发芽率 ( RGP) = 盐处理发芽率/对照发芽率×100%；

发芽指数 ( GI ) =∑(Gt/Dt)；

相对发芽指数 ( RGI ) = 盐处理下的发芽指数/对照发芽指数×100%；

萌发活力指数 ( GVI ) =GI×幼苗的平均长度；

相对萌发活力指数 ( RGVI ) = 盐处理萌发活力指数/对照萌发活力指数×100%；

相对伤害率 = (对照发芽粒数-盐处理发芽粒数) /对照发芽粒数×100%；

其中，Gt指发芽天数内总的发芽数，Dt指生菜种子的发芽天数；长度单位为 cm。

1.3.2叶绿素和根系活的测定叶绿素采用80%丙酮浸泡法测定，根系活力采用TTC法测定方法[21]。

1.4数据分析

采用Microsoft Excel 2010及DPS软件对数据进行处理和统计分析。

2结果与分析

2.1NaCl胁迫对生菜种子发芽势的影响

图1所示，50 mmol/L的NaCl胁迫下生菜种子发芽势与对照差异不大，说明低浓度NaCl溶液可促进生菜种子的萌发；之后，随着NaCl浓度的升高，其发芽势迅速降低，至浓度≥200 mmol/l时，已无种子发芽，说明高浓度显著抑制其发芽。

2.2NaCl胁迫对生菜种子相对发芽率的影响

从图2可以看出，随NaCl处理浓度的升高与时间的增长，生菜种子的相对发芽率总体呈现出逐步上升的趋势。于处理后1 d，50 mmol/L的NaCl胁迫下生菜种子相对发芽率已达92.53%，之后缓慢上升，至处理7 d后，其相对发芽率已达到95.48%；而100 mmol/L的NaCl胁迫下生菜种子的相对发芽率在处理后6 d才达到半数以上，至处理7 d后，其相对发芽率仅有56.11%；而150 mmol/L、200 mmol/L和250 mmol/L NaCl胁迫下生菜种子相对发芽率只在处理后7 d分别达到22.10%、5.08%和3.52%，远低50 mmol/L的NaCl处理。以上结果说明生菜种子可耐 50 mmol/L的NaCl胁迫。

图1　不同浓度NaCI对生菜发芽势的影响

图2　不同浓度NaCI对生菜种子相对发芽率的影响

2.3NaCl胁迫对生菜种子相对发芽指数、相对萌发活力指数的影响

表1　不同浓度NaCl对生菜相对发芽指数(RGI)、相对萌发活力指数(RGVI)的影响

注：表中数据为3次重复的平均值±标准偏差，下同。

Note: Data in the table were means ±SD of three repetitions. The same as below.

表1示，从相对发芽指数看，随着NaCl浓度的升高，生菜的相对发芽指数在NaCl浓度为50 mmol/L时达到峰值，为98.01%，之后迅速下降，至浓度为250 mmol/L，其相对发芽指数仅为0.74，与50 mmol/L NaCl处理差异极显著；随着NaCl浓度的升高，生菜种子相对萌发活力指数的变化与相对发芽指数变化基本相似，说明生菜种子能耐受50 mmol/L的NaCl胁迫，而高浓度NaCl胁迫抑制生菜种子萌发。

2.4NaCl胁迫对生菜幼苗主根长度、下胚轴长度及侧根数的影响

图3　不同浓度NaCI对生菜幼苗主根、下胚轴长度的影响

图4　不同浓度NaCI对生菜幼苗侧根数的影响

从图3可以看出，随着NaCl浓度的升高，主根长度与下胚轴长度均低于对照，当NaCl浓度≥100 mmol/L时，主根与下胚轴长度均显著低于对照，当NaCl浓度≥200 mmol/L时，生菜种子发芽受限极其严重，此时主根与下胚轴长度忽略不计。从图5可以看出，侧根数则随着NaCl浓度的不断升高呈现出先升高后降低的变化趋势，且当NaCl浓度为100 mmol/L时，侧根数量显著高于对照53.0%，之后迅速降低， 至NaCl溶液≥200 mmol/L时由于主根生长受到严重抑制，其侧根数也为零。由此可见，50 mmol/L的NaCl胁迫对生菜幼苗主根和下胚轴长度抑制程度较弱，而100 mmol/L的NaCl胁迫可促进侧根数量的增加。

2.5NaCl胁迫对生菜幼苗叶绿素的影响

图5　不同浓度NaCI对生菜幼苗叶绿素的影响

图6　不同浓度NaCI对生菜幼苗根系活力的影响

图5示，随着NaCl浓度的升高，生菜幼苗叶绿素含量呈先升高后降低的趋势，50 mmol/L的NaCl胁迫下生菜幼苗的叶绿素含量显著高出对照69.0%，之后迅速降低，至NaCl浓度为150 mmol/L时，生菜幼苗叶绿素含量又显著低于对照67.4%，而后随NaCl浓度的升高，由于生菜发芽受抑严重，叶绿素含量忽略不计。说明生菜种子可耐50 mmol/L的NaCl胁迫。

2.6NaCl胁迫对生菜幼苗根系活力的影响

图6所示，生菜幼苗根系活力变化趋势与叶绿素含量变化基本一致，50 mmol/L的NaCl胁迫下生菜幼苗的根系活力显著高出对照28.85%，之后迅速降低由此可见，生菜幼苗可耐50 mmol/L的NaCl胁迫。

2.7NaCl胁迫对生菜种子相对伤害率的影响

从图7可以看出，随着NaCl浓度的逐渐升高，其对生菜种子相对伤害率呈现逐渐升高的趋势，当NaCl浓度为50 mmol/L，相对伤害率仅为4.52%，之后迅速升高，至NaCl浓度为200 mmol/L 时，相对伤害率为95%，之后趋于平缓，说明生菜种子能耐受50 mmol/L的NaCl胁迫，NaCl浓度≥200 mmol/L对生菜种子伤害极大。

3结论与讨论

植物种子萌发是植物生长的起始，而种子在盐渍化土壤中的萌发情况及萌发活力，也是决定植物能否在盐渍化的土壤中正常生长的首要因素[22-23]。盐离子对种子发芽的影响主要存在于两个方面：一方面是盐离子产生的离子效应，另一方面是离子所带来的渗透效应[24]。在盐离子浓度较低时，土壤中的离子供给植物自身生长发育所需[25]；当土壤中盐分浓度升高时，土壤溶液的渗透势上升使得水势降低，导致种子在萌发时吸水困难从而影响种子萌发[26]；当盐离子浓度上升到一定程度时，引起的离子毒害，致使作物减产[27]。本研究发现，较低浓度的NaCl胁迫对生菜种子的发芽势、相对发芽率、相对发芽指数、相对萌发活力指数等影响不大，这与张红等[28]和崔玮等[29]在黄瓜以及徐小玉等[30]在雏菊上的研究结果类似；随着NaCl浓度的升高，由于对生菜种子产生的离子毒害加剧，导致高浓度显著抑制种子萌发，这与张立霞等[31]的研究结果基本一致。随着NaCl浓度的逐渐升高，由于生菜种子体内的离子和水势平衡遭到不同程度的破坏，导致生菜种的相对伤害率随着盐浓度的升高而逐渐升高，这与陈敏等[32]的研究结果基本一致。

盐胁迫会影响植物根系的生长，进而影响根系活力，进而影响各种物质的合成[33-34]。本研究结果表明，在高浓度的盐胁迫下，生菜种子的主根长度、下胚轴长度及侧根数均受到显著影响，这也与吴以学等[10]的研究相一致，但50 mmol/L NaCl胁迫对生菜幼苗主根和下胚轴长度影响不大，而100 mmol/L NaCl胁迫显著促进侧根萌发，说明侧根对盐胁迫的耐受性略优于主根和下胚轴。生菜幼苗的根系活力，随着NaCl浓度的不断升高呈现先升高而后迅速下降的趋势，这与贾双双等[35]的研究结果基本类似。

盐胁迫下，叶绿素含量变化是衡量植物对盐胁迫耐受性的一个重要指标[36]。盐胁迫会对植物细胞内的色素系统造成破坏，致使叶绿素含量降低[37]。本研究认为，高浓度NaCl胁迫下，严重打破了叶绿素的代谢平衡，导致光合色素合成量减少，导致叶绿素含量迅速降低，而低盐胁迫对叶绿素含量的影响不大，这也与刘会超等[38]的研究结果相似。

低浓度NaCl溶液可促进生菜种子萌发，对生菜幼苗根系活力及叶绿素含量影响不大，而高浓度NaCl溶液加剧了对生菜种子的离子毒害，显著抑制种子萌发，进而显著影响根系活力及叶绿素含量，说明生菜种子可耐50 mmol/L的NaCl胁迫。

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(责任编辑：李孟良)

Effect of NaCl Stress on the Germination Characteristics of Iceberg Lettuce Seeds

JIA Shuang-shuang, TANG Ling, ZHANG Xue-ping, LIU Guo-xiang*

(College of Life Science, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China)

Abstract：Objective：In order to determine the tolerance of lettuce seeds to NaCl at the initial stage of germinating.Method：Lettuce seeds were stressed by different concentrations of NaCl solution, from 0 to 250 mmol/L in every 50 mmol/L. Germinating characteristics of the lettuce seeds was measured by the relative indices which were germination energy, relative germination rate, relative germination index, relative germination vigor index, relative damage rate, taproot and hypocotyls length, lateral roots number, chlorophyll content and root activity.Result：When NaCl concentration was no more than 50 mmol/L, each germination index did not increase or decrease remarkably, but chlorophyll content and root activity were significantly higher than that of the control. With the increase of NaCl concentration, each indicator was suppressed more and more.Conclusion：A tolerated NaCl concentration is 50 mmol/L in the process of germinating of lettuce seeds.

Key words:NaCl stress; Lettuce; Germination characteristics

中图分类号：S636.2

文献标识码：A

文章编号：1673-8772(2016)01-0030-06

作者简介：贾双双(1984-)，女，河北省石家庄市人，博士，讲师，主要从事园艺植物栽培生理与分子生物学研究。*通讯作者：刘国祥，实验员，E-mail:gxliu03010201@163.com。

基金项目：安徽科技学院引进人才项目(ZRC201335)；安徽省教育厅项目(KJ2013B078)；安徽科技学院校级重点学科项目(AKZDXK2015C05)。

收稿日期：2015-09-10