NaCl胁迫对红小豆种子萌发的影响

姜雪琪 樊忠慧 张卫东

摘要[目的]研究NaCl胁迫下红小豆种子萌发过程中生长发育的变化规律。[方法]选用冀红12红小豆为试验材料，采用9种不同浓度的NaCl溶液处理10 d，测定不同浓度NaCl胁迫对红小豆种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、苗高、根长、侧根数等生理指标的影响。[结果]红小豆种子的发芽率和发芽指数在低浓度NaCl胁迫下呈上升趋势，高浓度NaCl胁迫下呈下降趋势且各浓度之间差异显著。苗高、根长、侧根数等生长指标均随NaCl浓度的升高而降低。[结论]高浓度NaCl胁迫对红小豆种子的萌发和生长具有抑制作用，且浓度越高抑制越显著。

关键词 NaCl胁迫；红小豆；萌发；抑制作用

中图分类号 S501 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0045-02

Abstract [Objective]To study the change rule of growth and development in the process of red bean seed germination under NaCl stress.[Method] Red 12 red bean was chosen as research material， the processing of 10 d with 9 different concentrations of NaCl solution was done， and effect of different concentrations of NaCl stress on seed germination potential，germination rate， germination index， vigor index， seedling height， root length， lateral root number， etc. were studied.[Result]The results showed that germination rate and germination index of red bean rose under low NaCl concentration， high concentrations of NaCl showed a decreasing trend and the difference between the concentration was significant. Growth index of seedling height， root length， lateral root number， etc. decreased with the increase of NaCl concentration.[Conclusion] High concentration of NaCl stress on germination and growth of red bean has an inhibittong effect， and the higher the concentration， inhibition effect is more obvious.

Key words NaCl stress；Red bean；Germination；Inhibition effect

随着全球性环境的恶化，土壤盐渍化程度呈上升趋势，土壤盐渍化影响农作物生产问题已成为人们关注的热点[1]。我国是土壤盐渍化比较严重的国家，土壤盐渍地约占耕地面积的10%，制约了我国农业生产的发展，如何提高植物的耐盐性，使农作物产量不受盐渍土的影响一直是人们关注的课题[2-3]。於丙军等[4]对大豆苗期盐害离子效应进行了比较，结果表明，Na+和Cl-都是构成大豆盐害的毒性离子，且Na+、Cl-和NaCl对各大豆品种发芽率均有明显抑制作用。盐渍土产生较强Na+和Cl-的毒害作用，耐盐性低的植物在盐渍土中难以生存[5]。植物种子萌发是植物生活史中的重要阶段[6]，同时也是对盐胁迫较为敏感的时期，常将植物种子萌发期的耐盐性作为该品种的耐盐性[7]。红小豆属中度耐盐性农作物，为豆科植物赤小豆（Vigna umbeuata Ohwi et Ohashi）或赤豆（Vigna angutaris Ohwi et Ohashi）的干燥成熟种子，是我国主要的粮食作物和经济作物。红小豆的经济价值是五谷杂粮之首，是国内市场的紧俏货并具有较高的药用价值，研究其耐盐性对于提高红小豆产量、改善土壤质量、增加农民经济收入等都具有重要意义。

目前国内外有关盐胁迫对植物生长、发育、生理生化指标的影响及其机理与调控的研究较多，研究的作物品种包括高粱、大豆、小麦、水稻等。研究表明，NaCl溶液浓度较低时，对种子萌发的影响较小，当NaCl溶液浓度较高时，对种子萌发有显著的抑制作用[8]，且低浓度的盐胁迫能够促进种子幼苗的生长，高浓度的盐胁迫抑制生长且盐浓度较高时抑制更为明显[9]。有关红小豆萌发期抗盐机理方面的研究较少。为验证红小豆种子在NaCl胁迫下是否也有相似生理指标的变化，笔者选取冀红12红小豆种子为试验材料，测定NaCl胁迫下种子的发芽率、发芽势、萌发指数、活力指数等种子萌发、生长等生理参数，分析NaCl胁迫对红小豆种子萌发的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料及处理

供试材料为冀红12号，由河北省农业科学院提供。

挑选籽粒饱满的冀红12种子500粒，用0.1%HgCl2消毒10 min，三蒸水清洗，加入蒸馏水，将其放入25 ℃培养箱内浸泡24 h。准备24个培养皿，每皿放入4層无菌纱布，将其用高压灭菌锅进行灭菌，再将浸泡过的红小豆分别放入24个培养皿中，每皿20粒，每天更换新鲜纱布和营养液，整个试验在25 ℃培养箱内进行。

1.2 试验方法

NaCl胁迫浓度设置为0、32.5、65.0、97.5、130.0、162.5、195.0、227.5、260.0 mmol/L 9个浓度梯度。将24个培养皿随机分成8组，每组3个培养皿，每天处理1次并记录其发芽数，每次加25 mL处理溶液，处理溶液使用Hoagland营养液配制，共处理10 d。第4天计算发芽势，第4～7天计算发芽指数，第7天计算发芽率，第10天随机取9株（每皿取3株）测量苗高、根长、侧根数、叶长、根重、叶重指标。

发芽率=第7天全部正常发芽种子数/供试种子数×100%

发芽势=第4天种子发芽数/供试种子数×100%

发芽指数（GD）=（Gt/Dt）

式中，Gt为t天内发芽数，Dt为相应的发芽天数。

活力指数=第7天幼苗总鲜重/种子发芽数[5]

1.3 数据处理

采用SPSS 20.0软件进行数据统计分析。采用单因素方差分析（ANOVA）的显著差异法比较在同一NaCl胁迫下不同浓度间的差异是否显著。数据用平均数±标准误表示，显著性水平设为0.05。采用GraphPad Prism 5进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaCl胁迫下红小豆种子萌发率随时间的变化

当NaCl浓度为195.0、227.5和260.0 mmol/L时红小豆种子全部死亡。由图1可知，随着时间的增加，各浓度下红小豆种子发芽率逐渐趋于平稳，除浓度为32.5 mmol/L在第5天后萌发率高于对照组，其余试验组均随着NaCl浓度的增大而降低。对照组种子在第5天后萌发率趋于平稳；在NaCl浓度为32.5、65.0、97.5、130.0 mmol/L时，种子发芽率在第7天后趋于平稳；在NaCl浓度为162.5 mmol/L时，种子发芽率在第6天后趋于平稳。

2.2 不同浓度NaCl胁迫下红小豆种子萌发参数与生物量的变化

由表1可知，发芽势随着NaCl浓度的增加呈下降趋势，发芽率和发芽指数除NaCl浓度为32.5 mmol/L组高于对照组外，其他试验组均随NaCl浓度的增加呈下降趋势。

NaCl浓度达162.5 mmol/L时种子极少萌发，浓度达195 mmol/L 后种子不再萌发。NaCl浓度为0～162.5 mmol/L种子发芽势呈下降趋势，当NaCl浓度为130.0 mmol/L时，种子发芽势比NaCl浓度为0、32.5、65.0和97.5 mmol/L的试验组降低了70.00%、45.00%、16.66%和5.00%。除NaCl濃度为97.5 mmol/L与 130.0 mmol/L组差异不显著外，其他浓度组发芽势差异显著；除NaCl浓度32.5 mmol/L组发芽率、发芽指数高于对照组外，其余试验组发芽率和发芽指数均随NaCl浓度的增加而降低，发芽率各浓度组之间差异显著，当NaCl浓度为130.0 mmol/L时，种子发芽率比NaCl浓度为0、32.5、65.0和 97.5 mmol/L 的试验组降低了55.00%、66.66%、40.00%和10.00%；发芽指数除NaCl浓度为97.5与130.0 mmol/L组差异不显著外，其他浓度组发芽指数差异显著，当NaCl浓度为130.0 mmol/L时，种子发芽指数比NaCl浓度为0、32.5、65.0和97.5 mmol/L试验组降低了7.85%、9.76%、5.23%和1.19%。

红小豆种子的苗高、根长、叶长、叶重在NaCl浓度为0、32.5和65.0 mmol/L时各组之间差异显著，其他浓度组之间差异不显著；侧根数在NaCl浓度为32.5和65.0 mmol/L时，2个浓度组之间差异显著，其他浓度组之间差异不显著；根重除NaCl浓度为0和32.5 mmol/L组差异显著，其他浓度组之间差异不显著。

3 结论与讨论

该研究表明，低浓度NaCl胁迫对红小豆种子萌发有促进作用，高浓度NaCl胁迫抑制红小豆种子的萌发且浓度越高抑制作用越明显，NaCl浓度过高种子就不再萌发。红小豆种子萌发及生长指标均随NaCl浓度的升高而降低，且浓度越高降低趋势越明显。对于发芽率而言，高浓度NaCl胁迫抑制种子萌发。其原因在于NaCl胁迫可引起渗透胁迫、离子毒害、营养亏缺等，还具有高pH胁迫的效果[10]。研究表明，NaCl浓度增加可能会影响细胞中某些酶的活性，杨秀玲等[11]研究发现，NaCl胁迫下α-淀粉酶的活性降低，崔玮等[12]研究发现，NaCl胁迫影响黄瓜种子中蛋白酶活性，导致黄瓜种子中可溶性蛋白质含量降低。因此，NaCl胁迫抑制种子中储藏物质的分解和转化可能是NaCl胁迫抑制种子萌发的原因之一[13]。NaCl胁迫会导致过多的盐离子进入植物体内，造成离子失衡，对植物产生毒害效应[14]，主要是由于Na+破坏了参与各项生理活动酶的活性，影响了植物的生长代谢。

该研究表明，红小豆种子萌发过程中，低浓度NaCl胁迫对种子萌发影响较小或能够促进种子的萌发，而高浓度NaCl胁迫对红小豆种子的萌发抑制明显，且浓度越高对种子伤害越大、抑制越显著，NaCl浓度达到一定程度时，种子将不再萌发。从该试验结果看，NaCl胁迫对红小豆的各项生理指标也有抑制作用，均随NaCl浓度的增大呈逐渐降低趋势。

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