种子引发对盐胁迫条件下桔梗种子萌发及幼苗生长的影响

王鹏，祝丽香，陈香香，冯惠

(山东农业大学农学院，山东 泰安 271018)

种子引发对盐胁迫条件下桔梗种子萌发及幼苗生长的影响

王鹏，祝丽香，陈香香，冯惠

(山东农业大学农学院，山东 泰安 271018)

为探索引发对盐胁迫条件下桔梗种子萌发和幼苗生长的生理效应，增强桔梗苗期的耐盐能力，本试验进行以氯化钠(NaCl)、氯化钙(CaCl2)、赤霉素(GA)为主的引发剂筛选及引发剂对桔梗种子萌发特性、幼苗生长和生理特性影响的研究。结果如下：1% NaCl、1% CaCl2、1% NaCl+1% CaCl2、1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA均能提高种子发芽率、幼苗干物质积累，其中1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA引发效果最佳，为桔梗种子最佳引发剂，能够增强桔梗种子抗盐胁迫能力，改善种子发芽特性，使出苗一致。25 mmol/L NaCl胁迫时，种子引发和未引发的幼苗株高、根长、根/茎值均高于清水处理，说明桔梗在25 mmol/L NaCl含量的盐碱土中播种，不影响种子萌发和幼苗生长。在NaCl胁迫条件下，经1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA引发的桔梗幼苗根长、株高显著高于种子未引发的幼苗。总之，桔梗种子和幼苗能耐25 mmol/L NaCl胁迫，引发剂1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA能显著提高桔梗种子萌发性和幼苗耐盐性。

种子引发；桔梗；盐胁迫；萌发特性；幼苗生长

AbstractIn order to explore seed germination characteristics and seedling growth ofPlatycodongrandiflorumunder salt stress after seed priming, the priming experiments were conducted with NaCl, CaCl2and GA, and the seed germination, seedling growth and physiological characteristics were compared between with seed priming and without priming. The results were as follows: the priming solutions of 1% NaCl, 1% CaCl2, 1% NaCl+1% CaCl2and 1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA could increase the seed germination rate and seedling biomass, in which, the priming effect was the best with 1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA as priming solution, so it was selected as the optimum priming solution forPlatycodongrandiflorum. Priming with 1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA could strengthen the salt-resistant ability ofPlatycodongrandiflorumseeds, improve the seed germination characteristics and make the seedling emergence uniformly. Under the 25 mmol/L NaCl stress, the plant height, root length, and ratio of root to stem were higher than those of control (CK) whether seed primed or not, which implied thatP.grandiflorumseeds could germinate and grow well under the salt stress of 25 mmol/L NaCl. Under the same NaCl stress, the plant height and root length of seedlings were significantly higher with seed priming than those without seed priming. In conclusion, theP.grandiflorumseeds could endure 25 mmol/L NaCl stress, and priming with 1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA could significantly increase the seed germination characteristics and seedling salt tolerance.

KeywordsSeed priming;Platycodongrandiflorus; Salt stress; Germination characteristics; Seedling growth

土壤盐渍化是农业生产面临的最严重的非生物逆境之一。全世界大约有1/3的土地受到严重的盐害。而且近年来，由于气候变暖、人口数量不断增加、大规模不合理灌溉和连续施用无机肥料造成土壤返盐等因素的影响，土地盐碱化和盐渍化的问题越来越严重，已成为世界上农业发展的巨大障碍[1]。

桔梗(Platycodongrandiflorus)是一种药、食、观赏兼用型多年生草本植物，具有开宣肺气、祛痰排脓之功效，近年来，桔梗抗衰老、抗癌、抗虫杀菌和可用作气味掩饰剂等功效相继被发现，需求量剧增，栽培面积逐年扩大。但由于耕地面积的限制，不可避免地出现了桔梗与农作物争地现象。因此，能否利用盐渍地种植以缓解桔梗与农作物争地的矛盾，是亟待解决的问题。土壤盐渍化是限制作物芽苗形态建成和制约其生长发育的重要生态环境因子[2]，要成功在盐碱地种植桔梗的首要条件是如何保证桔梗种子在盐胁迫条件下萌发，保证出苗率，因此如何挖掘和提高桔梗芽苗期的耐盐能力成为开发利用盐渍化土地发展桔梗产业的一个关键问题。

种子引发是基于种子萌发生物学机制提出的促进种子萌发、提高幼苗抗性、改善营养状况的一种种子处理技术[3]。引发处理能够提高种子活力和耐盐能力，Passam和Kakouriotis[4]研究认为用NaCl引发黄瓜种子能促进种子在盐逆境下萌发，提高出苗率，加快幼苗生长；Cano等[5]指出用NaCl引发番茄种子，不仅对种子萌发期和苗期效应显著，对植株后期的成熟和产量也有积极影响。种子引发的研究主要集中在农作物、蔬菜种子[6，7]，关于药用植物种子引发研究的相关报道很少[8]。

Ca2+是偶联胞外信号与细胞内生理生化反应的第二信使，是植物代谢和发育的主要调控者。CaCl2浸种能有效提高水稻幼苗的抗盐性，而且光合速率、根系活力、叶绿素含量等均高于水浸种[9]。GA能促进种子萌发，狄文伟等[10]发现利用GA与复合无机盐作为引发剂能提高茄子的耐盐性；张贤秀等[11]发现GA能够增强夏枯草种子萌发阶段的耐盐能力。

桔梗成株具有较强的耐盐碱能力，能够在含盐量0.1%～0.4%的土壤中成活[12]，这使利用盐碱地种植桔梗成为可能。种子萌发期和幼苗期对养分最敏感，种子萌发力和幼苗形态建成能力是在盐渍地种植桔梗的关键，利用无机盐和赤霉素作为引发剂能否提高桔梗这两方面能力尚未见相关报道。本研究以CaCl2、NaCl、GA为引发剂，分析其单用或联用对桔梗种子萌发性能和幼苗质量的影响，以期能筛选出可提高桔梗种子萌发性能和幼苗质量的最佳引发剂；同时通过比较分析盐胁迫条件下引发种子和未引发种子的萌发特性和幼苗生理特性，确定其引发效果，以便为盐碱地种植桔梗提供最佳种子引发处理方法和理论依据。

1 材料与方法

1.1试验材料

选用山东农业大学药用植物园采收并储存1年的桔梗种子，千粒重1.113 g。

1.2最佳引发剂的筛选

试验设1% NaCl、1% CaCl2、1% NaCl+1% CaCl2、1% NaCl+1% CaCl2+250 mg/L GA、1%NaCl+1% CaCl2+500 mg/L GA、1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA、1% NaCl+1% CaCl2+1 000 mg/L GA共7个引发处理，以蒸馏水处理为CK，3次重复。

将桔梗种子用0.1%高锰酸钾消毒5 min，流水冲洗2 min，然后用各引发剂处理48 h后，流水冲洗2 min，摆放于培养皿中，置(25±1)℃培养箱中、12h/12h光/暗交替培养。逐日观察记录发芽种子数，计算发芽势、发芽率，测量单株鲜、干重和胚根长。

1.3盐胁迫对引发和未引发种子萌发特性的影响

利用1.2中筛选出的最佳引发剂浸泡桔梗种子48 h，取出自然晾干，备用。设25、50、75 mmol/L NaCl溶液模拟盐胁迫，以蒸馏水作为CK。

将处理好的供试种子分别放入加有等量上述NaCl溶液和蒸馏水的发芽床中，每处理100粒种子，培养条件同1.2。以连续3天没有种子萌发作为萌发试验结束的标准，计算发芽率、发芽势、发芽指数。对未发芽的种子，再用蒸馏水进行培养，以测定恢复发芽率。

在种子萌发高峰期，分别取各处理当日发芽的种子20粒，平板培养10天后，测量胚根、胚芽长度，称量幼苗鲜重，测定脯氨酸、可溶性糖及丙二醛含量。可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法；丙二醛含量测定采用硫代巴比妥酸法；脯氨酸含量测定采用茚三酮染色法。

我国竞争中立制度的具体实践在上海自贸区条例中有所体现。《中国(上海)自由贸易试验区条例》(以下简称《条例》)中㉔第四十七条明确规定了各类市场主体在自贸试验区内，在监管、税收和政府采购方面享有公平待遇，这实际上就是OECD提出的竞争中立制度所包含监管中立、税收中立、政府采购中立等内容。但这并不意味着我国竞争中立政策仅强调公平竞争，我国竞争中立还包含了自由竞争的目标，自由竞争的目标更多被规定在我国竞争法中。同时，《条例》是在法治环境章节具体规定竞争中立制度的，这不仅强调了竞争中立制度的法律权威性，也表现出竞争中立作为自贸区基本价值尺度的地位。㉕

1.4数据统计分析

采用DPS软件进行方差分析，所有数据均以3次重复的平均值±标准误(SE)表示，显著性检验水平为5%。用Microsoft Excel 2003做图。

2 结果与分析

2.1桔梗种子引发条件筛选

从表1可以看出，1% NaCl引发桔梗种子的发芽率、发芽势、单株干重分别比CK增加2.40%、10.07%、13.48%，单株鲜重和胚根长则分别降低9.04%、41.33%；1% CaCl2引发桔梗种子的发芽率、单株鲜重、单株干重分别比CK提高7.19%、4.71%、7.87%，发芽势、胚根长分别降低3.68%、36.44%。可见，1% NaCl、1% CaCl2引发能够提高桔梗种子发芽率，增加干物质积累量，但抑制胚根生长。1% NaCl+1% CaCl2引发桔梗种子的发芽势、单株鲜重、单株干重分别比CK增加3.32%、7.13%、15.73%，胚根长仅降低19.11%，说明1% NaCl+1% CaCl2引发相比两者单独使用更有利于桔梗种子萌发。

在1% NaCl+1% CaCl2混合引发液中添加GA，随着GA浓度的增加，各项指标均呈先升后降的变化趋势。添加750 mg/L GA时，桔梗的发芽率、发芽势、单株鲜重、单株干重均最高，分别比CK增加14.37%、12.30%、4.59%%、15.73%。综合上述结果，以1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA为桔梗种子最佳引发剂。

表1引发对桔梗种子萌发特性的影响

注：表中同列数据后不同小写字母表示0.05水平差异显著。

2.2.1 对桔梗种子萌发的影响 从表2可以看出，与清水CK相比，不同浓度NaCl胁迫对桔梗种子萌发具有抑制作用。随着NaCl胁迫浓度的升高，引发和未引发种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈下降趋势。NaCl浓度相同时，引发种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数分别比未引发种子提高26.07%～40.43%、35.62%～100.63%、2.78%～34.95%、44.78%～52.04%，表明引发种子耐盐性优于未引发种子。同时还可以看出，引发处理种子的发芽势提高幅度最大，说明引发处理可以提高桔梗种子萌发的整齐度，有利于田间幼苗长势一致。

2.2.2 对桔梗幼苗生长的影响 由表3可知，NaCl浓度相同时，种子引发处理的幼苗根长比种子未引发处理的根长增加1.10～1.42倍，株高增加66.59%～91.42%。说明种子引发能促进盐胁迫下桔梗幼苗的生长，而且对根的生长促进效应大于茎。种子引发和未引发处理的幼苗株高、根长均随NaCl浓度的升高呈先升后降的变化趋势。NaCl浓度25 mmol/L时，幼苗的株高、根长、根/茎值均达到最高值，说明桔梗幼苗具有一定的耐盐能力，25 mmol/L NaCl胁迫不影响幼苗生长。种子引发处理的幼苗根/茎值在25 mmol/L NaCl时显著高于未引发种子处理，而在50、75 mmol/L NaCl胁迫时虽仍高于种子未引发处理，但差异不显著，说明随NaCl胁迫浓度的提高，种子引发对幼苗干物质分配的影响逐渐降低。

表2不同浓度NaCl胁迫下引发和未引发桔梗种子萌发性状比较

注：同行数据后不同小写字母表示0.05水平差异显著。下同。

表3 NaCl胁迫下种子引发和未引发处理对桔梗幼苗生长的影响

2.2.3 对桔梗幼苗生理指标的影响 无论种子引发与否，随NaCl浓度升高，丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量均呈先升后降的变化趋势，最高值均出现在NaCl胁迫浓度25 mmol/L时，丙二醛和可溶性糖含量均以清水CK最低，而脯氨酸含量在NaCl胁迫浓度75 mmol/L时最低。总之，NaCl浓度相同时，种子引发处理的丙二醛和脯氨酸含量显著低于种子未引发处理的，分别降低78.71%～87.42%、20.79%～28.83%；而可溶性糖含量则显著高于种子未引发处理的，增加3.95%～7.51%(表4)，表明种子引发处理有利于保持细胞膜的完整性，提高幼苗耐盐性。

表4引发对盐胁迫下桔梗幼苗生理特性的影响

3 讨论

种子萌发和幼苗生长阶段是植物在特定生境定殖建群的关键时期。桔梗种子在盐胁迫条件下的萌发特性是决定桔梗能否在盐碱地种植的关键。大多数植物种子萌发阶段对盐分敏感，盐胁迫导致种子萌发受阻。本研究也发现盐胁迫降低桔梗种子的发芽率和发芽势，与胡生荣等[13]的研究结果一致。利用氯化钠引发能提高种子耐盐性已获得证实，吕芝香等[14]研究发现，CaCl2同样可以提高植物的抗盐性。本研究也证实氯化钠和氯化钙复合盐溶液的引发效果优于氯化钠或氯化钙单盐溶液的引发效果。张飞等[15]研究引发对高粱种子萌发特性的影响发现，氯化钠和硫酸钙复合盐溶液的引发效果优于单盐引发效果，这与本研究的结果一致。张贤秀等[11]用赤霉素引发夏枯草种子发现，赤霉素提高夏枯草种子的耐盐性。本研究发现1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA对桔梗种子的引发效果最佳，佐证了复合盐与赤霉素的混合引发剂能提高种子发芽特性。

种子萌发性能包括发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数。发芽率反映盐分对种子萌发的影响，发芽势反映种子活力和出苗的整齐度，活力指数和发芽指数反映种子的萌发质量。马金虎等[16]对盐胁迫下高粱种子的萌发进行了研究，认为种子引发可提高种子的发芽性能和发芽质量。本研究在相同盐胁迫条件下，利用1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA引发种子的发芽率、发芽势、活力指数和发芽指数均高于未引发种子，说明1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA引发剂能提高桔梗种子在盐胁迫条件下的萌发特性，增加在盐碱地直播桔梗种子的可行性。

本研究还发现，在盐胁迫条件下种子引发处理的幼苗根长增加量显著高于茎高的增加量，说明种子引发对幼苗根生长的促进效应大于对茎生长的促进效应。盐碱地播种时，桔梗种子萌发的胚根最先与盐溶液接触，而且幼苗根长度与幼苗能否在盐碱地定殖密切相关，引发种子根长是未引发种子的1.10～1.42倍，充分证实所筛选引发剂的有效性。同时，间接证明种子引发能够提高盐胁迫下桔梗幼苗的生长质量。

植物在遭受盐胁迫后积累可溶性渗透调节物质如可溶性糖、游离氨基酸、脯氨酸，这是植物适应盐胁迫的重要生理机制[17]。本研究结果显示，在盐胁迫条件下，种子引发和未引发处理的幼苗可溶性糖、脯氨酸含量随着盐胁迫浓度的升高，呈先增后降的变化趋势，在NaCl胁迫浓度25 mmol/L时最高。综合分析幼苗的生长特性和可溶性糖、脯氨酸含量，25 mmol/L NaCl能够促进桔梗生长，桔梗幼苗的耐盐性高于25 mmol/L NaCl，这与贾晓东等[12]发现桔梗成株能够在含盐量0.1%～0.2%的盐碱土中生长的结果一致。

在相同NaCl胁迫条件下，种子引发处理的幼苗丙二醛含量显著低于种子未引发处理，说明种子引发处理的幼苗耐盐胁迫能力更强。植物的渗透调节作用是由可溶性糖和脯氨酸相互协调共同完成的，可溶性糖是植物体有机物质代谢的中心，也是有机物质合成的碳架。本研究中NaCl浓度相同时引发种子处理的幼苗可溶性糖含量高于未引发种子处理的，而脯氨酸含量低于未引发种子处理的。一方面可能是种子引发改变了植株体内渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸的积累机制，另一方面可能是可溶性糖用于合成脯氨酸所致。在种子萌发和幼苗生长过程中，可溶性糖是幼苗生长所需的能量供给者，其含量低导致种子萌发和幼苗生长所需能量不足。盐胁迫条件下种子未引发处理的幼苗可溶性糖含量低，根、茎生长量低于种子引发处理的，证实种子引发能提高盐胁迫下桔梗幼苗的生长质量。脯氨酸合成、积累及代谢是一个受非生物胁迫和细胞内脯氨酸浓度调控的生理生化过程，因此，脯氨酸积累是植物受到胁迫的一种信号[18]，脯氨酸浓度越高说明盐胁迫程度越高。在相同浓度下种子未引发的幼苗脯氨酸浓度显著高于种子引发的幼苗，说明种子未引发的幼苗受盐胁迫危害程度高于种子引发处理的，证明用1% NaCl+1% CaCl2+GA 750 mg/L引发桔梗种子，能提高桔梗幼苗耐盐性。

本试验结果表明种子引发技术可以增强桔梗种子的耐盐性，而种子引发技术对盐逆境条件下大田栽培桔梗植株的生长发育、药材产量及品质的影响有待于进一步研究。

4 结论

本试验结果表明，1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA为桔梗种子最佳引发剂，能够提高种子的萌发性能，促进幼苗干物质积累；增强种子耐NaCl胁迫的能力，改善盐胁迫下种子的发芽特性，加快出苗速率，使出苗一致；促进盐胁迫下幼苗根、茎的生长，提高其耐盐性。25 mmol/L NaCl不影响桔梗种子萌发且能促进幼苗生长，经1% NaCl+1% CaCl2+750 mg/L GA引发提高了桔梗种子和幼苗耐盐碱能力。表明桔梗具有一定的耐盐碱能力，在盐碱地种植是可行的。

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EffectsofSeedPrimingonGerminationofPlatycodongrandiflorumSeedsandSeedlingGrowthunderSaltStress

Wang Peng, Zhu Lixiang, Chen Xiangxiang, Feng Hui

(AgronomyCollege,ShandongAgriculturalUniversity,Taian271018,China)

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.09.014

2017-03-24；

2017-07-11

山东省自然科学基金项目(ZR2015HM017)；山东省重点研发计划项目(2016GSF202019)

王鹏(1992—)，男，硕士研究生，研究方向为药用植物栽培生理。E-mail：wpcyl90@163.com

祝丽香(1965—)，女，博士，教授，主要从事药用植物栽培生理研究。E-mail：zhulix1965@163.com

S567.23+9

A

1001-4942(2017)09-0071-06