60Co-γ射线辐射对NaCl胁迫下海滨锦葵种子萌发的影响

赵东晓，董亚茹，杜建勋，顾寅钰，陈传杰，孙景诗

（山东省蚕业研究所，山东烟台264002）

60Co-γ射线辐射对NaCl胁迫下海滨锦葵种子萌发的影响

赵东晓，董亚茹，杜建勋，顾寅钰，陈传杰，孙景诗

（山东省蚕业研究所，山东烟台264002）

为了探寻有助于提升海滨锦葵种子耐盐性能的辐射剂量，为发展其在盐碱地中的种植提供建议，应用辐射诱变技术，研究经不同剂量的60Co-γ射线辐射处理的海滨锦葵种子在不同浓度NaCl胁迫条件下的萌发特性，比较不同处理下的种子在NaCl胁迫下的发芽率、发芽势和发芽指数。结果表明，在未经NaCl胁迫下，辐照处理可以提高海滨锦葵种子发芽率，但在NaCl胁迫下，辐照处理降低了种子的发芽率；适宜剂量的辐射可以提高盐胁迫下海滨锦葵种子的发芽势和发芽指数，即提高海滨锦葵种子在盐胁迫条件下的发芽速度和整齐度。

海滨锦葵；60Co-γ辐射；盐胁迫；种子萌发

本研究以不同剂量60Co-γ射线对海滨锦葵种子进行辐射处理，并在不同浓度的NaCl环境中进行种子萌发试验，旨在探索60Co-γ射线辐射对盐胁迫下海滨锦葵种子萌发特性的影响，以期探寻在盐胁迫下能显著促进海滨锦葵种子萌发的60Co-γ射线辐射剂量，为海滨锦葵的辐射诱变育种和在盐渍化土壤中的人工栽培提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验所用的海滨锦葵种子由中国科学院海岸带研究所提供。

1.2 试验方法

1.2.1 种子处理 选取颗粒饱满、大小均一的海滨锦葵种子送往山东省农业科学院辐射中心，进行60Co-γ射线辐射处理，辐射剂量率为2.75 Gy/min，辐射剂量分别为 0，100，200，300，400 Gy，其中，0 辐射组为CK。将不同辐射处理后的种子用5%H2SO4浸泡1 h，用水清洗后，加入70%乙醇消毒20 min，然后用无菌水清洗3次，置于不同浓度的NaCl溶液中，分别用 0，100，300 mmol/L NaCl溶液（该溶液用1/4 Hoagland营养液配制）浸泡处理24 h。

1.2.2 室内发芽试验 将经预处理后的种子均匀摆放于铺有2层滤纸的直径9 cm的培养皿内，加入15 mL相应浓度的盐溶液（与预处理浸种时的盐溶液浓度一致），将培养皿置于光照培养箱，培养条件为25℃，光照12h/d，光照强度为450μmol/（m2·s）。每个处理40粒种子，每个处理设置3个重复，用称重法每天补充经蒸发损失的水分，以保持培养皿中盐溶液浓度的恒定。

1.2.3 发芽情况统计 从种子置床之日开始，每隔24 h观察种子萌发情况并统计发芽种子数（以胚根突出种皮2 mm为标准），连续统计11 d。并按公式统计发芽势、发芽率、发芽指数、累积发芽率。

发芽势＝（4 d正常发芽的种子数/供试种子数）×100%；发芽率＝（11 d正常萌发的种子数/供试种子数）×100% ；发芽指数（Gi）＝∑（Gt/Dt）。式中，Gt为萌发种子粒数；Dt为相应的萌发日数。

1.3 数据处理

采用Excel和SPSS20.0对数据进行统计分析。用单因素试验统计分析方法，对海滨锦葵不同处理的试验数据进行差异显著性检测。

2 结果与分析

2.1 60Co-γ辐照处理对NaCl胁迫下海滨锦葵种子发芽率的影响

由图1可知，未经NaCl胁迫（0 mmol/L NaCl），辐照处理可促进海滨锦葵种子萌发，但在NaCl胁迫下，辐照处理抑制种子的萌发。在0 mmol/LNaCl中，300 Gy辐照对种子发芽的促进作用最明显，为35.4%，400 Gy次之，辐照后发芽率增加25.7%。在100 mmol/L NaCl胁迫下，种子萌发受到抑制，其中，300 Gy辐照下抑制效应最大，发芽率降低42.4%。在300 mmol/L NaCl胁迫下，辐照处理对种子萌发的抑制作用更显著；100，200 Gy辐照下发芽率比对照低75%，达到了差异显著水平；300，400 Gy辐照下发芽率有所升高，但仍低于0辐照组。

2.2 60Co-γ辐照处理对NaCl胁迫下海滨锦葵种子发芽势的影响

发芽势反映种子发芽的快慢和整齐度，是鉴别种子发芽整齐度的主要指标，在发芽率相同时，发芽势高的种子说明种子的生命力强[22]。从图2可以看出，没有NaCl胁迫时，辐照处理使得发芽势降低，而NaCl胁迫下不同辐照剂量的处理对发芽势的影响并无明显规律。在0 mmol/LNaCl中，辐射剂量≤200 Gy时，发芽势极速降低，辐射剂量≥300 Gy时，发芽势虽然逐渐增加，但都显著低于0辐照组；在200，300 Gy处理后，发芽势分别降低了60%和53.3%，与0辐照组相比差异极显著，400 Gy处理后发芽势降低37.9%，与0辐射组间达到差异显著水平。在 100 mmol/LNaCl中，100，400 Gy都使得种子发芽势增加，而200，300 Gy处理后发芽势降低。在300 mmol/LNaCl中，辐照剂量100～300 Gy时发芽势为0，低于0辐照组，而400 Gy时发芽势高于0辐照组，并达到了极显著差异水平。

2.3 60Co-γ辐照处理对NaCl胁迫下海滨锦葵种子发芽指数的影响

发芽指数是衡量种子在盐胁迫下不同天数发芽情况的重要指标，发芽指数能很好地反映种子萌发的速度和整齐程度[23]，可以反映植物芽期耐盐性的强弱，发芽指数越大，表明植物的耐盐性越强[24]。

由图3可知，与发芽势类似，在无NaCl胁迫时，辐照处理使发芽指数降低，而在NaCl胁迫下不同辐照剂量的处理对发芽指数的影响并无明显相关性。在0 mmol/LNaCl中，辐射组发芽指数明显低于对照组，呈极显著差异；剂量≤200 Gy时，发芽指数快速降低，辐射剂量≥300 Gy时，发芽指数逐渐升高，但都极显著低于0辐照组。在100 mmol/L NaCl中，与0辐照组相比，发芽指数在100，400 Gy辐照下升高，其中，在100 Gy辐照下升高64.8%，与0辐照组间差异显著，而在200，300 Gy辐照下降低。在300 mmol/LNaCl中，对照组和辐照组的发芽指数都很低，说明高盐胁迫严重影响了海滨锦葵种子的萌发；在辐照剂量100，300 Gy时，发芽指数极显著低于0辐照组，而400 Gy时，发芽指数比0辐照组高15.1%。这表明，盐胁迫会降低种子的发芽速度，但合适的辐射剂量可以提高种子的发芽指数，提高海滨锦葵种子在盐胁迫条件下的发芽速度和整齐度。

3 讨论与结论

种子萌发阶段对环境胁迫最为敏感，在盐渍环境中，种子能够发芽是植株在盐碱胁迫下能够生长发育的前提。盐胁迫下的种子萌发状况是评价植物耐盐性的一个重要指标[25-27]。本研究结果表明，在无盐胁迫条件下，适量的60Co-γ射线辐照能够提高海滨锦葵种子的发芽率，这与60Co-γ辐照对光果甘草和乌拉尔甘草种子萌发特性研究的结果相似[28-29]。在同一浓度NaCl下，辐照后的海滨锦葵种子发芽率低于未经辐照的海滨锦葵种子。可见辐照处理加剧了NaCl对种子的胁迫效应。但某些剂量的辐照处理可以提高海滨锦葵种子在NaCl胁迫下的发芽势和发芽指数，提升发芽速度和整齐度。其中，在100 mmol/LNaCl中，经过100，400 Gy辐照处理的海滨锦葵种子发芽势和发芽指数均高于0辐照组。而在300 mmol/L NaCl中，经过400 Gy辐照处理的海滨锦葵种子发芽势和发芽指数均高于0辐照组。这可能是由于辐射引起了种子内部生物自由基或有关酶活性的变化，从而增强了种子的新陈代谢水平，提高了发芽势和发芽指数，进而加快了种子的萌发，提升了种子的活力，使得出苗齐而壮。鉴于此，本研究认为，合适的60Co-γ辐射处理能提高盐胁迫条件下海滨锦葵种子的萌发速度，缩短种子萌发的时间，促进种子在盐碱环境下的快速定植。

试验结果表明，不同剂量的60Co-γ射线辐射对海滨锦葵种子萌发能力产生的影响效果不同，种子发芽率与辐射剂量之间不存在简单的线性关系。由于时间和试验条件限制，本研究对海滨锦葵种子萌发适宜辐照剂量的选择未进行探讨，盐胁迫下100，400 Gy的60Co-γ射线辐照处理提升萌发速度的机制还有待进一步研究。辐射处理对海滨锦葵幼苗耐盐能力的影响以及经辐照处理的海滨锦葵对不同盐分环境的耐受性能是我们下一步的研究方向。

［1］RUAN C J，QIN P，CHEN J W，et al.Analysis of nutritive compositions in the seeds of Kosteletzkya virginica[J].Acta Agronomica Sinica，2004，30（9）：901-905.

［2］聂小安，蒋剑春，高一苇，等.海滨锦葵油生物柴油的制备及性能分析 [J].南京林业大学学报（自然科学版），2008，32（1）：72-74.

［3］RUAN C J，LI H，GUO Y Q，et al.Kosteletzkya virginica，an agroecoengineering halophytic species for alternative agricultural production in China's east coast:Ecological adaptation and benefits，seed yield，oil content，fatty acid and biodiesel properties[J].Ecological Engineering，2008（32）：320-328.

［4］闫道良，连俊方，任燕燕，等.盐胁迫下施氮对海滨锦葵营养生长期的影响[J].浙江农林大学学报，2012，29（6）：817-821.

［5］DEINLEIN U，STEPHAN A B，HORIE T，et al.Plant salt-tolerance mechanisms[J].Trends Plant Science，2014，19（6）：371-379.

［6］赵东晓，杜建勋，陈传杰，等.桑树盐碱胁迫研究进展[J].山东农业科学，2015（5）：132-135.

［7］冯鑫炜，乔帅帅，曹丹妮，等.盐分胁迫对白刺幼苗生长及生理指标的影响[J].山西农业科学，2015，43（8）：927-931.

［8］穆志新，李萌，秦慧彬.高粱芽期耐盐指标筛选及耐盐性评价[J].山西农业科学，2017，45（7）：1075-1079.

［9］韩亚楠，吴琼，高睿，等.60Co-γ辐射对NaCl胁迫环境下乌拉尔甘草种子萌发的影响[J].种子，2014，33（12）：23-26.

［10］贾彩凤，李艾莲.我国药用植物辐射诱变育种的研究进展[J].中草药，2007，38（4）：633，附 1．

［11］高尚士.国内外辐射育种的研究 [J].盐碱地利用，1994（1）：35-37.

［12］李秀芬，张德顺，吴福兰，等.60Co-γ辐照对木槿种子发芽及幼苗生长的影响[J]. 核农学报，2009，23（3）：450-453．

［13］杨先泉，王翠，赵勤，等.60Co-γ射线辐照马铃薯适宜剂量与效应研究[J].核农学报，2010，24（5）：917-921．

［14］GUIMARAES，PEREIRAJ，CORNELIO，et al.The effect of Co60 on the physical and physicochemical properties of rice[J].Ciência E Agrotecnologia，2012，36（2）：210-216．

［15］FLORES，DA SILVA，BRUCKNER，et al.Physico-chemical characterization of fruits of passion fruit obtained from gamma irradiation[J].Ciência Rural，2011，41（11）：1903-1906．

［16］ DE CAMARGO，CANNIATTI-BRAZACA，MANSI，et al.Gamma radiation effects at color，antioxidant capacity andfatty acid profile in peanut（Arachis hypogaea L.）[J].Ciência E Tecnologia De Alimentos，2011，31（1）：11-15．

［17］刘勇，柯绍英，黄小琴，等.黑麦草属28个引进品种辐射子一代的生长性状比较[J].草业科学，2012，29（11）：1718-1723.

［18］张彦芹，贾炜珑，杨丽莉，等.60Co-γ辐射高羊茅性状变异研究[J].草业学报，2005，14（4）：65-71.

［19］费永俊，吴亭谦.60Co辐射在高羊茅表型和子代上的响应[J].中国草地学报，2009，31（4）：53-55．

［20］宣继萍，郭爱桂，刘建秀，等.狗牙根辐射诱变后代外部性状变异分析[J].草业学报，2005，14（6）：107-111.

［21］郭爱桂，刘建秀，郭海林，等.辐射技术在国产狗牙根育种中的初步应用[J].草业科学，2000，17（1）：45-47.

［22］胡生荣，高永，武飞，等.盐胁迫对两种无芒雀麦种子萌发的影响[J].植物生态学报，2007，31（3）：513-520.

［23］杨帆，丁菲，杜天真.盐胁迫对构树种子萌发及幼苗生理特性的影响[J].种子，2008，27（8）：68-71.

［24］张瑞富，王云，乔宏伟，等.盐胁迫对不同品种小麦发芽的影响[J].内蒙古民族大学学报，2007，22（3）：297-301.

［25］张一中，周福平，张晓娟，等.盐胁迫对3个高粱保持系种子萌发及幼苗生长的影响 [J].山西农业科学，2013，41（9）：914-918.

［26］薛晓强，张一中.不同高粱杂交种萌发期耐盐性评价[J].山西农业科学，2016，44（3）：300-302，340.

［27］杨彬，张一中，张桂香.不同高粱恢复系种子萌芽期的耐盐性[J].山西农业科学，2013，41（10）：1050-1053.

［28］高睿，马淼，赵红艳，等.60Co-γ辐射对光果甘草种子耐盐性影响的研究[J].农学学报，2016，6（7）：77-82.

［29］韩亚楠，吴琼，高睿，等.60Co-γ辐照对Na2SO4胁迫下乌拉尔甘草种子发芽特性的影响[J].草业科学，2015，32（3）：421-426.

Effect of60Co-γ Radiation on Seeds Germination of Kosteletzkya virginica L.under NaCl Stress

ZHAO Dongxiao，DONG Yaru，DU Jianxun，GU Yinyu，CHEN Chuanjie，SUN Jingshi
（Sericultural Research Institute of Shandong Province，Yantai 264002，China）

The purpose of the study was to select the optimal radiation dosage,which was important to improve the salt resistance of Kosteletzkya virginica L.seed,and to provide guidance for the development of artificial cultivation of licorice in saline-alkali desert soil.Radiation induced mutation technology was used to investigate the germination pattern of Kosteletzkya virginica L.seed under different concentration of NaCl stress after60Co-γ radiation with different doses.The seed germination rate,germination potential and germination index under different concentration of NaCl stress were compared.The results showed that under the condition of no NaCl stress,the germination rate of the Kosteletzkya virginica L.seeds was improved by irradiation,but under NaCl stress,the germination rate of seeds was decreased by irradiation.The appropriate radiation dose could increase the germination potential and germination index and improve the germination speed and uniformity of the Kosteletzkya virginica L.seeds under salt stress.

Kosteletzkya virginica L.;60Co-γ radiation;salt stress;seed germination

Q945.78

A

1002-2481（2017）10-1602-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.06

海滨锦葵（Kosteletzkya virginica L.）是一种多年生宿根植物，原产于美国东南部和中部沿海潮汐沼泽地，耐盐水浇灌，在2.5%盐水灌溉下生长的海滨锦葵种子产量仍可达到0.8～1.5 t/hm2[1]。海滨锦葵种子中含有丰富的营养成分，其蛋白含量高达32%，油脂含量达22%，具有较高的营养价值，是把沿海滩涂“盐田”变为“油田”的生物柴油原料植物[2]。且其宿根的更新周期长，地下块根特别发达，茎干可用于生产环保板材[3]。海滨锦葵花期长，花大而艳丽，是海滨沿海城市景观大道的优选绿化植物[4]。1992年南京盐生植物生物技术研究中心将其作为极具开发潜能的物种引入我国，并作为高抗盐的油料作物开始在江苏省沿海地区推广种植。

土壤盐碱化是世界农业生产中主要的非生物胁迫之一，已成为全球范围内严峻的环境问题[5]。我国的盐碱地约占耕地面积的10%左右，盐碱地生物多样性差，生态系统较脆弱，直接影响农林业、畜牧业等生产活动[6]。常用的盐碱土改良方法有物理改良、化学改良和生物改良[7]。其中，生物改良因其投资小且可持续发展而受到广泛关注[8]。因此，选育耐盐植物品种以适应盐渍环境是改良利用盐碱地的重要措施[9]。

与传统育种相比，辐射诱变育种具有方法简单、安全、突变率高、突变谱宽、后代性状稳定、育种周期短、增强抗逆性等优点，能在较短时间内育成新品种，是作物品种改良的重要途径之一[10]。目前在植物育种中被广泛应用[11]。其中，60Co-γ辐射是辐射诱变育种最常用的方法之一[12]。近年来，利用60Co-γ辐射方法已在花卉、农作物、牧草中育出了多个新品种[13-21]。但以海滨锦葵种子为辐射材料的研究尚未见报道。

2017-05-03

山东省农业科学院农业科技创新工程项目（CXGC2016B10）；山东省农业重大应用技术创新项目（201706）

赵东晓（1985-），女，山东临沂人，助理研究员，硕士，主要从事植物逆境生理生化及分子生物学研究工作。孙景诗为通信作者。