常压室温等离子体对NaCl胁迫下二月兰种子萌发和幼苗生长的影响

董亚茹+赵东晓+陈传杰+杜建勋+孙景诗

摘要：以二月兰种子为试验材料，采用培养皿纸上发芽法研究不同质量浓度NaCl胁迫下常压室温等离子体（ARTP）处理对二月兰种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：在清水处理条件下，ARTP处理降低了幼苗地上部和地下部鲜质量，处理10 min时根长显著增加，出苗率显著降低；在5 g/L NaCl处理条件下，ARTP处理对二月兰种子萌发与幼苗生长没有显著影响；在10 g/L NaCl处理条件下，ARTP处理对二月兰幼苗株高无显著影响，但显著降低了出苗率，处理10 min时发芽率显著降低，但幼苗地上部鲜质量显著增加。

关键词：二月兰；NaCl胁迫；种子萌发；常压室温等离子体（ARTP）；幼苗生长

中图分类号：S681.9文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）12-0037-04

Abstract Using Orychophragmus violaceus seeds as test materials， the effects of atmospheric and room temperature plasmas（ARTP） on the seed germination and seedling growth of Orychophragmus violaceus under different concentrations of NaCl stress were studied by adopting the paper germination method of Petri dish. The results showed that under the condition of water treatment， the aboveground and underground fresh weight of the seedlings reduced with the plasma treatments， while the root length increased but the emergence rate reduced significantly after treated for 10 minutes. Under the condition of 5 g/L NaCl treatment， ARTP treatments had no significant effect on the seed germination and seedling growth. Under the condition of 10 g/L NaCl treatment， ARTP treatments had no significant effect on the plant height， but the emergence rate decreased significantly， and the germination rate reduced but the aboveground fresh weight increased significantly after treated for 10 minutes.

Keywords Orychophragmus violaceus； NaCl stress； Seed germination； Atmospheric and room temperature plasmas （ARTP）； Seedling growth

等離子体被称为除气体、液体、固体以外物质的第四态[1]，等离子体处理种子技术已成为物理农业技术中重要的一种。相对于其他传统诱变技术，常压室温等离子体（ARTP）诱变育种技术的显著特点是操作简便、设备简单、条件温和、安全性高、诱变速度快，而且突变率高等[2]。由于其独特的功能和潜在的应用价值， ARTP诱变系统被应用于许多领域，如生物、化学净化剂和热敏感性医疗仪器消毒等方面[3]。利用等离子体处理种子的技术已经应用于大豆[4]、 小麦[5]、 番茄[6]、黄瓜[7]等多种农作物。因此，等离子体有望成为高效进化育种的新方法。

本研究对二月兰种子进行不同时间常压室温等离子体（ARTP）处理，并在不同质量浓度的NaCl环境中进行种子萌发试验，旨在探索ARTP处理对NaCl胁迫下二月兰种子萌发特性和幼苗生长的影响，以期探寻在NaCl胁迫下能显著促进二月兰种子萌发和幼苗生长的ARTP处理时间，为二月兰育种及在盐渍化土壤中的人工栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试种子为2017年采收的二月兰种子。

1.2 试验方法

1.2.1 ARTP 诱变方法 选取健壮、饱满、大小一致的二月兰种子用75%乙醇消毒3 min，蒸馏水冲洗5～6次，25℃下蒸馏水浸种48 h，用无菌滤纸沥干水，备用。以99.99%高纯度氦气作为工作气体，处理时间为0、10、20、30 min。

1.2.2 室内培养皿萌发试验

每个培养皿（Ф=90 mm）铺两层无菌滤纸，放置处理好的二月兰种子50粒。试验设3个不同质量浓度NaCl处理，0、5、10 g/L，每个处理3个重复。每24 h观察种子萌发情况，并统计发芽数，以突破种皮的胚轴长度达到种子自身长度作为判断种子发芽的标准。各项发芽指标计算公式如下：

发芽率GP=n/N （n为第10天时的种子发芽数，N为供试种子总数）；

出苗率= m/N （m为具有完整子叶和根系且株高在1 cm以上的幼苗数，N为供试种子总数）。

1.2.3 幼苗生长指标测定 14 d后，每个重复随机选取10株幼苗，测定幼苗株高、根长、地上部和地下部鲜质量。

1.3 数据处理endprint

所有数据均用Microsoft Excel统计并制图。应用SPSS 20.0统计分析软件对不同处理下的种子发芽率、出苗率、幼苗株高和根长等各项指标进行差异显著性分析（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 ARTP处理对NaCl胁迫下二月兰种子发芽率及出苗率的影响

由图1可以看出，在NaCl浓度为0、5 g/L时，不同时间ARTP处理对二月兰种子发芽率并无显著影响，发芽率都在95%以上；而在10 g/L NaCl浓度下，ARTP处理10 min显著降低了二月兰种子发芽率。ARTP处理10、20 min显著降低种子在清水中的出苗率；在NaCl浓度为5 g/L时，不同时间ARTP处理对出苗率没有显著影响；而10 g/L NaCl浓度下，ARTP处理10 min后，出苗率显著下降，30 min时，出苗率仅为8.33%。

2.2 ARTP处理对NaCl胁迫下二月兰幼苗株高和根长的影响

从图2可以看出，NaCl胁迫下ARTP处理的二月兰幼苗株高与对照无显著差异，但不同时间ARTP处理对根长有一定影响。在NaCl浓度为0 g/L情况下，ARTP处理10 min显著提高了幼苗根长，而20、30 min处理下与对照无显著差异。在NaCl浓度为5 g/L的情况下，不同时间ARTP处理的幼苗根长有所降低，但差异不显著。在NaCl浓度为10 g/L情况下，ARTP处理30 min显著降低根长，其他处理虽也降低根长，但未达显著水平。

2.3 ARTP处理对NaCl胁迫下二月兰幼苗地上和地下部鲜质量的影响

从图3可以看出，在NaCl浓度为0 g/L情况下，ARTP处理10、30 min均显著降低幼苗地上部鲜质量；而在NaCl浓度为5 g/L情况下，幼苗地上部鲜质量变化不大；在NaCl浓度为10 g/L情况下，ARTP处理10 min提高了幼苗地上鲜质量。由图3还可以看出，在NaCl浓度为0、10 g/L情况下，ARTP处理均降低了幼苗地下部鲜质量，而在NaCl浓度为5 g/L情况下幼苗地下部鲜质量无显著变化。

3 讨论与结论

种子萌发是受多种内外因素影响的复杂过程。不同植物或不同品种在不同盐浓度下，生长会受到不同程度的影响。研究胁迫条件下种子萌发与幼苗生长的特性可以在一定程度上反映植物对胁迫的耐受性[8]。

从本试验结果可以看出，将常压室温等离子体（ARTP）处理过的二月兰种子置于不同质量浓度的NaCl溶液中，其萌发状态发生了不同的变化。在清水条件下，ARTP處理降低了幼苗地上和地下部鲜质量，处理10 min时显著增加了根长，降低了出苗率；在 5 g/L NaCl胁迫条件下，ARTP处理对二月兰种子萌发与幼苗生长均无显著影响；在10 g/L NaCl胁迫条件下，不同时间ARTP处理对二月兰幼苗株高无显著影响，但显著降低了出苗率，处理10 min时发芽率显著降低且幼苗地上部鲜质量显著增加。

ARTP处理种子可以促进种子萌发以及提高植株抗胁迫能力已经在多种植物中得到验证[9，10]。但从本试验结果来看，在10～30 min等离子体处理时，5 g/L NaCl胁迫下对种子萌发及幼苗生长抑制不明显，在10 g/L NaCl胁迫下明显抑制了出苗率及根长。猜测可能是处理时间太长，造成种子体内遗传物质损伤，细胞膜通透性改变、 酶结构改变[2]等变化，但也不排除其他客观因素。大气等离子体处理对植物生长的影响是个复杂的过程，目前国内外关于等离子体与细胞的作用机制及其突变机理的认识还十分有限，因此，对于如何高效地利用这一技术进行诱变育种工作还需要进一步系统的研究。

参 考 文 献：

[1] Bogaerts A， Neyts E， Gijbels R， et al. Gas discharge plasmas and their applications [J]. Spectrochimica. Acta. B.， 2002， 57（4）： 609-658.

[2] 张雪， 张晓菲， 王立言， 等. 常压室温等离子体生物诱变育种及其应用研究进展[J]. 化工学报， 2014， 65（7）： 2676-2684.

[3] Laroussi M. Nonthermal decontamination of biological media by atmospheric-pressure plasmas： review， analysis， and prospects[J]. Ieee. T. Plasma Sci.， 2002， 30（4）： 1409-1415.

[4] Li L， Jiang J F， Li J G， et al. Effects of cold plasma treatment on seed germination and seedling growth of soybean[J]. Scientific Reports， 2014， 4： 5859.

[5] Jiang J F， He X， Li L， et al. Effect of cold plasma treatment on seed germination and growth of wheat[J]. Plasma Sci.Technol.， 2014， 16（1）： 54-58.

[6] 周筑文， 黄燕芬， 杨思泽， 等. 等离子体处理红杂 10 号种子对其产量及品质的影响[J]. 贵州农业科学， 2009， 37（12）： 58-61.

[7] 王敏， 杨思泽， 陈青云， 等. 大气压等离子体处理对黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 农业工程学报， 2007， 23（2）： 195-200.

[8] 秦娟， 罗光香， 李亭，等. 2种线椒的种子萌发和幼苗生长对NaCl的耐受性分析[J]. 种子， 2016， 35（9）： 24-28，31.

[9] 童家赟. 空气等离子体预处理提高穿心莲种子活力的研究[D]. 广州： 广州中医药大学， 2012.

[10]方向前， 赵洪祥， 刘亚亮， 等. 等离子体处理对水稻苗期叶片生理生化特性的影响[J]. 江苏农业科学， 2010（5）：97-99.endprint