砧木南瓜种子萌发期耐盐性评价的适宜Ca2+浓度筛选

王清华 高旭利 刘文宝 李天晓 许莉 张卫华

摘要：以3个品种砧木南瓜种子为试材，采用水培法研究了Ca2+胁迫对种子萌发特性和芽苗生长的影响，以确定适合砧木南瓜耐盐性评价的指标，并筛选出适宜的Ca2+浓度。结果表明：随着胁迫浓度的增加，Ca2+对种子萌发的抑制作用明显增强；主根长、侧根数、下胚轴长及平均鲜重受抑制程度远高于发芽率、发芽势及发芽指数的受抑制程度。综合分析，除主根长外，其余指标均可作为耐盐性评价指标；砧木南瓜种子萌发期各指标和活力指数耐盐性筛选的适宜Ca2+浓度为90～120 mmol/L，芽苗期各指标除主根长外，耐盐性筛选的适宜Ca2+浓度为60 mmol/L。

关键词：Ca2+胁迫；砧木南瓜；种子萌发；耐盐性

中图分类号：S642.101文献标识号：A文章编号：1001-4942（2018）02-0045-05

Abstract The hydroponic experiment was conducted with the seeds of three rootstock pumpkin cultivars to study the effects of Ca2+ stress on seed germination characteristics and seedling growth in order to select suitable indexes for evaluating the salt tolerance of rootstock pumpkin and suitable Ca2+ concentration.The results showed that with the increase of Ca2+concentration，its inhibition to seed germination was obviously enhanced. The inhibitory effects on main root length， lateral root number， hypocotyl length and average fresh weight were far greater than those on germination rate， germination energy and germination index. The comprehensive analysis results showed that except root length，the other indexes could be used as the indexes for evaluating the salt tolerance of rootstock pumpkin. For the indexes of seed germination and vigor， the suitable Ca2+ concentration for distinguishing the salt tolerance of different rootstock pumpkin cultivars was 90～120 mmol/L， while that for the indexes of seedlings expect root length was 60 mmol/L.

Keywords Ca2+ stress；Rootstock pumpkin；Seed germination； Salt tolerance

設施栽培条件下，随着化肥用量的逐年增加，土壤次生盐渍化加剧，再加上缺少淋失，盐害成为设施蔬菜可持续发展的重要限制因子。有研究表明，设施内盐渍化土壤的阳离子以Ca2+为主，阴离子以NO-3为主[1-3]，硝酸盐积累对植物有复杂的生理诱导效应[4]。但目前关于盐害机理的研究，多集中于模拟NaCl胁迫，而关于Ca2+对植物生长发育影响的报道较少[5，6]。

利用砧木进行嫁接已成为设施栽培条件下提高蔬菜抗土传病害的有效途径[7-9]。南瓜作为应用最广泛的砧木，是否耐盐已成为其选育的重要考量指标。因此，本研究以3个砧木南瓜品种为试材，研究了不同浓度Ca2+对南瓜种子萌发期各项指标的影响，初步明确了适宜砧木南瓜种子耐盐性筛选的Ca2+胁迫浓度范围，为下一步耐盐砧木南瓜的筛选奠定基础，并为砧木南瓜耐盐品种选育与利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

选用生产上广泛应用的3个白籽砧木南瓜品种：A（顶尖砧木王）、C（济青砧木一号）、G（超霸砧木）。

1.2 试验方法

设置Ca2+浓度分别为0（CK）、30、60、90、120、150、180 mmol/L，每个处理3个重复。选取饱满、整齐一致的种子，用55℃温汤浸种1 h，置于铺有定性滤纸的培养皿中，每皿10粒，加入Ca（NO3）2溶液7 mL，置于30℃培养箱内催芽。每天称重补充蒸发的水分，以保持Ca2+浓度基本不变。

1.3 测定指标和方法

记录每天发芽数，共统计7天，计算发芽率（GR）、发芽势（GE）、发芽指数（GI），计算公式如下。第7天测定10株芽苗的主根长、侧根数、下胚轴长和鲜重，并计算平均值。

发芽率（GR）=7天内发芽种子数/种子总数×100%

相对发芽率（RGR）=处理发芽率/对照发芽率×100%

发芽势（GE）=前3天发芽种子数/种子总数×100%

相对发芽势（RGE）=处理发芽势/对照发芽势×100%

发芽指数（GI）= ∑（Gt/Dt） （Dt为发芽天数，Gt为在t日的发芽数）

相对发芽指数（RGI）=处理发芽指数/对照发芽指数×100%

活力指数（VI）=S×GI （S为单株平均鲜重，GI为发芽指数）

相对活力指数（RVI）=处理活力指数/对照活力指数

综合评价法：参照吐尔逊娜依[10]、王广印[11]等的方法对南瓜不同品种的耐盐性进行综合评价，即根据每个品种各指标在敏感盐浓度的下降率进行评判，将每种指标最大值与最小值的差值均分为10个等级，每个等级为1分。在各种指标中，均以耐盐性最弱的品种得分最高，即10分；耐盐性最强的品种得分最低，即1分，依此类推，最后把各个指标得分相加，根据总分高低排出不同品种南瓜种子萌发的耐盐性顺序。

2 结果与分析

2.1 不同浓度Ca2+对砧木南瓜种子萌发的影响

2.1.1 对相对发芽率的影响 由表1可以看出，随着Ca2+浓度的增加，砧木南瓜种子相对发芽率总体上呈下降趋势；Ca2+浓度分别为30、60、30 mmol/L时，A、C、G 3个品种的相对发芽率即表现出显著降低。不同品种对Ca2+的敏感性不同，受盐胁迫抑制的程度不同，在60 mmol/L Ca2+浓度下，A品种发芽率下降仅为3.40%，而G品种下降率已达到29.12%，C品种则处于两者之间为10.00%，品种间差异显著。可以看出，60～150 mmol/L Ca2+能够很好地区分各品种的耐盐性。

2.1.2 对相对发芽势的影响 表2显示，除C品种在30 mmol/L Ca2+时相对发芽势有所升高外，总体表现为随Ca2+浓度升高相对发芽势下降，表明Ca2+浓度越高对种子萌发的抑制作用越强。从发芽势的下降率来看，60 mmol/L Ca2+濃度下，A、C、G 3个品种的相对发芽势均受抑制，且已表现出显著差异，下降率分别为20.70%、55.60%、70.60%。当Ca2+浓度达到150 mmol/L时，3个品种的相对发芽势全部为零，品种间无差异，说明Ca2+浓度高于150 mmoL/L时无法用发芽势这一指标区分品种间的耐盐性。因此，Ca2+浓度在30～120 mmol/L范围内，用相对发芽势能够很好地区分各品种的耐盐性。

2.1.3 对相对发芽指数的影响 由表3可见，3个品种的相对发芽指数均随着Ca2+浓度的增加呈下降趋势，A、G两个品种在30 mmol/L Ca2+时已经表现出显著的发芽抑制性，C品种则在60 mmol/L时表现出显著的发芽抑制性；同一浓度下，不同品种相对发芽指数的下降率不同，表现出对Ca2+的敏感性不同，30、90、120 mmol/L Ca2+时，三品种间均差异显著。可见，利用相对发芽指数评价不同品种砧木南瓜耐盐性的Ca2+浓度不宜超过120 mmol/L。

2.2 不同浓度Ca2+对砧木南瓜芽苗生长的影响

2.2.1 对主根长的影响 由表4可知，随着Ca2+浓度的升高，芽苗主根长迅速降低，30 mmol/L Ca2+时即受显著抑制，此时，A、C、G的主根长下降率分别为69.38%、47.78%和85.53%，品种间差异显著；当Ca2+浓度达到90 mmol/L时，3个品种的主根长下降率均超过90%，受抑制严重，且G与A、C品种间差异显著。表明，砧木南瓜发芽期间主根生长对Ca2+胁迫极为敏感，用主根长评价品种间耐盐性差异时，Ca2+浓度不宜超过90 mmol/L。从主根长下降率来看，Ca2+浓度为30～60 mmol/L时能够很好地区分各品种的耐盐性。

2.2.2 对侧根数的影响 由表5可以看出，随着Ca2+浓度的增大，单株侧根数显著下降。30 mmol/L Ca2+时，A、C、G的单株侧根数均显著降低，下降率分别为64.60%、30.26%和70.89%；当Ca2+浓度达到60 mmol/L时，G品种不再有侧根出现，A和C品种则均在120 mmol/L Ca2+时侧根数为零，说明用侧根数这一指标区分品种间的差异时，Ca2+浓度需低于120 mmol/L。从下降率看，品种间耐盐性差异显著的Ca2+浓度为30～90 mmol/L，侧根生长对Ca2+极为敏感。

2.2.3 对下胚轴长度的影响 由表6得知，随着Ca2+浓度的增大，下胚轴长度迅速降低，表明Ca2+胁迫能够显著抑制下胚轴的伸长。在相同Ca2+浓度下，不同品种下胚轴长度的下降率不同，A、C、G 3个品种表现出盐胁迫差异显著性的Ca2+浓度均为30～60 mmol/L，90 mmol/L Ca2+胁迫时各品种下胚轴的生长均受到严重抑制，A、C品种间差异不显著，故用下胚轴长来区分品种间差异时，Ca2+浓度需低于90 mmol/L。

2.2.4 对单株鲜重的影响 由表7可以看出，总体上，随着Ca2+浓度的增加，单株鲜重呈下降趋势，A、C、G 3个品种表现出盐胁迫差异显著性的Ca2+浓度分别为60、90、30 mmol/L。同一浓度下，不同品种单株鲜重的下降率不同，在30 mmol/L低浓度Ca2+下，C品种单株鲜重略有增加，表明低浓度Ca2+对C品种有一定的促生作用，而此时A品种的单株鲜重下降率为零，表明低浓度Ca2+对A品种未表现出抑制作用；在60～90 mmol/L时，A、C、G品种间差异显著，而超过120 mmol/L，单株鲜重被严重抑制，A、C品种间差异不显著，因此，用单株鲜重区分品种间差异时，Ca2+浓度不宜超过120 mmol/L。

2.3 不同浓度Ca2+对砧木南瓜种子活力指数的影响

盐处理下，有些种子虽然能发芽，但长势很差。采用种子活力指数，可同时反映出品种发芽率、发芽速度及生活力、生长势，客观反映种子在实验室条件下萌发的好坏与幼苗生长状况，与田间出苗质量密切相关[12]。由表8可以看出，随着Ca2+浓度的增大，砧木南瓜种子活力指数显著下降，A、C、G 3个品种表现出盐胁迫差异显著性的Ca2+浓度分别为30、60、30 mmol/L，均较低。从活力指数的下降率来看，在30、90、120 mmol/L Ca2+时，A、C、G品种间差异显著，且G品种在120 mmol/L Ca2+时的活力指数已为零；当Ca2+浓度达到150 mmol/L时，A、C品种间差异不显著，即用活力指数区分品种间差异时，Ca2+浓度宜低于150 mmol/L。

2.4 不同浓度Ca2+胁迫下各品种耐盐性综合评价

由表9可以看出，除主根长外，相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、侧根数、下胚轴长、单株鲜重、活力指数均与Ca2+浓度呈显著或极显著负相关，均可以作为评价品种耐盐性强弱的指标。

盐胁迫对南瓜种子萌发的影响是复杂的，采用耐盐性综合评价方法，能避免单一指标的缺陷，比较客观地反映各品种的耐盐性[10]。根据所测8个指标下降率值的大小进行打分，并将得分累加排序，得出A品种耐盐性最强，得分57；G品种对Ca2+胁迫最为敏感，得分230；C品种居中，得分77（表10）。

3 结论

本研究结果表明，除主根长外，砧木南瓜种子相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、芽苗侧根数、下胚轴长、单株鲜重、活力指数的下降率均与Ca2+浓度呈显著或极显著负相关，均能作为评价耐盐性高低的指标。

Ca2+胁迫对种子发芽总体表现为抑制性，但在30 mmol/L低浓度Ca2+胁迫下，C品种的发芽势高于对照，说明低浓度Ca2+对部分南瓜品种的种子发芽有一定促进作用，这可能与Ca2+在种子萌发中行使的基本功能有关，即钙能促进钾、硝酸盐和磷的吸收，维持膜的稳定性，增强酶活性，保持植物的正常生长[13-16]。当Ca2+浓度高于150 mmol/L时，各项指标均大幅下降，值等于或接近零，说明高浓度Ca2+对南瓜种子萌发具有较大的抑制作用，可能是盐浓度过高造成渗透胁迫，芽苗吸水困难所致，这与多项研究的结果[15，17]一致。

从本研究结果可以看出，Ca2+胁迫对芽苗生长指标的抑制程度远高于对萌发期各指标和活力指数的抑制程度。综合考虑各指标耐盐差异明显的浓度来看，砧木南瓜种子萌发期基于发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的Ca2+胁迫耐性评价的适宜范围为90～120 mmol/L；芽苗期，除主根长外，Ca2+胁迫耐性评价的适宜浓度为60 mmol/L。

利用综合评价法对3个砧木南瓜品种的耐盐性进行评价，供试品种A（顶尖砧木王）的耐盐性最强，G（超霸砧木）的耐盐性最弱，C（济青砧木一号）居中。

参 考 文 献：

[1] 童有为，陈淡飞.温室土壤次生盐渍化的形成和治理途径研究[J].园艺学报，1991，18（2）：159-162.

[2] 李元梅. 沿海地区设施蔬菜土壤次生盐渍化问题与防治措施[J]. 浙江农业科学，2016，57（9）：1423-1425.

[3] 薛继澄，毕德义，李家金，等.保护地栽培蔬菜生理障碍的土壤因子与对策[J].土壤肥料，1994（1）：4-9.

[4] 郑兴莲，申书兴，王彦华，等.硝酸钙胁迫对茄子幼苗生长及生理生化指标的影响[J].河北农业大学学报，2006，29（6）：17-20.

[5] 刘慧敏，朱月林，陈磊.组培条件下不同番茄品种及砧木自交系幼苗期硝酸盐耐性的比较[J].植物研究，2007，27（2）：175-181.

[6] 蒋廷惠，占新华，薛继澄. 植物对土壤高量硝酸钙积累的反应与温室生理障碍机理浅析[J].土壤通报， 2006， 37（3）： 606-611.

[7] Ana S C，Maria M M R，Francisco P A，et al.The rootstock effect on the tomato salinity response depends on the shoot genotype[J].Plant Science，2002，162（5）：825-831.

[8] Martinez-Rodriguez M M， Esta M T，Moyano E，et al.The effectiveness of grafting to improve salt tolerance in tomato when an ‘excluder genotype is used as scion [J]. Environmental and Experimental Botany， 2008，63：392-401.

[9] 张古文，朱月林，刘正鲁，等.Ca（NO3）2胁迫对嫁接番茄生长、抗氧化酶活性和活性氧代谢的影响[J].植物营养与肥料学报，2008，14（3）：527-532.

[10]吐尔逊娜依，高辉远，安沙舟，等. 8种牧草耐盐性综合评价[J]. 中国草地，1995（1）：30-35.

[11]王广印，周秀梅，张建伟，等.不同黄瓜品种种子萌发期的耐盐性研究[J].植物遗传资源学报，2004，5（3）：299-303.

[12]中国农业科学院农田灌溉研究所编.黄淮海平原盐碱地改良[M].北京：农业出版社，1982.

[13]蔡蕾，丁同楼，王宝山.外源GA3，ABA和Ca（NO3）2缓解盐对小麦种子萌发的抑制作用[J].西北植物学报，2004，24（4）：583-587.

[14]鲁莹，束胜，朱为民，等. 多胺缓解硝酸钙对小白菜幼苗生长抑制的作用[J]. 江苏农业学报，2015，31（2）：422-428.

[15]李海云，任秋萍，吕福堂，等. Ca（NO3）2对不同品种黄瓜种子萌发的影响[J].長江蔬菜，2009（24）：60-63.

[16]Hansen E H， Mumns D N. Effect of CaSO4 and NaCl on mineral content of Leucaena leucoephala [J]. Plant and Soil， 1988， 107： 101-105.

[17]王庆亚，刘敏，张守栋，等.盐胁迫对盐角种子萌发与幼苗生长效应的研究[J].江苏农业科学，2002（2）：69-71.