水盐胁迫对黄精种子萌发的影响

　，　，　，　，　,2，　　,2

(1.陕西步长制药有限公司，　陕西 西安 710075；　2.陕西国际商贸学院，　陕西 咸阳 712046)

黄精(PolygonatumsibiricumRed.)为百合科黄精属多年生草本植物，以其根茎入药，味甘、平，归脾、肺、肾经，具有补气养阴、健脾、润肺、益肾的功效[1]。近代药理研究表明，黄精具有抗衰老、降血糖、增强免疫、提高学习和记忆能力、抗动脉硬化、保护心血管系统、抗肿瘤、抗炎、抗病原微生物等作用[2]。目前黄精药材主要以野生为主，野生黄精主要分布在陕西、河北、辽宁、吉林、湖北、山东等省[3]。随着黄精市场需求的不断增加，许多地方已经开始大面积引种种植黄精，黄精的繁殖方式分为根茎繁殖和种子繁殖，但长期采用根茎繁殖会导致品种退化，不能适应环境的改变，所以有学者对黄精种子的繁殖特性进行了相关研究[4-8]，但是有关黄精种子的抗旱性和耐盐性的研究却鲜有报道。我国淡水资源严重不足，干旱严重影响了农业和生态环境[9]，同时长期的肥水管理不当也导致土壤产生次生盐渍化[10]，因此植物的耐旱性与耐盐性受到普遍关注。通过比较不同浓度PEG-6000(聚乙二醇)、NaCl(中性盐) 和NaHCO3(碱性盐)胁迫下黄精种子的萌发情况，以探究黄精种子在逆境胁迫下的萌发规律和耐旱、耐盐特性，为黄精种子进行有性繁殖栽培提供理论依据。

1　材料与方法

1.1　材　料

黄精(PolygonatumsibiricumRed.)种子来自陕西步长制药有限公司黄精GAP基地，为2016年产黄精种子。

1.2　方　法

1.2.1种子大小的分选

通过人工挑选，从外观形态上将黄精种子分为大、小2个等级的种子。

1.2.2种子的处理

选取大小均匀、色泽一致的黄精种子置于直径9 cm的培养皿中，加入适量的3%过氧化氢溶液消毒15 min，倾倒去消毒液，再用蒸馏水清洗3～4次，待用。

1.2.3PEG-6000和NaCl、NaHCO3的胁迫处理

试验共设置7个PEG-6000胁迫浓度，其浓度分别为0、5%、10%、15%、20%、25%、30%，对应的水势分别为0，-0.05，-0.15，-0.32，-0.54，-0.81，-1.15 MPa[11]，分别处理不同大小黄精种子，一共14个处理。NaCl溶液的浓度梯度为50，100，200，300 mmol/L共4个处理；NaHCO3溶液的浓度梯度为50，100，200，300 mmol/L共4个处理，以蒸馏水作对照(ck)。每个处理4次重复，每次重复50粒种子。采用纸上发芽法，将黄精种子置于垫有2层滤纸直径9 cm的培养皿中，于25 ℃、全黑暗的条件下进行培养。发芽期限设定60 d，以胚根突破种皮视为发芽，每天向培养皿种子补加相应的溶液，以维持恒定的处理液浓度，每5 d更换1次滤纸并加入适量处理溶液浸润，及时更换污染滤纸，发现霉烂种子及时清理，防止感染。

1.3　测定项目

1) 千粒重测定：采用百粒法，每次100粒，8次重复，计算其千粒重；

2) 发芽率(%)=发芽实验期间全部正常发芽数/供试种子总数×100%；

3) 相对发芽率(%)=处理发芽率/对照发芽率×100%；

4) 种子耐盐适宜范围=发芽率达到对照组发芽率75%时对应的盐溶液浓度[10]；

5) 种子耐盐半致死浓度=发芽率达到对照发芽率的50%盐溶液浓度[10]；

6) 种子耐盐极限浓度=发芽率达到对照发芽率10%的盐溶液浓度[10]；

7) 相对盐害率(%)=(对照组发芽率-盐处理发芽率)/对照组发芽率×100%[10]。

1.4　数据处理

试验数据采用SPSS 17.0进行统计学分析，使用Excel 2007进行作图。

2　结　果

2.1　黄精种子大小分级

种子形态上的大小可以从其千粒重反映出来，在相同种子含水量情况下，种子千粒重越大，表明种子内部的贮存营养物质越多。对人工分选的不同大小黄精种子千粒重进行测定，结果表明，大黄精种子的千粒重为(36.788±0.544)g，小黄精种子的千粒重为(28.300±0.444)g。

2.2　PEG-6000处理对不同大小黄精种子萌发的影响

不同浓度PEG溶液处理后黄精种子的发芽率变化趋势如图1所示，随着PEG溶液浓度的增大，大、小黄精种子的发芽率均呈现依次下降的趋势。大黄精种子在5%PEG胁迫下，其发芽率与正常对照组(ck)无显著差异(p>0.05)。小黄精种子在5%PEG胁迫下，其发芽率则低于正常对照组(ck)，差异显著(p<0.05)。当PEG溶液浓度达到15%以上，大、小黄精种子的萌发均被显著抑制，发芽率均为0。

2.3　不同大小黄精种子耐旱性评价

表2黄精种子相对发芽率与盐浓度的相关性分析

　处理回归方程相关系数耐盐适宜范围(mmol/L)耐盐半致死浓度(mmol/L)耐盐极限浓度(mmol/L)　NaCly=77．250-0．318x-0．869∗∗7．07585．692211．478　NaHCO3y=91．981-0．355x-0．940∗∗47．834118．256230．932

注：**表示在0.01(双侧)上显著相关，x表示盐浓度，y表示相对发芽率(%)。

表3黄精种子相对盐害率

　处理盐浓度(mmol/L)50100200300　NaCl38．365±4．296a82．390±2．717b99．371±0．629c100±0．000c　NaHCO316．352±2．148d59．120±3．464e95．598±1．582c100±0．000c

相对发芽率可以在一定程度上反映种子的耐旱性，相对发芽率越高则种子的耐旱性越强。表1结果显示，随着PEG处理液浓度的增大，大、小黄精种子的相对发芽率均显著降低，当PEG溶液浓度达到15%时，大、小黄精种子的相对发芽率均为0。在5%PEG溶液处理下大黄精种子的相对发芽率显著高于小黄精种子的相对发芽率(p<0.05)，但当PEG浓度为10%时，大黄精种子与小黄精种子的相对发芽率并无显著差异。

注：同一系列不同字母表示不同处理之间差异显著(p<0.05)。下同。图1　PEG-6000处理对黄精种子发芽率的影响

表1PEG-6000处理后黄精种子的相对发芽率

处理大种子小种子5%PEG100．629±2．717a92．568±3．881d10%PEG64．151±1．624b67．567±3．310b15%PEG0．000±0．000c0．000±0．000c20%PEG0．000±0．000c0．000±0．000c25%PEG0．000±0．000c0．000±0．000c30%PEG0．000±0．000c0．000±0．000c

2.4　不同盐胁迫处理对黄精种子萌发的影响

如图2所示，随着NaCl和NaHCO3处理液浓度的增加，黄精种子的发芽率均明显降低。同一低盐浓度(c<200 mmol/L)处理下，NaHCO3处理后黄精种子的发芽率均高于NaCl处理组，且存在显著差异(p<0.05)。当用浓度为200 mmol/L的NaCl和NaHCO3溶液处理黄精种子后，黄精种子的发芽率分别降低至0.5%和3.5%。

图2　不同盐胁迫处理对黄精种子发芽率的影响

2.5　黄精种子的耐盐性评价

从表2可以看出，黄精种子对NaCl的耐盐适宜范围、耐盐半致死浓度、耐盐极限浓度均低于NaHCO3，2种盐溶液浓度均与黄精种子的相对发芽率呈极显著的负相关(p<0.01)。如表3所示，随着盐溶液浓度的增加，2种盐胁迫处理对黄精种子的相对盐害率均呈显著的上升趋势。在相同盐浓度下，NaCl对黄精种子的相对盐害率均高于NaHCO3，当盐浓度达到300 mmol/L时，2种盐胁迫对黄精种子的相对盐害率均为100%。

3　结论与讨论

3.1　黄精种子大小与抗旱性

种子的萌芽特性与种子自身因素有很大的关系，诸如种子的大小、颜色、成熟度等。许多学者认为，种子的萌发行为是种子自身固有属性与外界环境因素(光、温度、水分、养分)的共同作用的结果[12]。水分是种子萌发所必需的一种因素，种子萌发时期对水分的需求程度则可以反映出种子的抗旱性强弱。通过PEG-6000模拟水分胁迫来鉴定不同植物的抗旱性被认为是一种比较可靠的方法[13]。本研究利用PEG-6000模拟干旱对不同大小黄精种子的抗旱性进行了初步的研究，结果显示，大黄精种子的抗旱性强于小黄精种子，这可能是由于大黄精种子自身贮存有较多的营养物质，可以较好的抵抗外界不良环境，而小种子质量较低，抵抗力较差[14]。当PEG浓度超过一定的阈值(15%PEG)，则大、小黄精种子的萌发均被抑制。总体来看，黄精种子的抗旱能力较弱。

3.2　黄精种子的耐盐性

盐胁迫主要是通过渗透效应和离子效应造成植物的生理干旱[15]，进而阻碍植物的正常生长，而种子对盐胁迫造成的渗透效应与离子效应的综合适应能力则被称为种子耐盐性[16]。随着盐溶液浓度的增大，导致溶液的渗透势逐渐增加，致使种子胚细胞吸水困难，造成种子休眠或者延迟萌发。当盐浓度超过一定的阈值，则会破坏细胞膜的完整性，导致细胞代谢紊乱，造成种子死亡[17]。本实验对比了不同浓度NaCl(中性盐)和NaHCO3(碱性盐)对黄精种子萌发的影响，并对黄精种子的耐盐性进行了评价。结果表明，随着盐溶液浓度的增加，黄精种子的发芽率显著降低，当盐溶液浓度达到200 mmol/L时，NaCl和NaHCO3处理后的黄精种子发芽率分别降低至0.5%和3.5%。黄精种子对NaCl的耐盐适宜范围、耐盐半致死浓度、耐盐极限浓度均低于NaHCO3，2种盐溶液浓度均与黄精种子相对发芽率呈极显著的负相关(p<0.01)。黄精种子对碱性盐NaHCO3的耐受性要强于中性盐NaCl。相同浓度的NaCl和NaHCO3溶液，其所含的Na+浓度均相同，其差别在于碱性盐NaHCO3的pH值较高，这说明pH较高的碱性盐对黄精种子萌芽的危害较中性盐小。

参考文献:

[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典(一部)[M].北京:中国医药科技出版社,2015:306-307.

[2]李莺,赵兵,陈克克,等.黄精的研究进展[J].中国野生植物资源,2012,31(1):9-13.

[3]徐国钧,徐珞珊.常用中药材品种整理和质量研究(南方协作组,第1册)[M].厦门:福建科技出版社,1994:438-455.

[4]张玉翠.黄精种子的萌发特性及生理研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2011,5.

[5]朱伍凤,王剑龙,常辉,等.黄精种子破眠技术研究[J].种子,2013,32(4):13-16.

[6]张巧媚.黄精种子破眠技术与成苗过程初研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2014,5.

[7]王剑龙,常晖,周仔莉,等.黄精种子萌发过程发育解剖学研究[J].西北植物学报,2013,33(8):1 584-1 588.

[8]赵致,庞玉新,袁媛,等.药用作物黄精种子繁殖技术研究[J].种子,2005,24(3):11-13.

[9]何淼,赵保成,李强,等.PEG胁迫对芒和荻种子萌发的影响[J].草业科学,2013,30(4):577-582.

[10]徐小玉,张凤银,曾庆微.NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊种子萌发的影响[J].东北农业大学学报,2014,45(4):55-59.

[11]刘贵河,郭郁频,任永霞,等.PEG胁迫下5种牧草饲料作物种子萌发期的抗旱性研究[J].种子,2013,32(11):15-19.

[12]王桔红,崔现亮,陈学林,等.中、旱生植物萌发特性及其与种子大小关系的比较[J].植物生态学报,2007,31(6):1 037-1 045.

[13]申仕康,王跃.乡土树种茶梨种子萌发特性及其对人工繁育的启示[J].生态学杂志,2009,28(11):2 165-2 170.

[14]武高林,杜国祯.植物种子大小与幼苗生长策略研究进展[J].应用生态学报,2008,19(1):191-197.

[15]伍林涛,杜才富,邵明波.植物盐胁迫耐受性研究进展[J].吉林农业,2010(9):51-52.

[16]阎顺国,沈禹颖.生态因子对碱茅种子萌发期耐盐性影响的数量分析[J].植物生态学报,1996,20(5):414-422.

[17]姜云天,张丽娜,顾地周,等.盐胁迫对茶花凤仙种子萌发的影响[J].东北林业大学学报, 2014,42(3):37-41.

参考文献著录规则及示例(论文集)

论文集著录格式：[序号]主要责任者.文献题目[C]//论文集主要责任者.论文题名:出版地:出版者,出版年:页码.

[1]钟文发.非线性规则应用[C]//赵玮.运筹学的理论与应用:中国运筹学会第五届大会论文集.西安:西安电子科技大学出版社,1996:487-490.

[2]辛希孟.信息技术与信息服务国际研讨会论文集:A集[C].北京:中国社会科学出版社,1994.

[3]张筑生.微分半动力系统的不变集[D].北京:北京大学数学系数学研究所,1983.