模拟盐胁迫对勿忘草种子萌发及幼苗生长的影响

孙海博，赵杏锁，司家屹，陈 璐，杨秀云

（山西农业大学林学院，山西 太谷 030801）

我国干旱半干旱地区的盐渍土总面积高达3.5×107hm2，由土壤盐渍化造成的土壤盐化或碱化问题严重，极大地影响了当地植物的生存和生长[1-3]。目前，土壤盐碱化问题已经成为制约干旱半干旱地区园林建设、城市绿化及生态文明发展的重要因素[4-5]。随着城市化的推进，发掘有潜力的植物进行城市生态建设不仅是完善城市生态的良好途径，而且植物作为改良盐碱土重要的生物措施，对当地土壤的改善也有着重要作用[6]。在城市化建设过程中，园林草本植物具有特有的绿化和美化功能、养护管理成本低及栽培简单等特点，越来越多地被运用到干旱半干旱地区的盐碱地园林建设中[7]。园林草本植物已经成为城市生态的重要参与者[8]。而土壤盐渍化对植物整个生长进程都有不同程度的影响，而种子的萌发期是植物最易受外界环境影响的阶段，对盐害最为敏感[9-10]。因此，确定种子在盐碱地区成活是利用植物区进行园林建设的前提。

勿忘草（Myosotis silvatica Ehrh.ex Hoffm.）属紫草科勿忘草属植物，多年生草本，其植株小巧、秀丽，是典型的秋季花卉植物，花期持续时间长，并且适应性强、栽培养护管理简单，有着极大的园林利用价值[11-12]。目前，国内对勿忘草的研究多为药用、形态解剖及美学价值，对生理胁迫下种子萌发特性的研究还未见报道[13-15]。

本试验以勿忘草为研究材料，模拟4种盐胁迫、5个不同浓度梯度下种子的萌发状况，旨在为干旱半干旱地区勿忘草的栽培和园林应用提供基础的理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

勿忘草种子由北京千年大地草业生态科技开发有限公司提供。试验用NaCl，Na2SO4，MgCl2试剂均为分析纯，购自白银昌元化工有限公司。

1.2 方法

本试验采用 NaCl，Na2SO4，MgCl2共 3 种单盐溶液及NaCl＋Na2SO4（2∶1）复合盐溶液，并且每溶液设置0.3%，0.6%，0.9%，1.2%，1.5%共 5个浓度梯度，进行模拟盐胁迫对勿忘草种子萌发及幼苗的影响。同时以蒸馏水为对照（CK），共24个处理组。在用KMnO4溶液对勿忘草种子消毒后，用4种盐溶液的5个浓度分别进行浸种处理。处理中保持温度为25℃，时间为24 h。浸种结束后，将种子播于铺有滤纸的培养皿中，置于光照培养箱内进行发芽试验。每处理种子数为50粒，3次重复。每天通过称质量对试验中蒸发的溶液进行补充，并观察记录发芽情况，共15 d。

1.3 测定指标及方法

利用直尺（20 cm）对随机选择的20组幼苗进行胚根长和胚芽长的测量；采用叶面积仪（FS-3080D）对幼苗叶面积进行测定。

式中，Cn为对照种子发芽数，n为胁迫处理发芽种子数，N为固定值50；Gt为不同天数发芽数，Dt为相应发芽天数。

1.4 数据分析

运用WPS 2016进行数据计算；应用SPSS 17.0对差异显著性和相关性进行分析，设定显著水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对种子萌发的影响

表1 盐胁迫对勿忘草种子萌发的影响

各盐胁迫下，种子发芽率均与对照存在显著差异（P＜0.05），且在1.5%浓度下种子发芽率达到最低（表1）。各浓度处理的NaCl盐溶液种子发芽率均比对照显著降低，MgCl2盐溶液仅在1.2%，1.5%浓度处理下显著低于对照；0.3%浓度下，仅NaCl盐溶液处理的种子发芽率显著低于对照，为对照的94.8%；0.6%浓度下，NaCl和Na2SO4盐胁迫分别显著低于对照的8.2%，10.4%，复合盐溶液无差异性显著；浓度为1.2%时，各盐处理下种子发芽率均显著低于对照；1.5%浓度下，4种盐胁迫处理中NaCl盐溶液发芽率比对照下降最大，是对照的7.5%，MgCl2，Na2SO4和复合盐溶液分别为对照的83.5%，70.9%，62.7%。

各盐胁迫下，发芽指数均比对照显著降低（P＜0.05）（表1）。NaCl盐胁迫下，发芽指数与浓度呈负相关，随浓度的升高，发芽指数显著降低，且在1.5%浓度下达到最低，仅为对照的3.3%。0.9%浓度MgCl2盐胁迫发芽指数为对照的84.4%，高于其他浓度处理。Na2SO4盐胁迫下，0.3%，0.6%和0.9%这3种浓度处理组对发芽指数的影响相同，1.2%，1.5%浓度影响相同。复合盐胁迫下，发芽指数整体随浓度的升高而降低，1.5%浓度为对照的29.8%，达到最低。

2.2 盐胁迫对盐害指数的影响

盐溶液种类及同种盐溶液浓度梯度不同对勿忘草种子萌发盐害指数的影响不同（表2）。NaCl盐胁迫下，各浓度盐害指数均比对照显著升高，在1.5%浓度下高于对照92.54百分点，达到最高；MgCl2盐处理中，1.2%，1.5%浓度下的盐害指数与CK呈显著性差异，分布高于对照13.47，16.48百分点；Na2SO4及复合盐胁迫对盐害指数的影响一致，当浓度高于0.3%时盐害指数显著高于对照。

表2 盐胁迫对勿忘草种子盐害指数的影响 %

2.3 盐胁迫对幼苗生长的影响

胚根长对各盐胁迫的响应不同，当胁迫浓度高于0.3%时，胚根长均比对照显著降低（P＜0.05）（表3）；0.3%浓度下，仅MgCl2盐处理胚根长显著低于对照；各盐胁迫浓度为0.6%时，MgCl2盐胁迫胚根长最低，仅为对照的19.3%，Na2SO4盐胁迫最高，为对照的56.6%；0.9%，1.2%，1.5%浓度各盐胁迫处理幼苗胚根长差异性一致。1.5%浓度下，NaCl，MgCl2，Na2SO4及复合盐盐溶液处理幼苗胚根长均达到最低，分别为对照的2.0%，3.3%，2.9%，3.0%，NaCl盐减少程度最大。

表3 盐胁迫对勿忘草幼苗生长的影响

各浓度处理下，MgCl2及复合盐胁迫幼苗胚芽长均比对照显著降低，且随着浓度的升高胚芽长呈降低趋势（P＜0.05）（表 3）。0.3%浓度下，NaCl，Na2SO4盐溶液处理对胚芽长无显著性影响（P＞0.05）；当浓度高于0.3%时，NaCl及Na2SO4盐均表现出对胚芽长的显著性抑制，且胚芽长与对照呈显著负相关；1.5%浓度下，各盐胁迫处理的胚芽长达到最低，其中，NaCl盐胁迫下的胚芽长降幅最大，较对照显著降低了90.7%，MgCl2盐胁迫降幅最小，比对照少80.4%。

Na2SO4及复合盐盐胁迫对幼苗叶面积的影响一致，叶面积与浓度梯度呈显著负相关，随浓度梯度的升高叶面积减少显著（P＜0.05）（表3）。NaCl盐胁迫下，0.3%浓度与对照无显著性差异。当浓度高于0.3%时，均比对照显著减少；1.5%浓度下叶面积达到最小，为对照的22.3%；MgCl2盐胁迫仅1.5%浓度叶面积比对照显著降低，为对照的49.6%。

3 讨论

3.1 盐胁迫对种子萌发的影响

种子活力可以用发芽率和发芽指数表示，二者是衡量种子萌发程度的代表性指标[16-17]。盐胁迫过程中，同种种子萌发的发芽率和发芽指数受盐种类及浓度梯度的不同表现也不同。

本试验中，发芽指数表现趋势整体与发芽率一致。当盐溶液浓度梯度为1.5%时，NaCl盐溶液种子发芽率比对照显著降低了92.5%，降幅分别是MgCl2，Na2SO4及复合盐（NaCl＋Na2SO4＝2∶1）盐溶液处理的5.64倍、3.18倍、1.48倍，达到最大。并且同浓度下盐害指数达到最大，盐害指数是表示种子受盐害程度的重要指标。王东明等[18]将盐胁迫影响种子萌发分为3个方面效应，即负效效应、增效效应和完全抑制效应。本试验表明，在1.5%浓度下的NaCl盐对种子萌发达到完全抑制效应，并且受盐害程度大于其他种类盐处理，所以，在高浓度盐胁迫下，NaCl盐对勿忘草种子萌发的抑制作用最强。1.5%浓度下的盐害指数Na2SO4＞MgCl2，二者发芽率大小却相反。说明种子萌发不仅仅受盐害的影响，还有其他因素影响种子的发芽率和发芽指数，但具体影响机制尚不清楚。MgCl2盐胁迫下，当浓度高于0.9%时，发芽率与对照显著降低（P＜0.05），这与成铁龙等[19]对4种耐盐植物渗透调节物质积累比较的研究结果一致，表明了与Na+比较，种子对Mg2+盐胁迫的耐受范围更广。0.3%浓度Na2SO4及复合盐种子发芽率与对照无显著差异，低浓度盐没有表现出对种子活力的抑制作用。这可能是由于低浓度下，因为种子具有一定的耐盐能力，可以保持细胞内外渗透平衡，所以种子可以正常萌发。当浓度高于0.3%时，Na2SO4及复合盐表现出对种子的显著抑制作用。但试验中，除NaCl盐外，其余组处理高浓度下种子发芽率仍高于50.0%。表明勿忘草种子具有较强的耐盐能力。

3.2 盐胁迫对幼苗生长的影响

本试验中，NaCl，Na2SO4及复合盐对胚根长的影响一致，呈先升后降的趋势。在0～0.3%浓度下升高，0.3%～1.5%浓度下显著降低，表现出3种盐低浓度处理对胚根长有一定的促进作用，当浓度高于0.3%时有显著的抑制作用。这与尤佳等[20]在盐胁迫对盐生植物黄花补血草种子萌发和幼苗生长的影响结果一致。低浓度下，盐溶液具有增效效应，即低浓度盐会刺激植株幼苗细胞吸水进程加快，一定程度上刺激幼苗根系的生长[21-24]。MgCl2盐溶液处理，幼苗胚根长与浓度呈负相关，随浓度的升高而降低。可能是因为Mg2+毒害作用较强，所以各浓度下均表现出对胚根长的抑制作用。

各盐胁迫下，勿忘草幼苗胚芽长均表现出与胚根长不同的趋势。0.3%浓度下，NaCl及Na2SO4与对照无显著差异，而MgCl2和复合盐比对照显著降低。在低浓度下，MgCl2和复合盐对幼苗胚芽长的生长具有显著的抑制作用（P＜0.05）。这可能是受渗透效应或离子作用的影响，即0.3%浓度下，NaCl及Na2SO4盐溶液中的渗透压与幼苗细胞内的一致，所以，幼苗可以正常生长。而Mg2+毒害作用大于Na+，所以，同浓度下MgCl2盐幼苗胚芽长减少显著。相同浓度下的复合盐中离子含量多，高浓度离子抑制了幼苗胚芽长的生长，这是因为高浓度离子下种子细胞外水势降低，使细胞吸水困难，甚至失水发生质壁分离，从而细胞无法进行正常代谢活动。

MgCl2盐胁迫下，0～1.2%浓度下幼苗叶面积与对照间无显著性差异，1.5%浓度显著降低（P＜0.05）。这与MgCl2盐处理中种子发芽率趋势总体表现一致，表明幼苗叶面积对Mg2+的耐受范围广。复合盐盐胁迫下，叶面积随浓度的升高呈先升后降的趋势，但仅1.5%浓度显著小于对照。0～1.2%浓度复合盐对幼苗叶面积的生长具有显著促进作用。这与复合盐对胚根长、胚芽长的影响不一致。何芳兰等[25]研究认为，逆境中植株幼苗胚根比胚芽受胁迫更敏感。王海宁等[26]在就干旱对羊茅属植物种子的萌发时发现，逆境条件下植株的茎先受到影响，其次是根系，最后是叶。

本试验就盐胁迫对幼苗胚根、胚芽及叶面积的具体影响机制并没有做出一定研究。所以，对复合盐0～1.2%浓度叶面积比对照显著增大无具体解释（P＜0.05）。NaCl及Na2SO4盐胁迫叶面积变化趋势一致，随着浓度的升高而降低。这与卢艳敏等[27]在对不同盐胁迫对白三叶种子萌发及幼苗生长的影响中的结果一致。在试验中通过观察可知，不同盐胁迫下种子幼苗各形态指标并没有出现腐烂、萎蔫及黄化等现象，表明勿忘草种子具有一定的抗盐性。

4 结论

除NaCl盐胁迫外，其他盐处理组在最高梯度盐胁迫下种子发芽率均达到50.0%以上，勿忘草种子萌发对盐胁迫表现出了积极的响应。低浓度盐胁迫对种子萌发影响较小，并在一定程度上表现出促进作用。因盐溶液种类和浓度不同，盐胁迫对幼苗胚根长、胚芽长及叶面积的影响不同。其中，仅0.3%～1.2%浓度复合盐胁迫组处理不同于其他组，表现了对叶面积的积极影响。但试验中幼苗可以进行正常的生长发育，表现出一定的耐盐能力。

综上所述，勿忘草种子及幼苗在盐胁迫中，均表现出对盐胁迫积极的响应，这对勿忘草在干旱半干旱盐碱地区的育种及园林应用具有现实的指导意义。