盐条件下不同植物生长调节剂对冰菜种子萌发的影响

郑丽华，郑 昊，王 超，倪 穗

(宁波大学 海洋学院，浙江 宁波315211)

冰菜(MesembryanthemumcrystallinumLinn.)为番杏科(Aizoaceae)日中花属(Mesembryanthemum)一年矮生肉质草本植物。冰菜原产于非洲南部，且在西亚和欧洲也有种植，近年来被引种到我国。冰菜的叶面和茎上着生有大量大型冰晶状颗粒，就像冰晶一样，口感非常独特，富含氨基酸、抗酸化物质等物质，并且富含钠、钾、胡萝卜素等矿物质。冰菜植株表面附有丰富的盐囊细胞，其作用是在冰菜的根部吸收过多的矿物质(盐分)储存在体内，造成冰菜不能正常调节自身代谢时，将这些成分转移到茎和叶上的盐囊细胞，以缓解这些成分产生的不良影响，因而冰菜具有极强的耐盐性和耐旱性，且能在与海水盐浓度几乎相同的盐条件下生长[1]。冰菜在原产地不仅在逆境胁迫下具有极强的抗性，而且还产生多种对人体健康有利的营养物质，包括天然的泛酸、叶酸和D-松醇(D-Pinitol)以及大量的视黄醇，所以冰菜作为具有保健作用的新型蔬菜而倍受国内消费者的青睐。

冰菜目前在我国种植量很少，市场价格比普通的蔬菜要高出10多倍。这是因为冰菜是一年生草本，其种植主要是以种子繁殖为主，但冰菜的种子十分细小，萌发率很低[2]，制约了冰菜在本地的大规模生产。因此，探讨冰菜种子萌发问题，提高种子萌发率对于冰菜的大规模生产种植具有重要的意义。目前有关冰菜种子萌发问题的研究仅见零星报道，已有资料证明低浓度NaCl对冰菜植株生长具有一定得促进作用[3]。

植物生长调节剂是一类具有植物生物活性且由人工合成的，能够调节植物生长和发育的有机物质，又被称为植物外源激素，生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯和水杨酸等都是植物生长调节剂[4]。国内外有大量研究证实，使用植物生长调节剂对提高种子发芽率，调节植物的生长发育具有重要作用，目前植物生长调节剂广泛应用于蔬菜、果树及作物种植上[5-6]。王芳[7]等人的研究证明一定浓度的水杨酸浸种处理后可促进种子萌发，调节酶活性，提高植物对逆境的抗性。徐新娟等[8]通过对不同条件下赤霉素处理以及赤霉素单独作用下的植物种子进行研究，发现均能提高种子活力，有利于萌发。卢精林[9]等对外源维生素C处理下能够提高油葵种子在盐胁迫下的发芽率和发芽势，促进其幼苗生长的研究，得出外源维生素C对种子萌发具有促进作用，并且具有提高种子抗逆性的能力。

本研究采用不同浓度的NaCl浸种处理冰菜种子，获得冰菜种子萌发的最佳盐浓度；再在最佳盐浓度下分别用三种不同的植物生长调节剂处理冰菜种子，探究盐条件下促进冰菜种子萌发的最佳植物生长调节剂的浓度。研究结果可以大大提高冰菜种子萌发率，为实现冰菜大量广泛的种植提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与预处理

冰菜种子购于山东省寿光市晓勇种业。

挑选籽粒饱满、大小均一的冰菜种子，使用乙醇对挑选后的冰菜种子进行表面消毒1～2 min，将消毒后的种子用蒸馏水清洗多次，再用次氯酸钠溶液消毒清洗后的冰菜种子3～5 min，然后用蒸馏水清洗3～5次，直至洗去冰菜种子表面残留的消毒液，最后将其晾干，置于4 ℃冰箱保存，备用。

1.2 实验方法

本研究参照《国际种子检验规程》，采用培养皿纸上法进行冰菜种子萌发实验[10]。

1.2.1 NaCl处理

NaCl浓度梯度设置：0(CK)，5，10，15，20 g·L-1，5个不同的浓度梯度。每个处理设置3组重复。

分别用不同浓度的NaCl浸泡进行过预处理的冰菜种子，浸泡时间为3 h。

在洗净、烘干的培养皿内平铺三张滤纸，用不同浓度的NaCl溶液浸润培养皿中的湿滤纸，再将浸种处理后的冰菜种子25粒均匀地播在滤纸上，置于20 ℃人工气候培养箱中进行黑暗萌发实验。从播种之日起每天适当补充培养过程中蒸发的水分，在培养皿内喷洒适量盐水，以保持湿度和NaCl浓度的稳定，同时每天观察并记录种子发芽数。

1.2.2 三种植物生长调节剂处理

设置单因素试验，在最佳NaCl浓度的溶液中加入不同浓度的生长调节剂，每一种生长调节剂设置7个浓度梯度，其中，对照组(T0)为不加植物生长调节剂的NaCl溶液。生长调节剂的处理浓度如表1所示。

表1 植物生长调节剂及浓度

选取籽粒饱满、大小均一的冰菜种子分别用相应的处理液浸泡3小时。

在洗净、烘干的培养皿内平铺三张滤纸，用不同浓度的生长调节剂浸润培养皿中的湿滤纸，然后将浸泡后的种子均匀地放置于培养皿上，每个培养皿25粒种子，设置3次重复。在20 ℃、黑暗的人工气候培养箱中进行种子萌发。从播种之日起适当地在滤纸上喷洒补充培养过程中蒸发的水分，在培养皿内加入适量盐水，以保持湿度和NaCl浓度的稳定，并且每天观察并记录种子发芽数。

1.3 测定指标

1.3.1 发芽率

本研究中的萌发指标以冰菜种子吐白为标准；发芽时间从播种当天开始计算；种子萌发后每天观察和记录发芽数，记录至种子的发芽数趋于稳定时，分析记录的数据，测定并计算种子的发芽率。

发芽率=发芽种子数/供试种子数×100%

1.3.2 发芽指数

发芽指数在一定程度上可以反映种子的萌发速度和发芽整齐度，且比发芽率判断种子的活力更灵敏。

发芽指数(GI)=∑Gt/Dt(Gt为在t天的种子发芽数，Dt为相对应的种子发芽天数)

1.4 数据处理方法

所有数据均采用Excel进行统计处理，并用Sigma Plot 13.0绘制图表，以更直观地分析不同条件下发芽率以及发芽指数的差异。

2 结果与分析

2.1 不同浓度的NaCl浸种对冰菜种子发芽率的影响

由图1可见，冰菜种子的萌发率随着NaCl浓度的增加而先升高后下降，在培养10天的时候，发芽率基本趋于稳定。

图1 冰菜种子在不同浓度NaCl中的萌发率

在NaCl浓度为0 g·L-1的对照清水中冰菜发芽率为53.3%；当NaCl浓度为5 g·L-1和20 g·L-1时发芽率分别为58.7%和60%，高于对照；当NaCl浓度为10 g·L-1时发芽率为65.3%，此盐浓度时冰菜发芽率最高；随后在NaCl浓度为30 g·L-1时的最高发芽率为44%，明显低于对照组的发芽率，且之后随着NaCl浓度的升高冰菜种子的萌发率呈现下降的趋势。虽然适当浓度的NaCl会对冰菜种子的萌发产生促进作用，但冰菜种子的萌发受NaCl的影响，发芽时间被推迟，由图1可见，第3天时，对照组的发芽率最高，而用NaCl处理的冰菜种子萌发率均低于对照组；第4天时，用NaCl处理的冰菜种子发芽率明显上升，且增长速度大于清水处理的对照组。

研究结果可见，适当浓度的NaCl对冰菜种子的萌发具促进作用，尤其是10 g·L-1的NaCl对冰菜种子萌发的促进作用最明显，但NaCl处理会推迟冰菜种子的萌发时间。

2.2 不同浓度的植物生长调节剂对冰菜种子发芽率的影响

2.2.1 不同浓度的GA3对冰菜种子发芽率的影响

图2是在NaCl浓度为10 g·L-1的溶液中加入不同浓度的赤霉素处理冰菜种子的萌发情况。

图2 冰菜种子在不同浓度赤霉素中的萌发率

由图2可见，冰菜种子的萌发率随着赤霉素浓度的增加先升高后降低，在第11天赤霉素浓度为10 mg·L-1时，冰菜种子的发芽率最高为77.3%，明显高于对照组66.7%的发芽率，当赤霉素浓度为5 mg·L-1时，发芽率为57.3%，低于对照组，且差异较大，而当赤霉素浓度为20 mg·L-1时种子的发芽率为60%，也低于对照组，且在此之后，随着赤霉素浓度的不断增加，冰菜种子的发芽率逐渐降低，同时降低趋势也逐渐明显。

结果可知，在盐条件下较低浓度对冰菜种子萌发促进作用不明显，而高浓度的赤霉素对冰菜种子萌发有抑制作用，且浓度越高，抑制作用越明显，且其抑制作用不仅体现在萌发率的降低，同时也延迟了种子的萌发时间。当赤霉素浓度为160 mg·L-1时，种子直至播种的第4天才开始萌发，而对照组在第3天开始发芽，且其发芽率明显低于对照组。因此，盐条件下添加浓度为10 mg·L-1的赤霉素有助于提高冰菜种子的发芽率，改善其萌发率。

2.2.2 不同浓度的水杨酸对冰菜种子发芽率的影响

图3是在NaCl浓度为10 g·L-1的溶液中加入不同浓度的水杨酸处理冰菜种子的萌发情况。

由图3可见，冰菜种子在盐条件下萌发率随着水杨酸浓度的增加先升高后降低，在第11天水杨酸浓度为20 mg·L-1时，冰菜种子的发芽率为最高73.3%，高于对照组66.7%的发芽率，但是其发芽率增长并不十分显著；当水杨酸浓度为5 mg·L-1和10 mg·L-1时，发芽率分别为52%和60%，水杨酸浓度为40 mg·L-1时，发芽率为44%，均低于对照组，且之后随着水杨酸浓度的增加，冰菜种子的发芽率逐渐降低，下降趋势也逐渐明显，甚至在水杨酸浓度为160 mg·L-1时，冰菜种子的萌发受到了明显的抑制，萌发率为0。随着水杨酸浓度的增加，冰菜种子的萌发时间也被逐渐推迟，水杨酸浓度为80 mg·L-1时，种子直到第5天才开始萌发，且萌发率仅有5.3%，而对照组在第5天的萌发率为32%，所以高浓度的水杨酸明显抑制了冰菜种子的萌发。

图3 冰菜种子在不同浓度水杨酸中的萌发率

研究可知，盐条件下较低浓度的水杨酸对冰菜种子萌发促进作用不明显，而高浓度的水杨酸对冰菜种子萌发同样有抑制作用，且浓度越高，抑制作用越明显，且其抑制作用不仅体现在萌发率的降低，同时也延迟了种子的萌发时间。但在盐条件下添加20 mg·L-1的水杨酸有助于提高冰菜种子的发芽率，改善其萌发率。

2.2.3 不同浓度的抗坏血酸对冰菜种子发芽率的影响

图4是在浓度为10 g·L-1的NaCl溶液中加入不同浓度的抗坏血酸处理的冰菜种子的萌发情况。

图4 冰菜种子在不同浓度抗坏血酸中的萌发率

由图4可见，在盐条件下冰菜种子的萌发率随着抗坏血酸浓度的增加先升高后降低，在第11天抗坏血酸浓度为20 mg·L-1时，冰菜种子的发芽率最高为71.5%，高于对照组66.7%的发芽率，但是其发芽率增长并不十分显著；当抗坏血酸浓度为5 mg·L-1、10 mg·L-1和40 mg·L-1时，发芽率分别为68%、70.7%和68%，均高于对照组的发芽率，但其增长并显著，和对照组差异不大，而当抗坏血酸浓度为80 mg·L-1时，发芽率为65.3%，低于对照组，且之后随着抗坏血酸浓度的增加，冰菜种子的发芽率逐渐降低，下降趋势也逐渐明显。

在盐条件下较高浓度的抗坏血酸对冰菜种子萌发有抑制作用，且浓度越高，抑制作用越明显，且其抑制作用不仅体现在萌发率的降低，同时也延迟了种子的萌发时间，而在浓度为20 mg·L-1和10 mg·L-1的抗坏血酸中发芽率明显高于对照组。因此，在盐条件下添加20 mg·L-1的抗坏血酸有助于提高冰菜种子的发芽率。

2.3 三种不同的植物生长调节剂对冰菜种子发芽指数的影响

发芽指数体现了种子的发芽速度和整齐度。图5为培养11天的冰菜种子在NaCl为10 g·L-1的盐条件下，在3种不同植物生长调节剂的各个浓度中的发芽指数比较图。

注：水杨酸高浓度对冰菜产生了非常严重的胁迫，导致水杨酸组在160 mg/L实验组没有发芽，图形空缺。

图5冰菜种子在三种不同浓度的植物生长调节剂中的发芽指数

冰菜种子的发芽指数随着赤霉素、水杨酸、抗坏血酸的浓度的增加先升高后下降。赤霉素浓度为10 mg·L-1时的发芽指数为16.03%，达最高；水杨酸处理下的最高发芽指数为20 mg·L-1的水杨酸处理，发芽指数是14.32%；抗坏血酸处理下的最高发芽指数为20 mg·L-1的抗坏血酸，发芽指数是16.97%，而对照组的发芽指数为13.47%。三种植物生长调节剂在10 g·L-1的NaCl条件下的最高发芽指数均高于对照组，可见这三种植物生长调节剂均具有提高冰菜种子发芽速度的作用。

由图5可见，相同浓度的赤霉素、水杨酸和抗坏血酸相比较，抗坏血酸处理下的冰菜种子的发芽指数明显高于其他2种植物生长调节剂，从而可以得出抗坏血酸能够更有效地提高冰菜种子在盐条件下的发芽速度。在5 mg·L-1的赤霉素下，发芽指数低于对照，当赤霉素浓度超过20 mg·L-1时，发芽指数也低于对照，可见在较低浓度和较高浓度的赤霉素和10 g·L-1的NaCl共同作用下，冰菜的萌发受到抑制。在5 mg·L-1和10 mg·L-1的水杨酸下，发芽指数低于对照，当水杨酸浓度超过40 mg·L-1时，发芽指数也低于对照，可见在盐条件下较低浓度和较高浓度的水杨酸都会抑制冰菜种子的萌发。而抗坏血酸浓度为160 mg·L-1时，冰菜种子的发芽指数才低于对照，所以抗坏血酸对冰菜种子的萌发具有明显的促进作用。

综上所述，3种植物生长调节剂在一定浓度范围内能都促进冰菜种子的发芽，而抗坏血酸处理下的发芽指数最高，所以抗坏血酸在促进冰菜种子的发芽上具有明显的作用。

3 讨论与结论

3.1 NaCl能够提高冰菜种子的发芽率

据王宝山等[11]研究发现冰菜能够在与海水盐度几乎相同的盐度条件下生长，也研究证明盐胁迫下的冰菜具有抗性。从本研究结果来看，NaCl对冰菜种子的发芽率确实具有促进作用。且冰菜种子在10 g·L-1的NaCl条件下，发芽率明显高于在清水对照组。可能的原因是低盐环境能够刺激冰菜种子中脯氨酸、丙二醛(MDA)等其他可溶性物质的积累，从而提高细胞内部的渗透压，增加种子的吸水能力，保护酶和膜结构，是植物对逆境的一种适应性反应。低盐环境还有可能改变细胞膜蛋白质的功能，使细胞从外界环境中吸收无机离子，降低细胞水势，促进种子吸水萌发。尽管较低的盐分有助于冰菜种子的萌发，但其萌发时间会受到延迟，这是冰菜种子在萌发阶段受到盐胁迫时发生休眠所致。盐生植物在盐分较高时不萌发，当环境适宜时再萌发，这样可以在一定程度上避免植株受到高浓度盐分胁迫致死的可能，是盐生植物的自我保护机制[12]。

3.2 在盐条件下一定浓度的生长调节剂对冰菜种子的萌发有促进作用

一定浓度的赤霉素、水杨酸和抗坏血酸等植物生长调节剂都有助于冰菜种子在盐条件下的萌发。赤霉素不仅能够促进种子萌发，打破种子休眠[13]，而且在幼苗发育过程中促进下胚轴的伸长以及叶面的扩张[14]。本研究表明赤霉素的浓度为10 mg·L-1时，冰菜种子在10 g·L-1的NaCl条件下的发芽率最高；在赤霉素的浓度为10 mg·L-1时，冰菜种子的发芽指数是最高的。说明赤霉素与NaCl的共同作用能够提高冰菜种子发芽率和发芽速度。这可能是由于赤霉素可以增加种子内脯氨酸的积累和水解酶的合成，并对完整性受到破坏的细胞膜进行一定程度的修复，提高冰菜种子的活力，从而进一步提高冰菜种子的发芽势和发芽率。

王玉萍等[15]的研究证明一定浓度的水杨酸浸种处理后可促进种子萌发，调节酶活性，提高植物对逆境的抗性。本研究表明在水杨酸浓度为20 mg·L-1和10 g·L-1的NaCl共同作用下，冰菜种子的发芽率高于对照，且高于其他处理，同时冰菜种子的发芽指数也高于对照组，水杨酸能够有效地促进冰菜种子的萌发。其原因可能是水杨酸可以提高种子萌发相关酶的活性以及可溶性糖，可溶性蛋白，SOD，POD和游离脯氨酸的含量，从而提高种子抗逆性，使得种子的发芽率、发芽指数和活力指数上升[16-17]。

本研究表明在浓度为20 mg·L-1的抗坏血酸和10 g·L-1的NaCl共同作用下，冰菜种子的发芽率高于对照，且高于其他处理，同时冰菜种子的发芽指数也高于对照组，抗坏血酸能够有效地促进冰菜种子的萌发。这是因为抗坏血酸是植物体内一种重要的水溶性自由基清除剂，作为植物体内重要的抗氧化剂之一，它能够清除植物体各项代谢过程中产生的自由基，以减少脂膜过氧化作用对细胞造成的伤害，有利于植物在逆境中生长，抗坏血酸参与细胞的分裂与伸长，细胞中抗坏血酸的含量与细胞的生长状况有关[18]，它是细胞分裂所必需的，参与了具有调节细胞周期进程功能的富羟脯氨酸糖蛋白的脯氨酸羟化作用。抗坏血酸还作为作为羟脯氨酸的辅酶参与了细胞壁的形成，它直接参与诱导或作为酶起催化作用而参与细胞壁结构的骨架物质HRGPs的合成[19-20]。抗坏血酸具有提高种子活力的作用，在黄瓜[21]和闽楠[22](Phoebebour-nei)种子研究中发现了这一特性，并且卢精林[9]等对外源维生素C处理下能够提高油葵种子在盐胁迫下的发芽率和发芽势，促进其幼苗生长的研究，得出外源维生素C对种子萌发具有促进作用，而且能提高种子抗逆性。

3.3 冰菜种子的最佳萌发条件

种子萌发是植物体整个生长发育期中生理代谢最旺盛的阶段，此过程受体内激素的调节与控制，利用适宜浓度的植物生长调节剂对种子进行处理时，能调节萌发过程中内源激素的含量水平，从而调节种子萌发的生理代谢，提高种子活力及幼苗发芽率，促进出苗后植株的生长发育。研究表明，浓度为10 g·L-1的NaCl能够促进冰菜种子的萌发。在该盐条件下，可以添加10 mg·L-1的赤霉素或20 mg·L-1的水杨酸或20 mg·L-1的抗坏血酸处理冰菜种子，都会对冰菜种子萌发具有明显的促进效果。