海水胁迫下二月兰种子萌发及幼苗生理特性研究

董亚茹　尹鹏飞　赵东晓　耿兵　孙景诗　王向誉

摘要：本试验以二月兰种子为材料，用不同体积分数的海水（0、10%、20%、30%和40%）进行胁迫处理，研究不同处理下种子萌发及幼苗的生长情况。结果表明，随着海水浓度的增加，二月兰种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数及幼苗根长均呈逐渐降低趋势，而幼苗株高则是先升高后降低，并在10%体积分数的海水胁迫下达到最高值;随胁迫时间的延长，二月兰幼苗叶片SOD、POD和CAT活性在不同盐浓度下和相同盐浓度下分别表现为先增加后降低和逐渐降低两种趋势，SOD、POD活性分别在30%和10%海水浓度下处理4 d时最高，CAT活性则以20%海水浓度处理2 d时最高;同一胁迫时间下，除10%海水浓度胁迫6 d外，其它处理MDA含量均随胁迫时间的延长而升高，均在40%海水浓度下达到最大值。

关键词：二月兰;海水胁迫;种子萌发;生理特性

中图分类号：S688.401文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）11-0040-04

Seed Germination and Seedling Physiological Characteristics of

Orychophragmus violaeeus under Seawater Stress

Dong Yaru1， Yin Pengfei2， Zhao Dongxiao1， Geng Bing1， Sun Jingshi1， Wang Xiangyu1

（1.Sericulture Research Institute of Shandong Province， Yantai 264002， China; 2. State-Owned Nurseries

in Jinan City， Jinan 250100， China）

Abstract With the seeds and seedlings of Orychophragmus violaeeus as materials， the effects of different concentrations of seawater （0，10%，20%，30%，40%） on seed germination and seedling growth were studied. The results showed that with the increase of seawater concentration， the germination rate， germination potential， germination index and vigor index of Orychophragmus violaeeus seeds and root length of seedlings decreased gradually， while the height of seedlings increased first and then decreased， which reached the maximum at 10% of seawater concentration. With the extension of stress time， the activities of SOD， POD and CAT in leaves of Orychophragmus violaeeus seedlings increased first and then decreased under different salt concentrations， and decreased gradually under the same salt concentration. The activities of SOD and POD were the highest at 30% and 10% seawater on the 4th day after treatment. The activity of CAT was the highest after treated with 20% seawater for 2 days. At the same time， except treated with 10% seawater for 6 days， the MDA content of the other treatments increased with the extension of stress time and reached the maximum at 40% concentration.

Keywords Orychophragmus violaeeus; Seawater stress; Seed germination; Physiological characteristics

土壤鹽渍化能够影响植物的生长发育，土壤中盐离子过量则会对植物产生离子毒害，抑制生长[1]。严重盐碱地块植物几乎不能生存。全球盐碱土面积约占陆地总面积的25%，我国为3 300多万公顷，约占全国耕地面积的1/3[2]，且面积在逐年增加。如何充分开发利用盐碱地这一巨大的土地资源，将成为我们面临的一场严峻挑战。而深入研究植物的耐盐性，对于缓解盐胁迫对植物栽培的影响、发掘耐盐植物资源、充分利用盐碱地具有重要意义。

二月兰（Orychophragmus violaeeus），别名诸葛菜，为十字花科诸葛菜属（Orychophragmus）一、二年生草本植物，耐寒性强，是北方地区不可缺少的早春观花、冬季观绿的地被植物，具有较高的园林观赏价值，在贫瘠及碱性土壤中均可生长。作为一种重要的具有潜在利用价值的种质资源，人们已对诸葛菜属植物在单盐、复盐、重金属等条件下的抗逆性进行研究[3]，但关于海水胁迫下二月兰耐盐性的研究却相对较少。因此本试验以二月兰种子为材料，研究不同海水浓度胁迫下二月兰种子萌发和幼苗生长变化，以期为盐碱地开发利用及耐盐品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试二月兰种子于2017年采收。所用海水（含盐量为2.9%）于2018年4月取自山东省烟台市养马岛。

1.2 试验方法

1.2.1 不同浓度海水胁迫对种子萌发和幼苗生长的影响 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24 h，将种子用无菌滤纸沥干水备用。每个培养皿（Ф=90 mm）铺两层无菌滤纸，放置50粒种子，用蒸馏水将海水稀释至体积分数分别为10%、20%、30%、40%，以蒸馏水为对照，每处理重复3次。每天观察种子萌发情况，并统计发芽数，10 d后进行总计数。种子发芽标准为突破种皮的胚轴长度达到种子自身长度。各项发芽指标计算公式[4]如下：

发芽率GP=发芽种子总数/供试种子数×100%;

发芽势GE=前3 d种子发芽总数/供试种子数×100%;

发芽指数GI= Σ （Gt/Dt），其中Gt为t天内的种子发芽数，Dt为相应Gt的发芽天数;

活力指數VI=GI×SH，其中SH为14 d时的苗高，即地上部分高度。

14 d后，每重复随机选取20株幼苗，采用精度0.1 mm的游标卡尺测定幼苗株高、根长。

1.2.2 不同浓度海水胁迫对幼苗生理指标的影响 挑取饱满的二月兰种子播种到蛭石中，用1/2Hoagland 营养液浇灌，待二月兰幼苗长至10 cm左右时，每盆挑选生长一致的幼苗5株定苗并开始胁迫处理，设置5个海水胁迫梯度（1/2Hoagland营养液配制）：0、10%、20%、30%、40%。分别于胁迫处理后第2、4、6、8 d取植株中部叶片测定相关生理指标。其中，超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝四唑（NBT）法;过氧化氢酶（CAT）活性测定采用紫外分光光度法;过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法;丙二醛（MDA）含量测定采用硫代巴比妥酸（TBA）显色法。

1.3 数据处理

采用 Microsoft Excel 2010进行统计并作图，利用SPSS 20.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度海水胁迫对二月兰种子萌发的影响

由表1可以看出，随着海水浓度的增加，二月兰种子萌发受抑制程度越明显。海水胁迫下的种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均与对照差异显著。当海水浓度为40%时，种子活力指数降为2.86，发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数仅为对照的23.74%、5.56%、1090%、036%。

2.2 不同浓度海水胁迫对二月兰幼苗生长的影响

由图1可以看出，低浓度（10%）的海水对幼苗株高生长有明显的促进作用，海水浓度超过20%时株高受到抑制，并随处理浓度的升高表现更明显。海水胁迫对根长的影响不同于株高，随海水浓度的增大呈逐渐降低趋势。

2.3 不同浓度海水胁迫对二月兰幼苗叶片抗氧化酶和质膜过氧化的影响

由图2可以看出，海水胁迫2、4、8 d时，二月兰幼苗叶片SOD活性随海水胁迫浓度的升高呈先升高后降低趋势， 6 d时则表现为逐渐降低趋势;而相同海水浓度处理下，叶片SOD活性随胁迫时间的延长均表现为先升高后降低趋势，并且均在海水胁迫4 d时达到最大值，尤以30%海水浓度下的SOD活性最高。叶片POD活性仅在海水胁迫2 d时随胁迫浓度的增加呈先升高后降低趋势，其它胁迫时间下均表现为逐渐降低趋势，而10%、20%海水浓度处理下的POD活性随胁迫时间的延长表现为先升高后降低，30%、40%下的则表现为逐渐降低，并以10%海水浓度下处理4 d时POD活性最高。叶片CAT活性则在海水胁迫2、4 d时随海水胁迫浓度的升高表现为先升高后降低，其它胁迫时间均表现为逐渐降低，而10%、30%海水浓度处理下的CAT活性随胁迫时间的延长呈先升高后降低趋势，20%、40%则表现为逐渐降低，以20%海水浓度处理2 d时数值最大。叶片MDA含量在相同海水胁迫时间下均随胁迫浓度的升高而增加，而相同海水胁迫浓度的MDA含量除10%海水浓度胁迫6 d外，其它处理MDA含量均随胁迫时间的延长而升高，其中胁迫8 d时各处理MDA含量均达到最大值。

3 讨论与结论

种子萌发和幼苗正常生长是决定植物繁育的重要因素。在种子萌发过程中，发芽率、发芽指数和活力指数是评价种子萌发能力的重要指标，它们反映种子发芽的快慢、整齐度和幼苗的生长潜能[5]。幼苗地上部和根的生长状况则能够反映植株生长。盐胁迫会引起植物代谢变化，尤其是幼苗期对盐分的反应非常敏感，盐浓度过高会导致植株受害甚至死亡[6，7]。李永进等[8]用复盐胁迫二月兰种子，发现随着盐浓度增加二月兰种子的发芽率、发芽势、发芽指数均下降， 且盐浓度愈高对种子萌发抑制作用愈强。本研究中，随着海水浓度的增加，发芽率、发芽势等萌发指标受抑制程度更加明显，与其结果一致;还发现10%的海水处理促进地上部生长，这与王丽艳等[9]得出的低浓度（50 mmol/L）NaCl对绿豆幼苗生长有一定促进作用的结果类似。

盐胁迫可引起植物降低水势、增强渗透胁迫、产生活性氧自由基和抗氧化酶失活等代谢变化[10]。植物在盐胁迫下能够产生大量活性氧自由基，当积累过多时会导致膜脂过氧化，破坏细胞膜的选择透性，将膜脂肪酸中的不饱和键氧化形成丙二醛[11]。为了避免这种不利影响，植物拥有多种适应机制，如渗透调节和离子分隔，此外，植物的保护酶体系也在缓解胁迫方面起着重要作用。本研究得出，二月兰幼苗SOD、POD、CAT活性在第4 d时清除ROS能力较强，而随着胁迫时间的延长细胞内ROS含量超过抗氧化酶的清除能力，导致第8 d时SOD、POD、CAT活性受抑制的程度最大，此时MDA含量达到最高值，说明细胞膜可能受到破坏。推测二月兰幼苗主要通过提高SOD、POD和CAT活性清除多余ROS、降低膜脂过氧化作用对细胞造成的损伤，当细胞内ROS积累过多，并超过抗氧化酶的清除能力时，抗氧化酶系统就会受到损伤。因此，二月兰种子及幼苗在一定浓度和时间内具有耐海水胁迫的能力。

参 考 文 献：

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[3]胡欢， 王倩， 刘建全. 重要资源植物诸葛菜属的研究进展[J]. 植物科学学报，2014， 32（2）： 189-198.

[4]国家技术监督局.农作物种子检验规程 发芽试验：GB /T 3543.4—1995 [S].北京：中国标准出版社，1995.

[5]喻方圆， 周景莉， 洑香香. 林木种苗质量检验技术[M]. 北京： 中国林业出版社， 2008.

[6]Arora D， Bhatla S C. Nitric oxide triggers a concentration-dependent differential modulation of superoxide dismutase （FeSOD and Cu/ZnSOD） activity in sunflower seedling roots and cotyledons as an early and long distance signaling response to NaCl stress[J]. Plant Signaling & Behavior， 2015， 10（10）：e1071753.

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[10]Zribi O T， Labidi N， Slama I， et al. Alleviation of phosphorus deficiency stress by moderate salinity in the halophyte Hordeum maritimum L.[J]. Plant Growth Regul.， 2012， 66（1）：75-85.

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收稿日期：2019-03-29;修回日期：2019-08-12

基金项目：山东省农业科学院农业科技创新工程项目（CXGC2016B10）;中央引导地方科技发展专项（2017）

作者简介：董亚茹（1987—），女，硕士，助理研究员，主要从事园林植物抗性生理及分子育种研究。E-mail：dongyaru2013@126.com

通讯作者：王向誉（1978—），女，硕士，副研究员，主要从事海水农业关键技术研究。E-mail：747309894@qq.com