不同盐胁迫对牵牛花种子萌发及幼苗生理特征影响

卫红萍，王静

1.阳泉师范高等专科学校，山西 阳泉 045000；2.运城学院生命科学系，山西 运城 044000

0 引言

牵牛花(Pharbitisnil(L.)Choisy)为旋花科牵牛属植物[1]，是夏季常见的蔓性草花.它的生命力特别顽强，能在炎热和高温的环境下生长，但是不能忍受寒冷的气候条件，怕霜冻.牵牛花适合在肥沃疏松的土壤中种植，它能抵抗水、湿度和干旱的胁迫，也能在盐碱的土壤中存活.由于牵牛花具有顽强的生命力，所以其开花时间较长，通常在5月～7月，它经常被用来美化庭院墙壁和花坛布置，而作为草花品种之一的矮牵牛花，则是花坛、绿地及自然式配植的首选草花种类.主要是因为它花朵大颜色鲜艳、品种繁多、生命力顽强、管理方便、花期较长和耐高温等特点，它适合搭配多种花卉、摆出多种图案及镶边，在美化环境中起到重要的作用.

盐胁迫在植物幼苗早期起着至关重要的作用.盐胁迫也能显著抑制盐生植物种子的萌发，主要表现在降低种子的发芽率、延缓种子的初始发芽时间、延长种子的发芽时间等方面[2].目前有关不同盐胁迫对牵牛花种子萌发及幼苗生理特征影响的研究较少，也尚未有人系统的研究过不同盐胁迫对牵牛花整个生长周期的影响.本文将通过探讨不同盐种类(NaCl和Na2SO4)浓度对牵牛花的耐盐机理，为牵牛花的生产推广提供理论依据，对牵牛花的合理栽植具有重要的意义.

1 材料与方法

1.1 实验材料

牵牛花种子购自北京金地永丰农业科技有限公司.

1.2 实验方法

1.2.1 盐胁迫对牵牛花种子萌发指标的测定 测定种子萌发指标时采用培养皿纸上发芽法，首先挑选大小一致、颗粒饱满、无病虫害的种子，然后将种子浸泡在浓度为0.3 %的高锰酸钾溶液中消毒处理30 min后，用蒸馏水冲洗数次，干燥后放置于培养皿中，将不同浓度(0 mmol/L、50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L)的中性盐(NaCl和Na2SO4)共设5个浓度处理，每次处理25粒种子，种子发芽的温度为25 ℃.接下来每天观察并记录种子的发芽数，及时更换滤纸，每天轮流在双层滤纸下滴数滴溶液，主要用来补充被种子吸收的水分，可以维持溶液浓度，每个处理重复3次.种子萌发后第8天，分别从每个重复中取5株幼苗，测量胚根长和胚芽长，并计算根芽比.

1.2.2 盐胁迫对牵牛花幼苗生理指标的测定 将实验材料选择为长势一致的二叶一心期的牵牛花幼苗，并播种于含有蛭石和珍珠岩组成的混合基质的塑料花盆中，4周后，待幼苗长出真叶后分别用不同浓度的NaCl、Na2SO4溶液进行处理.为了减少盐冲击的影响，采用每天逐步递增的方式进行处理，在达到终浓度后，需每隔4天～5天倒入足量的最终浓度盐溶液，以便洗涤盆中残留的盐分，保证基质盐浓度可以在最小的范围内波动.

1.2.3 叶绿素含量的测定 采用分光光度法[3].

1.2.4 相对电导率的测定 参照MaribelL[4]的方法.

1.2.5 可溶性蛋白含量的测定 采用考马斯亮蓝染色法[5].

1.2.6 CAT活力的测定 参考路明等[6]的方法.

1.2.7 POD活性的测定 参考李合生[7]的方法.

2 结果与分析

2.1 不同盐种类及浓度对牵牛花种子萌发及幼苗生长的影响

2.1.1 不同浓度NaCl溶液对牵牛花种子萌发的影响 图1是不同浓度NaCl溶液对牵牛花种子萌发率的影响曲线.从图中可以看出，随着NaCl浓度的增加，牵牛花种子萌发率整体呈下降趋势，≤150 mmol/L NaCl溶液萌发率曲线变化趋势相似.第4 d时，牵牛花种子0 mmol/L、50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L下累计萌发率分别为68.0 %、60.0 %、52.0 %、48.0 %、36.0 %，可见NaCl浓度≥150 mmol/L时，种子累计萌发率明显减小.低NaCl浓度(≤150 mmol/L)对牵牛花种子萌发率影响不大，可以推测出高盐浓度延缓了种子的萌发时间.牵牛花种子萌发率对低浓度NaCl溶液表现的不敏感，其主要原因推测是牵牛花对渗透胁迫具有较高的抵抗能力，低浓度下的渗透胁迫不足以影响牵牛花种子吸水萌发，而离子伤害的效应尚未体现，所以萌发率与CK差异甚微.2.1.2 不同浓度Na2SO4溶液对牵牛花种子萌发的影响 图2是不同浓度Na2SO4溶液对牵牛花种子萌发率的影响曲线.牵牛花种子的萌发率随着Na2SO4浓度的增加，整体呈下降趋势.在第4 d时牵牛花种子0 mmol/L、50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L和200 mmol/L Na2SO4浓度下的累计萌发率分别为68.0 %、64.0 %、36.0 %、24.0 %和0 %，牵牛花种子在浓度≥200 mmol/L Na2SO4溶液中，种子未萌发，说明高浓度的Na2SO4溶液同样延迟了种子的萌发时间.与在NaCl溶液中不同的是，牵牛花种子在Na2SO4溶液中，胁迫第1d时各浓度便表现出明显低于CK的萌发率，说明在胁迫刚开始时，牵牛花种子萌发率对Na2SO4溶液更为敏感.当萌发结束的时候，牵牛花种子在200 mmol/L Na2SO4溶液中的萌发率为零，但是在相同摩尔浓度下，NaCl溶液的萌发率为40.0 %，说明200 mmol/L Na2SO4溶液对牵牛花种子萌发率的影响较大.2.1.3 不同盐种类对牵牛花种子萌发指数和活力指数的影响 如图3所示，牵牛花种子的萌发指数与盐浓度之间呈现负相关关系，牵牛花种子的萌发指数在中性盐中随着盐浓度的增加逐渐降低，在小于50 mmol/L浓度的Na2SO4溶液中，牵牛花种子萌发指数曲线变化平缓，随后迅速下降，在NaCl溶液中随着浓度的增加则逐渐降低.

图1 不同浓度NaCl溶液对牵牛花种子萌发的影响Fig.1 EffectsofdifferentconcentrationsofNaClsolutiononthegerminationofmorninggloryseeds图2 不同浓度Na2SO4溶液对牵牛花种子萌发的影响Fig.2 EffectsofdifferentconcentrationsofNa2SO4onthegerminationofmorninggloryseeds

活力指数是体现种子萌发整齐度和幼芽健壮度的指标[8].图4呈现出不同盐种类对牵牛花种子活力指数的影响曲线.中性盐(NaCl和Na2SO4)在低浓度时表现出先缓慢后迅速降低的变化趋势，200 mmol/L NaCl溶液下种子萌发率为17.39 %，但是种子的活力指数却只有3.48，这说明此浓度下牵牛花种子虽然能保证一定萌发数量，但是萌发的质量却已经大大降低，幼芽生长受到了抑制，在此浓度下，幼芽胚轴与CK相比，粗且短.

图3 不同盐种类对牵牛花种子萌发指数的影响Fig.3 Effectsofdifferentsaltspeciesongerminationindexofmorninggloryseeds图4 不同盐种类对牵牛花种子活力指数的影响Fig.4 Effectsofdifferentsaltspeciesonvigorindexofmorninggloryseeds

2.1.4 不同盐种类胁迫对牵牛花幼苗生长的影响 通过对胚根长、胚芽长的测量和对根芽比的计算，我们发现随着盐浓度的增加，牵牛花幼苗芽长、根长和根芽比逐渐降低，当Na2SO4溶液浓度达到200 mmol/L时幼苗不能生长，而在相同盐浓度下，NaCl胁迫对幼苗的生长影响较小.

2.2 不同盐种类及浓度对牵牛花幼苗生理生化指标的影响

2.2.1 不同盐种类及浓度对牵牛花幼苗叶绿素含量的影响 从图5中可以看出，NaCl胁迫下牵牛花幼苗叶绿素含量随NaCl浓度的增加呈现先升后降的趋势.当处理盐浓度在50 mmol/L时叶绿素的含量是最高的，说明低盐浓度可以促进叶绿素的合成，增强光合作用.但是随着盐浓度的增加，各处理的叶绿素含量迅速减少，当盐浓度超过了牵牛花幼苗所能够承受的范围时，其体内的叶绿素就会遭到破坏分解，遭受的盐害程度与外界盐浓度成正比.2.2.2 不同盐种类及浓度对牵牛花幼苗相对电导率变化的影响 从图6中可以看出，不同盐种类及浓度处理下相对电导率随胁迫强度的增加呈递增趋势，Na2SO4溶液的变化显著且相对电导率值较大，这说明Na2SO4溶液中的自由电荷浓度大，牵牛花细胞膜透性増大，外渗物增多，电导率也随之升高.在实验过程中可以观察到，Na2SO4溶液在150 mmol/L浓度的处理下部分幼苗叶片开始萎蔫并脱落.2.2.3 不同盐种类及浓度对牵牛花幼苗可溶性蛋白含量的影响 研究表明，当植物受到一些胁迫后，其体内会发生相应的生理生化反应，诱导一些有关基因表达，同时也关闭一些基因[9]，导致植物组织中蛋白质发生改变.在不同浓度盐胁迫下牵牛花幼苗的可溶性蛋白含量变化如图7所示，牵牛花幼苗的可溶性蛋白含量随着盐浓度的增加，总体呈现先增高后降低的趋势，在NaCl溶液中CK和50 mmol/L浓度处理下无显著差异.当在100 mmol/L浓度处理下，可溶性蛋白含量急剧增加，随后急剧下降，表明在高浓度的盐胁迫条件下，植物的渗透调节能力被减弱，可溶性蛋白含量降低.

图5 不同盐种类及浓度对牵牛花幼苗叶绿素含量的影响Fig.5 Effectsofdifferentsalttypesandconcentrationsonchlorophyllcontentofmorninggloryseedlings图6 不同盐种类及浓度对牵牛花幼苗相对电导率变化的影响Fig.6 Effectsofdifferentsalttypesandconcentrationsonrelativeconductivityofmorninggloryseedlings

2.2.4 不同盐种类及浓度对牵牛花幼苗保护酶活性的影响 过氧化物酶(POD)是植物对膜脂过氧化酶促防御系统的重要保护酶之一[10].如图8所示，不同盐胁迫下牵牛花幼苗POD活性均随浓度的增加呈现上升的趋势，在Na2SO4溶液浓度为150 mmol/L时达到高峰值，从图中可以看出中低浓度的胁迫对牵牛花叶片的影响不显著，然而随着胁迫浓度的增加，牵牛花幼苗叶片中的POD活性呈上升趋势，表明高浓度的胁迫处理会使牵牛花幼苗叶片细胞膜功能受损.

图7 不同盐种类及浓度对牵牛花幼苗可溶性蛋白含量的影响Fig.7 Effectsofdifferentsalttypesandconcentrationsonsolubleproteincontentinmorninggloryseedlings图8 不同盐种类及浓度对牵牛花幼苗POD活性的影响Fig.8 EffectsofdifferentsalttypesandconcentrationsonPODactivityofmorninggloryseedlings

过氧化氢酶(CAT)具有在逆境条件下保护植物、延缓衰老的作用[11].如图9所示，不同盐种类及浓度下CAT活性变化随浓度的增加总体呈上升的趋势，过氧化氢酶(CAT)可以将超氧化物歧化酶等产生的H2O2转化成H2O,是清除活性氧的关键.由图9可以看出，中低浓度的盐胁迫处理对牵牛花幼苗叶片CAT活性的影响并不显著，当浓度小于100 mmol/L的中低浓度时，各处理组合与对照相比差异不显著，当胁迫浓度大于100 mmol/L时CAT的活性随着处理浓度的增加表现出显著上升的趋势，说明高浓度的胁迫会对其造成一定的伤害.

图9 不同盐种类及浓度对牵牛花幼苗CAT活性的影响Fig.9 Effects of different salt types and concentrations on CAT activity of morning glory seedlings

3 结果与讨论

通过实验发现盐胁迫延迟了牵牛花种子的发芽时间，减少了种子累计发芽率.在低浓度盐处理中，盐分对牵牛花的萌发指数有增加的效应，萌发指数随盐浓度的增加而迅速增加，然后急剧下降.牵牛花种子活力指数在低浓度盐溶液中表现出先缓慢增加后迅速降低的变化趋势.不同盐浓度处理下相对电导率随胁迫浓度的增加呈递增趋势；POD活性、叶绿素含量和可溶性蛋白含量均随盐浓度的增加呈先升后降的趋势；CAT活性随着胁迫浓度的增加呈上升趋势.

低浓度的盐溶液促进种子萌发在一定程度上是Na+刺激作用的结果.低浓度的盐胁迫对牵牛花种子各项萌发指标的影响不显著，但当胁迫浓度增加到150 mmol/L以上时，随着胁迫浓度的增大牵牛花种子的发芽率、发芽指数、活力指数均呈降低的趋势.当Na2SO4溶液为200 mmol/L时已完全抑制了牵牛花种子的各项萌发指标，各项指标均已下降为零，说明150 mmo/L以上的盐胁迫使牵牛花种子的发芽能力、发芽数量降低，表现为岀苗不整齐、长势也不整齐.牵牛花种子能够耐受150 mmol/L以下的盐分胁迫，说明了在一定程度的盐渍化土壤中牵牛花种子能够发芽生长.

总之，植物种子在不受任何盐胁迫时萌发率是最高的.低浓度盐促进了牵牛花幼苗的生长，而高浓度盐则抑制了牵牛花幼苗的生长.通过这次实验可以看出，对于植物来说，它的耐盐性并不是由单一原因导致的，影响其耐盐性的因素有很多，即使是相同种类的植物，由于所处生长环境的差异，其耐盐性也会有所不同.尤其在植物的萌发期和幼苗期阶段对盐胁迫是特别敏感的.