海水胁迫对矢车菊种子萌发的影响

张 雷， 陈 东

(连云港师范高等专科学校海洋港口学院， 江苏 连云港 222006)

我国海岸线较长，岛屿众多，土壤盐碱化十分严重。我国为大力发展新能源产业、现代化服务业、先进制造业以及现代化农业，将大规模围垦沿海滩涂区域[1-3]，与此相应的大规模城市绿化也越来越引起人们重视。因此，对盐碱地绿化植被的筛选具有重要意义。

种子是植物生活史的重要阶段，由于早期萌发的种子对不良环境抗性较弱，因此萌发的种子对海水的承受力能够间接反映盐性物质在植物生长过程中的影响[4]。

矢车菊(CentaureacyanusL.)为菊科、矢车菊属，又名蓝芙蓉、翠兰，是一种长日照、一年生草本植物。花色多种多样，其中蓝色、紫色花种最为名贵，主要生长在斜坡、田地间以及河流旁。由于其花瓣小巧，茎秆细长，寿命较长，在鲜花市场备受消费者的青睐[5]。而且矢车菊的花瓣中含有原花青素(一种自组装的超分子金属复合色素)，为科研人员研究花青素显色机理提供了很好的材料[6-7]。矢车菊还是一种很好的消炎药材，对浓肿、伤口愈合具有很好的作用[8]。目前，对于盐碱化土壤以及海水对矢车菊种子萌发的影响研究鲜见报道。本实验采用不同浓度海水处理矢车菊种子，探讨矢车菊对海水的耐受能力，为更好地开发利用矢车菊提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

矢车菊种子于2017年3月购自江苏省连云港市振兴花卉市场。选择饱满、无病虫害的种子备用。

海水于2017年3月取自江苏省连云港市海头湾临近水域(海水盐度为2.7%)。海水经过消毒、过滤处理后备用。

1.2 实验方法

1.2.1种子消毒处理

用大烧杯配置浓度为3%的KMnO4溶液，然后用纱布将矢车菊种子包好浸泡于KMnO4溶液中进行消毒处理，15 min后用流水冲洗，剩余水分用吸水纸吸干。

1.2.2海水稀释处理

分别取1 mL、5 mL、10 mL、15 mL、20 mL、30 mL海水用自来水定容至100 mL容量瓶中，配置成为1%、5%、10%、15%、20%、30%共6个梯度溶液，设自来水处理为对照，分别用150 mL的蓝盖瓶分装后备用。

1.2.3种子萌发实验

将21个培养皿洗净，平均分成7组，每个培养皿铺2张滤纸，放置50粒种子，定期、定量的补充自来水及相应浓度的海水，以第1组为对照组。将7组培养皿放置在平均温度为(22±3)℃、平均相对湿度为(45±10)%的室内环境下进行培养。从实验第2天开始，每天定时补充等量的不同浓度海水溶液，并对萌发数据进行详细记录。种子发芽即萌发初期胚根长与种子长度相等；发芽结束即发芽数连续3 d不增加[10]。第9天时测量矢车菊的根长与苗长。

1.2.4种子萌发参数

发芽率(%)=(培养第6天种子萌发数/实验种子总数)×100%；

发芽势(%)=(第2天发芽数/实验种子总数)×100%；

发芽指数=∑(逐日发芽种子数/对应的发芽日数)；

简化活力指数=发芽率×幼苗平均主胚根长。

1.2.5数据处理

利用Microsoft Excel 2000软件对矢车菊种子的发芽率、发芽势、发芽指数、简化活力指数、根长、苗长进行绘图、趋势分析；利用SPSS 11.0软件对数据进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 海水胁迫对矢车菊种子发芽率的影响

由图1可知，矢车菊种子经不同浓度的海水处理后，发芽率总体呈先升后降的趋势。当海水浓度为0～1%时，矢车菊发芽率略微上升；海水浓度大于1%时，矢车菊种子发芽率呈下降的趋势；海水浓度为5%时，种子发芽率与ck基本一致。由表1可知，海水浓度小于15%时，种子发芽率与ck差异不显著，但是海水浓度大于20%后，发芽率大幅度下降，与ck差异显著。

表1 不同浓度的海水处理对矢车菊种子萌发的影响

图1 不同浓度的海水处理对矢车菊种子发芽率的影响

2.2 海水胁迫对矢车菊种子发芽势的影响

发芽势是检测种子萌发速度与整齐度的重要指标，是评价种子质量的重要参考数据[11]。由图2可知，矢车菊种子经不同浓度的海水处理后，其发芽势先略微升高再急速下降，最终降为0。海水浓度在0～5%范围时，矢车菊种子的发芽势大致相同；海水浓度大于5%，种子发芽势快速下降，浓度为5%～10%时下降速度最快，当海水浓度为30%时，种子发芽势降为0。由表1可知，海水浓度大于10%后矢车菊种子的发芽势与ck差异显著；小于5%时差异不显著。

图2 不同浓度的海水处理对矢车菊种子发芽势的影响

2.3 海水胁迫对矢车菊种子发芽指数的影响

由图3可以看出，随着海水浓度的逐渐增加，矢车菊种子发芽指数先上升后下降。海水浓度小于1%时，种子的发芽指数呈上升趋向；大于1%时呈下降趋向。浓度为1%～20%时，种子的发芽指数下降速度基本一致，其图像基本呈一条直线。由表1可知，当海水浓度小于10%时，矢车菊种子的发芽指数与ck差异不显著，海水浓度大于15%后，矢车菊种子的发芽指数与ck差异显著。

图3 不同浓度的海水处理对矢车菊种子发芽指数的影响

2.4 海水胁迫对矢车菊种子简化活力指数的影响

种子的简化活力指数是评价种子质量、萌发、生长的重要指标，综合了发芽率与生长天数，它更能反映种子在实际情况下的发芽速度及幼苗生长的潜力[12]。由图4可知，海水胁迫对矢车菊种子简化活力指数的影响总体呈先升后降的趋势。海水浓度小于1%时，简化活力指数随着海水浓度的增加而增加；海水浓度大于1%时，矢车菊种子的简化活力指数急速下降。海水浓度为30%时，矢车菊种子的简化活力指数降为0。由表1可知，经不同浓度海水处理的矢车菊种子，其简化活力指数均与ck差异显著。

图4 不同浓度的海水处理对矢车菊种子简化活力指数的影响

2.5 海水胁迫对矢车菊种子根长的影响

由图5、表1可知，矢车菊种子的根长随着海水浓度的增加，其总体趋势和简化活力指数的图像趋势大致相同，都是先增加后减少。海水浓度为0～1%时，矢车菊种子的平均根长逐渐增加，与ck差异不显著；海水浓度大于1%时，随着海水浓度的增加矢车菊种子的平均根长逐渐下降；海水浓度大于10%时，下降坡度较为平缓，与ck相比差异显著。

图5 不同浓度的海水处理对矢车菊种子根长的影响

2.6 海水胁迫对矢车菊种子苗长的影响

由图6可知，用不同浓度的海水对矢车菊种子进行处理时，矢车菊种子的平均苗长呈先升后降的趋势。海水浓度大于1%时，矢车菊种子的平均苗长逐渐下降，海水浓度为30%时降为0，种子无萌发现象。由表1可知，海水浓度小于1%时，其平均苗长与ck差异不显著，海水浓度大于5%时差异显著。

图6 不同浓度的海水处理对矢车菊种子苗长的影响

3 讨 论

3.1 矢车菊种子萌发具有一定耐盐性

本研究表明， 矢车菊种子对盐化、海水侵蚀的土地具有一定的耐受性。数据显示，矢车菊种子萌发参数(发芽率、发芽指数、发芽势、简化活力指数、萌发初期的根长、苗长)总体均呈先升后降的趋势。海水浓度为1%时，矢车菊种子的所有萌发参数都为峰值，且海水浓度为5%时，虽然所有参数数值有所下降，但是矢车菊种子的发芽率、发芽势、发芽指数均与ck无显著差异，简化活力指数虽差异显著，但是其平均数值为11.91，是ck的65%。因此，低浓度的海水对矢车菊种子的萌发具有一定的促进作用。原因可能是较低浓度的海水对矢车菊细胞的迫害作用不强，未能引起其生理系统的大规模紊乱，反而刺激细胞内的耐盐机理发挥作用，增强细胞对矿质元素的吸收与利用，激活酶促保护系统[13]，而且低浓度的海水可能还会使种子细胞形成适应性的调节机制，降低渗透势，保证矢车菊种子的正常萌发[14]。

3.2 高浓度海水对矢车菊种子萌发具有一定的抑制、迫害作用

本研究表明，海水浓度大于5%时，各项指标均出现一定幅度的下降，特别是矢车菊种子的发芽势、简化活力指数、根长、苗长下降速度最快。当海水浓度达到20%时，所有参数的指标与ck差异显著，而且平均发芽势为3.33%，是ck的9%；平均根长2.23 cm，也占ck的9%；苗长平均值为0.6，仅为ck的3.4%。当海水浓度为30%时，各个萌发参数的指标与ck相比差异显著，且所有指标的数值均接近0。可见较高浓度的海水对矢车菊种子的生长没有促进作用，更多的是迫害、抑制作用。原因可能是Na+累积产生毒害作用[15]或者是较高的海水浓度使植物细胞失水皱缩，甚至出现DNA片段化、细胞核浓缩变形等PCD特征[16]，使细胞失去生理功能，各种保护机制失去作用，酶系统失去活性，从而使矢车菊种子失去正常的生长功能，走向死亡[11]。

4 结 论

我国拥有着较长的海岸线，沿海城市较多，而且土壤盐碱化严重，受多种人为因素的影响，盐碱化速度正在加快，所以沿海城市的绿化应引起关注。矢车菊具有价格便宜、发芽率高、花色多种多样的特点，且对盐有一定的耐受性，在土壤盐化较为严重的地区，可以定时适量的洒水，提高种子的生长质量，必要时可以采用基因工程技术提高矢车菊种子的耐盐度，以便在盐碱化严重的城市种植。