NaCl胁迫对绿豆种子萌发的影响

袁 典， 刘宏权， 韩会玲

(1.河北农业大学城乡建设学院， 河北 保定 071000； 2.保定学院， 河北 保定 071000)

我国盐碱土资源丰富，种类多样，耕地盐渍土面积占全国耕地面积的6.62%[1]。另外，由于灌溉、耕作不当、工业污染加剧、化肥使用不当等原因，又造成了670万hm2土地次生盐渍化[2]，给我国农业生产造成了巨大损失。植物种子萌发是植物生长发育的前提，种子萌发期对盐浓度变化最为敏感，同时盐胁迫的影响程度也最大[3-4]，盐胁迫对种子萌发的影响，不仅表现为对萌发率的影响，还表现为延迟种子萌发的起始时间[5-6]，即体现在发芽指数上。在种子萌芽期，盐浓度低对苜蓿萌发有促进作用[7-8]； 随盐浓度增高，发芽率呈下降趋势，而随着盐浓度升高，盐胁迫对种子的发芽指数、胚根和幼苗生长具有显著的抑制作用[9]。绿豆具有很高的营养价值和药用价值且固氮能力强，因此经常用其改善地力。我国是世界上最大的绿豆出口国[10]，常年种植面积约为600万hm2，总产量约100万t[11]。本试验以预实验中耐盐性表现较好的5个绿豆品种为材料，进一步研究其萌发期耐盐性表现，可为绿豆耐盐育种及盐碱地栽培、有效利用盐渍化土壤、改善生态环境、促进农业经济持续发展提供参考依据[12]，具有指导实践生产的意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料来源于国家食用豆体系全国联合培养，即潍绿50934、潍绿52500、0802-4-2-1-2-1、白绿13号、1015-38，提供单位分别为青岛综合试验站、青岛综合试验站、绿豆育种岗位、小豆育种岗位、水分生理与节水栽培岗位。

1.2 试验设计

每个品种选取大小一致、均匀饱满的种子50粒，经消毒、冲洗后，均匀摆放在垫有滤纸的培养皿中，盖保鲜膜并扎孔。每个品种分别用0、100、140、170、210、240 mmol·L-1共6个浓度NaCl溶液处理，以其中0 mmol·L-1作对照(ck)，试验设4次重复。将处理好的样本放入人工气候箱培养，设温度25 ℃，光照16 h+温度18 ℃，黑暗8 h。每隔24 h记录一次萌发数(以胚芽≥2 mm为发芽标准)并用移液枪(吉尔森)更换同浓度溶液。第7天结束胁迫处理。

1.3 试验测定指标及方法

萌发指标：发芽率(%)、发芽势(%)、相对盐害率、发芽指数。

发芽指数=∑Gt/Dt

式中：Gt为浸种后t日的发芽数；Dt为相应的发芽日数。

生长指标：胁迫处理结束当天，每个样本取10株，迅速用吸水纸吸干表面水分，称其鲜重。再用小刀将其根轴茎分离并依次摆在米字格板上拍照并测其长度。

1.4 数据分析方法

用Excel 2019软件及SPSS 25软件作图并用SPSS 25软件进行差异显著性分析，在方差分析显著的基础上用Duncan法进行多重比较，分析不同浓度NaCl胁迫对5种绿豆萌发及生长的影响(p<0.05为显著，p<0.01为极显著)。

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaCl胁迫对绿豆发芽率的影响

发芽率是检测种子品质和挑选种子的重要指标之一。如图1所示，当NaCl浓度≤170 mmol·L-1时，5种绿豆发芽率均较ck差异性不显著，且当NaCl浓度为100 mmol·L-1时，潍绿52500和1015-38发芽率略大于ck；当NaCl浓度≥210 mmol·L-1时，潍绿52500发芽率较ck表现出显著性差异；潍绿50934与白绿13号发芽率只有在NaCl浓度达最高时，较ck表现出显著性差异，二者分别较ck下降了5%和6%；1015-38、0802-4-2-1-2-1发芽率对NaCl胁迫不敏感。由此可得，0802-4-2-1-2-1耐盐性最好，1015-38，白绿13号，潍绿50934次之，潍绿52500最差，但所有参试样本发芽率均在90%及以上。

注：不同小写字母表示在0.05水平下各数值之间差异显著。下同。

表1为不同浓度NaCl胁迫下绿豆种子发芽率的方差分析。结果显示，不同浓度NaCl胁迫对5种绿豆发芽率无显著影响(F=2.011，p>0.05)，且5种绿豆发芽率在品种之间表现也并无显著性差异(F=3.085，p>0.05)，在品种与浓度交互作用下亦无显著性差异(F=0.223，p>0.05)。

2.2 不同浓度NaCl胁迫对绿豆发芽势的影响

发芽势是反映种子出苗速度和整齐度的指标。如图2所示，随盐浓度升高，各品种绿豆发芽势均呈下降趋势，但潍绿52500和1015-38发芽势在盐浓度为100 mmol·L-1，140 mmol·L-1时略高于ck；潍绿50934与1015-38发芽势对NaCl胁迫不敏感；潍绿52500与0802-4-2-1-2-1均仅在NaCl浓度为240 mmol·L-1时较ck差异显著；白绿13号在盐浓度≥170 mmol·L-1时，发芽势均较ck差异性显著。整体来看，当盐浓度为0～170 mmol·L-1时，5种绿豆发芽势相差不大，当盐浓度达210 mmol·L-1时，其发芽势变化趋势开始出现明显分化，在盐浓度为240 mmol·L-1时最明显，此时发芽势由大到小顺序为，潍绿52500>白绿13号>0802-4-2-1-2-1>潍绿50934>1015-38，由此可见，1015-38耐盐性最好，潍绿52500最差。

表1 NaCl胁迫下绿豆发芽率方差分析

表2 NaCl胁迫下绿豆发芽势方差分析

表2为不同浓度NaCl胁迫下绿豆种子发芽势的方差分析。结果显示，NaCl胁迫对5种绿豆种子发芽势无显著影响(F=2.663，p>0.05)，且5种绿豆发芽势在品种之间也无显著差异(F=2.652，p>0.05)，在品种与浓度交互作用下亦无显著性差异(F=0.275，p>0.05)。

2.3 不同浓度NaCl胁迫对绿豆发芽指数的影响

发芽指数综合了种子萌发数目、速度、整齐度3个因素，更能全面反映种子萌发情况。如图3所示，随NaCl浓度增加，5种绿豆发芽指数均呈明显下降趋势。在盐浓度为100 mmol·L-1时，潍绿50934，潍绿52500，白绿13号发芽指数较ck达显著性差异水平；在盐浓度为140 mmol·L-1时，5种绿豆发芽指数均较ck表现出显著性差异且品种间差异明显，最大为白绿13号(116.13)，最小为潍绿52500(89.35)；在盐浓度为170 mmol·L-1时，0802-4-2-1-2-1发芽指数最大(104.93)，其余4个品种均低于100；当盐浓度达到240 mmol·L-1时，潍绿50934、1015-38、0802-4-2-1-2-1、白绿13号发芽指数相差不大，均在69～75之间，潍绿52500发芽指数最低(60.84)。总体来看，潍绿52500发芽指数明显低于其他4种绿豆，由此得出，潍绿52500耐盐性最差。

图2 NaCl胁迫下绿豆发芽势

表3为不同浓度NaCl胁迫下绿豆种子发芽指数的方差分析。结果显示，NaCl胁迫对5种绿豆发芽指数影响程度极显著(F=14.623，p<0.01)，但5种绿豆发芽指数在品种之间无显著差异(F=1.743，p>0.05)，在品种与浓度交互作用下亦无显著性差异(F=0.433，p>0.05)。

表3 NaCl胁迫下绿豆发芽指数方差分析

表4 NaCl胁迫下绿豆相对盐害率方差分析

图3 NaCl胁迫下绿豆发芽指数

2.4 不同浓度NaCl胁迫对绿豆相对盐害率的影响

相对盐害率可直观反映出植物受盐迫害程度以及植物耐盐性。如图4所示，在不同浓度盐胁迫下，所有品种绿豆相对盐害率都呈上升趋势。NaCl浓度为100 mmol·L-1时，1015-38与潍绿52500相对盐害率均为负值;在NaCl浓度为140 mmol·L-1时，潍绿52500相对盐害率仍为负值，1015-38，0802-4-2-1-2-1，白绿13号均为0，潍绿50934最高，为3%；当盐浓度为100～170 mmol·L-1时，潍绿50934相对盐害率最高，0802-4-2-1-2-1为0；当盐浓度>170 mmol·L-1时，5种绿豆相对盐害率均随盐浓度升高而有不同程度增高；当盐浓度为240 mmol·L-1时，各相对盐害率排序为：潍绿52500>白绿13号>潍绿50934>0802-4-2-1-2-1>1015-38，说明潍绿52500耐盐性最差，1015-38耐盐性最好。

表4为不同浓度NaCl胁迫下绿豆相对盐害率的方差分析。结果显示，不同浓度NaCl胁迫对5种绿豆相对盐害率影响有极显著差异(F=4.165，p<0.01)，且品种之间差异显著(F=4.448，p<0.05)，但品种与浓度交互作用下无显著性差异(F=0.450，p>0.05)。

图4 NaCl胁迫下绿豆相对盐害率

2.5 不同浓度NaCl胁迫对绿豆芽期鲜重的影响

由图5可知，盐胁迫对绿豆幼苗的鲜重具有显著的抑制作用，且5种绿豆变化规律相似。在NaCl浓度为0时，潍绿52500鲜重最重，0802-4-2-1-2-1、白绿13号、1015-38次之且三者鲜重相差不大，潍绿50934最小，为2.765 7 g；盐浓度为100 mmol·L-1时，5种绿豆鲜重较ck均达显著水平；随盐浓度增高，5个品种绿豆鲜重均呈下降趋势且差异性越来越显著。5种绿豆鲜重在NaCl浓度为170～240 mmol·L-1段下降趋势比0～170 mmol·L-1段缓慢。总体上，潍绿52500鲜重较ck下降最多，为2.662 g，潍绿50934、0802-4-2-1-2-1、白绿13号、1015-38分别为1.728 7 g、2.202 3 g、2.185 7 g、2.229 4 g。

图5 NaCl胁迫下绿豆鲜重

表5为不同浓度NaCl胁迫下绿豆芽期鲜重的方差分析。结果显示，NaCl胁迫对5种绿豆芽期鲜重影响程度极显著(F=504.117，p<0.01)，NaCl胁迫下，5种绿豆芽期鲜重在品种之间表现无显著差异(F=0.013，p>0.05)，在品种与浓度交互作用下亦无显著性差异(F=0.106，p>0.05)。

2.6 不同浓度NaCl胁迫对绿豆根、轴、茎长度的影响

如图6～图10所示，随NaCl浓度增大，5种绿豆的根长、轴长、茎长及其总和的变化趋势大体相似，都呈下降趋势。在ck处理下，潍绿52500根、轴、茎总和最高，为282.399 1 cm，白绿13号最低，为174.125 4 cm；NaCl浓度为0～170 mmol·L-1时，各品种绿豆根、轴、茎总长度依次骤降，差异性均较相邻NaCl浓度达显著水平，而当NaCl浓度>170 mmol·L-1时，各品种绿豆根、轴、茎长度虽有所降低，但较相邻NaCl浓度均无显著性差异，且此时5种绿豆已无茎的分化，根、轴受到的抑制作用也极其显著；总体上，潍绿52500各部分长度总和较ck下降最多，为280.927 2 cm，白绿13号下降最少，为169.445 7 cm。

图6 NaCl胁迫下潍绿50934根轴茎长度

图7 NaCl胁迫下潍绿52500根轴茎长度

图8 NaCl胁迫下1015-38根轴茎长度

图9 NaCl胁迫下0802-4-2-1-2-1根轴茎长度

图10 NaCl胁迫下白绿13号根轴茎长度

表5 NaCl胁迫下绿豆鲜重方差分析

表6 NaCl胁迫下绿豆根轴茎长度和方差分析

表6为不同浓度NaCl胁迫下绿豆芽期根、轴、茎长度和的方差分析。结果显示，不同浓度NaCl胁迫对5种绿豆各部分长度和影响程度极显著(F=158.679，p<0.01)，但5种绿豆各部分长度和在品种之间无显著差异(F=2.845，p>0.05)，在品种与浓度交互作用下亦无显著性差异(F=1.931，p>0.05)。

3 讨论与结论

针对单一盐分, 低盐浓度促进种子萌发, 高盐浓度抑制种子萌发[13]。发芽率、发芽势、发芽指数、相对盐害率是评价种子萌发常用的指标，反映种子萌发速度、整齐度和出苗健壮的潜势[14]。

根据萌发指标方差分析结果可知，发芽率、发芽势在各因素(NaCl浓度、品种、NaCl浓度与品种复合)影响下差异均不显著，可能是因为本试验选材是预试验中选出的耐盐性较好的品种。发芽指数在NaCl浓度影响下差异极显著，说明发芽指数更容易检测种子对盐胁迫的敏感性。相对盐害率在NaCl浓度、品种两因素影响下差异显著，说明相对盐害率进一步反映品种间的耐盐性差异。

低浓度NaCl胁迫下，所有品种绿豆发芽率、发芽势略高于ck，但无显著性差异，相对盐害率为负值，说明低盐浓度促进种子萌发，可能是因为低盐浓度下，酶活性有所提高。这与张晓程[15]研究NaCl胁迫对四棱豆种子萌发及幼苗生长的影响得到的结论一致。随NaCl浓度增高，5种绿豆相对盐害率越来越高，说明高浓度盐胁迫抑制种子萌发，可能是外界盐溶液浓度变大，导致种子渗透吸水作用减弱，种子突破种皮被抑制，从而影响种子萌发[16]；过多的盐离子会对细胞造成离子毒害[17]，使其细胞膜被氧化从而增大细胞膜透性，甚至彻底破坏细胞膜。另外，虽然所有样本发芽率均达90%以上，但由发芽势结果分析可知，高盐浓度时，潍绿52500发芽势仅为66%，说明高盐浓度虽对发芽能力影响较小，但延缓了种子发芽进程。发芽指数相对来说能更客观地表达种子品质，在低盐浓度时，5种绿豆发芽指数均较ck有显著性差异，但其发芽率、发芽势均无显著性差异，且随NaCl浓度升高，5种绿豆发芽指数均明显降低。

植物萌发期生长情况也可反映出植物抗盐能力。通过对5种绿豆萌发期生长指标方差分析可得，5种绿豆萌发期生长相互之间差异不显著，但都对NaCl胁迫极其敏感。本研究发现，当NaCl浓度为170～240 mmol·L-1时，各品种绿豆鲜重及各部分长度变化不大且数值极低，说明高盐浓度胁迫对植物幼苗生长发育的抑制达到了一个极限，但其发芽率均在90%以上，说明高盐浓度并不会大程度抑制种子萌发，但会极大程度抑制其生长发育，也说明种子耐盐胁迫程度大于幼苗。

1) 绿豆种子可以抵御低盐伤害，低浓度NaCl胁迫可促进种子萌发[18]，但随NaCl浓度升高，种子萌发进程放缓，发芽势显著降低，各品种绿豆发芽指数降低，相对盐害率升高。对盐胁迫敏感程度排序为相对盐害率>发芽指数>发芽势>发芽率。

2) 随NaCl浓度升高，5种绿豆生长指标显著降低，且高浓度盐胁迫影响茎的分化，种子对盐胁迫的耐受性大于幼苗。

3) 通过对5种绿豆萌发指标、生长指标进行综合评价，可知1015-38耐盐性最好，潍绿52500耐盐性最差。但由各方差分析可知，5种绿豆间耐盐性差异不显著。

4) 随NaCl浓度升高，5种绿豆受盐迫害程度均越来越大。