盐胁迫对剪股颖种子萌发和幼苗生长的影响

杨森浩

摘    要：在不同浓度NaCl溶液下，对剪股颖种子萌发和幼苗生长情况进行试验，统计萌发情况，测定叶绿素含量、脯氨酸含量和相对电导率。试验结果表明，当NaCl溶液浓度为0时，剪股颖种子发芽速度最快，发芽率最高;当NaCl溶液浓度为0.4%时，剪股颖叶绿素含量和脯氨酸含量最高;当NaCl溶液浓度为0.8%时，剪股颖相对电导率的值最高。在总结前人研究的基础上，阐述了盐胁迫对剪股颖的影响，从种子萌发、生长发育和生理特性等方面，分析了盐胁迫对剪股颖的响应机制。

关键词：盐胁迫;剪股颖;种子萌发;生长发育;生理机制

文章编号：1005-2690（2022）10-0010-03       中国图书分类号：S688.4       文献标志码：B

剪股颖是生活中常见的一种冷季型草坪草，为多年生草本植物。剪股颖喜欢生长在冷凉湿润地区或疏林下，适合在寒带、亚热带和温带地区种植。剪股颖的优点有很多，耐热、抗寒性强，耐瘠薄，耐践踏，修剪后再生力强;对土壤的要求不严格，在微酸性和微碱性土壤中都能生长，pH值在2.6～3.5最适合其生长。剪股颖春季返青速度较慢，但生长速度快、绿期长。

1 盐胁迫相关理论

1.1 土壤盐渍化

土壤盐渍化是指土壤中水分蒸发后容易溶解的盐分在土壤表面不断积累的过程，也称为盐碱化。盐渍土里的可溶性盐主要包括钠、钾、钙、磷等的硫酸盐、氯化物、碳酸盐和重碳酸盐。一般中性盐包括硫酸盐和氯化物，碱性盐包括碳酸盐和重碳酸盐等。

盐胁迫是指外界环境与植物细胞之间相互渗透不平衡而产生的一种伤害。盐胁迫破坏了细胞内离子平衡，然后造成过氧化胁迫等次生伤害。盐渍化可以造成离子毒害、渗透胁迫和矿质营养缺乏，导致植物光合作用效率降低，阻碍植物生长发育，加快植物衰老，最终导致植株死亡[1]。

同时，盐胁迫会使细胞内自由基产生与自由基消除的平衡失调，造成脂质过氧化伤害，降低植物的产量与品质。土壤盐渍化严重破坏生态环境，给植物生长带来了严峻的挑战。盐胁迫已经成为影响农业生产的重要环境胁迫因子之一。

1.2 盐胁迫下植物生理指标的变化

造成植物盐害的原因主要有水分胁迫和离子胁迫。植物细胞的原生质膜是一种半透明的膜。水分可以自由进入细胞，而其他物质都是原生质膜让其选择性通过。随着土壤中含盐量不断增加，水分不断减少，植物吸水能力逐渐减弱，从而造成生理干旱[2]。

植物细胞内大部分的酶只有在很低的离子浓度范围内才能生存，盐分过多使植物体内离子浓度过高，从而导致酶的活性降低或丧失[3]。过量的氯离子渗入细胞，会使叶绿素遭到破坏、蛋白质合成受到抑制、脯氨酸含量增多、质膜透性变大。通过细胞生理变化，可以判断出盐胁迫强度的大小。

1.2.1 叶绿素含量

植物光合作用主要靠叶绿素进行。根据叶绿体色素提取液对可见光谱的吸收，利用分光光度计测定叶绿素在某一特定波长下的吸光度，即可用公式计算出提取液中叶绿素的含量。因为叶绿素不溶于乙醇、丙酮等极性溶液，所以可以用丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯等极性溶液提取叶绿素。

1.2.2 脯氨酸含量

在盐胁迫下，植物内的脯氨酸是主要调节物质。脯氨酸不仅可以保护生物分子，还是使植物从胁迫条件快速恢复到正常的还原剂。脯氨酸有防止质膜透性发生变化、保证质膜的完整性等功能。脯氨酸与膜磷脂可以转化为蛋白，稳定细胞结构。盐胁迫下，许多植物体内脯氨酸含量会增加，并且这种含量增加与植物抗逆性有一定关系，因此可以将脯氨酸作为研究植物抗逆性的一项生理指标。

1.2.3 质膜透性

植物细胞质膜具有一定的选择性。正常情況下，质膜是植物细胞与外界环境之间一切物质交换的必经之地。当植物处于盐胁迫的状态下时，对细胞不利环境因素首先接触到质膜，让质膜受到一定程度的损伤，使质膜的透性变大。将受盐胁迫的植物组织放入到离子水中，发现水的电导率增大。可以使用电导仪测定细胞电导率变化，从而反映出植物细胞质膜透性的变化。

1.3 国内外研究趋势

关于植物耐盐性的研究，可以从盐胁迫对植物的生长、水分关系、光和色素及蛋白、脂类、离子水平、阻碍光合作用和影响生理机制的变化等方面入手。对植物盐胁迫研究进展进行深入了解，可以为植物抗盐性研究和培育耐盐新品种提供参考依据。

充分利用植物的耐盐性基因培育多种耐盐植物品种是提高植物抗盐性的最常见和最根本有效的一种方法，主要包括杂交育种、组织培养法、细胞工程和基因工程等方法。应利用基因工程与其他培养技术手段相结合，培育出具有应用价值的抗盐性品种。

1.4 课题研究目的和意义

土地盐渍化现象日趋严重，盐碱化已经严重影响植物正常发育。虽然可以用淡水冲洗的办法解决土壤盐渍化，但是我国水资源有限，因此这种方法不可行。用草坪将地面有效覆盖，能够减少水分蒸发，也可以减轻可溶性盐分在地表的积累。在盐胁迫下，草坪草会改变自身的外部形态、改变质膜的透性和脯氨酸的含量等，适应环境。研究草坪草的抗盐能力，可以对草坪草引种、培育以及管理提供科学依据，并且对城市绿化和农业发展都有极大的推动作用。

2 试验方法

2.1 种子萌发测定

配制高锰酸钾溶液，将细弱剪股颖种子在高锰酸钾溶液中浸泡15～20 min消毒，然后将浸泡好的种子用蒸馏水冲洗5次。洗净后，将种子放在滤纸上晾干。配制蒸馏水以及浓度为0.2%、0.4%、0.8%、1.4%的盐溶液。将细弱剪股颖种子分为5组，每组50颗。将种子分别放入带有土壤的花盆中，用配制好的蒸馏水和盐溶液分组浇水。要浇透水，使其有充足的水分。每个盆底放置塑料盘，每次浇水后让渗出的水分回到处理的盆中，保持土中盐分不流失。拿出200颗剪股颖种子，将其播入穴盘后浇水，以备后用。每天观察发芽数量，测量幼苗高度，记录数据。25 d后计算发芽率。

发芽率=发芽种子粒数/总种子粒数×100% （1）

发芽势=n/N×100% （2）

式中：n为前8 d发芽粒数，N为供试种子粒数。

相对盐害率=（对照发芽率-处理发芽率）/对照发芽率 （3）

试验进行25 d后，随机从每组培养皿选取10棵幼苗，分别用尺子测量苗长。

2.2 叶绿素含量测定

将在蒸馏水和不同浓度盐溶液处理的剪股颖苗剪掉根部以上的绿色部分，称取0.01 g，分别放入研钵中。加入95%乙醇、碳酸钙，进行研磨，直到无颗粒状，重复5次。将滤纸折成漏斗状，底部不要有漏洞。将滤纸放入漏斗，用胶头滴管吸入95%乙醇将滤纸周边浇湿。将研磨好的剪股颖苗沿着滤纸倒入量筒中，用乙醇清洗研钵，残余液体沿滤纸倒入量筒进行过滤，直到液体中没有颗粒状物为止，定容到10 mL，将过滤好的液体倒入比色皿中。以95%乙醇作为对照组，放入分光光度计中，波长调至645 nm、663 nm，分别测定吸光度，最终记录测量数据。

叶绿素含量=C×V×N/（W×1 000） （4）

式中：C为色素含量，单位为mg/L;V为提取液体积，单位为mL;N为稀释倍数;W为样品鲜质量或干质量，单位为g;1 000为换算单位，即1 L=1 000 mL。

2.3 脯氨酸含量测定

将种植在穴盘里的剪股颖种苗移出，使其根部浸泡于盐溶液中，放置不同浓度盐溶液浸泡2～3 d。配制茚三酮试剂，称量2.5 g茚三酮，放入冰醋酸60 mL和6 mol/L的磷酸40 mL混合液中搅拌，放入水浴锅内，温度调至70 ℃加热溶解，放置安全地方稳定试剂24 h。

称取经过盐溶液处理的剪股颖苗0.05 g，用80%乙醇和少许石英砂在研钵中研磨，直到无颗粒状。将滤纸折成漏斗状，底部不要有漏洞，放入漏斗。在滤纸中放入活性炭和80%乙醇，将研磨的溶液沿滤纸倒入具塞试管中，再用80%乙醇冲洗研钵，冲洗液并入具塞试管中，过滤至无色透明为止。用80%乙醇定容到10 mL，加盖置于80 ℃恒温水浴锅中加热20 min。

在试管中加入其容量1/5的人工沸石，强烈震荡5 min，将液体在离心机上离心10 min，取上清液备用。取2 mL液体倒入具塞培养皿中，加入2 mL冰醋酸和2 mL茚三酮试剂，加盖密封，在水浴锅100 ℃内加热15 min。

冷却后，将溶液倒入比色皿，放入分光光度计，将2 mL醋酸和2 mL茚三酮试剂混合液作为对照组，将分光光度计调至515 nm处。

脯氨酸含量=c×V /（W×V） （5）

式中：c为由标准曲线上查到的脯氨酸含量;V为提取液总体积;V为测定系统中提取液的加入量;W为样品质量。

2.4 质膜透性测定

选取剪股颖苗若干，剪下后，用纱布擦干净，分为两份。将一份放入小烧杯中放置于50 ℃恒温箱内烘干，处理1 h。另一份用湿润的纱布包好，放置于室温条件下，作为对照。将烘干后的叶片用蒸馏水冲洗干净，并用滤纸吸干，然后剪成长约1 cm的小段，放入试管中，往试管中加入20 mL蒸馏水，浸没剪股颖。

将试管放入真空泵中抽气7～8 min，排出试管和细胞间隙中的空气。然后缓缓放入空气，使试管中的苗开始下沉。将抽过气的试管取出，放在试管架上静置20 min，在20～25 ℃恒温下，用电导率仪测定溶液电导率。将试管置于水浴锅中15 min，杀死植物组织，用水冷却10 min，在20～25 ℃恒温下，测定其煮沸电导率。相对电导率计算公式如下。

相对电导率=处理电导率/煮沸电导率×100% （6）

3 结果与分析

3.1 种子发芽率

蒸馏水和0.2%NaCl溶液处理的剪股颖种子在第八天开始萌发，蒸馏水处理长出3棵苗，0.2%NaCl溶液处理长出1棵苗。0.4%NaCl溶液处理的剪股颖种子在第十二天开始萌发，长出两棵苗。0.8%和1.4%NaCl溶液处理的剪股颖种子在第十四天开始萌发，0.8%NaCl溶液处理长出两棵苗，1.4%NaCl溶液处理长出1棵苗。由此得出结论，NaCl溶液浓度越大，剪股颖种子开始萌芽的时间越晚。

由试验可知，剪股颖种子在蒸馏水浸泡下发芽率最高，发芽率为80%。随着NaCl溶液浓度提高，剪股颖种子发芽率呈下降趋势。NaCl溶液浓度为0.2%时，剪股颖种子发芽率与清水对照不显著;NaCl溶液浓度为0.4%时，剪股颖种子发芽率与清水对照差异显著;NaCl溶液浓度为0.8%和1.4%时，剪股颖种子发芽率与清水对照差异达到较为显著的水平。由此得出结论，随着NaCl溶液浓度的提高，剪股颖种子发芽率呈下降趋势。

通过试验发现，在25 ℃培养箱里的剪股颖种子在不同浓度NaCl溶液中的发芽率明显不如自然室温条件下的发芽率，由此可以得出，剪股颖种子更适合在自然室温条件下生长。

3.2 叶绿素含量

试验得出，当NaCl溶液浓度为0.4%时，剪股颖叶绿素含量最高，叶绿素含量为0.003 mg/g。当NaCl溶液浓度在0～0.4%之间时，随着NaCl溶液浓度提高，剪股穎叶绿素含量逐渐提高。当NaCl溶液浓度为0.2%时，叶绿素含量为0.002 mg/g，与蒸馏水对照相比明显增加，与NaCl溶液浓度0.4%的差异不明显。当NaCl溶液浓度在0.4%～0.8%之间时，剪股颖叶绿素含量开始急剧减少。当NaCl溶液浓度在0.8%～1.4%之间时，剪股颖叶绿素含量逐步增多。试验结果表明，当NaCl溶液浓度为0.4%时，植物光合作用最强。

3.3 脯氨酸含量

由试验得出，当NaCl溶液浓度在0～0.4%之间时，剪股颖的脯氨酸含量随着NaCl溶液浓度的提高而提高;当NaCl溶液浓度在0.4%～0.8%之间时，剪股颖的脯氨酸含量急剧下降;当NaCl溶液浓度在0.8%～1.4%之间时，剪股颖的脯氨酸含量开始逐步上升。以蒸馏水为对照组，当NaCl溶液浓度为0.2%时，脯氨酸含量上升42 μg/g;当NaCl溶液浓度为0.4%时，脯氨酸含量上升107 μg/g;当NaCl溶液浓度为0.8%，脯氨酸含量上升3.8 μg/g;當NaCl溶液浓度为1.4%，脯氨酸含量上升12.6 μg/g。试验结果表明，在NaCl溶液浓度为0.4%时，脯氨酸含量达到最高值。

3.4 相对电导率

由试验得出，在盐胁迫情况下，当NaCl溶液浓度为0.8%时，相对电导率的值最大，为118.9%。当NaCl溶液浓度在0～0.8%之间时，剪股颖相对电导率随着溶液浓度增大而增大;当NaCl溶液浓度在0.8%～1.4%之间时，剪股颖相对电导率开始下降。以蒸馏水为对照，当NaCl溶液浓度为0.2%时，相对电导率上升2.1%;当NaCl溶液浓度为0.4%时，相对电导率上升4.8%;当NaCl溶液浓度为0.8%，相对电导率上升7.2%;当NaCl溶液浓度为1.4%，相对电导率上升5.9%。

4 结论与讨论

本次试验中，在盐胁迫条件下，种子萌发受到了一定的影响。剪股颖种子开始萌发时间随着NaCl溶液浓度的提高而推迟，发芽率随着NaCl溶液浓度的提高而下降。

不同浓度NaCl溶液处理下，剪股颖的叶绿素含量和脯氨酸含量都在NaCl溶液浓度为0.4%时达到最高值;当NaCl溶液浓度在0～0.4%之间时，随着NaCl溶液浓度的提高，叶绿素含量和脯氨酸含量提高;当NaCl溶液浓度在0.4%～0.8%之间时，叶绿素含量和脯氨酸含量下降比较明显;当NaCl溶液浓度在0.8%～1.4%之间时，叶绿素含量和脯氨酸含量逐步提高。

研究表明，当NaCl溶液浓度为0.4%时，剪股颖体内生理指标达到最高值，剪股颖的耐盐性达到最高。如果再提升NaCl溶液浓度，就会影响剪股颖生长。试验测得的相对电导率基本随着NaCl溶液浓度的提高而提高，说明盐溶液会破坏质膜，使质膜透性增大。

本次试验旨在为植物抗盐性研究提供参考依据。由于盐胁迫下植物生理机制变化多样，对于植物抗盐性的研究仍有待深入。

参考文献：

[1]刘婉，胡文玉.NaCl胁迫下离体小麦叶片内抗坏血酸与几种生理生化指标变化的关系[J].植物生理学通讯，1997，33（6）：423-425.

[2]郭蓓，邱丽娟，李向华，等.植物盐诱导基因的研究进展[J].农业生物技术学报，1999，7（4）：401-408.

[3]王润贤，周兴元，葛晋纲.3种暖季型草坪草对土壤盐分胁迫的生理响应[J].安徽农业大学学报，2010，37（4）：720-725.