亚精胺浸种对燕麦种子萌发期的耐盐性影响研究

张碧茹， 米俊珍， 赵宝平， 海 霞， 张兰英， 李英浩， 刘景辉

(内蒙古农业大学杂粮产业协同创新中心/内蒙古自治区高校燕麦工程研究中心/内蒙古自治区杂粮工程技术研究中心/内蒙古自治区燕麦工程实验室， 呼和浩特 010019)

燕麦(AvenasativaL.)作为内蒙古特色粮饲兼用作物，具有一定的耐盐性，而高浓度盐胁迫会抑制燕麦种子萌发及生长发育[1-2]，盐分会改变种子和环境间的渗透势，造成种子吸水困难，进而影响种子萌发和幼苗生长[3-4]。因此，如何促进燕麦种子萌发和提高幼苗耐盐性是目前亟待解决的问题，在众多方法中，外源物质浸种[5-7]是简便有效的途径，具有广阔的应用前景。亚精胺作为多胺(Polyamines，PAs)的一种，能在一定程度上提高种子活力和发芽能力[8-9]，而亚精胺浸种的有效性依赖于合适的浸种浓度和浸种时间。王玉等[10]研究发现，0.2 mmol/L 亚精胺浸种10 h后番茄种子发芽最快，活力指数最高，苜蓿种子以0.5 mmol/L 亚精胺浸种24 h时萌发效果最佳[11]，1 mmol/L 亚精胺溶液浸种24 h可明显提高小麦幼苗的相对干重[12]，说明浸种浓度和浸种时间因作物不同而存在差异。研究发现，辣椒经亚精胺浸种后，改善了种子萌发并促进其早期幼苗生长[13]，盐胁迫下由亚精胺浸种处理后的小麦幼苗具有更高耐盐性[14-15]。以上表明，外源亚精胺浸种能够促进作物种子萌发，对提高幼苗在盐胁迫下的抵抗能力具有重要意义，而目前关于亚精胺浸种改善燕麦种子萌发期耐盐性方面的研究报道较少。因此，本研究以耐盐性不同的燕麦品种为材料，研究盐胁迫下适宜亚精胺浸种时间和浓度对燕麦种子萌发及幼苗生长的影响，以期为亚精胺提高燕麦种子萌发期耐盐性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

本试验于2019—2020年在内蒙古农业大学燕麦产业研究中心进行。

1.2 试验材料

试验选用盐敏感品种草莜1号和耐盐品种白燕2号，分别由内蒙古自治区农牧业科学院和吉林省白城市农业科学院提供。

1.3 试验方法

1.3.1外源亚精胺浸种浓度及时间筛选

亚精胺设5个处理浓度，分别为1.0 mmol/L、0.5 mmol/L、0.25 mmol/L、0.01 mmol/L和0 mmol/L；在黑暗条件下(20±2)℃，用装有10 mL不同浓度亚精胺溶液的培养皿分别浸泡(要求药剂浸没种子)燕麦种子6 h、12 h、18 h和24 h，以未浸泡的种子为对照(ck)。在浸泡之前，燕麦种子用4% NaClO表面灭菌10 min，并用蒸馏水冲洗3次。预浸泡处理后，将种子用蒸馏水漂洗并在通风环境下(27±3)℃晾干48 h。发芽试验的具体方法为：将浸泡后晾干的种子均匀放入铺有2层滤纸的培养皿中，每个培养皿50粒种子，加入蒸馏水(以滤纸和种子浸湿为宜)，放入恒温箱培养，培养条件为16 h光照(23 ℃)、8 h黑暗(18 ℃)，周期循环，相对湿度控制在60%～80%。试验期间用蒸馏水补充水分，使滤纸保持湿润，每天记录种子发芽数，一直记录到第7天。种子发芽以胚根达到种子长度的一半为标准。第4天计算发芽势，第7天计算发芽率，并测量燕麦种子的胚根长、胚芽长和胚根、胚芽及种子残体干重等指标[16-18]。

发芽势(%)=(第4天时全部发芽种子数/供试种子数)×100%；

发芽率(%)=(最终种子发芽数/供试种子数)×100%；

物质转化率(%)=[(胚根干重+胚芽干重)/(种子残体干重+胚根干重+胚芽干重)]×100%。

1.3.2亚精胺浸种对盐胁迫下种子萌发的影响

将燕麦种子用亚精胺浸种后，用0、50、72.5、100 mmol/L盐溶液(NaCl和Na2SO4摩尔比1∶1)对种子进行处理，计算盐胁迫条件下燕麦种子的发芽率、发芽势，并测定种子胚根长、胚芽长和胚根、胚芽及种子残体干重等指标。

1.4 数据处理

用Excel 2016软件整理和制图，用SPSS 22.0软件进行双因素方差分析和SAS 19.0软件进行差异显著性统计分析。

2 结果与分析

2.1 亚精胺浸种浓度和浸种时间对燕麦种子萌发的影响

双因素方差分析表明(表1)，亚精胺浸种时间、浸种浓度及两者交互作用均显著影响燕麦种子的发芽势、胚芽长、胚根长及物质转化率(p<0.05)；浸种浓度对燕麦种子的发芽率影响显著，而浸种时间及浸种时间与浓度之间的交互作用对燕麦种子的发芽率影响不显著。

表1 发芽指标双因素方差分析结果Table 1 Results of two-factor variance analysis of germination indexes

燕麦种子发芽势、发芽率、胚芽长、胚根长及物质转化率随亚精胺浸种浓度增加及时间延长呈单峰曲线变化，在浸种浓度为0.5 mmol/L，浸种时间为12 h时达到最大值(表2)，盐敏感品种种子发芽势、发芽率、胚芽长、胚根长及物质转化率分别为74.0%、84.7%、11.8 cm、11.1 cm及86.3%，较耐盐品种分别增加了37、22、1、2、9个百分点。

表2 亚精胺浸种浓度和浸种时间对燕麦种子萌发的影响Table 2 Effects of concentration and soaking time of spermidine on germination of oat seeds

2.2 亚精胺浸种对盐胁迫下燕麦种子萌发的影响

随着盐胁迫浓度的增加，燕麦种子发芽势、发芽率、胚芽长、胚根长及物质转化率均呈下降趋势，且差异显著(p<0.05)(表3)。浸种后，在0、50、72.5 mmol/L和100 mmol/L盐胁迫下盐敏感品种发芽势增加了9.6%、49.8%、115.0%和201.4%，发芽率增加了15.3%、55.0%、51.5%和112.4%，胚芽长增加了15.7%、26.1%、31.6%和118.1%，胚根长增加了18.6%、54.29%、92.3%和172.3%，物质转化率增加了13.2%、40.0%、97.6%和80.0%；而耐盐品种发芽势增加了1.3%、18.5%、19.3%和33.0%，发芽率增加了10.7%、26.8%、12.6%和7.8%，胚芽长增加了3.3%、13.2%、9.7%和109.1%，胚根长增加了15.9%、5.2%、26.1%和170.0%，物质转化率增加了12.2%、18.2%、75.5%和37.3%。综上表明，在72.5 mmol/L盐胁迫下，亚精胺浸种后对盐敏感品种草莜1号萌发能力提升更显著。

表3 亚精胺浸种对盐胁迫下燕麦种子萌发的影响Table 3 Effects of spermidine on seed germination of oats under salt stress

3 讨 论

3.1 亚精胺浸种时间和浸种浓度对燕麦种子萌发的影响

种子萌发是保证出苗、全苗、壮苗的关键，为作物整齐生长及优质高产奠定了坚实的基础[19]。选择亚精胺浸种可有效提高种子萌发能力。本研究结果显示，浓度在0.5 mmol/L下浸种12 h对燕麦种子发芽率、胚芽长、胚根长、物质转化率的提升效果最优，而在夏关雪莹等[11]的研究中发现，相同亚精胺浓度浸种24 h时苜蓿种子发芽率、生物量等指标达到最高值，与本研究结果不一致。可能因为超出燕麦种子适宜浸种时间导致种子发生吸胀损伤[20-21]，造成种子萌发能力减弱、幼苗生长受到抑制，说明浸种时长是影响种子萌发的重要因素。同样，杜红阳等[22]对玉米种子萌发的研究表明，浓度在1.0 mmol/L下浸种24 h时能有效提高种子发芽势、胚芽鞘长，这是因为亚精胺浸种浓度和浸种时间共同作用的结果，可能会因作物种类不同而不同。

3.2 亚精胺浸种对盐胁迫下燕麦种子萌发的影响

土壤盐渍化最先影响种子萌发进而影响生长，因此提高种子的萌发能力和耐盐性至关重要[26]。盐胁迫下可以通过亚精胺浸种处理提高种子的出苗率和耐盐性[6,23]。有研究表明，亚精胺浸种不仅可以通过增大根冠比来降低盐胁迫对番茄种子萌发的影响[24]，而且会增强肥披碱草、星星草及野大麦牧草种子的萌发及植株的抗盐性[25]。本研究发现， 亚精胺浸种显著促进盐胁迫下燕麦种子的萌发和生长，说明亚精胺浸种在提高燕麦种子耐盐性方面作用效果显著。有学者认为，盐胁迫会破坏种子内部渗透势，使萌发受抑制[26-27]，适宜浓度和时间的亚精胺可能改变了燕麦种子内部渗透调节物质的含量及转化，进而抵御盐胁迫带来的伤害[28-29]，出现差异的作用机制尚需进一步研究证实。同时本试验发现，在72.5 mmol/L盐胁迫下，亚精胺浸种对盐敏感品种作用效果显著大于耐盐品种，原因可能是耐盐品种自身具有较高的耐盐基因表达量[28]，对亚精胺敏感程度存在差异。