盐胁迫对药食用菊花种子萌发特性的影响

闫凯旋，庄东英，陈 镭，尹明明，赫明涛，李卫国，洪立洲*

（1.江苏沿海地区农业科学研究所 新洋试验站，江苏 盐城 224049；2.江苏省农业科学院 农业信息研究所，江苏 南京 210000）

菊花（Chrysanthemum）是我国的十大名花之一，在我国文献记载中已有3000年左右的种植历史［1］。作为一种药食同源的典型植物，因其富含丰富的挥发油类、黄酮类、氨基酸等各种微量化学成分而被广泛用于保健和医药领域［2］。我国盐渍土总面积大，为3600万余hm2，占全国可利用土地面积的4.88%，在我国华北、西北及沿海地区均有分布。土壤盐渍化是非生物胁迫的主要因子之一［3-4］，盐碱土壤主要成分为NaCl和NaHCO3，具有交换性钠盐含量高、理化性质恶劣、渗透性差等特点［5-6］。在盐胁迫条件下，植物的生理特性，如光合作用、渗透调节作用、抗氧化酶系统、细胞膜系统都会发生相应的改变［7-8］，进而影响植株的生长发育。江苏射阳是我国著名的药材之乡，药食用菊花年种植面积2万hm2以上，由于地处沿海，大面积盐碱化土地成为限制当地菊花产业发展的重要因素。

药食用菊花以杂交育种为主，种子萌发率高更是杂交育种的前提［6］。郑芳昊等［7］研究了外源激素和温度对菊花种子的影响，找出了适宜野菊花种子的发芽条件，结果显示：不同激素对野菊花种子萌发的影响较小，温度对菊花种子发芽率及发芽势的影响较大。同样，杨中义等［6］以地被菊品种俏粉阁、赛牡丹为材料，研究了浸泡预处理、不同温度和光照强度对种子萌发的影响，为菊花种子萌发条件的设置提供了科学的参考依据。

当前，盐胁迫对菊花发育影响的研究多以菊花幼苗为研究对象［8-10］，关于盐胁迫条件下菊花种子萌发的研究尚未见报道，因此，研究盐胁迫下菊花种子的萌发特性，对实现盐碱地区菊花种子育苗和选育耐盐菊花品种具有重要意义。本研究以黄香菊为材料，探索了盐胁迫对菊花种子萌发特性的影响，为盐碱地区菊花选种和育种提供了科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的菊花种子为黄香菊种子，由江苏沿海地区农业科学研究所新洋试验站提供。

1.2 试验设计

配制浓度分别为0、40、80、120、160 mol/L NaCl溶液5份对菊花种子进行盐胁迫处理，以蒸馏水处理为CK。在试验开始前，先用3% H2O2溶液对菊花种子进行杀菌处理30 min，之后用蒸馏水冲洗3遍。将预处理后的菊花种子均匀铺在垫有2层滤纸上的12 cm×12 cm×5 cm的方形培养皿中，每个培养皿布置30粒种子，分别加入等量的NaCl溶液（浸湿滤纸），密封后放置于恒温光照培养箱中，设置温度（25±5）℃，光/暗周期16 h/8 h，光照强度7000 lx。以胚根露出种皮2 mm作为种子萌发标准［9］，每天定时观察培养皿中菊花种子的发芽情况，并统计发芽数量。

1.3 指标测定

菊花种子培养第5天时统计其发芽势力；第12天统计发芽率，并从每个处理中随机取5株正常发育幼苗，分别测定幼苗的鲜重、根长和苗高。各计算指标公式如下：

1.4 数据分析

采用Excel 2013、Origin 2021软件对数据进行分析和作图，运用SPSS 26.0软件对数据进行方差分析和差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对黄香菊种子萌发进程的影响

由图1可知，在不同浓度的NaCl胁迫下，菊花种子的动态发芽率表现为：在试验开始前5 d，NaCl胁迫均会抑制菊花种子的发芽率，且NaCl的浓度越高则其发芽率越低，在NaCl浓度为160 mmol/L时，种子的发芽率最低。但随着发芽时间的延长，NaCl胁迫第5天，80 mmol/L NaCl处理的种子发芽率最高，不同盐胁迫浓度处理的发芽率的大小依次表现为80＞40＞0＞120＞160 mmol/L NaCl处理，直至第11天试验结束。进一步分析发现，盐胁迫浓度对菊花种子萌发高峰期也有重要影响，0 mmol/L NaCl处理在第8天达到萌发高峰，萌发率为51.0%。40、80 mmol/L NaCl处理均在第9天达到萌发高峰，萌发率分别为51.5%、64.3%。120、160 mmol/L NaCl处理分别在第9天、第10天达到萌发高峰，萌发率分别为42.3%、22.3%。这说明一定浓度的盐胁迫能够提高菊花种子的萌发率，但会迟滞菊花种子萌发高峰的到来。

2.2 盐胁迫对黄香菊种子发芽的影响

由表1可以看出，不同浓度NaCl胁迫处理对菊花种子的发芽势、发芽指数及活力指数均会产生不同程度的抑制作用，种子的发芽率随盐浓度的升高而呈现先升高后降低的趋势。40 mmol/L NaCl处理下，菊花种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均与CK无显著差异，说明一定范围内的盐胁迫对菊花种子萌发的影响较小。当NaCl浓度为160 mmol/L时，黄香菊种子萌发发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均显著低于CK，这说明较高浓度的NaCl胁迫对菊花种子萌发的抑制效果显著。

表1 盐胁迫对黄香菊种子萌发的影响

2.3 盐胁迫对黄香菊种子相对盐害率的影响

由图2可知，随着盐浓度的增加，菊花种子的相对盐害率呈现出先减少后增加的趋势，在40 mmol/L NaCl处理时，其相对盐害率为 1.5%，与CK无明显差异；在NaCl浓度为80 mmol/L时，其相对盐害率最低，仅为-23.8%，与CK差异显著，说明一定的盐胁迫能够促进菊花种子的萌发；NaCl浓度为120 mmol/L时，其相对盐害率为14%；NaCl浓度达到160 mmol/L时，其相对盐害率最高，为58.1%，与CK相比，差异显著，由此可知，较高浓度的盐胁迫会显著影响菊花种子的萌发状态，并严重抑制菊花种子的萌发。

2.4 盐胁迫对黄香菊幼苗苗高、根长及鲜重的影响

由图3可以看出，不同浓度的NaCl胁迫处理抑制了菊花幼苗根茎、苗高的生长和鲜重的增长，且随着盐浓度的增大，其抑制效果逐渐增强。≥40 mmol/L NaCl处理的幼苗根长均显著小于CK，特别是80 mmol/L NaCl胁迫时，对根长的抑制效果骤增，根长较于CK下降了53.8%。除了40 mmol/L NaCl胁迫处理下的幼苗苗高与CK无显著性差异外，其他盐胁迫浓度下的苗高与CK相比均显著降低。菊花幼苗鲜重随着盐浓度的增高而逐渐降低，但与CK相比无显著差异。

由此可见，在NaCl胁迫下，菊花幼苗根长的变化幅度远高于苗高和鲜重，说明盐胁迫处理对菊花幼苗根生长的抑制效果大于对苗高和鲜重的抑制效果。从抑制率变化中可以看出，菊花种子的根长、苗高、鲜重在40～80 mmol/L NaCl胁迫时受抑制的程度变化最快，说明此浓度区间对种子萌发抑制的变化率最高。

3 小结与讨论

种子萌发是种子从相对静止状态吸水活化转变为生长状态的过程，是植物对环境胁迫响应最为关键的敏感时期［11-13］。发芽率、发芽指数、发芽势作为评价种子萌发的重要指标［14］，能反映出种子发芽的速度、整齐度和幼苗的生长潜力［15］，种子的萌发速度和幼苗活力也是决定植株能否适应盐碱环境的重要依据［16］。

种子萌发耐盐的实质主要是种子适应盐溶液引起的渗透效应与离子效应的强弱，从而影响种子耐盐的过程［17-18］。研究发现，随着NaCl浓度的逐渐升高，菊花的发芽高峰期逐渐推迟，且活力指数逐渐降低，但菊花的发芽率随盐浓度的增加呈现出先增加后降低的趋势。NaCl浓度为80 mmol/L时的萌发率最高，为64.3%，相较于CK提高了26.1%，说明一定浓度的盐胁迫能提高菊花种子的萌发率，这可能是因为适宜的盐浓度通过调节渗透压，让菊花种子缓慢吸收水分而增加了其萌发率，是菊花幼苗对盐胁迫的一种适应性反应［14，19］，但随着盐浓度的继续升高，黄香菊种子的发芽率开始降低，并显著低于CK，说明较高浓度的NaCl胁迫对菊花种子萌发具有明显的抑制效果，这可能因为高浓度NaCl使培养液中渗透压远高于植物体内渗透压，导致植物对水分的吸收能力减弱甚至外渗透而产生了渗透胁迫［20-21］，还可能与离子毒害作用［22-23］相关。当NaCl浓度达到160 mmol/L时，其萌发率仅为22.3%，相较于CK下降了56.3%。

此外，不同浓度NaCl胁迫处理还降低了菊花幼苗的根长、苗高和鲜重，尤其是根长的受抑制效果最明显，说明种子萌发期的根比芽对NaCl处理更加敏感［24］，这与陈二影等［25］的研究结果相似，这可能是因为根部区域与盐水直接接触，高盐浓度产生的离子毒性使植物的发育生长、代谢以及离子螯合的吸收［26］受到了严重影响，使根部受盐胁迫抑制程度明显高于苗高和鲜重。

本研究表明，在NaCl浓度高于80 mmol/L条件下，黄香菊种子萌发的发芽率、发芽势、活力指数、根长等指标均显著低于CK。适当的NaCl胁迫虽然能提高菊花种子萌发率，但发芽进程会受到推迟，根部发育也会受到明显抑制。因此，药食用菊花品种黄香菊不能在高于80 mmol/L NaCl的盐浓度条件下健康萌发。本研究的结论为菊花种子育苗和菊花种子萌发条件的设置提供了一定的理论参考，但关于盐胁迫对菊花种子萌发影响的机制以及萌发后期的幼苗生长情况还需进一步研究。