盐胁迫对羽衣甘蓝种子萌发的影响
彭妞 王琳
【摘 ? 要】 为探明盐胁迫对羽衣甘蓝种子萌发特性的影响，明确种子萌发期对盐胁迫的耐受能力，本试验以羽衣甘蓝种子为试验材料，研究不同浓度的NaCL（0、40、80、120、160、200mmol/l）和NaHCO3（0、20、30、40、50、60mmol/l）对种子萌发胁迫的作用。结果表明：1、2种盐胁迫处理下，羽衣甘蓝种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等指标均随着盐浓度的升高逐渐降低;2、高浓度的NaHCO3盐溶液对羽衣甘蓝种子的胚根、胚芽的生长抑制较NaCL盐溶液显著;3、2种盐均存在不同程度的种子萌发抑制，不同种类盐分对羽衣甘蓝种子萌发抑制表现为NaCL 【关键词】 盐胁迫;羽衣甘蓝;种子萌发 中图分类号：S635.9 ? ? ? ? ? ? ? 文献识别码：A ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：2096-1073（2020）05-0061-65 [Abstract] In order to investigate the effects of salt stress on the germination characteristics of ornamental kale seeds， the tolerance to salt stress during seed germination was determined. In this study， ornamental kale seeds were used as experimental materials to study the effects of different concentrations of NaCL （0， 40， 80， 120， 160， 200mmol/l） and NaHCO3 （0， 20， 30， 40， 50， 60 mmol/l） on seed germination stress. The results showed that ：1 . 2 salt stress treatments， the germination rate， germination potential， germination index and vigor index of ornamental kale seeds decreased with the increase of salt concentration. 2. High concentration of NaHCO3 salt solution significantly inhibited the growth of ornamental kale seeds radicle and germ compared with NaCL salt solution. 3. ?The two salts had different degrees of inhibition on seed germination. The inhibition of different kinds of salts on seed germination of ornamental kale seeds was NaCL ?< NaHCO3. 4. In the germination stage of ornamental kale seeds， the appropriate salt tolerance concentrations of NaCL and NaHCO3 two single salt stress were 76.46 mmol/l， ?26.57mmol/l， the salt tolerance half-lethal concentrations were 130.80mmol/l， ?38.77mmol/l， and the salt tolerance limit concentrations were 217.76mmol/l， ?58.28mmol/l， respectively. [Key words] salt stress; ornamental kale;seed germination 羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala f.tricolor）为十字花科芸薹属二年生观叶草本花卉，原产西欧，叶色鲜艳，叶型奇特，且耐寒性较强，常用作花坛及盆栽植物，是园林绿化和庭院、会场布景的优良花卉之选。我国江南地区（ 如上海、杭州等地） 栽培较为普遍[1]。土壤盐碱化是一个全球问题，全世界有各种盐渍土壤，我国的盐渍地（盐碱土）分布范围广，面积大，类型较多，其中新疆盐渍化土壤面积占全国盐渍化土壤总面积的22%，是全国最大的盐渍土分布区[2]。土壤盐渍化使得大面积土壤资源难以利用，严重威胁着农业生产和生態环境，盐碱胁迫也是影响农作物产量的因素[3-4]。盐碱环境会限制植物生长，植物在不同生长阶段耐盐碱性不同，尤是种子萌发期最为敏感，植物能否在盐碱环境中生存，取决于它能否发芽，发芽率的高低以及发芽速度的快慢[5]。 目前对羽衣甘蓝的研究主要涉及其育种研究[6]、基因抗病性分析[7]、抗寒生理特性研究[8]、药物浸种对羽衣甘蓝种子萌发及幼苗生长的影响[9]等方面，而有关羽衣甘蓝种子盐胁迫方面的研究较少，仅见陈敏等[10]、郭君洁等[11]对其种子萌发期的耐盐性进行了初步探讨。为了进一步了解羽衣甘蓝的耐盐特性，本研究采用不同浓度的盐溶液对羽衣甘蓝种子进行萌发试验，探讨复杂盐碱条件对羽衣甘蓝种子萌发指标的影响，明确羽衣甘蓝在种子萌发期对盐胁迫的响应特征及其耐受浓度，以期为新疆城市绿化花卉品种的选择提供理论依据，同时也为花卉耐盐性研究提供理论参考。
1 ?材料与方法
1.1 ?材料
羽衣甘蓝种子購自北京中国林木种子公司。
1.2 ?试验方法
试验设置的盐浓度处理分别为NaCL（0、40、80、120、160、200mmol/l）和NaHCO3（0、20、30、40、50、60mmol/l），以蒸馏水作为对照，每个处理3个重复。选取大小一致，饱满无残缺的羽衣甘蓝种子，先用0.4%的高锰酸钾溶液消毒5分钟后用蒸馏水反复冲洗干净，用滤纸将种子表面多余水分吸干，再用10%的次氯酸钠溶液消毒30秒后，用蒸馏水冲洗干净，用滤纸吸干种子表面水分后备用。将消毒后的种子放于铺有双层滤纸的培养皿内，在培养皿内，分别加入适量的各处理溶液，每一培养皿内放置20粒种子，放入恒温培养箱中，在25℃条件下避光培养。每天定时统计发芽数并适当补充各处理盐溶液，及时处理变质种子，并进行消毒、换床。种子萌发过程中每24h观察记录一次发芽情况。种子的发芽标准以胚根突破种皮，胚芽达到种子长度的1/2为准。发芽持续时间的确定根据国际《林木种子检验规程》的规定，以连续3天每天的发芽粒数不超过每重复供试验种子粒数的1%为结束发芽。
1.3 ?测定指标
（1）发芽率（%）=正常发芽种子数/供试种子总数×100%
（2）发芽势（%）=发芽达到高峰期时发芽种子数/供试种子数×100 %
（3）发芽指数 GI =∑（Gt/Dt）式中，Gt为每天各处理的平均发芽数;Dt 为对应的发芽天数
（4）活力指数（VI）=GI*S;式中：GI指发芽指数，S指幼根生长势（烘干重或胚根长度，本试验选用胚根长度（cm））
1.4 ?数据分析
采用Excel 2010绘制图表及DPS 数据处理系统进行数据处理。
2 ?结果与分析
2.1 不同浓度NaCL溶液对羽衣甘蓝种子萌发的影响
2.1.1 ?不同浓度NaCL溶液对羽衣甘蓝种子萌发动态的影响 ? ?由图1可知，羽衣甘蓝种子在NaCL浓度为0-200mmol/l处理下均有萌发，且种子萌发主要集中在前5d。NaCL处理对羽衣甘蓝种子的萌发进程有抑制作用，随着NaCL浓度的增大，各处理同一时期的种子累计萌发率下降，种子的初始萌发时间推迟。第2d，各处理组种子均有萌发，对照组发芽率达到71.67%，40、120和200mmol/l处理时，发芽率分别达到53.33%、13.33%和1.67%;第3d，对照组发芽率达到95%，40、120和200mmol/l处理时，发芽率分别达到75%、23.33%和3.33%;第4d，对照组发芽率达到95%，40、120和200mmol/l处理时，发芽率分别达到78.33%、41.67%和16.67%;处理第5d，对照组与各NaCL处理组的发芽率基本稳定。
2.1.2 ?不同浓度NaCL溶液对羽衣甘蓝种子发芽率、发芽势、发芽指数与活力指数的影响 ? ?从表1可以看出，不同浓度NaCL溶液处理对羽衣甘蓝种子发芽率均有一定的抑制作用。在NaCL浓度为40 mmol/l时，发芽率为88.33%，与对照组无显著差异，发芽势为53.33%，两者之间存在显著差异;当NaCL浓度≥80mmol/l时，各处理发芽率和发芽势与对照间差异达到极显著水平，且NaCL浓度越高，其发芽率和发芽势就越低;NaCL浓度为120、160和200mmol/l处理时，羽衣甘蓝种子的发芽率与对照相比分别下降了43.33%、63.33%和76.67%，发芽势较对照分别下降了30%、43.34%和55%。这表明羽衣甘蓝种子随着NaCL溶液浓度的不断升高，种子的发芽势和发芽率均呈显著的降落趋势，且在高浓度盐胁迫下，下降幅度极大，种子的发芽整齐度受到严重影响。
种子发芽指数可以反映种子萌发的速度，活力指数可以体现种子是否生长和生长整齐度2个因素，在一定盐浓度范围内，种子可以萌发但生长会受到抑制，导致种子活力指数降低[12]。由表1可知，羽衣甘蓝种子的发芽指数与活力指数均受到盐胁迫的影响，随盐浓度增加呈逐渐降低趋势，但各处理浓度的下降幅度存在一定的差异。各处理与对照间发芽指数和活力指数差异均达到极显著水平，其中，盐浓度为40和120mmol/l时，羽衣甘蓝种子的发芽指数与对照相比分别下降了6.54、20.16，活力指数较对照分别下降了18.35、36.47;当浓度达到200mmol/l时，种子的发芽指数与活力指数分别为3.09、0.14，较对照分别下降了27.17、38.96。这表明羽衣甘蓝种子随NaCL溶液浓度的增加，发芽指数和活力指数均呈显著的降落趋势，且在高浓度的NaCL溶液处理下羽衣甘蓝种子的活力极低。
2.1.3 ?不同浓度NaCL溶液对羽衣甘蓝胚根、胚芽生长的影响 ? ?由表2可知，从根长数据来看，在NaCL处理下，各处理与对照间差异均达到极显著水平。当NaCL浓度为40mmol/l时，平均胚根长为0.87cm，是对照的67.44%;浓度为120mmol/l时，平均胚根长为0.27cm，是对照的20.93%;当浓度达到200mmol/l时，此时的平均胚根长为0.04cm，仅为对照的3.10%。这表明NaCL盐胁迫对羽衣甘蓝胚根生长具有明显的抑制作用，表现为随盐浓度的升高抑制作用增强。
从胚芽长数据来看（表2），当NaCL浓度为40mmol/l时，平均胚芽长为1.35cm，是对照的91.84%;浓度为120mmol/l时，平均胚芽长为0.47cm，是对照的31.97%;当浓度达到200mmol/l时，此时的平均胚芽长为0.06cm，仅为对照的4.08%。可见随NaCl盐浓度的升高，羽衣甘蓝幼苗胚芽生长受抑制程度极显著。
2.2 ?不同浓度NaHCO3溶液对羽衣甘蓝种子萌发的影响
2.2.1 ?不同濃度NaHCO3溶液对羽衣甘蓝种子萌发动态的影响 ? ?由图2可知，羽衣甘蓝种子在NaHCO3浓度为0-60mmol/l处理时均有萌发，且种子萌发主要集中在前4d。处理第1d，仅对照组和20mmol/l处理下种子萌发，发芽率分别为11.67%、1.67%;NaHCO3处理对羽衣甘蓝种子的萌发进程有抑制作用，随着NaHCO3浓度的增大，各处理同一时期种子累计萌发率下降，种子的初始萌发时间推迟。第2d，各处理组种子均有萌发，对照组发芽率为71.67%，20、40和60mmol/l处理时，发芽率分别为43.33%、26.67%和5%;第3d，对照组发芽率为95%，20、40和60mmol/l处理时，发芽率分别为65%、36.67%和6.67%;处理第4d，对照组与各NaHCO3处理组的发芽率基本稳定。
2.2.2 ?不同浓度NaHCO3溶液对羽衣甘蓝种子发芽率、发芽势、发芽指数与活力指数的影响 ? ?从表3可以看出，随着NaHC03溶液浓度的升高，羽衣甘蓝种子的发芽率和发芽势均呈逐渐下降趋势。不同浓度NaHC03处理与对照间发芽率和发芽势均差异显著。当NaHC03浓度为40、50和60mmol/l处理时，种子的发芽率与对照相比分别下降了50%、71.67%和88.33%，发芽势较对照分别下降了45%、56.67%和66.67%。浓度为60mmol/l时，发芽率和发芽势较对照组下降幅度极大，这说明高浓度的NaHC03溶液对羽衣甘蓝种子萌发具有显著抑制作用。
由表3可知，各处理与对照间发芽指数和活力指数差异均达到极显著水平，当NaHC03浓度为40和50mmol/l时，羽衣甘蓝种子的发芽指数与对照相比分别下降了18.4、23.77，活力指数较对照分别下降了38.09、39.04。当浓度达到60mmol/l时，羽衣甘蓝种子的发芽指数较小，活力指数为0。这说明高浓度的NaHC03盐溶液处理下，种子虽能萌发，但后期生长受到严重抑制，逐渐枯萎腐烂，无法继续生长。
2.2.3 ?不同浓度NaHCO3溶液对羽衣甘蓝胚根、胚芽生长的影响 ? ?由表4可知，随着NaHC03溶液浓度的升高，羽衣甘蓝种子胚根长和胚芽长均呈逐渐下降趋势，各处理与对照间胚根长和胚芽长差异均达到极显著水平。当NaHC03溶液浓度为20mmol/l时，平均胚根长为0.43cm，与对照相比减少了0.86cm，是对照的33.33%;浓度为40mmol/l时，平均胚根长为0.09cm，与对照相比减少了1.2 cm，是对照的6.98%;浓度达到60mmol/l时，羽衣甘蓝种子生长受到严重的抑制，胚根腐烂。这表明，随着NaHC03盐浓度的升高，羽衣甘蓝幼苗胚根生长受到的抑制作用增强，且在高浓度的NaHC03盐溶液下羽衣甘蓝幼苗胚根易腐烂。
从胚芽长数据来看（表4），浓度为40mmol/l时，平均胚芽长为0.23cm，与对照相比减少了1.24cm，是对照的15.65%;浓度达到60mmol/l时，羽衣甘蓝种子生长受到严重的抑制，胚根腐烂，平均胚芽长为0。这表明，随着NaHC03溶液浓度的升高，羽衣甘蓝幼苗胚芽生长在显著减缓，且在高浓度的NaHC03溶液处理下，羽衣甘蓝幼苗生长受抑制程度严重。
2.3 ?羽衣甘蓝种子耐盐浓度的确定
利用散点图中的二次函数来拟合相对发芽率与各盐浓度，得到（如表5）拟合方程，其中x表示盐浓度，y表示相对发芽率，以种子发芽率达到对照组的75%、50%、10%时对应的盐浓度作为羽衣甘蓝种子的耐盐适宜浓度、耐盐半致死浓度、耐盐极限浓度[13]。由表5可知，种子的相对发芽率与各盐浓度呈负相关。将相对发芽率带入各盐处理的拟合方程中，就可以得到羽衣甘蓝种子在萌发阶段对NaCL和NaHCO3 2种单盐胁迫的耐盐适宜浓度分别为76.46、26.57mmol/l，耐盐半致死浓度分别为130.80、38.77mmol/l，耐盐极限浓度分别为217.76、58.28mmol/l。以上结果表明，羽衣甘蓝种子对2种盐表现的抑制作用大小为：NaHC03〉NaCL。
3 ?讨论与结论
种子萌发是植物生命的开始，亦是植物整个生命周期中最重要，最脆弱的阶段[14]，其萌发过程除了受自身生物学特性影响外，还极易受到盐碱，干旱等外界环境胁迫的影响[15-16]，该阶段对种子耐盐性的研究是植物耐盐性早期鉴定、选择的依据。
3.1 ?不同浓度的NaCL和NaHCO3胁迫对羽衣甘蓝种子萌发指标的影响
当NaCL浓度为40mmol/l时，羽衣甘蓝种子的发芽率、发芽势分别为88.33%、53.33%，较对照分别减少了6.67%、41.67%，发芽指数、活力指数较对照分别减少了6.54、18.35，胚根长和胚芽长较对照分别减少了0.42、0.12 cm;当NaHCO3浓度为40mmol/l时，种子的发芽率、发芽势分别为45%、26.67%，较对照分别减少了50%、45%，发芽指数、活力指数较对照减少了18.4、38.09，胚根长和胚芽长较对照减少了1.2、1.24cm。可以看出高浓度的NaHCO3盐溶液对羽衣甘蓝种子的胚根、胚芽的生长抑制较NaCL盐溶液显著;在不同浓度的单盐胁迫处理下，羽衣甘蓝种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长和胚芽长均随盐浓度的升高而逐渐下降，即抑制效应随盐浓度的增加而增强，低浓度的盐胁迫对种子萌发的影响不明显，这与碱蓬[17]和蜡梅[18]种子在盐胁迫条件下的萌发特性基本一致。原因是低浓度盐胁迫时，种子自身可以缓和吸胀伤害，对萌发无显著影响，而高浓度盐作用时，种子吸胀过程中细胞膜受到破坏，通透性变大，溶质向外渗透，萌发受到抑制。
3.2 ?羽衣甘蓝种子耐盐性相关分析
在NaHCO3、NaCL胁迫下，耐盐适宜浓度分别为26.57、76.46mmol/l、半致死浓度为38.77、130.80mmol/l、极限浓度为58.28、217.76mmol;在综合2种单盐胁迫下羽衣甘蓝种子各项萌发指标的变化及耐盐能力发现，2种单盐溶液对羽衣甘蓝种子萌发所表现出来的抑制作用为：NaHC03〉NaCL。从总体结果看，高盐胁迫对羽衣甘蓝种子萌发抑制明显，但在低盐环境中种子萌发受到的影响较小，表现出一定的耐盐性，这与红果小檗[19]的研究结果相似。综合试验结果可知，羽衣甘蓝种子在一定浓度范围内的盐胁迫下，种子的各项发芽指标良好，表现出一定的耐盐性，这对羽衣甘蓝在盐碱地区的育种及园林应用有现实的指导意义。
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（编辑：李丹）
