不同盐胁迫对任豆种子萌发的影响
梁文杰1,2, 应苗苗1,2, 戎建涛1,2, 权伟1,2, 潘泰妙3
1.温州科技职业学院 温州市农林渔生态系统增汇减排重点实验室,浙江 温州 325006
2.温州市农业科学研究院,浙江 温州 325006
3.永嘉县原野园林工程有限公司,浙江 永嘉 325102

作者简介:梁文杰(1991—),男,河南开封人,讲师,从事植物应用方面的研究工作,E-mail:lwj6000@163.com

摘要

采用不同浓度的NaCl、Na2CO3溶液对任豆种子进行胁迫发芽试验。通过测定任豆种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等指标并进行分析表明,随着NaCl、Na2CO3浓度的升高,任豆种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等均呈下降趋势。任豆种子萌发具有一定的耐盐性,NaCl的致死浓度为1.05%,Na2CO3的致死浓度为0.99%。

关键词: 任豆; 盐胁迫; 发芽率
中图分类号:S643 文献标志码:A 文章编号:0528-9017(2019)09-1551-03

土壤盐碱化和次生盐碱化问题在世界范围内广泛存在, 据联合国教科文组织(UNESCO)和粮农组织(FAO)不完全统计, 全世界盐碱地面积为9 540万hm2[1]。土壤的盐碱化治理已成为全球范围内迫切需要解决的重大课题。中国盐碱地面广量大, 据不完全统计, 目前我国盐碱地为991.33万 hm2, 西北、华北、东北西部和滨海地区都有分布, 且类型多样, 改造治理及合理开发利用这些资源, 是中国农业可持续发展的重要途径之一, 也对改善生态环境, 推动区域经济、社会和生态可持续发展具有特别重要的意义。浙江省是一个海洋大省, 海岸线总长6 486 km, 其中大陆海岸线长2 200 km, 面积超过500 m2的岛屿有3 061个, 共有滩涂资源26.067万km2, 绝大部分是盐碱地, 其中大量的盐碱地尚待开发利用[2]

近年来, 人们对盐碱地的治理开始由排盐工程转向筛选耐盐植物的生物治理。豆科植物在我国各地均有栽培, 且豆科植物具有适应范围广、抗逆性强、耐瘠薄、易栽培、生长迅速、萌蘖力强的特点, 可作为优质薪材; 其根部具根瘤, 能固定和利用大气中的游离氮素, 对土壤的形成、发育和植被的建立都有重要意义, 而且一些豆科植物具很高的观赏价值[3]

豆科植物的耐盐性研究多集中在豆科牧草类和作物类植物上。秦峰梅等[4]通过研究盐胁迫下紫花苜蓿CW400、紫花苜蓿公农2号和黄花苜蓿的种子发芽率、发芽指数、胚根、胚轴生长状况及脯氨酸含量发现, 黄花苜蓿耐盐性较紫花苜蓿CW400和紫花苜蓿公农2号强, 更适合在松嫩草地上种植; 张俊叶等[5]根据初萌时间、发芽率下降率、发芽指数、活力指数、平均发芽速度、相对发芽率、相对发芽势和耐盐指数8个指标, 应用隶属函数法确定九种豆科牧草(沙打旺、中苜3号紫花苜蓿、东方山羊豆、小冠花、百脉根、扁蓿豆、鹰嘴紫云英、白三叶、黄花苜蓿)苗期耐盐能力的强弱; 杨林等[6]研究了NaC1胁迫对5种豆科牧草种子发芽及幼苗生长的影响; 张海波等[7]比较了4个大豆品种出苗期和苗期的耐盐性; 慈敦伟等[8]对花生苗期的耐盐性指标进行了筛选; 王乐政等[9]对不同绿豆品种萌发期耐盐性进行了研究; 豆科木本植物的耐盐性研究目前仅有合欢、刺槐等少数几种植物[10, 11, 12]

任豆(Zenia insign Chun)又名任木、翅荚木等, 为豆科苏木亚科翅荚木属落叶乔木, 被列为国家Ⅱ 级重点保护野生植物, 具根瘤, 能改良土壤, 适应能力较强, 无论山区、丘岗、平原及四旁均可种植, 任豆的树形、叶、花、果独特, 可作为园林绿化树种。

1 材料与方法
1.1 材料

任豆种子购于漳浦县大山苗木场。

1.2 方法

1.2.1 盐胁迫梯度试验设计

两种盐分分别为NaCl和Na2CO3, 每种盐分浓度梯度设0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%。

1.2.2 盐胁迫处理

选取籽粒饱满且大小一致、无病虫害的任豆种子, 用质量浓度为1%的NaClO溶液消毒处理20 min后, 用蒸馏水冲洗3次, 然后用60 ℃始温的水浸种24 h, 将种子置于事先铺有2层滤纸的培养皿中, 每皿50粒种子, 分别加入不同浓度的盐溶液, 每处理6个重复, 以蒸馏水处理组为对照, 置于人工气候培养箱中培养, 光照温度、强度和时间分别设定为白天25 ℃、1 250 lx、16 h, 夜晚20 ℃、0 lx、8 h。连续培养观察8 d, 每天定时添加处理液保持滤纸湿润, 定时观察记录种子萌发数8 d, 发芽结束统计种子发芽率、发芽指数、发芽势和活力指数。

2 结果与分析
2.1 对任豆种子发芽率和发芽势的影响

表1可以看出, 随着NaCl浓度的升高, 任豆发芽率逐步降低, 在低浓度(0.1%~0.3%)NaCl胁迫下, 任豆的发芽率与对照无显著差异; 随着NaCl浓度的升高, 发芽率逐步降低, 且与对照有显著差异。在低浓度(0.1%)Na2CO3胁迫下, 任豆的发芽率与对照无显著差异; 随着Na2CO3浓度的升高, 发芽率逐步降低, 且与对照有显著差异。

表1 不同浓度的盐胁迫对任豆发芽的影响

发芽势反映种子的发芽速度和整齐度。从表1可以看出, NaCl胁迫下的任豆种子的发芽势均与对照种子的发芽势有显著差异, 且随着NaCl溶液浓度的升高, 发芽势逐渐降低, 表明NaCl胁迫抑制了种子的萌发速度。0.1% Na2CO3胁迫下的任豆种子的发芽势与对照无显著差异; 随着Na2CO3浓度的升高, 种子发芽势逐渐降低, 且均与对照有显著差异。

定义发芽率为0时的盐浓度为致死浓度, 对发芽率(y)和盐浓度(x)进行回归分析, 数学模型为y=-89.782 x2+0.040 4 x+99.007(NaCl); y=0.988 8 x2-109.09 x+103.52(Na2CO3)。

2.2 对任豆种子发芽的影响

种子发芽指数结合了种子萌发数目、速度及整齐度3个因素, 更能全面地反映种子的萌发情况。由表1结果可以看出, 随着NaCl浓度的升高, 任豆种子发芽指数逐步降低, 0.9%NaCl溶液胁迫条件下的任豆种子发芽指数仅为对照种子发芽指数的16.76%; 随着Na2CO3溶液浓度的升高, 任豆种子发芽指数逐步降低, 0.9%Na2CO3溶液胁迫条件下的任豆种子发芽指数仅为对照种子发芽指数的6.24%。

种子活力指数是种子发芽速率和生长量的综合反映。由表1可以看出, 任豆种子在NaCl胁迫下活力指数随盐浓度的升高而降低, 0.9%NaCl溶液胁迫条件下的任豆种子活力指数仅为对照种子活力指数的11.27%; 任豆种子在Na2CO3胁迫下活力指数随盐浓度的升高而降低, 0.9% Na2CO3溶液胁迫条件下的任豆种子活力指数仅为对照种子活力指数的3.48%。

2.3 对任豆种子相对盐害率的影响

相对盐害率反映了盐胁迫对种子萌发的伤害程度。由表1可以看出, 随着胁迫浓度的增加, 相对盐害率增大, 0.9% NaCl胁迫的任豆种子相对盐害率已达65.31%, 0.9%Na2CO3胁迫的任豆种子相对盐害率已达到89.79%。

2.4 对种子发芽后形态的影响

表2可以看出, 低浓度盐(NaCl浓度0~0.3%)胁迫对种子发芽后的子叶、根及根尖形态影响不大, 高浓度盐胁迫造成发芽种子的子叶发黄, 根尖损伤; 0.5%以上高浓度碱性盐(Na2CO3)对任豆发芽种子的子叶、根及根尖的损伤更大, 子叶腐烂, 根变短。据已有研究可知, 叶绿体对盐胁迫较敏感, 盐胁迫下叶绿素含量降低, 影响植物光合作用, 最先表现为叶子绿色变浅; 根作为植物吸收营养的主要器官, 在长时间盐胁迫条件下, 根尖细胞最先产生受害反应。

表2 盐胁迫对任豆发芽种子子叶、根及根尖形态的影响
3 讨论

任豆为我国华南地区特有树种, 是退耕还林栽植的重要树种, 具有树干通直、生长迅速、萌芽性强、天然更新好、抗性强、耐瘠薄等诸多优良特性。本文研究了NaCl、Na2CO3胁迫对任豆种子萌发阶段的影响, 结果表明, 低浓度NaCl、Na2CO3胁迫对任豆发芽率的影响较小, 高浓度NaCl、Na2CO3胁迫大大降低任豆种子的发芽率。这和段才绪等[13]在研究盐胁迫豆科植物决明子萌发时的结论一致。盐胁迫条件下, 任豆种子的发芽势、发芽指数、活力指数等指标在低浓度NaCl胁迫条件下均比对照种子的相关指标低。这一结论与李三相等[14]在研究盐胁迫山黧豆、大豆、豇豆、豌豆等豆科植物, 张秀玲[15]研究盐胁迫豆科绿豆种子萌发, 刘代艳等[16]研究盐胁迫豆科植物柠条锦鸡儿和紫花苜蓿种子萌发等的结论一致。

试验分析发现, 低盐浓度胁迫对任豆种子萌发率的影响较小, 但对种子的发芽指数和活力指数影响较大; 高盐浓度胁迫对任豆种子萌发率有显著抑制作用; 同时经比较发现, 碱性盐(Na2CO3)比中性盐(NaCl)对种子萌发的抑制作用更为明显。根据试验结果可知, 任豆种子发育期具有一定的耐盐性, 同时实验室所模拟的环境条件和真实盐碱地的环境条件有一定差异, 在实践运用中要充分考虑。

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