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盐胁迫对蓝蓟种子萌发及早期幼苗的影响



全 文 :收稿日期:2011 - 11 - 10
基金项目:乌鲁木齐高新区创业孵化专项(2008CHYFH14) ;新疆师范大学珍惜濒危物种保护生物学重点实验室资助。
作者简介:庞克坚(1965 -)男,山东巨野人,生药学专业,高级工程师,研究方向为中药资源学。E - mail:arnebia@ hotmail. com
doi:10. 3969 / j. issn. 1006 - 9690. 2012. 05. 0010
盐胁迫对蓝蓟种子萌发及早期幼苗的影响
庞克坚1,宋占丽2,赵晓英3
(1.新疆拓殖生物科技有限公司,新疆 乌鲁木齐 830011;2.石河子大学 生命科学学院,新疆 石河子 832003;
3. 新疆师范大学 生命科学学院,新疆 乌鲁木齐 830054)
摘 要 研究了不同浓度盐(NaCl)处理对蓝蓟种子发芽势、发芽率及幼苗生长的影响。结果表明:(1)不同盐胁迫
处理对蓝蓟种子的萌发具有显著影响。随着盐处理浓度的增加,发芽率呈下降趋势,蓝蓟在无盐环境(蒸馏水)和
低盐环境中(0. 05 mol /L)长势最好、发芽率最高、发芽速度最快。(2)将不同盐溶液处理 5 d的未萌发种子转移到
蒸馏水后,蓝蓟种子的萌发能力均可恢复,原来较高盐浓度(0. 3 mol /L ~ 0. 5 mol /L)下的种子在恢复后,其萌发恢
复率均在 75%以上,发芽率基本上随着原浓度的升高呈上升的趋势。研究表明,NaCl 处理对蓟种子没有造成伤
害,其抑制萌发是通过渗透效应而不是离子毒害。
关键词 蓝蓟;盐胁迫;种子萌发;幼苗
中图分类号:R931. 2 文献标识码:A 文章编号:1006 - 9690(2012)05 - 0037 - 04
Effects of Salt Stress on Germination and Seedling Growth of
Echium vulgare L.
Pang Kejian1,Song Zhanli2,Zhao Xiaoying3
(1. Xinjiang Expansion Biotech Co.,Ltd.,Urumqi 830000,China;2. College of Life Sciences,Shihezi
University,Shihezi 832003,China;3. College of Life Science,Xinjiang Normal University,Urumqi
830054,China)
Abstract The effects of NaCl at different concentrations on the germination vigor,germination rate and
seedling growth of Echium vulgare L. were studied. The results revealed that: (1)Treating with different
salt concentrations exerted notable influence on seed germination of Echium vulgare L. . Its germination
rate decreased with the increase of salt concentrations. However,blueweed could grow healthy in salt -
free or low salt concentration of 0. 05 mol /L conditions,with the highest germination rate and fastest ger-
mination speed. (2)After treating with different concentrations of salt for five days,seed germination of
blueweed got recovered after transferring to distilled water. Treated with higher salt concentrations of 0. 3
mol /L - 0. 5 mol /L,its seed germination recovery rate could be more than 75% and,the germination
rate rose with the original salt concentration basically. Further research showed that NaCl treatment would
not cause damage to blueweed's seeds,and it inhibited the seed germination by penetration rather than by
ion's poison effect.
Key words Echium vulgare L.;salt stress;germination;seedlings
蓝蓟(Echium vulgare L.)为紫草科蓝蓟属 2 年
生草本植物,该属植物有 40 余种,主要分布于非洲、
欧洲及亚洲西部。我国仅一种,分布在于新疆天山
西部(伊犁地区)和阿勒泰的山地草原、河谷及山
坡[1 - 2]。在民间其全草或花用于腹胃热解,热咳痰
喘,食欲不振,头晕头痛等症的治疗[3]。蓝蓟花期
长,耐旱、耐寒,是优秀的蜜源植物和园林化境绿化
草种[4],同时小坚果内富含多不饱和脂肪酸,是理
—73—
第 31 卷第 5 期
2012 年 10 月
中 国 野 生 植 物 资 源
Chinese Wild Plant Resources
Vol. 31 No. 5
Oct. 2012
想的化妆品和药品原料[5 - 6]。
新疆属于干旱半干旱地区,由于降水不足,淋溶
作用弱,地下水的蒸发和蒸腾强烈或降雨给土壤带
来的盐分[7],使土壤发生盐渍化或次生盐渍化,
NaCl是新疆土壤盐分的主要组成[8]。关于对蓝蓟
的研究,国外有较多的探索,其中包括花蜜制品的安
全性[9 - 10]、风媒传粉[11]、解剖结构、栽培利用及育
种等领域。但是蓝蓟是否耐盐碱,是否适合在盐碱
化土壤中生长,目前尚未见报道。所以,本实验是通
过对野生的蓝蓟种子在不同 NaCl 浓度下萌发及早
期幼苗生长状况的研究,探索蓝蓟是否适合在盐渍
化土壤中生长,为新疆大面积盐碱土的利用和特有
植物资源的开发提供理论依据。
1. 1 实验材料
供试的蓝蓟种子采于新疆布尔津县。净选后采
用籽粒饱满、均匀一致、无虫害的种子进行试验。
1. 2 方法
1. 2. 1 盐胁迫对蓝蓟种子萌发的影响
在不同浓度的 NaCl 溶液中进行种子的盐分胁
迫萌发实验,浓度梯度为 0、0. 05、0. 10、0. 20、0. 30、
0. 40、0. 50 mol /L,共 7 个处理。将种子置于直径为
90 mm的培养皿中,内铺 2 层滤纸(90 mm)。每组
25 粒,加 NaCl溶液 3 mL,每个处理 3 次重复。萌发
实验于 25 ℃光照培养箱(MGC - 250)中进行。以
长出 2 mm胚根视为萌发。每日定时称重并补充蒸
发的水分,使各处理组盐浓度维持不变,发芽周期为
5 d。
1. 2. 2 盐胁迫对蓝蓟早期幼苗生长的影响
第 5 天种子萌发稳定后,把未萌发的种子,转移
到蒸馏水中继续培养 5 d,观察不同盐处理的种子的
萌发恢复情况,并计算萌发恢复率,测量胚轴、胚
长度。
1. 2. 3 测定指标
萌发率(%)=发芽终期正常发芽粒数 /播种总
数 × 100%
萌发指数(GI)=∑(Gt /Dt)。Gt 为 t 时间内发
芽种子粒数,Dt为相应发芽天数。
简化活力指数 =发芽指数 ×平均苗长(cm)。
萌发恒定时各盐浓度的种子的胚根、胚轴的平
均长度。
试验数据采用 Excel 处理后,用 Excel 作图,并
使用 SPASS13. 0 统计软件对 NaCl 浓度和萌发率进
行单因素方差分析。
2 结果与分析
2. 1 盐胁迫对蓝蓟种子萌发的影响
2. 1. 1 盐胁迫对蓝蓟萌发率的影响
表 1 NaCl处理对蓝蓟种子萌发的影响
(MEAN ± SE)
浓度 /(mol /L) 发芽率 /% 发芽指数
0 94. 67 ± 4a 11. 64 ± 0. 18a
0. 05 85. 33 ± 4a 9. 24 ± 0. 23b
0. 10 72. 00 ± 6. 9b 7. 63 ± 0. 59c
0. 20 13. 33 ± 4. 8c 1. 15 ± 0. 44d
0. 30 4. 00 ± 2. 3c 0. 26 ± 0. 14 d
0. 40 2. 67 ± 2. 7c 0. 15 ± 0. 15 d
0. 50 2. 67 ± 2. 7c 0. 15 ± 0. 15 d
注:同列不相同字母表示在 P﹤ 0. 05 水平上差异显著,相同
字母表示差异不显著。
由表 1 可以看出:
(1)蒸馏水中蓝蓟种子发芽率为 94. 67%,0. 05
mol /L的 NaCl处理对蓝蓟种子的发芽率开始有抑
制作用,随着处理浓度的升高,抑制效应显著增强。
0. 2 mol /L的 NaCl溶液中发芽率不到 50%。在 0. 1
mol /L ~ 0. 2mol /L时,下降幅度最大,说明 0. 1 mol /
L以上的盐浓度对蓝蓟种子萌发影响最大。在 NaCl
浓度为 0. 40 mol /L 和 0. 50 mol /L 时,萌发率最低。
由此可知,蓝蓟种子发芽的最适宜环境是无盐环境
或低盐环境。
(2)发芽指数则反应了种子萌发的速度,发芽
指数大表明发芽速度快。由图 1 我们可以看出发芽
指数同发芽率一样也随着 NaCl浓度的增加而下降,
但下降幅度较大,当盐浓度大于 0. 10 mol /L 时,与
对照相比,下降率就达 70%以上。整体上看,蓝蓟
在蒸馏水中发芽速度最快。
2. 2 盐胁迫对蓝蓟早期幼苗的影响
表 2 盐胁迫对蓝蓟早期幼苗生长的影响(MEAN ± SE)
浓度
/(mol /L)
简化活
力指数
平均长度 / cm
胚根 胚轴
0 100. 48 7. 3 ± 0. 33 a 1. 3 ± 0. 25 a
0. 05 46. 84 1. 07 ± 0. 58 b 1 ± 0. 1 a
0. 10 24. 17 2. 73 ± 0. 95 b 0. 43 ± 0. 12 b
0. 20 0. 58 0. 37 ± 0. 09 c 0. 13 ± 0. 03 bc
0. 30 0. 07 0. 2 ± 0. 2 c 0. 07 ± 0. 07 bc
0. 40 0 0 c 0 c
0. 50 0 0 c 0 c
注:同列不相同字母表示在 P﹤ 0. 05 水平上差异显著,相同
字母表示差异不显著。
(1)分别对蓝蓟种子萌发 5 d后的胚根长度、胚
芽长度进行测定,测定结果见表 2。从表 2 可以看
出,NaCl盐溶液对蓝蓟胚根、胚芽的生长都有抑制
—83—
中 国 野 生 植 物 资 源 第 31 卷
作用,在不同浓度的 NaCl盐胁迫下,蓝蓟幼苗胚根、
胚芽长度都较蒸馏水中短。不同的是对胚芽的抑制
作用明显大于对胚根的抑制作用,随着胁迫时间的
延长,在较高 NaCl 浓度下,蓝蓟幼苗胚根缩短。由
表 2 可知,当 NaCl浓度达到 0. 30 mol /L 时,第 5 天
蓝蓟幼苗的胚根长度是 0. 14 cm,比对照组短 6. 97
cm,当 NaCl浓度达到 0. 4 mol /L和 0. 5 mol /L时,胚
根、胚芽不伸长。
(2)简化活力指数反应了种子萌发的整齐度,
简化活力指数大表明幼苗长势好。由表 2 我们可以
看出活力指数同发芽率一样也随着 NaCl 浓度的增
加而下降,但下降幅度较大,当盐浓度大于 0. 10
mol /L时,与对照相比,下降率就达 99%以上。整体
上看,蓝蓟在蒸馏水中幼苗长势最好。
2. 3 盐胁迫解除后蓝蓟的萌发及早期幼苗生长
情况
从图 1 和图 2 可以看出:
(1)NaCl胁迫解除后,蓝蓟种子的萌发能力均
可恢复,其发芽率基本上随着浓度的升高呈上升的
趋势。在盐胁迫解除后,对照组的蓝蓟种子发芽率
为 0。在原 0. 20 mol /L、0. 30 mol /L、0. 4 mol /L、0. 5
mol /L盐溶液处理的不萌发的种子在盐胁迫解除后
的发 芽 率 分 别 达 49. 66%、81. 01%、76. 67%、
78. 22%。从整体上看,不萌发的种子在胁迫解除后
仍具有较高的萌发力。
(2)盐胁迫解除后,除 0、0. 05 mol /L 盐胁迫处
理以外,蓝蓟的胚根长度都大于 5 cm,胚轴长度大
于 0. 8 cm。在 0. 20 处理过的胚根和胚轴最长,为
7. 06 cm以及 1. 01 cm。胚轴、胚根基本上随着盐浓
度的升高而上升。这说明经盐处理后,二者的耐盐
能力得到锻炼。所以胚根、胚轴的恢复能力增强。
3 结 论
通过盐胁迫对蓝蓟种子萌发影响得出以下结
论:
3. 1 种子萌发率随 NaCl 溶液浓度的增大而下降,
种子发芽受到抑制。蓝蓟种子萌发最好的条件是在
无盐环境中或低盐环境。
3. 2 盐胁迫对蓝蓟种子的萌发未产生永久抑制作
用。盐胁迫解除后,种子萌发率随着 NaCl溶液浓度
的增大逐渐升高,大于 0. 20 mol /L NaCl溶液中,萌
发恢复率大于 70%。经盐处理后,胚轴、胚根的耐
盐能力得到锻炼。
4 讨 论
大多数实验证明盐生植物的种子在蒸馏水中萌
发得最好,随着盐度的升高,萌发率逐渐下降,直到
完全被抑制,但多数植物的种子在转入淡水中后能
够恢复活力。这一现象表明,在高盐溶液中,是低水
势(渗透效应)抑制了种子萌发,而渗入种子中的离
子在种子转至蒸馏水中时又使其内部渗透势相对降
低(离子效应) ,因而促进种子吸水,加速种子萌发。
若盐溶液浓度过高,超过种子耐受限度或盐离子本
身对种子有毒害作用,则可能造成永久性毒害,使种
子完全丧失活力。
蓝蓟种子在蒸馏水中萌发率为 94. 67%,从
NaCl浓度≥0. 20 mol /L开始,蓝蓟种子萌发率逐渐
下降,到 0. 50 mol /L 时,种子萌发率只有 2. 67%。
这与大多数种子盐胁迫结果相似,盐分对种子萌发
起抑制作用,并且发芽率与盐分浓度呈显著负相关。
当蓝蓟种子解除盐胁迫复水后,在原来高浓度
盐溶液中不萌发的蓝蓟种子,其萌发恢复率基本上
随原 NaCl溶液浓度的增大逐渐上升,在 0. 20 mol /L
~ 0. 50 mol /LNaCl溶液处理的不萌发的种子在盐胁
迫解除后的萌发率分别达 49. 66%、81. 01%、
76. 67%、78. 22%。说明其蓝蓟没有受到离子毒害,
NaCl抑制萌发主要是通过渗透胁迫。从整体上看,
不萌发的种子在胁迫解除后仍具有较高的萌发力。
说明盐胁迫对蓝蓟种子的萌发未产生永久抑制作
—93—
第 5 期 庞克坚,等:盐胁迫对蓝蓟种子萌发及早期幼苗的影响
用。这一结果与梭梭(Aeluropus lagopides)、灰绿黎
(Chenopodium glaucum)、盐地碱蓬(S. salsa)种子等
的结果一致[12 - 14]。自然条件下,当土壤盐分浓度大
于蓝蓟种子萌发的忍受范围时,蓝蓟种子因萌发被
抑制而保留在土壤中,但当春秋季节降雨、融雪发
生时,导致土壤表面的盐分随降水而浓度降低,这时
种子可迅速萌发并成功定植。这种生态适应性有利
于蓝蓟群落的更新。快速萌发和恢复萌发是蓝蓟适
应高盐环境的重要机制。
参考文献
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209 - 212.
(上接第 36 页)
表 5 不同浓度甜茶苷感官审评结果
实验编号 0. 2 mg /mL 0. 4 mg /mL 0. 6 mg /mL 0. 8 mg /mL 1. 0 mg /mL
70%甜茶苷原样
溶液略显淡黄色,起
少许泡沫,微甜 +,
略有苦味
溶液显淡黄色,起些
许泡沫,甜 + +,
有苦味
淡黄色溶液,起沫,
甜 + + +,有苦味
淡黄色溶液,泡沫明显,
甜 + + + +,苦味重
溶液略显黄色,泡沫多,
甜 + + + +。苦味重
A1D
A2D
白色溶液,起少许
泡沫,微甜 +
白色溶液,起
泡沫,甜 + +
白色溶液,起沫,
甜 + + +
溶液略显淡淡的
黄色,有泡沫
明显,甜 + + + +
溶液显淡黄色,
泡沫多,甜 + + + +
A3D
A4D
B3D
B4D
4 结 论
通过实验室的一系列研究,可以得出:比较聚酰
胺与大孔吸附树脂的吸附与脱附能力,皆为后者强;
但比较不同吸附材料处理所得甜茶苷单体的纯度,
则是聚酰胺所吸附的样纯度高,特别是 25%乙醇的
处理样。实验最终到高纯度的甜茶苷单体,证明此
方法可获得高纯度的甜茶苷。但如若应用于工业,
如考虑将甲醇试剂改用成急性相似的无毒性溶剂。
另一方面,从甜茶苷的感官审评看,其作为食品添加
剂———甜味剂的效果也是可行的。
通过本次实验,阅读文献,发现对甜茶的研究还是
值得深入探讨的。如:①将野生的甜茶进行选种、育
种、驯化,有计划的管理和栽培,从而增加产量;②将甜
茶的加工工艺中融入传统茶类的加工方式,制成类茶
饮料,从而直接市场销售,满足部分消费者的需求。
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中 国 野 生 植 物 资 源 第 31 卷