全 文 :NaCl胁迫对不同藜豆品种种子萌发和幼苗生长的影响
张凤银,张 萍,陈元元
(江汉大学生命科学学院,武汉 430056)
摘 要:研究三个不同藜豆品种对NaCl胁迫的响应,筛选耐盐能力强的品种。在种子萌发时用不同浓度NaC1
溶液胁迫处理,测量发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数及子叶期幼苗的生长指标和根系活力。结果表明,
NaCl胁迫下,三个品种的发芽率、发芽势、发芽指数和种子活力均随NaCl浓度增加呈下降趋势;种子萌发受抑制
的NaCl最低浓度因品种不同而异,东兰花籽高于富川白籽,富川白籽高于东兰灰籽。幼苗生长对NaCl胁迫较种子
萌发敏感,在NaCl浓度大于30 mmol·L-1时,三个品种的幼苗生长均受到抑制,NaCl浓度越高藜豆幼苗生长受抑制
程度越强;幼苗根系活力均随NaCl浓度增加呈先上升后下降趋势,且在相同浓度NaCl胁迫下,东兰花籽幼苗根系
的活力高于其他两个品种,表明东兰花籽较东兰灰籽和富川白籽藜豆耐盐性强。
关键词:NaCl胁迫;藜豆;种子萌发;幼苗生长;根系活力
中图分类号:S529;S504.2 文献标志码:A 文章编号:1005-9369(2013)01-0045-04
张凤银,张萍,陈元元. NaCl胁迫对不同藜豆品种种子萌发和幼苗生长的影响[J].东北农业大学学报, 2013, 44(1): 45-48.
Zhang Fengyin, Zhang Ping, Chen Yuanyuan. Effect of NaCl stress on germination and seedling growth of different strains
of velvet bean (Stizolobium capitatum)[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2013, 44(1): 45-48. (in Chinese with
English abstract)
Effect of NaCl stress on germination and seedling growth of different
strains of velvet bean (Stizolobium capitatum)/ZHANG Fengyin, ZHANG Ping,
CHEN Yuanyuan(School of Life Sciences, Jianghan University, Wuhan 430056, China)
Abstract: To study the effects of NaCl stress on germination and seedling growth of different
velvet bean (Stizolobium capitatum) strains and to select salt tolerance strains. To treat the seeds with
different concentrations of NaCl solution during germination and to measure germination rate, germina-
tion energy, germinating index, vitality index, seedling growth index and root vigor. The results showed
that under NaCl stress, the germination rate, germination energy, germination index and seed vigor in
the three strains were all decreased with increasing concentrations of NaCl. The minimum concentra-
tions for depressing seedling germination were different with different strains with the highest minimum
concentration for Donglan figured seeds and the lowest minimum concentration for Fuchuan white
seeds. Seedling growth was more sensitive to NaCl stress than seedling germination, but seedling
growth was depressed when NaCl concentration was more than 30 mmol·L-1 in all the three strains.
Root vigor increased with increasing concentrations in suitable ranges, but decreased with further
increasing concentrations. It concluded that Donglan figured velvet bean was more tolerant to salt than
Donglan grey velvet bean and Fuchuan white velvet bean.
收稿日期:2011-09-05
基金项目:武汉市科技攻关项目(201120822281)
作者简介:张凤银(1964-),女,副教授,硕士,研究方向为园艺植物栽培生理。E-mail: zhangfengyin0811@126. com
Journal of Northeast Agricultural University
东 北 农 业 大 学 学 报第44卷 第1期 44(1): 45~48
2013年1月 Jan. 2013
盐胁迫是影响植物生长、降低农作物产量的
主要逆境因素之一[1]。植物耐盐机理以及如何提高
植物的耐盐性,增加在盐胁迫下农作物的产量一
直是关注焦点[2]。种子萌发和幼苗生长是植物生命
周期的关键时期。普遍采用在盐胁迫下植物种子
发芽、出苗和幼苗生长的生理指标变化来反映植
物受盐胁迫影响程度[3]。
藜豆(Stizolobium cochinchinesis),又名猫豆,
狗瓜豆,属豆科藜豆属一年生草本植物,原产亚
洲南部,分布于热带地区(美洲除外),我国四
川、云南、广西、贵州、广东、海南等省均有栽
培。藜豆既可食用又可作家畜饲料和绿肥,在山
地种植也具有防止水土流失效果。目前藜豆最主
要用途是从种子中提取左旋多巴作为药用。但藜
豆的耐盐性尚未见研究报道。本试验以在广西主
栽的3个藜豆品种的种子作为试验材料,研究不同
浓度NaCl胁迫条件下对种子萌发和幼苗生长的影
响,旨在了解藜豆种子萌发期的耐盐特性,以便
为藜豆耐盐品种的筛选提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料
东兰灰籽藜豆、东兰花籽藜豆(来自广西东兰
县)和富川白籽藜豆(来自广西贺州市富川瑶族自
治县葛坡镇)。
1.2 方法
1.2.1 浸种及发芽试验
晒种 2 d后挑选籽粒饱满无残缺的藜豆种子,
用温汤浸种法浸泡 1 h,捞出沥干后用浓度分别为
0、30、60、90、120、180 mmol·L-1的NaCl溶液浸
泡15 h,然后置于直径15 cm的培养皿内。培养皿
内铺有 2层吸水滤纸。每个培养皿内放置 40粒藜
豆种子,滴加一定量的盐溶液以保持湿润,对照
组滴加蒸馏水。种子萌发和幼苗生长在可控光照
培养箱中进行。温度控制为 28 ℃,湿度 80%。每
隔 2 d补充一定量的NaCl培养液,以种子润湿为
度。每个处理设置4个重复。
1.2.2 指标测定和数据处理
以胚根长相当于种子长一半作为发芽标准,
于催芽后次日起统计发芽种子数,第4天计算发芽
势(%),第 7天计算发芽率(%)和发芽指数(%)。
发芽势(%)=第 4天发芽种子数/总种子数×100%。
发芽率(%)=第 7 天总发芽种子数/总种子数 ×
100%;发芽指数(Gt)=∑(Gt/Dt),其中Gt为 t天内
的发芽种子数,Dt为相应的发芽天数。活力指数=
发芽指数×幼苗平均鲜重。
发芽试验第8天在每个处理的每个重复中分别
随机抽取 10株幼苗,测量芽长(cm)、根长(cm)、
鲜重(g),并用TTC法测定幼苗根系的活力[4]。
采用Excel 2003、DPS 2000软件对试验数据进
行统计分析。
2 结果与分析
2.1 NaCI胁迫对藜豆种子发芽势和发芽率的影响
在盐胁迫下,随NaCI浓度的增加,三个品种
藜豆种子的发芽势和发芽率均呈下降趋势,但不
同品种种子受盐胁迫的响应不同。结果见表1。
由表 1可知,东兰花籽在浓度 180 mmol·L-1时
才表现出盐胁迫响应;在0~120 mmol·L-1时,其发
芽势和发芽率与对照相比没有显著差异。而富川
白籽在浓度120 mmol·L-1时,其发芽率和发芽势与
对照相比明显下降。东兰灰籽种子的萌发对盐胁
迫最为敏感,发芽势在浓度 60 mmol·L-1时明显下
降,发芽率在120 mmol·L-1时明显受到影响。
2.2 NaCI胁迫对藜豆种子发芽指数和活力指数的
影响
由表 2可知,随着NaCl浓度的升高,不同品
种藜豆种子的发芽指数和活力指数均呈下降趋
势,且发芽指数和活力指数对NaCl胁迫的响应也
与藜豆品种有关。在 0~180 mmol·L-1 NaCl浓度范
围内,东兰花籽在180 mmol·L-1时发芽指数和发芽
活力显著降低,富川白籽藜豆和东兰灰籽的发芽
指数分别在120、90 mmol·L-1开始显著下降,活力
指数均在30 mmol·L-1时显著下降。
2.3 NaCI胁迫对藜豆子叶期幼苗生长的影响
由表3可以看出,随着NaCl浓度增加,3个藜
豆品种幼苗的根长、芽长、鲜重均呈现下降趋
势,且在不同品种间表现较一致,除东兰灰籽的
芽长外,均在NaCl浓度高于 30 mmol·L-1时受到盐
胁迫。
Key words: NaCl stress; velvet bean; germination; seedling growth; root vigor
东 北 农 业 大 学 学 报·46· 第44卷
表2 不同浓度NaCl胁迫对藜豆种子发芽指数和活力指数的影响
Table 2 Effect of NaCl stress on germination index and vigor index of velvet bean seeds at different concentrations
NaCl浓度(mmol·L-1)NaCl concentration
0(CK)
30
60
90
120
180
发芽指数 Germination index
东兰花籽Donglan figuredseeds
39.09a
39.81a
39.66a
33.06a
37.56a
13.92b
富川白籽Fuchuan whiteseeds
31.65a
31.72a
29.82ab
30.10ab
29.33b
22.39c
东兰灰籽Donglan greyseeds
33.33a
28.97ab
28.63ab
25.42bc
22.44cd
20.32d
活力指数 Vigor index
东兰花籽Donglan figuredseeds
65.55a
63.51a
59.52a
55.08a
53.43a
23.55b
富川白籽Fuchuan whiteseeds
132.24a
110.53b
93.38c
90.30cd
75.11d
43.68e
东兰灰籽Donglan greyseeds
103.70a
71.04b
58.50bc
47.96cd
32.59d
27.84d
表3 不同浓度NaCl胁迫对藜豆子叶期幼苗生长的影响
Table 3 Effect of NaCl stress on the growth of velvet bean seedlings at different concentrations
NaCl浓度
(mmol·L-1)NaClconcen-tration
0(CK)
30
60
90
120
180
东兰花籽Donglan figured seeds
芽长(cm)Stem length
4.08±0.19aA
3.24±0.39bB
2.57±0.19cC
2.31±0.12cC
1.17±0.15dD
0.51±0.16eE
根长(cm)Root length
12.60±1.18aA
8.59±0.28bB
5.85±0.63cC
3.83±1.03dD
1.46±0.17eE
0.86±0.17eE
鲜重(g)Fresh weight
3.43±0.16aA
3.01±0.05Bb
2.55±0.16cC
2.60±0.09cdC
2.23±0.21cC
2.28±0.19eC
富川白籽Fuchuan white seeds
芽长(cm)Stem length
4.96±0.10aA
3.60±0.09bB
3.28±0.15cC
2.32±0.10dD
1.86±0.08eE
0.62±0.11fF
根长(cm)Root length
13.30±0.72aA
8.33±0.14bB
7.16±0.32cC
3.40±0.44dD
2.48±0.38eD
0.99±0.12fF
鲜重(g)Fresh weight
4.79±0.11aA
4.00±0.00bB
3.77±0.04bcBC
3.58±0.24cC
3.13±0.22dD
3.01±0.09dD
东兰灰籽Donglan grey seeds
芽长(cm)Stem length
1.89±0.12aA
1.51±0.46abAB
1.10±0.68bcAB
0.74±0.40cdBC
0.52±0.15cdBC
0.07±0.08dC
根长(cm)Root length
6.72±0.36aA
4.58±1.15bB
2.76±1.09cC
1.14±0.52dCD
0.87±0.19dD
0.32±0.06dD
鲜重(g)Fresh weight
2.72±0.19aA
2.43±0.20bAB
2.16±0.12cBC
2.17±0.11cBC
2.00±0.02cC
1.92±0.05cC
观察发现,NaCl浓度为 30 mmol·L-1时,三个
品种藜豆幼苗叶色和叶片形态基本正常,主根较
粗壮、侧根较多。随着盐浓度的增加,各品种藜
豆出苗缓慢,茎短且瘦弱,有些叶尖略微卷曲或
叶尖焦枯,即所谓的“钠灼烧”和“氯灼烧”现象。
当盐浓度达到180 mmol·L-1时,藜豆种子出芽受到
严重抑制;根系的生长也明显受到抑制,随着盐
浓度的增加,主根越来越细短、逐渐无侧根。从
表1和表2的结果也说明种子萌发开始受盐胁迫最
低浓度明显高于幼苗的生长,这也说明幼苗的生
长对盐胁迫较敏感。
2.4 不同浓度NaCl胁迫对藜豆子叶期幼苗根系活
力的影响
根系活力直接影响到植株对矿质营养和水分
的吸收利用,从而对植株整体的生长发育起着决
定性的作用。
表1 不同浓度NaCl胁迫对藜豆种子发芽势和发芽率的影响
Table 1 Effect of NaCl stress on germination energy and germination rate of velvet bean seeds at different concentrations
NaCl浓度(mmol·L-1)NaCl concentration
0(CK)
30
60
90
120
180
发芽势(%)Germination energy
东兰花籽Donglan figuredseeds
75.90a
68.99a
77.32a
65.25a
67.12a
18.42b
富川白籽Fuchuan whiteseeds
77.71ab
79.54ab
85.69a
73.40ab
68.85b
44.04c
东兰灰籽Donglan greyseeds
83.85a
75.00ab
64.16bc
62.47bc
51.80cd
41.07d
发芽率(%)Germination rate
东兰花籽Donglan figuredseeds
82.24a
84.24a
88.02a
82.04a
70.98ab
37.16b
富川白籽Fuchuan whiteseeds
98.33a
96.67a
95.00a
89.00a
70.00b
71.00b
东兰灰籽Donglan greyseeds
85.69a
81.38a
79.54a
90.00a
67.21b
63.85b
注:不同小写和大写字母分别表示0.05和0.01水平差异显著。下同。
Note: Different small and capital letters denote significant difference at 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same as below.
张凤银等:NaCl胁迫对不同藜豆品种种子萌发和幼苗生长的影响第1期 ·47·
由图1可以看出,随NaCl浓度的增加,三个藜
豆品种的根系活力呈先上升后下降趋势。东兰灰籽
的根系活力在盐浓度为30~90 mmol·L-1时,变化较
为平稳,之后呈下降趋势。富川白籽藜豆的根系活
力在 30 mmol·L-1时最强,高于或低于此浓度时相
对较弱。在相同NaCl浓度下,东兰花籽的根系活
力普遍高于其他两个品种,在 60 mmol·L-1时其根
系活力最强。
NaCl浓度(mmol·L-1)NaCl concentration
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0.80.70.60.50.40.30.20.10根
系
活
力(
mg·
g-1 ·
h-1 )
Roo
tvig
or
0 30 60 90 120 180
东兰灰籽 Donglan grey seeds
富川白籽 Fuchuan white seeds
东兰花籽 Donglan figured seeds
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图 1 不同浓度NaCl对藜豆幼苗根系活力的影响
Fig. 1 Effect of NaCl stress on root vigor of velvet bean seedlings at different concentrations
3 讨论与结论
盐胁迫下,随盐浓度的增加,种子萌发和幼
苗的生长受抑制程度逐渐增加 [1-2]。与本试验藜豆
研究结果一致。低浓度盐对种子萌发影响因植物种
类不同而不同。有三种表现,低浓度促进种子萌
发;对种子萌发影响不大;抑制种子萌发[5-9]。藜豆
在低浓度NaCl下除种子活力因品种不同或表现抑
制或影响不大外,其发芽率、发芽势以及发芽指
数与对照差异不显著。
与生长相比,植物种子萌发时对盐胁迫更敏
感[10],在萌发阶段的耐盐状况反映该物种的耐盐程
度,这有利于耐盐植物的早期选择与评价[11]。3个藜
豆品种在NaCl胁迫下,其种子萌发和幼苗生长受抑
制的最低浓度因品种不同而不同。东兰花籽种子萌
发受胁迫的最低浓度高于富川白籽藜豆,富川白籽
藜豆高于东兰灰籽。藜豆不同品种种子萌发对NaCl
胁迫的响应不同,可能与种皮结构有关。东兰花籽
的种皮比东兰灰籽和富川白籽致密度高,在用NaCl
溶液浸泡时,Na+、Cl-相对来说容易进入后两者种子
内而引起离子的毒害。三个藜豆品种幼苗生长受盐
胁迫的最低浓度比较结果一致。发现种子萌发受
NaCl胁迫的最低浓度高于子叶期幼苗生长。在相同
浓度NaCl胁迫下,东兰花籽根系的活力均高于其他
两个品种。综上所述,在供试的三个藜豆品种中,
东兰花籽藜豆的耐盐能力最强。
在盐胁迫下,三个藜豆品种的幼苗根系活力
均表现出因盐胁迫的浓度不同而不同。在低浓度
时,随浓度的升高,根系活力增加,高浓度时则
下降,其机理还待进一步探讨。
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东 北 农 业 大 学 学 报·48· 第44卷