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盐胁迫对薏苡种子萌发及幼苗生长的影响



全 文 :作物杂志 Crops 2015(2) :140 - 143 DOI:10. 16035 / j. issn. 1001 - 7283. 2015. 02. 027
盐胁迫对薏苡种子萌发及幼苗生长的影响
田 鑫 钟 程 李性苑 杨 芩
(凯里学院环境与生命科学学院,556011,贵州凯里)
摘 要 以小白壳薏苡为试验材料,比较 NaCl、NaHCO3、Na2SO4、Na2CO3 对其种子萌发及幼苗生长的影响。结
果表明,随着 Na +浓度的升高,4 种盐处理薏苡种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、根长、芽长总体呈下
降趋势,抑制性 Na2CO3 > NaHCO3 > Na2SO4 > NaCl;薏苡幼苗生长中,丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量及
Na2SO4、NaCl处理中过氧化物酶(POD)活性呈上升趋势,均在 250mmol /L[Na
+]时达到最高;过氧化氢酶(CAT)
及 Na2CO3、NaHCO3 处理中 POD活性呈先增后降趋势,Na
+浓度分别为 200 和 150mmol /L时两酶活性最高。
关键词 薏苡;盐胁迫;种子萌发;幼苗生长
薏苡为禾本科薏苡属一年生草本植物,全国各
地均有栽培,主产于贵州、广西和云南等地,是中国
出口农产品之一[1 - 2]。具有健脾止泻、抗病毒、降血
压等功效,我国土地盐质化非常严重[3 - 4],有 700 多
万 hm2[5],是植物生长的主要限制因子之一,而种子
萌发期对盐碱胁迫反应最敏感[6],盐胁迫在禾本科
植物种子萌发方面已有研究[7 - 9]。本试验研究不同
盐离子及浓度对薏苡种子发芽及幼苗生长的影响,
旨在为盐碱地区薏苡生产和品种选育提供理论
依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
材料来源于贵州省黔西南地区,为小白壳薏苡。
1. 2 试验方法
于 2012 年 3 月选取子粒饱满、大小均匀的种子
经 0. 1%HgCl2 消毒 15min,置于铺有 2 层滤纸的培
养皿中,分别加入不同 Na +浓度(50、100、150、200、
250mmol /L)且不同种类(NaCl、NaHCO3、Na2SO4、
Na2CO3)的盐溶液,对照(CK)加入清水,每个处理
重复 3 次,每个重复用种 100 粒,在 25℃恒温培养
箱中暗培养 7d,培养期间每天固定时间补充一次相
同盐及浓度的溶液,每次以 4mL 保持盐浓度恒
定[10]。
作者简介:田鑫,讲师,从事作物育种研究
钟程为通信作者,讲师,从事蔬菜遗传育种研究
基金项目:贵州省科学技术基金[黔科合 J 字(2012)2301];贵州省
科学技术联合基金[黔科合 J字 LKK(2013)12]
收稿日期:2015 - 03 - 10;修回日期:2015 - 03 - 12
1. 3 测定方法
每天定时记录种子的萌发数(以胚根突破种皮
1mm为标准),直至第 7 天。第 4 天计算发芽势,第
7 天随机抽取 10 株幼苗用直尺量取其芽长和根长,
计算发芽率[11]。计算各发芽指标[12]的公式如下:
发芽率 = 7d 内每天总发芽种子数 /供试种子
数 × 100%
发芽势 = 4d 内发芽的种子数 /供试种子数 ×
100%
发芽指数(GI)=∑
Gt
Dt
(Gt:第 t 天的发芽数;Dt
为相应的发芽天数)
活力指数(VI)= GI × S[S 为平均幼苗长度(芽
长 +根长) ,单位:m]
在培养 8d 后,选取长势良好的幼苗(每皿 20
株) ,测量幼株的丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、过氧
化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)含量[13],数据处
理均采用 SPSS 20. 0 软件进行。
2 结果与分析
2. 1 不同盐及浓度处理对薏苡种子发芽率日变化
的影响
由图 1 可知,薏苡种子的发芽率是逐渐升高的,
发芽速率前期较快,5d 后趋于平稳。4 种盐处理薏
苡种子,萌发进程总的变化趋势是随 Na +浓度增加,
抑制种子发芽作用增强,种子的发芽率降低,但始发
时间相同。
NaCl处理具有低促高抑的特性(图 1 - A),
总第 165 期
50mmol /L NaCl处理薏苡种子萌发 1 ~ 4d,发芽率均
高于对照,但仅在第 3 天表现出显著差异,其 7d 发
芽率为 75. 83%,对照为 74. 17%,差异不显著。
100mmol /L NaCl表现出抑制作用,之后随着 Na +浓
度增加抑制增强。
注:不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0. 05) ,下同
图 1 不同盐及浓度处理薏苡种子发芽率的日变化
NaHCO3 和 Na2CO3 两种弱碱性盐均能抑制薏
苡种子发芽,50mmol /L[Na +]处理 7d 的发芽率分
别是 62. 50% 和 50. 83%,与对照相比差异显著,
250mmol /L[Na +]处理,种子的发芽几乎停滞。因
此 Na +浓度越高,抑制作用越强烈,发芽率越低。
4 种盐对发芽率抑制性有差异,Na2CO3 抑制性
最大;NaCl 和 Na2SO4 抑制性最小,在 250mmol /L
[Na +]处理 7d 的发芽率均是 28. 33%;结合平均值
及显著性分析,50mmol /L NaCl 不但没有抑制作用,
反而还促进了发芽,整体而言,同浓度下其对发芽的
抑制小于其余 3 种盐。因此,4 种盐抑制性表现为
Na2CO3 > NaHCO3 > Na2SO4 > NaCl。
2. 2 不同盐及浓度处理对薏苡种子发芽势的影响
由图 2 可知,随着 Na +浓度升高,4 种盐处理均
能够抑制薏苡种子发芽,种子发芽势总体呈下降趋
势。NaCl具有低促高抑制效应,50mmol /L NaCl 处
理明显促进种子发芽,发芽势为对照的 111. 42%。
100mmol /L NaCl处理明显抑制种子发芽,发芽势为
对照的 82. 86%。NaHCO3 与 Na2CO3 均为碱性盐,
未表现出低促高抑效应,50mmol /L 表现出抑制效
应,发芽势分别为对照的 71. 41% 和 85. 70%。
Na2SO4 250mmol /L[Na
+]处理的发芽势为 27. 8%,
较其他 3 种盐处理发芽势下降缓慢。因此,随
[Na +]增加,4 种盐处理发芽势呈不同程度下降。
图 2 不同盐及浓度处理对薏苡种子发芽势的影响
2. 3 不同盐及浓度处理对薏苡种子发芽指数的影响
由图 3 可知,随着 Na +浓度的增加,薏苡种子发
芽指数呈下降趋势,发芽速率降低。不同盐对薏苡
种子发芽指数影响具有 Na +浓度依赖性,Na +浓度
为 50mmol /L 时,NaCl 处理的种子发芽指数明显高
于对照,为对照的 107. 17%,Na2SO4 处理的种子发
芽指数与对照无明显差异,碱性盐 NaHCO3 和
Na2CO3 处理的种子发芽指数分别为对照的
83. 88%和 64. 64%。相同 Na + 浓度对种子发芽指
数的抑制效果为:Na2CO3 > NaHCO3 > Na2SO4 >
NaCl。
141田 鑫等:盐胁迫对薏苡种子萌发及幼苗生长的影响
2015 年第 2 期
图 3 不同盐及浓度处理对薏苡种子发芽指数的影响
2. 4 不同盐及浓度处理对薏苡种子活力指数、芽长、
根长的影响
由表 1 可知,随着 Na +浓度的增加,盐处理的薏
苡种子发芽受到抑制,芽的活力降低。Na +浓度为
50mmol /L时,NaCl 处理的种子活力指数为对照的
112. 86%,Na2SO4 处理的种子活力指数与对照无显
著差异,NaHCO3 和 Na2CO3 处理的种子活力指数分
别为对照的 83. 86%和 57. 73%。盐处理对种子活力
指数的影响为:Na2CO3 > NaHCO3 > Na2SO4 > NaCl。
表 1 4 种盐不同 Na +浓度处理对种子活力指数、芽长、根长的影响
Na +浓度
(mmol /L)
活力指数
NaCl Na2 SO4 NaHCO3 Na2CO3
芽长(cm)
NaCl Na2 SO4 NaHCO3 Na2CO3
根长(cm)
NaCl Na2 SO4 NaHCO3 Na2CO3
0 8. 39Bb 8. 39Aa 8. 39Aa 8. 39Aa 8. 22Aa 8. 22Aa 8. 22Aa 8. 22Aa 9. 23Aa 9. 24Aa 9. 24Aa 9. 24Aa
50 9. 31Aa 7. 23Aa 5. 63Bb 3. 41Bb 8. 29Aa 7. 53Bb 7. 68Ab 5. 29Bb 9. 77Aa 8. 92ABa 6. 28Bb 5. 68Bb
100 6. 41Cc 5. 96Bb 2. 87Cc 2. 30Cc 7. 84Bb 7. 27Bb 5. 00Bc 4. 47Cc 8. 13Bb 8. 30Bb 4. 84Cc 4. 63Cc
150 3. 90Dd 2. 97Cc 1. 11Dd 0. 74Dd 6. 70Cc 6. 21Cc 4. 16Cd 3. 62Dd 5. 60Cc 5. 52Cc 0. 73Dd 0. 51Dd
200 2. 49Ee 2. 02Dd 0. 66Ee 0. 31Ee 5. 87Dd 5. 78Cc 3. 25De 2. 72Ee 4. 69Dd 4. 58Dd 0. 44Ee 0. 24Dde
250 0. 72Ff 0. 42Ee 0. 06Ff 0. 06Ff 2. 92Ee 2. 40Dd 1. 20Ef 1. 81Ff 2. 01Ee 1. 66Ee 0. 17Ff 0. 67De
注:小写字母表示在 0. 05 水平上差异显著(P < 0. 05) ,大写字母表示在 0. 01 水平上差异显著(P < 0. 01)
4 种钠盐处理种子的芽长较对照有下降趋势(NaCl
50mmol /L除外),且碱性盐处理下降幅度较大,即:
Na2CO3 > NaHCO3 > Na2SO4 > NaCl。4 种盐对根长
的伤害也为:Na2CO3 > NaHCO3 > Na2SO4 > NaCl。
2. 5 幼苗期盐胁迫对薏苡生理的影响
由图 4 - A、4 - B、4 - C、4 - D可知,随着 Na +浓
度的增加,4 种盐处理种子的 MDA含量出现不同幅
度的增加;随着 Na +浓度的增加,4 种盐处理种子的
Pro含量也出现不同幅度的增加,各盐浓度处理间
差异显著;薏苡幼苗中的 POD 活性先升高后降低,
Na +浓度 250mmol /L时,POD的活性开始下降,4 种
盐处理间差异显著;幼苗中的 CAT活性先升高后降
低,当 Na +浓度为 200mmol /L 时,CAT 的活性开始
下降,此时 4 种盐处理间差异显著。
图 4 不同盐处理对薏苡幼苗 MDA、Pro、POD、CAT活性的影响
241 作物杂志 Crops
总第 165 期
3 讨论
3. 1 盐胁迫对薏苡种子萌发的影响
NaCl在低浓度下对薏苡种子发芽初期有促进
作用。50mmol /L NaCl处理 2 ~ 4d 的种子发芽率明
显高于对照(图 1 - A)。这与季芳芳等[10]的研究结
果一致。用此浓度 Na2SO4 处理的种子发芽指数与
对照无明显差异;高浓度的 NaHCO3 和 Na2CO3 处理
种子发芽指数明显降低,其抑制性大于 Na2SO4。本
研究结果表明,薏苡种子的发芽情况受盐浓度的高
低和 pH值的影响。在碱性盐环境下,易引起细胞
中单盐毒害,与活性氧清除能力降低有关[13]。随
[Na +]升高,4 种盐胁迫下薏苡种子的发芽率、发芽
势、发芽指数、活力指数明显降低,与孟红梅等[14]的
研究结果一致,抑制性表现为 Na2CO3 > NaHCO3 >
Na2SO4 > NaCl。
3. 2 盐胁迫对薏苡幼苗生长及生理特性的影响
随[Na +]升高,4 种盐胁迫均使根长、芽长、根
芽比明显降低,且碱性盐处理较中性盐降低更快,可
能与根尖细胞分裂能力强、幼嫩,对外界环境较为敏
感有关,是幼苗对胁迫环境的一种适应,这与杨晓英
等[15]的研究结果一致。本研究发现 NaCl 50mmol /L
处理种子的根长、芽长最大,250mmol /L处理的 POD
活性最高,150mmol /L 处理 CAT 活性最高,这 2 种
Na +浓度处理薏苡幼苗自身的应激反应最强,逆境
能诱导活性氧的形成,造成氧化伤害,但与马尧
等[16]的研究结果不一致,很可能是处理方法以及本
试验是用单种盐处理引起的。4 种盐处理薏苡幼苗
的 MDA含量升高,这与孟红梅等的研究结果一致,
250mmol /L处理 MDA 和蛋白质积累最高[14],但马
尧等认为 25mmol /L NaCl 胁迫下积累的蛋白质最
高、酶活性最强[16],这可能是品种间对盐敏感性不
同造成的。
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Effects of Salt Stress on Seed Germination
and Seedling Growth of Coix
Tian Xin,Zhong Cheng,Li Xingyuan,Yang Qin
(College of Environment and Life Sciences,Kaili University,Kaili 556011,Guizhou,China)
Abstract The coix with small white shell was used as experimental material,the effect of NaCl,NaHCO3,Na2SO4,
Na2CO3 on seed germination and seedling growth were conpated. Results indicated that with the increase of Na
+
concentration,the coix seed germination,germination potential,germination rate,germination index,vigor index,root
length,shoot length under four salt treatments were all declined,The order of inhibitory was:Na2CO3 > NaHCO3 >
Na2SO4 > NaCl. The malondialdehyde (MDA)and proline (Pro)contents increased during the Coix seedling
growth and both reached the highest at[Na +]250mmol /L. The peroxidase (POD)and catalase (CAT)activities
increased first and then declined,reaching the highest at 200mmol /L and 150mmol /L respectively.
Key words Coix;Salt stress;Seed germination;Seedling growth
341田 鑫等:盐胁迫对薏苡种子萌发及幼苗生长的影响