免费文献传递   相关文献

Effects of NaCl on seed germination and seedling growth of Halocnemum strobilaceum

NaCl对盐节木种子萌发和幼苗生长的影响及促进根尖生长的细胞学研究



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015058 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
房娟娟,武玉玲,刘云,宫慧芳,马荣岗,胡灵芝,陈惠.NaCl对盐节木种子萌发和幼苗生长的影响及促进根尖生长的细胞学研究.草业学报,
2015,24(12):196203.
FANGJuanJuan,WUYuLing,LIUYun,GONGHuiFang,MARongGang,HULingZhi,CHENHui.EffectsofNaClonseedgerminationand
seedlinggrowthof犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿.ActaPrataculturaeSinica,2015,24(12):196203.
犖犪犆犾对盐节木种子萌发和幼苗生长的影响及
促进根尖生长的细胞学研究
房娟娟,武玉玲,刘云,宫慧芳,马荣岗,胡灵芝,陈惠
(山西师范大学生命科学学院,山西 临汾041004)
摘要:为了筛选基于 MS培养基的盐节木种子萌发与幼苗生长的最佳 NaCl浓度,及初步探讨 NaCl渗透胁迫作用
(使用 MS盐消除了NaCl的离子毒害作用)促进根生长的机制,以 MS为基本培养基研究了不同浓度的NaCl(0~
700mmol/L)对贮存7年的盐节木种子在三角瓶中萌发及幼苗生长的影响,并用光学显微镜对适宜盐浓度促进盐
节木根伸长的初步机制进行了根尖形态与细胞学观察。结果表明,1)储藏7年的种子仍有活力,对照组的活力指
数和萌发率分别为3.36和74.46%,但萌发时间与前人比较有所延迟。2)盐节木种子的萌发具有不同步性,初始
萌发天数为6~8d,萌发可持续到25~30d。3)基于 MS培养基盐节木种子萌发最佳浓度为100~200mmol/L,
与对照比可使萌发时间提早2d,且盐害率为负值。4)幼苗生长适宜的NaCl浓度范围为100~300mmol/L,最佳
浓度为200mmol/L;盐对幼苗表型的影响是 MS0 和NaCl>300mmol/L的 MS培养基中生长的幼苗在1个月内
能促进多数幼苗下胚轴变红,3~4个月后多数幼苗同化枝变红,而附加100~200mmol/LNaCl的培养基植株大
多数呈绿色。5)根尖细胞学观察可知:MS附加100和200mmol/LNaCl促进根生长的原因是:NaCl促进了根尖
分生组织细胞的分裂和伸长区与成熟区细胞的伸长,因而加速了根冠细胞的程序性细胞死亡,表现为根冠细胞脱
落加快。本研究为盐节木耐盐机理的继续深入研究打下了一定的基础。
关键词:盐节木;NaCl浓度;种子萌发;幼苗生长;细胞学观察;组织培养法  
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犖犪犆犾狅狀狊犲犲犱犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀犪狀犱狊犲犲犱犾犻狀犵犵狉狅狑狋犺狅犳犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿
FANGJuanJuan,WUYuLing,LIUYun,GONGHuiFang,MARongGang,HuLingZhi,
CHENHui
犆狅犾犾犲犵犲狅犳犔犻犳犲犛犮犻犲狀犮犲,犛犺犪狀狓犻犖狅狉犿犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犔犻狀犳犲狀041004,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:InordertoidentifytheoptimalNaClconcentrationinMS(MurashigeandSkoog)mediumforseed
germinationandgrowthof犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿,andtorevealtheprimarymechanismofsaltosmotic
stress(usingMSsaltmedium)promotionofrootgrowthinthisspecies.WeusedMSmediumasabasicmedi
umandaddeddifferentconcentrationsofNaCl(0-700mmol/L)andmeasuredtheresponseofseedgermina
tionandseedlinggrowthbyculturingseedsstoredfor7years.Inadditionseedlingroottipswerecultivatedon
mediawithoptimumsaltconcentrationtoalowmorphologicalandcytologicalobservationsunderalightmicro
scope.After7yearsofstorageseedretainedvigor;theseedvigorindexandseedgerminationrateofthecon
第24卷 第12期
Vol.24,No.12
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
2015年12月
Dec,2015
收稿日期:20150127;改回日期:20150318
基金项目:山西师范大学高等学校大学生创新性实验项目(SD2011CXSY9,SD2012CXSY38)资助。
作者简介:房娟娟(1988),女,山西襄汾人,硕士。Email:839652226@qq.com。武玉玲(1989),女,山西洪洞人,本科。Email:32852624@qq.
com。刘云(1990),女,山西平遥人,在读硕士。共同第一作者Theseauthorscontributedequalytothiswork.
通信作者Correspondingauthor.Email:xhchen_0809@163.com
troltreatmentwas3.36and74.46%respectively,butgerminationtimeappearedtobedelayed.Seedgermina
tionwasnotsynchronized,beginningafter6-8daysandcontinuedfor25-30days.Theoptimumconcentra
tionofNaClinMSmediumforseedgerminationrangedfrom100to200mmol/Landcomparedwiththecon
trolgroup,seedsgerminated2daysearlier.However,atNaClconcentrationsover400mmol/Lseedgermina
tionwasstronglyinhibited.ThemostappropriatesaltconcentrationrangeinMSmediumforseedlinggrowth
was100-300mmol/Landtheoptimumconcentrationwas200mmol/L.Observationofplantphenotypere
vealedthatseedlingsculturedonmediawithnoormediumsalt(>300mmol/L)producedredhypocotylsand
subsequentlyredpigmentationinmostplanttissue(3-4monthsgrowth).Roottipsfromseedlingsculturedin
mediumsaltconditionshadacceleratedroottipceldivisionandelongationandsubsequentlypromotedrootcap
celdeathandabscission.Thisinvestigationprovidedagoodfoundationforfurtherstudyonthesaltresistance
mechanismof犎.狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿;NaClconcentration;seedgermination;seedlinggrowth;cytological
observation;tissueculture
盐节木(犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿)属于藜科(Chenopodiaceae)盐节木属(犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿)的一种多年生矮
小肉汁半灌木,分布于非洲北部到欧洲的地中海,直到亚洲西部地区的盐碱地上[1],在我国主要分布于新疆和甘
肃北部地区,是盐生荒漠群落建群种之一[12],属于多汁盐柴类半灌木荒漠群落类型[3],在有些地区能够形成单优
群落[4]。盐节木具有很强的耐盐能力,甚至能够在土壤表面具有5~10cm厚盐壳的生境中存活[5],盐节木是秋
季牲畜的优良饲料,具有一定的经济价值。目前,关于盐节木的研究人们已关注了种子的萌发[1,6]、盐对幼苗根
长的影响[1,7]、群落特征[89]以及体内植物次生代谢产物类物质如黄酮、咖啡酸酯及香豆素等的提取和资源开
发[1011]等方面的研究。最近,也开始涉及耐盐基因的克隆和表达方面的研究[12]。
关于盐节木种子萌发的研究,已有Qu等[1]及高瑞如等[67]的文献报道,他们验证了盐分是限制盐节木种子
萌发的因素之一,光照能提高盐节木的萌发率,最适萌发温度为25~30℃等。盐节木种子为小粒种子,前人对盐
生植物小粒种子一般采用在沙基中或培养皿水浸滤纸表面萌发[1,67,1213]的方法,该方法受温度湿度不稳、需称重
法补水、水淹、细菌滋生和沙埋机械阻力[14]等因素的影响;而且,单盐NaCl溶液由于Na+毒害作用使得适宜种子
萌发和幼苗生长的浓度低于土盐复合盐的浓度[6]。曾幼龄等[15]研究表明,盐碱地区盐胁迫下植物的萌发生长受
抑制与渗透胁迫和离子毒害两种效应有关,并且盐生植物中起主要抑制作用的是渗透胁迫而不是离子毒害,本文
利用组织培养法,基于 MS培养研究不同浓度NaCl对储存7年之久的盐节木种子萌发和幼苗生长的影响,主要
反映的是NaCl的渗透胁迫作用,旨在筛选基于 MS培养基的最佳NaCl浓度,研究长期贮存盐节木种子的活力,
为进一步研究NaCl对盐节木渗透胁迫的耐盐机理建立有效的研究方法。该法是在无菌、恒温、恒湿及营养充分
的条件下进行的,不需要补水,可以克服前人方法的缺点,经过连续转移继代培养还可以清晰地观察到不同盐浓
度对幼苗不同时期的生长发育表型的变化。前人只做过不同盐浓度对盐节木幼苗根长生长的影响[1],但对促进
根生长的根尖形态学和细胞学方面尚未研究。本研究拟进行以下3个方面的研究:1)基于 MS培养基,pH=5.8
条件下,盐节木种子萌发、幼苗生长的最佳NaCl浓度的确定;2)储存7年的盐节木种子活力探究;3)适宜NaCl
浓度促进盐节木幼苗根生长的细胞学探究。
1 材料与方法
1.1 实验材料
盐节木种子由本单位高瑞如老师于2003年采自新疆古尔班通古特沙漠南缘五家渠市蔡家湖盐节木自然分
布的群落中,种子贮于牛皮纸袋中,在室温 (20~27℃)下通风处保存3年后转到4℃保存4年。于2010年10
月-2011年2月进行种子萌发、幼苗生长实验。2013年补充了幼苗根尖细胞学观察实验。种子千粒重为
(0.093±0.004)g,长(0.673±0.069)mm,宽(0.439±0.038)mm。
791第12期 房娟娟 等:NaCl对盐节木种子萌发和幼苗生长的影响及促进根尖生长的细胞学研究
1.2 实验方法
1.2.1 培养基的配制  MS为基本培养基,实验共设置7个NaCl浓度梯度(100,200,300,400,500,600,700
mmol/L)和1个对照组(0mmol/L),每组设置6个重复,调pH为5.8,琼脂8g/L,蔗糖10g/L,将培养基分装
于100mL锥形瓶中,每瓶40mL,共48瓶。
1.2.2 种子的消毒及接种  取适量种子于eppendorf(EP)管中,在超净工作台内用70%乙醇处理1min后
用0.1%(w/v)升汞消毒8min,无菌水冲洗3~4次,吸去多余水分。用解剖针挑取消毒后的成熟种子,每次1
粒,接种在培养基上,每瓶30粒。培养温度25℃左右,光周期为12h光照/12h黑暗,相对湿度为50%左右,光
照强度约3000lx,每月更换1次新鲜培养基。
1.2.3 盐节木种子萌发指标的计算方法  种子接种后,1~2d观察1次,以胚根露出种皮且胚根长度大于等
于种子长度作为萌发的标准,分别在接种后的10,15,20,25,30d统计萌发率。种子发芽率(%)=萌发种子粒
数/接种种子粒数×100;种子发芽势(%)=发芽初期比较集中的天数的发芽率(30d);发芽指数(犌犐)=∑犌狋/犇狋,
式中,犌犐 为在狋日的发芽数(30d),犇狋为发芽天数[16];活力指数=(胚芽长+胚根长)×发芽指数;相对盐害率=
[(对照发芽率-盐处理发芽率)/对照发芽率]×100%[17];相对发芽率=(盐处理发芽率/对照发芽率)×
100%[18]。
1.2.4 幼苗生长发育表型的观察  分别培养1,2,3,4个月后,从各个盐浓度组选取30株代表性幼苗测量其
株高和根长,并对4个月植株进行拍照。
1.2.5 幼苗根尖的细胞学及形态观察  盐节木种子同步化萌发5d后,选取形态大小相同的幼苗转接到含琼
脂10g/L直径90cm的培养皿中,实验共设置4个NaCl浓度梯度(100,200,300,400mmol/L)和1个对照组
(0mmol/L),每组设置3个重复,每皿30株幼苗分3行排列,进行平板垂直培养,培养10和30d后,各选取10
株代表性幼苗,截取约0.8cm长的根尖,将根尖浸入2/3HCG透明液(HCG透明液:80g水合氯乙醛,10mL甘
油,溶于30mL蒸馏水中)中透明5min,然后在OLYPUSX51型显微镜下,对生长30d的幼苗根尖包括根冠区
和生长10d的幼苗根尖通过仔细对焦对伸长区、成熟区细胞进行了细胞学观察,并摄片。
1.3 数据处理
采用Excel软件进行数据计算和作图,采用SPSS13.0软件进行显著性分析。
2 结果与分析
2.1 基于 MS培养基不同 NaCl浓度对种子萌发的
影响
从表1可知,MS培养基中附加NaCl浓度小于等
于400mmol/L时,可促进盐节木种子提早萌发,过高
盐浓度会抑制并延迟种子的萌发。半数种子萌发所需
时间与初始萌发时间略有不同,高于300mmol/L盐
浓度后就表现为萌发延迟。所以附加 100~300
mmol/LNaCl的实验组与对照组相比,能促进盐节木
种子提早1~2d萌发。
图1表明,种子萌发天数低于10d时,MS附加
100~400mmol/LNaCl培养基上的种子萌发率均高
于对照组,500mmol/LNaCl与对照相当,600和
700mmol/LNaCl对种子萌发有强烈抑制。萌发天数
超过15d后,仅100和200mmol/L两个浓度对盐节
木种子的萌发有促进作用,其他浓度都表现为抑制作
用,并且随着盐浓度的增高,抑制作用增强。经多重比
表1 不同犖犪犆犾浓度下种子初始萌发时间与
半数种子萌发所需时间
犜犪犫犾犲1 犜犺犲犻狀犻狋犻犪狋犲狋犻犿犲犳狅狉狊犲犲犱狊犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀犪狀犱狋犺犲
狉犲狇狌犻狉犻狀犵狋犻犿犲犳狅狉犺犪犾犳狊犲犲犱狊犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狌狀犱犲狉
犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犖犪犆犾
NaCl浓度
NaClconcentration
(mmol/L)
初始萌发时间
Seedsinitiate
germination
time(d)
半数种子萌发所需时间
Timeforhalf
numberseeds
germination(d)
0 8 18
100 6 16
200 6 15
300 7 20
400 8 27
500 10 40
891 草 业 学 报 第24卷
较分析发现,100mmol/LNaCl处理组与对照组相比
图1 犕犛附加不同犖犪犆犾浓度培养基上盐节木种子的萌发率
犉犻犵.1 犛犲犲犱犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狉犪狋犲狅犳犎.狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿狅狀
犕犛犿犲犱犻狌犿狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犖犪犆犾
均具有显著性差异,故100mmol/LNaCl为盐节木种
子萌发的最适盐浓度。
2.2 基于 MS培养基不同浓度 NaCl对种子活力的
影响
由表2可知,不同浓度的NaCl胁迫处理1个月后
对盐节木种子的萌发有明显的影响,种子发芽势和发
芽指数随NaCl浓度的升高表现为先升高后下降的趋
势,在100mmol/LNaCl浓度时达到最大。从相对发
芽率和相对盐害率可以看出低浓度盐(100~200
mmol/LNaCl)处理对其萌发有促进作用,而高浓度
盐(300~700mmol/LNaCl)处理强烈抑制了种子的
萌发。从活力指数方面分析,300mmol/LNaCl处理下表现为最大,生物量最高。总体说明盐节木可以耐受一
定浓度范围的NaCl而生存,低盐环境尤其100~200mmol/LNaCl显著提高了种子的萌发指数、发芽势,对种子
萌发是有益的,高盐环境不利于其萌发。
表2 不同犖犪犆犾浓度下种子发芽指数、活力指数、发芽势、相对盐害率及相对发芽率
犜犪犫犾犲2 犛犲犲犱狉犲犾犪狋犻狏犲犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狉犪狋犲,犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狏犻犵狅狉,犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀犻狀犱犲狓,狏犻犵狅狉犻狀犱犲狓犪狀犱狉犲犾犪狋犻狏犲狊犪犾狋
犻狀犼狌狉狔狉犪狋犲狅犳犎.狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犖犪犆犾
NaCl
(mmol/L)
发芽指数
Germinationindex
活力指数
Vigorindex
发芽势
Germinationvigor(%)
相对盐害率
Relativesaltdamagerate(%)
相对发芽率
Relativeseedgermination(%)
0 1.27±0.19cd 3.36±1.46a 74.67±0.10b - -
100 1.60±0.38a 3.56±2.22a 84.00±0.08a -12.50±0.11a 112.50±1.13a
200 1.52±0.15ab 3.03±4.65a 78.00±0.10ab -4.46±0.13ab 104.46±1.04ab
300 1.12±0.14cd 2.90±2.40ab 66.67±0.06cd 10.71±0.84bc 89.29±0.89bc
400 1.00±0.11cd 2.91±2.71ab 56.67±0.11cd 24.11±0.15cd 75.89±0.76cd
500 0.80±0.05d 2.04±1.38bc 47.50±0.06d 36.38±0.85d 63.62±0.64d
600 0.50±0.18e 0.45±0.23c 33.33±0.11e 55.36±0.15e 44.64±0.45e
700 0.26±0.11f 0.16±0.10d 0.16±0.10f 70.98±0.11f 29.02±0.29e
 注:以上是培养1个月后的统计结果,每处理统计30株植株,SPSS13.0软件计算标准差、多重比较分析显著性差异,同列不同字母表示差异显著
(犘<0.05).
 Note:Abovestatisticsresultsweremadefromseedculturedforonemonth,mean±SEforthirtyreplications,Duncan’smultiplerangetestby
SPSS13.0software,differentletterswithinthesamecolumnindicatesignificantdifferences(犘<0.05).
2.3 基于 MS培养基不同NaCl浓度对幼苗生长的影响
由图2A,图3可知,在含 MS附加100~500mmol/LNaCl培养基上培养的盐节木幼苗地上部分即株高均
高于对照组 MS0 培养基上培养的植株,含600~700mmol/LNaCl培养基上生长的植株,株高低于 MS0 上培养
的植株。同一时期相比,MS附加200mmol/LNaCl培养基上的植株明显高于其他组,如在4个月时在此培养基
上的植株株高是对照组植株的1.88倍,可以看出盐节木的生长能耐受一定浓度范围的盐胁迫,在此浓度范围内,
对盐节木的生长起促进作用,且最佳NaCl浓度是200mmol/L。在此浓度上生长的植株除了株高高于其他处理
组外,植株表型为生长比较健壮,同化枝呈现绿色,其他处理组除了植株矮化外,绿苗减少,同化枝大多数呈红色,
可能是由于盐胁迫使得植物体内产生较多花青素的原因。当盐浓度为700mmol/LNaCl时,植株死亡。
991第12期 房娟娟 等:NaCl对盐节木种子萌发和幼苗生长的影响及促进根尖生长的细胞学研究
图2 在 犕犛附加不同犖犪犆犾浓度培养基上不同时期的盐节木幼苗的株高和根长
犉犻犵.2 犜犺犲狊犲犲犱犾犻狀犵犺犲犻犵犺狋犪狀犱狉狅狅狋犾犲狀犵狋犺狅犳犎.狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿犮狌犾狋狌狉犲犱狅狀犕犛犿犲犱犻狌犿狑犻狋犺
犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犖犪犆犾犱狌狉犻狀犵犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲狊
 不同小写字母表示差异显著(犘<0.05),下同。Thedifferentsmallettersmeanthesignificantdifferencesat犘<0.05,thesamebelow.
图3 犕犛附加不同犖犪犆犾浓度培养基上生长4个月的盐节木幼苗
犉犻犵.3 犉狅狌狉犿狅狀狋犺狅犾犱狊犲犲犱犾犻狀犵狅犳犎.狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿犮狌犾狋狌狉犲犱狅狀犕犛狆犾狌狊狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犖犪犆犾
 A:MS0;B:MS+100mmol/LNaCl;C:MS+200mmol/LNaCl;D:MS+300mmol/LNaCl;E:MS+400mmol/LNaCl;F:MS+500
mmol/LNaCl;G:MS+600mmol/LNaCl;H:MS+700mmol/LNaCl.
由图2B可以看出,几乎每个生长时期,NaCl浓度在100~300mmol/L培养基上的实验组植株的根长均比
对照组要长,说明在此浓度范围内,NaCl对根生长起促进作用,大于400mmol/L时,根长变短,起抑制作用。
在附加200mmol/LNaCl的培养基上生长的幼苗根长最长,且显著高于对照组和其他实验组,可见幼苗根生长
的最适盐浓度也为200mmol/L。
2.4 NaCl对盐节木幼苗根尖生长的形态学与细胞学研究
如图4所示,对照组幼苗根尖呈锥形,直径小,颜色深,透明液脱色困难,根冠部分相对不活跃,由于根尖分生
组织相对处于静止状态,根冠脱落细胞数目少;而盐浓度100~200mmol/L培养基上生长的植株,其根尖直径变
大,颜色变浅,根尖生长点部分有较多的分泌物;盐浓度为300~400mmol/L时,根冠部分相对增厚,根冠细胞脱
落变慢。这种现象间接说明在一定盐浓度(100~200mmol/L)能够促进根冠包裹的根尖分生组织分裂加快,加
速细胞程序性死亡,造成脱落物质增多,根冠变薄,对盐节木根的生长起到了促进作用。
如图5所示,与对照相比,在100~200mmol/LNaCl培养基上生长的幼苗根尖,伸长区和成熟区的细胞变
窄变长,单位面积内细胞数目逐渐增多。而分生区因太短不好区分,没有摄片。由此可知,适宜盐浓度能够加快
002 草 业 学 报 第24卷
根尖分生区细胞的分裂速度,致使伸长区和成熟区细
图4 含不同犖犪犆犾浓度 犕犛培养基生长
1个月的盐节木幼苗根尖
犉犻犵.4 犚狅狅狋狋犻狆狅犳狅狀犲犿狅狀狋犺狅犾犱狊犲犲犱犾犻狀犵狅犳犎.狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿
犮狌犾狋狌狉犲犱狅狀犕犛狊狌狆狆犾犲犿犲狀狋犲犱狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋
犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犖犪犆犾
   A:0mmol/L;B:100mmol/L;C:200mmol/L;D:300mmol/L;
E:400mmol/L.标尺Bar:20μm.
图5 含不同犖犪犆犾浓度的 犕犛培养基上生长10犱的
盐节木幼苗根尖细胞学观察
犉犻犵.5 犆狔狋狅犾狅犵犻犮犪犾狅犫狊犲狉狏犪狋犻狅狀狅犳狉狅狅狋狋犻狆狊犳狉狅犿狋犲狀犱犪狔狊狅犾犱
狊犲犲犱犾犻狀犵狅犳犎.狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿犮狌犾狋狌狉犲犱狅狀犕犛犿犲犱犻狌犿
狊狌狆狆犾犲犿犲狀狋犲犱狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犖犪犆犾
   A、B、C:MS;MS+100mmol/L;MS+200mmol/LNaCl培养基中
生长的幼苗根尖成熟区细胞;D、E、F:MS;MS+100mmol/L;MS+
200mmol/LNaCl培养基中生长的幼苗根尖伸长区细胞。标尺20μm。
A,B,C:Maturezonecelsinroottipsrespectivelyculturedonmedium:
MS;MS+100mmol/L;MS+200mmol/LNaCl;D,E,F:Elongation
zonecelsinroottipsrespectivelyculturedonMSmediumwith0,100,
200mmol/LNaCl.Bar:20μm.
胞数目增多,根尖变粗。
3 讨论
前人用培养皿湿滤纸表面萌发法和沙培法[1,67,13]
研究其种子萌发率,但因水淹、细菌滋生、沙埋机械阻
力、种子(褐色)与沙培基质难于区分等原因,使研究和
统计存在一定的困难,对结果的可靠性有一定影响。
本研究采用组织培养法,培养基与盐节木种皮的颜色
区别明显,便于观察。而且,培养是在无菌、恒温、恒湿
等优越条件下进行,不受其他不利因素影响,对最适盐
浓度的筛选和种子萌发率的统计结果可靠性提高,为
进一步研究其耐盐机理打下了一定的基础,也为其他
小粒盐生植物种子萌发和幼苗生长最佳耐盐浓度的筛
选提供了可以借鉴的方法。
本研究表明,100~200mmol/LNaCl是盐节木
种子萌发较适宜的盐浓度范围,幼苗生长的最适宜浓
度为200mmol/L。该结论与高瑞如等[6]采用培养皿
湿滤纸表面萌发法所得研究结果有所不同,高瑞如
等[6]的结果显示,当单盐 NaCl溶液电导率为3.125
dS/m(相当于0.32%;57mmol/LNaCl)时,盐节木种
子萌发率达到最高,幼苗根长达到最大,比本研究的最
适浓度100~200mmol/L要低很多。而土盐(复合
盐)溶液15.630dS/m(相当于1.0%;285mmol/L
NaCl)与本实验结果100~300mmol/LNaCl种子萌
发率相差不大,进一步证明了 MS培养基中其他盐离
子与NaCl存在拮抗作用,进而提高了幼苗的耐盐性,
也说明 MS培养基在一定程度内能够模拟土盐,从而
较为准确地反映出植物适盐的真正规律。曾幼龄
等[15]的研究表明,盐碱地区盐生植物受到渗透胁迫和
离子毒害两种胁迫的影响,并且主要是渗透胁迫而不
是离子毒害,基于 MS培养基研究,消除了离子毒害作
用,主要反映的是NaCl的渗透胁迫作用,从而为进一
步研究NaCl对盐节木的渗透胁迫机制打下了基础。
观察盐节木幼苗表型可知:生长在无 NaCl的
MS0 培养基和含盐高于300mmol/L的 MS培养基上
的植株,1个月内下胚轴表现为红色,3~4个月后同化
枝呈红色,而生长在适宜盐浓度培养基上的植株大多
数为绿色,说明无盐和高盐对盐节木幼苗都有胁迫作
用,引起体内花青素的生物合成,以提高抗逆性[19]。
与前人的研究结果相似,盐节木种子的萌发具有
不同步性。Qu等[1]采用新收种子进行研究,直到第
102第12期 房娟娟 等:NaCl对盐节木种子萌发和幼苗生长的影响及促进根尖生长的细胞学研究
15天仍然有开始萌发的种子,而本研究用贮存7年的种子,在无盐的 MS培养基上萌发率可高达74%,只是萌发
时间延迟,萌发可持续到第25~30天,说明陈旧种子仍有萌发力,可能由于种子劣变导致了萌发时间的延迟。另
外,其他盐生植物的种子也存在萌发的不同步性[13,2021]。那么,盐生小粒种子同步化萌发有待进一步研究。
另外,本研究用透明液处理盐节木根尖后进行了形态学和细胞观察,发现不同盐浓度处理下根尖形态尤其根
冠形态和根尖伸长区、成熟区细胞长度和数目有差异,反映到宏观方面就是幼苗根长的不同,有关盐节木这方面
的研究还未见报道,本研究也为其他盐生植物耐盐机理的研究提供了可以借鉴的方法。
4 结论
本研究采用组织培养法,以 MS为基本培养基,研究了不同 NaCl浓度对盐节木种子萌发和幼苗生长的影
响,此外,还对适宜NaCl浓度促进根尖生长的形态学和细胞学进行了观察,结论如下:1)储藏7年的种子仍有活
力,对照组的活力指数和萌发率分别为3.36和74.46%,但萌发时间与前人[1]比较有所延迟,且萌发具有不同步
性,萌发时间可从6d持续到25~30d。2)基于 MS培养基,盐节木种子萌发的最佳NaCl浓度范围为100~200
mmol/L,不仅能提早萌发1~2d,萌发率提高到84.00%,且盐害率为负值。3)基于 MS培养基,盐节木幼苗生
长的最佳NaCl浓度为200mmol/L。地上部分耐盐浓度高,100~400mmol/L甚至500mmol/LNaCl都有促
进作用;根的耐盐浓度较低100~300mmol/LNaCl有促进作用。4)低浓度的盐(100~200mmol/L)促进根生
长的原因是NaCl能促使根尖生长点代谢旺盛,分裂加快,也促进了根伸长区和成熟区细胞数目的增多,长度增
加,从而促进了根冠细胞的程序性死亡即脱落加快,最终促进了根的伸长。
总之,本研究基于 MS培养基,消除了NaCl的离子毒害作用,主要体现了其渗透胁迫作用,筛选出了盐节木
种子萌发和幼苗生长的最佳NaCl浓度,分别为100和200mmol/L,也初步通过对根尖的形态学和细胞学观察,
了解到NaCl促进盐节木根生长的机制是加快了根尖分生区细胞的分裂和伸长区、成熟区细胞的伸长,从而加速
了根冠的程序性细胞死亡。本研究为盐节木耐盐机理的深入研究奠定了一定基础,并提出了新的研究课题———
盐节木种子同步化萌发研究。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊:
[1] QuXX,HuangZY,BaskinJM,犲狋犪犾.Effectoftemperature,lightandsalinityonseedgerminationandradiclegrowthof
thegeographicalywidespreadhalophyteshrub犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿.AnnalsofBotany,2008,101(2):293299.
[2] SongJ,FengG,ZhangFS.Salinityandtemperatureeffectsongerminationforthreesaltresistanteuhalophytes,犎犪犾狅狊狋犪犮犺狔狊
犮犪狊狆犻犮犪,犓犪犾犻犱犻狌犿犳狅犾犻犪狋狌犿and犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿.PlantandSoil,2006,279:201207.
[3] ZhangLY,XiaY,ZouW.HalophytesandhalophyticcommunitiesinInnerAsia.JournalofAridLandResourcesandEnvi
ronment,1993,7(1):8794.
[4] LiuYX.AstudyonoriginandformationoftheChinesedesertfloras.ActaPhytotaxonomicaSinica,1995,33(2):133143.
[5] WuZY.ChineseVegetation[M].Beijing:SciencePress,1980.
[6] GaoRR,ZhaoRH,ZhangSF,犲狋犪犾.Effectsofsaltandtemperatureon犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿seedgermination.Acta
BotanicaBorealiOccidentaliaSinica,2007,27(11):22812285.
[7] GaoRR,ZhaoRH,YangXJ,犲狋犪犾.Effectsofsaltandtemperatureonearlygrowthof犎犪犾狅犮狀犲狉犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿 (Che
nopodiaceae)seedlings.ActaEcologicaSinica,2009,29(10):53955405.
[8] KongLS,MaM H.Thebioecologicalcharacteristicsof犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿anditscommunityontheborderofoasis
inHutubi,Xinjiang.ActaEcologicaSinica,1995,15(4):351358.
[9] YinCH,DongJZ,ShiQM,犲狋犪犾.Saltislandeffectofhalophyticshrubsindifferenthabitatsanditsecologicalimplication.
ActaPedologicaSinica,2012,49(2):289295.
[10] MiftakhovaAF,BurashevaGS,AbilovZA.Flavonoidsof犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿.ChemistryofNaturalCompounds,
1999,35(1):100103.
[11] GibbonsS,MathewKT,GrayAI.Acaffeicacidesterfrom犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿.Phytochemistry,1999,51(3):
465467.
[12] GaoTP,WangCY,XuH W,犲狋犪犾.Molecularcloningandexpressionanalysisofbetainaldehydedehydrogenasegenefrom
thehalophyte犎犪狅犮狀犲狉犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿 (pal.)(Chenopodiaceae).BuletinofBotanicalResearch,2013,33(3):317324.
[13] SongYG,LiL,ZengXH,犲狋犪犾.Responsesofthegerminationondimorphicseedsof犛狌犪犲犱犪犪狉犪犾狅犮犪狊狆犻犮犪tosaltstress.
202 草 业 学 报 第24卷
ActaPrataculturaeSinica,2014,23(1):192198.
[14] LiQY,ZhaoWZ.Seedlingemergenceandgrowthresponsesoffivedesertspeciestosandburialdepth.ActaEcologicaSini
ca,2006,26(6):18021808.
[15] ZengYL,CaiZZ,MaJ,犲狋犪犾.Effectsofsaltandwaterstressonseedgerminationofhalophytes犓犪犾犻犱犻狌犿犳狅犾犻犪狋狌犿and
犎犪犾狅狊狋犪犮犺狔狊犮犪狊狆犻犮犪.ChineseJournalofEcology,2006,25(9):10141018.
[16] LiuHX,ShenXR,GuoZG.Effectsofsiliconadditiononseedgerminationandseedlinggrowthofalfalfa.ActaPratacultu
raeSinica,2011,20(1):155160.
[17] DengJY,LiH,LiJG.StudyonSaltToleranceof犅犲狋狌犾犪犺犪犾狅狆犺犻犾犪SeedlingandSapling[D].Urumqi:XinjiangAgricul
turalUniversity,2009.
[18] YangG,MuCS.InfluenceofSaltandAlkalineStressonGermiantionandPhysiologyofLegumesSeeds[D].Changchun:
NortheastNormalUniversity,2009.
[19] BorghesiE,GonzálezMiretML,EscuderoGileteML,犲狋犪犾.Effectsofsalinitystressoncarotenoids,anthocyanins,and
colorofdiversetomatogenotypes.JournalAgricultureFoodChemistry,2011,59(21):1167611682.
[20] WangQY,LiuM,ZhangSD,犲狋犪犾.Effectsofgerminationofseedsandgrowthofseedlingof犛犪犾犻犮狅狉狀犻犪犲狌狉狅狆犪犲犪onsalt
stress.JiangsuAgriculturalSciences,2002,(2):6971.
[21] WangL,TianCY,ZhangDY,犲狋犪犾.Effectsofilumination,temperatureandsalinityonthegerminationof犛狌犪犲犱犪狆犺狔狊狅
狆犺狅狉犪Pal.seeds.AridLandGeography,2005,28(5):3035.
参考文献:
[3] 张立运,夏阳,邹韫.内亚的盐生植物和盐生植物群落.干旱区资源与环境.1993,7(1):8794.
[5] 吴征镒.中国植被[M].北京:科学出版社,1980.
[6] 高瑞如,赵瑞华,张双风,等.盐分和温度对盐节木种子萌发的影响.西北植物学报,2007,27(11):22812285.
[7] 高瑞如,赵瑞华,杨学军,等.盐分和温度对盐节木幼苗早期生长的影响.生态学报,2009,29(10):53955405.
[8] 孔令韶,马茂华.新疆呼图壁绿洲外缘的盐节木(犎犪犾狅犮狀犲犿狌犿狊狋狉狅犫犻犾犪犮犲狌犿)及其群落的生物生态学特征.生态学报,1995,
15(4):351358.
[9] 尹传华,董积忠,石秋梅,等.不同生境下盐生灌木盐岛效应的变化及生态学意义.土壤学报,2012,49(2):289295.
[12] 高天棚,王春燕,徐红伟,等.盐生植物盐节木甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆及表达.植物研究,2013,33(3):317324.
[13] 宋以刚,李利,曾歆花,等.异子蓬二型性种子萌发对盐胁迫的响应.草业学报,2014,23(1):192198.
[14] 李秋艳,赵文智.五种荒漠植物幼苗出土及生长对沙埋深度的响应.生态学报,2006,26(6):18021808.
[15] 曾幼龄,蔡忠贞,马纪,等.盐分和水分胁迫对两种盐生植物盐爪爪和盐穗木种子萌发的影响.生态学杂志,2006,25(9):
10141018.
[16] 刘慧霞,申晓蓉,郭正刚.硅对紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长发育的影响.草业学报,2011,20(1):155160.
[17] 邓江宇,李宏,李建贵.盐胁迫盐桦幼苗的生理变化[D].乌鲁木齐:新疆农业大学,2009.
[18] 杨光,穆春生.盐碱胁迫对豆科牧草种子萌发及其生理的影响[D].长春:东北师范大学,2009.
[20] 王庆亚,刘敏,张守栋,等.盐胁迫对盐角草种子萌发与幼苗生长效应的研究.江苏农业科学,2002,(2):6971.
[21] 王雷,田长彦,张道远,等.光照、温度和盐分对囊果碱蓬种子萌发的影响.干旱区地理,2005,28(5):3035.
302第12期 房娟娟 等:NaCl对盐节木种子萌发和幼苗生长的影响及促进根尖生长的细胞学研究