目的:通过引发技术,探讨增强夏枯草种子耐盐性的有效途径。方法:以不同浓度的NaCl溶液模拟盐分胁迫;引发处理种子置于0.8% NaCl盐胁迫下发芽。结果:随着盐胁迫浓度增加,夏枯草种子发芽率、发芽指数、活力指数下降;经过15%~35% PEG,100~500 mg·L-1 GA3,0.4%~2.0% KNO3-KH2PO4引发处理,3个居群夏枯草种子在盐胁迫下种子发芽指数以及活力指数显著提高;NaCl引发,夏枯草种子在胁迫条件下发芽率降低。结论:适量浓度聚乙二醇(PEG),赤霉素(GA3),KNO3-KH2PO4引发,可以增强夏枯草种子萌发阶段耐盐能力。
Objective: Selecting an effective way to increase salt-resistance of Prunella vulgaris seed through seed priming technology. Method: The treatment of salt stress to P. vulgaris seeds was made by the different concentrations of NaCl solutions. Primed seeds germinated under 0.8% NaCl. Result: As concentrations of NaCl increasing, seed germination percentage, germination index and vitality index reduced. Primed with 15%-35% PEG, 100-500 mg·L-1 GA3 and 0.4%-2.0% KNO3-KH2PO4 could enhance seeds germination index and vitality index under salt stress while treated with NaCl seeds germination percentage reduced. Conclusion: Treated with PEG, GA3, KNO3-KH2PO4 under proper concentration, the seed vigor, seed resistance under salt stress increased.
全 文 :·研究论文·
种子引发对夏枯草种子耐盐性的影响
张贤秀,郭巧生,沈雪莲
(南京农业大学 中药材研究所,江苏 南京 210095)
[摘要] 目的:通过引发技术,探讨增强夏枯草种子耐盐性的有效途径。方法:以不同浓度的 NaCl溶液模拟盐分胁迫;
引发处理种子置于08% NaCl盐胁迫下发芽。结果:随着盐胁迫浓度增加,夏枯草种子发芽率、发芽指数、活力指数下降;经
过15%~35% PEG,100~500mg·L-1GA3,04%~20% KNO3KH2PO4引发处理,3个居群夏枯草种子在盐胁迫下种子发
芽指数以及活力指数显著提高;NaCl引发,夏枯草种子在胁迫条件下发芽率降低。结论:适量浓度聚乙二醇(PEG),赤霉素
(GA3),KNO3KH2PO4引发,可以增强夏枯草种子萌发阶段耐盐能力。
[关键词] 夏枯草;种子引发;耐盐性
[收稿日期] 20080718
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30772730);国家科技基础条
件平台工作项目(2005DKA21004)
[通信作者] 郭巧生,Tel:(025)84396591,Email:gqs@njau.edu.
cn
我国是土壤受盐碱化危害较严重的国家之一,大
量盐碱地的存在已越来越为限制农作物生长的主要
胁迫因子之一。植物种子在萌发阶段对盐分敏感,盐
胁迫条件下,种子萌发受阻[12]。种子能够在盐胁迫
下萌发成苗,是植株在盐碱条件下生长发育的前提。
因此,研究盐胁迫条件下植物种子的萌发情况以及植
物种子萌发阶段耐盐性具有重要意义。本实验研究
了在氯化钠(NaCl)胁迫条件下夏枯草种子的萌发特
点,以及种子引发处理对盐胁迫逆境中夏枯草种子活
力的影响,以提高夏枯草种子的耐盐性,为盐碱地区
夏枯草的栽培和生长提供理论依据。
1 材料
夏枯草种子于2006年采自江苏南京紫金山、安
徽金寨和甘肃成县,经南京农业大学郭巧生教授鉴
定,室温储藏备用。赤霉素(GA3,国药集团化学试
剂有限公司);聚乙二醇 (PEG),NaCl,KNO3,
KH2PO4(广东汕头市西陇化工厂)。
2 方法
2.1 NaCl模拟盐胁迫 设 02%,04%,06%,
08%,10%,12%的NaCl模拟盐胁迫。
2.2 种子引发处理 PEG设 15%,20%,25%,
30%,35%共 5个处理;GA3设 100,200,300,400,
500mg·L-1共 5个处理;设 04%,08%,12%,
16%,20%的NaCl,共5个处理;设04%,08%,
12%,16%,20%的 KNO3KH2PO4复合盐,共 5
个处理。种子引发方法参考文献[3]。
2.3 种子发芽试验 根据盐胁迫发芽结果,以
08%的NaCl作为溶质。种子浸种12h,20℃光照
恒温纸质发芽,3次重复,每重复100粒种子。每日
统计发芽情况,称重补水,第10天量根长,第15天
统计发芽率。发芽指数(GI)=∑Gt/Dt(Gt为在 td
的种子发芽数,Dt为对应的种子发芽天数。活力指
数(VI)=GI×S(S为幼芽根长)。
3 结果与分析
3.1 盐胁迫下夏枯草种子发芽情况 随着NaCl盐
浓度的增加,3个居群夏枯草种子发芽率降低,发芽
指数、活力指数呈现显著性降低。金寨夏枯草种子在
NaCl达到100%时发芽率低于60%,南京紫金山、甘
肃成县2个居群夏枯草种子在NaCl达到120%时发
芽率低于60%;甘肃成县夏枯草种子发芽率在NaCl
为080%时开始出现显著性降低(表1)。
随着NaCl盐浓度的增加,3个居群夏枯草种子
相对发芽率、相对发芽指数以及相对活力指数降低。
当NaCl为020%时,安徽金寨夏枯草种子相对发
芽率显著性降低,而其余2个居群夏枯草种子降低
不显著。随着NaCl盐浓度的增加,安徽金寨夏枯草
种子相对发芽率、相对发芽指数及相对活力指数下
降较其余2个居群快(表2)。由此推测甘肃成县夏
枯草种子最为耐盐;南京紫金山夏枯草种子次之;安
·449·
第34卷第8期
2009年4月
Vol.34,Issue 8
April,2009
表1 盐胁迫对不同居群夏枯草种子发芽的影响
NaCl
/%
发芽率/%
南京 金寨 成县
发芽指数
南京 金寨 成县
活力指数
南京 金寨 成县
000 9233aa 9500aa 9400aa 1801ca 2176aa 1981ba 5021ba 5997aa 4364ca
020 8733abb 8400bb 9067aa 1611bb 1698ab 1627abb 4018ab 3961ab 3074bb
040 8167bc 8100bc 9033aa 1268bc 1293bc 1593ab 2331bc 2575ac 2296bc
060 8133bc 6833cd 9000aa 1126bd 1025cd 1358ac 1453ad 1241cd 1355bd
080 7000bd 6267ce 8067ab 982ae 828be 960ad 801ae 572be 522ce
100 6000be 5167cf 7767ab 756bf 631cf 844ae 359af 252bf 268bf
120 5933ae 4500cg 5067bc 662ag 532bg 470cf 000ag 000ag 000ag
注:不同字母表示邓肯检验5%水平差异显著,上标字母为横向比较,下标字母为纵向比较(表2同)。
表2 盐胁迫下不同居群夏枯草种子相对发芽情况
NaCl
/%
相对发芽率/%
南京 金寨 成县
相对发芽指数
南京 金寨 成县
相对活力指数
南京 金寨 成县
000 100aa 100aa 100aa 100aa 100aa 100aa 100aa 100aa 100aa
020 094ab 088bb 096aa 089ab 078cb 082bb 080ab 066cb 070bb
040 088bc 085bc 096aa 070bc 059cc 080ac 046bc 043cc 053ac
060 087bc 072cd 096aa 063bd 047cd 069ad 029bd 021cd 031ad
080 075bd 066ce 086ab 055ae 038ce 048be 016ae 010ce 012be
100 065be 054cfc 083ab 042af 029bf 043af 007af 004cf 006bf
120 064ae 047cg 054bc 037ag 024bg 024bg 000ag 000ag 000ag
徽金寨夏枯草种子对盐分最为敏感,耐盐性最差。
3.2 GA3引发对盐逆境条件下夏枯草种子发芽的
影响 在100~500mg·L-1,经GA3引发处理,3个
居群夏枯草种子的抗盐性显著增强,种子发芽率、发
芽指数以及活力指数显著提高。经200~300mg·
L-1的 GA3引发,紫金山夏枯草种子发芽率、发芽指
数以及活力指数显著性提高最大;400mg·L-1的
GA3引发,金寨夏枯草种子发芽率、发芽指数以及活
力指数显著性提高最大;200mg·L-1的 GA3引发,
甘肃夏枯草种子发芽率、发芽指数以及活力指数显
著性提高最大(表3)。结果表明适量浓度GA3引发
可以提高夏枯草种子抗盐能力。
表3 不同浓度GA3引发对盐逆境条件下夏枯草种子发芽的影响
GA3
/mg·L-1
发芽率/%
南京 金寨 成县
发芽指数
南京 金寨 成县
活力指数
南京 金寨 成县
Ck 5700e 5600c 8400a 714d 769d 1112c 423d 457d 638b
100 6333d 6900b 8700a 1034c 1117c 1524b 846c 958b 1059a
200 7600a 7700a 8733a 1220b 1237b 1601a 1040a 838c 1087a
300 7200b 7800a 8567a 1357a 1292b 1545ab 1015a 956b 1053a
400 6200d 7867a 8533a 1059c 1404a 1550ab 832c 1100a 1050a
500 6667c 8000a 8433a 1161b 1392a 1590ab 945b 1071a 1115a
注:同一列中不同字母表示邓肯检验5%差异显著(表4~6同)。
3.3 PEG引发对盐逆境条件下夏枯草种子发芽的
影响 经过15%~35% PEG引发处理,3个居群夏
枯草种子抗盐性显著增强,种子发芽指数以及活力
指数显著提高。经25%的PEG引发,紫金山夏枯草
种子发芽率、发芽指数以及活力指数显著性提高最
大;经30%的PEG引发,金寨夏枯草种子发芽率、发
芽指数以及活力指数显著性提高最大;经 25%的
PEG引发,甘肃夏枯草种子发芽指数、活力指数显
著性提高最大(表4)。结果表明适量浓度 PEG引
发可以提高夏枯草种子抗盐能力。
3.4 NaCl引发对盐逆境条件下夏枯草种子发芽的
影响 经过040% ~120% NaCl引发处理,紫金
·549·
第34卷第8期
2009年4月
Vol.34,Issue 8
April,2009
表4 不同浓度PEG引发对盐逆境条件下夏枯草种子发芽的影响
PEG
/%
发芽率/%
南京 金寨 成县
发芽指数
南京 金寨 成县
活力指数
南京 金寨 成县
Ck 5700d 5600d 8400ab 714c 769c 1112c 423d 457d 638f
15% 6700c 6933c 8500ab 1026b 1062b 1366a 739b 698c 835d
20% 7800b 8300b 8733a 1157a 1370a 1406a 814a 1006b 914c
25% 8700a 7933b 8367ab 1186a 1346a 1438a 837a 1114a 1075a
30% 8433a 8667a 8267ab 1184a 1383a 1392a 802a 1119a 1013b
35% 7500b 8300a 8067b 1002b 1348a 1261b 527c 1140a 782e
山夏枯草种子抗盐性显著增强,种子发芽指数以及
活力指数显著提高;040% ~200% NaCl引发处
理,随着盐浓度的增强,金寨、甘肃夏枯草种子发芽
率、发芽指数以及活力指数降低(表5)。结果表明
经过 NaCl引发,夏枯草种子的抗盐性效果不佳,浓
度越大反而增强了其盐害。
表5 不同浓度NaCl引发对盐逆境条件下夏枯草种子发芽的影响
NaCl
/%
发芽率/%
南京 金寨 成县
发芽指数
南京 金寨 成县
活力指数
南京 金寨 成县
Ck 5700b 5600a 8400a 714c 769a 1112b 423d 457a 638a
040 5633b 5100b 8500a 832b 666b 1189a 546b 434b 632a
080 6133a 5600a 7000b 887a 768a 979c 655a 366c 521b
120 5700b 4600c 6967b 822b 565c 880d 516bc 260d 356c
160 4367d 4300d 6933b 792b 522d 873d 493c 208e 358c
200 5067c 3067e 5733c 693c 343e 646e 379e 086f 210d
3.5 KNO3KH2PO4引发对盐逆境下夏枯草种子发
芽的影响 经过040% ~200%KNO3KH2PO4引
发处理,3个居群夏枯草种子抗盐性显著增强,种子
发芽率、发芽指数以及活力指数显著提高。经
16%的KNO3KH2PO4引发,紫金山夏枯草种子发
芽率、发芽指数以及活力指数显著性提高最大;
08%的KNO3KH2PO4引发,金寨夏枯草种子发芽
率、发芽指数以及活力指数显著性提高最大;16%
的KNO3KH2PO4引发,甘肃夏枯草种子活力指数显
著性提高最大(表6)。
结果表明适量浓度 KNO3KH2PO4引发,可以增
强夏枯草种子的抗盐性。
表6 不同浓度KNO3KH2PO4引发对盐逆境条件下夏枯草种子发芽的影响
KK
/%
发芽率/%
南京 金寨 成县
发芽指数
南京 金寨 成县
活力指数
南京 金寨 成县
Ck 5700d 5600c 8400ab 714d 769d 1112c 423d 457c 638c
040 6233c 7200b 8800a 989c 1065c 1452ab 871bc 958b 973b
080 6300c 8000a 8267b 1009bc 1269a 1380b 873bc 1089a 947b
120 7033b 7067b 8533ab 1057ab 1169b 1465a 881b 966b 1080a
160 7700a 7100b 8733ab 1088a 1156b 1479a 1009a 975b 1083a
200 6167c 7367b 8767ab 961c 1154b 1489a 820c 1137a 1063a
4 讨论
盐胁迫对植物种子的萌发具有明显的抑制作
用,表现在降低种子的萌发率,推迟种子的初始萌发
时间、延长种子的萌发时间,幼苗生长受抑制等,本
实验结果与已报道的许多实验结果一致[45]。不同
居群夏枯草种子对盐分胁迫的响应不同。在实验室
条件下,南京紫金山、安徽金寨以及甘肃成县3个夏
枯草种子发芽率无显著性差异,以安徽金寨夏枯草
种子发芽指数及活力指数显著最高,初步推断安徽
金寨夏枯草种子活力最高。但是安徽金寨夏枯草对
盐分非常敏感,相对发芽率、相对发芽指数及相对活
力指数在3个居群中下降最快,安徽金寨夏枯草种
子耐盐性最差差,具体原因有待进一步研究。甘肃
成县夏枯草种子活力指数在3个居群中最低,但其
·649·
第34卷第8期
2009年4月
Vol.34,Issue 8
April,2009
耐盐性反而最高,相对发芽率要到 NaCl为08%时
才开始显著性降低。因此,可以根据种子的耐盐性,
作为评价种子活力的指标之一,综合评价夏枯草种
子活力。
有关种子引发对植物耐盐性影响的报道较多,
大多研究结果均表明种子引发可提高植物的耐盐
性[68]。经过引发处理,可以促进种子在盐逆境条件
下萌发,种子发芽率提高,种子发芽时间提前,而且
最终幼根突苗率更高[9];在盐胁迫条件下,经过引
发的种子其幼苗生长较未引发的种子快,而且可以
调节作物叶片内自由水杨酸、多胺以及腐胺等激素
水平,增加作物干物质重量,提高作物产量[1011]。
在本实验中,适量浓度 GA3,PEG,KNO3KH2PO4引
发处理夏枯草种子,促进夏枯草种子在盐逆境条件
下萌发,种子发芽率提高,萌发时间提前,发芽速率
加快,幼苗根长增长。总体来说实验效果较好,通过
引发技术可以增强夏枯草种子耐盐能力。几种液体
引发剂中,以 PEG引发效果最佳,其次是 KNO3
KH2PO4与 GA3,040% ~120% NaCl引发处理效
果不佳,与对照相比,夏枯草种子在盐逆境条件下萌
发受阻,发芽率降低,萌发时间提前。本实验结果表
明种子引发技术可以增强夏枯草种子的耐盐性,而
种子引发技术对盐逆境条件下大田栽培夏枯草植株
生长发育、药材产量及品质的影响有待进一步研究。
[参考文献]
[1] 秦雪峰,高扬帆,吕文彦.NaCl胁迫对玉米种子萌发和幼苗生
长的影响[J].种子,2007,26(5):24.
[2] 寇 贺,曹敏建,那桂秋.Na2CO3和 NaCl对大豆种子萌发胁
迫效应的比较研究[J].种子,2007,26(12):27.
[3] 张贤秀,郭巧生,王艳茹.种子引发对夏枯草种子活力影响的
初步研究[J].中国中药杂志,2008,33(5):493.
[4] 胡生荣,高 永,武 飞,等.盐胁迫对两种无芒雀麦种子萌
发的影响[J].植物生态学报,2007,31(3):513.
[5] 李 妍.NaCl胁迫对补血草种子萌发及幼苗生长的影响[J].
北方园艺,2007(10):42.
[6] SivritepeN,SivritepeHO,ErisA.TheefectsofNaClpriming
onsalttoleranceinmelonseedlingsgrownundersalineconditions
[J].SciHortAmsterdam,2003(97):229.
[7] 阮松林,薛庆中,王清华.种子引发对杂交水稻幼苗耐盐性的
生理效应[J].中国农业科学,2003,36(4):463.
[8] 林 君,孙玉强,吕有军,等.种子盐引发对转基因抗虫棉耐
盐性的影响[J].棉花学报,2006,18(6):338.
[9] GaoYP,BonhamSmithPC,GustaLV.Theroleofperoxire
doxinantioxidantandcalmodulininABAprimedseedsofBrasi
canapusexposedtoabioticstressesduringgermination[J].J
PlantPhysiol,2002(159):951.
[10] IqbalM,AshrafM.Wheatseedpriminginrelationtosalttoler
ance:Growth,yieldandlevelsoffreesalicylicacidandpoly
amines[J].AnnBotFennici,2006(43):250.
[11] KayaMD,OkuG,AtakM,etal.Seedtreatmentstoovercome
saltanddroughtstressduringgerminationinsunflower(Helian
thusannuusL.)[J].EurJAgron,2006(24):291.
EfectsofseedprimingonsalttoleranceinPrunelavulgaris
seedgerminationundersalineconditions
ZHANGXianxiu,GUOQiaosheng,SHENXuelian
(InstituteofChineseMedicinalMaterials,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China)
[Abstract] Objective:SelectinganefectivewaytoincreasesaltresistanceofPrunelavulgarisseedthroughseedpriming
technology.Method:ThetreatmentofsaltstresstoP.vulgarisseedswasmadebythediferentconcentrationsofNaClsolutions.
Primedseedsgerminatedunder08% NaCl.Result:AsconcentrationsofNaClincreasing,seedgerminationpercentage,germination
indexandvitalityindexreduced.Primedwith15%35% PEG,100500mg·L-1GA3and04%20% KNO3KH2PO4coulden
hanceseedsgerminationindexandvitalityindexundersaltstresswhiletreatedwithNaClseedsgerminationpercentagereduced.Con
clusion:TreatedwithPEG,GA3,KNO3KH2PO4underproperconcentration,theseedvigor,seedresistanceundersaltstressin
creased.
[Keywords] Prunelavulgaris;seedpriming;salttolerance
[责任编辑 吕冬梅]
·749·
第34卷第8期
2009年4月
Vol.34,Issue 8
April,2009