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Effects of seed priming on salt tolerance in Prunella vulgaris  seed germination under saline conditions

种子引发对夏枯草种子耐盐性的影响


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,100~500mg·L-1GA3,0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。
[关键词] 夏枯草;种子引发;耐盐性
[收稿日期] 20080718
[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,Email: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[12]。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 02%,04%,06%,
08%,10%,12%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 04%,08%,12%,
16%,20%的NaCl,共5个处理;设04%,08%,
12%,16%,20%的 KNO3KH2PO4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
08%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100%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120%时发
芽率低于60%;甘肃成县夏枯草种子发芽率在NaCl
为080%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020%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
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   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
000 9233aa 9500aa 9400aa 1801ca 2176aa 1981ba 5021ba 5997aa 4364ca
020 8733abb 8400bb 9067aa 1611bb 1698ab 1627abb 4018ab 3961ab 3074bb
040 8167bc 8100bc 9033aa 1268bc 1293bc 1593ab 2331bc 2575ac 2296bc
060 8133bc 6833cd 9000aa 1126bd 1025cd 1358ac 1453ad 1241cd 1355bd
080 7000bd 6267ce 8067ab 982ae 828be 960ad 801ae 572be 522ce
100 6000be 5167cf 7767ab 756bf 631cf 844ae 359af 252bf 268bf
120 5933ae 4500cg 5067bc 662ag 532bg 470cf 000ag 000ag 000ag
  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
000 100aa 100aa 100aa 100aa 100aa 100aa 100aa 100aa 100aa
020 094ab 088bb 096aa 089ab 078cb 082bb 080ab 066cb 070bb
040 088bc 085bc 096aa 070bc 059cc 080ac 046bc 043cc 053ac
060 087bc 072cd 096aa 063bd 047cd 069ad 029bd 021cd 031ad
080 075bd 066ce 086ab 055ae 038ce 048be 016ae 010ce 012be
100 065be 054cfc 083ab 042af 029bf 043af 007af 004cf 006bf
120 064ae 047cg 054bc 037ag 024bg 024bg 000ag 000ag 000ag
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 5700e 5600c 8400a 714d 769d 1112c 423d 457d 638b
100 6333d 6900b 8700a 1034c 1117c 1524b 846c 958b 1059a
200 7600a 7700a 8733a 1220b 1237b 1601a 1040a 838c 1087a
300 7200b 7800a 8567a 1357a 1292b 1545ab 1015a 956b 1053a
400 6200d 7867a 8533a 1059c 1404a 1550ab 832c 1100a 1050a
500 6667c 8000a 8433a 1161b 1392a 1590ab 945b 1071a 1115a
  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040% ~120% NaCl引发处理,紫金
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   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 5700d 5600d 8400ab 714c 769c 1112c 423d 457d 638f
15% 6700c 6933c 8500ab 1026b 1062b 1366a 739b 698c 835d
20% 7800b 8300b 8733a 1157a 1370a 1406a 814a 1006b 914c
25% 8700a 7933b 8367ab 1186a 1346a 1438a 837a 1114a 1075a
30% 8433a 8667a 8267ab 1184a 1383a 1392a 802a 1119a 1013b
35% 7500b 8300a 8067b 1002b 1348a 1261b 527c 1140a 782e
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;040% ~200% 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 5700b 5600a 8400a 714c 769a 1112b 423d 457a 638a
040 5633b 5100b 8500a 832b 666b 1189a 546b 434b 632a
080 6133a 5600a 7000b 887a 768a 979c 655a 366c 521b
120 5700b 4600c 6967b 822b 565c 880d 516bc 260d 356c
160 4367d 4300d 6933b 792b 522d 873d 493c 208e 358c
200 5067c 3067e 5733c 693c 343e 646e 379e 086f 210d
3.5 KNO3KH2PO4引发对盐逆境下夏枯草种子发
芽的影响 经过040% ~200%KNO3KH2PO4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
16%的KNO3KH2PO4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;
08%的KNO3KH2PO4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;16%
的KNO3KH2PO4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 KNO3KH2PO4引发,可以增
强夏枯草种子的抗盐性。
表6 不同浓度KNO3KH2PO4引发对盐逆境条件下夏枯草种子发芽的影响
KK
/%
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 5700d 5600c 8400ab 714d 769d 1112c 423d 457c 638c
040 6233c 7200b 8800a 989c 1065c 1452ab 871bc 958b 973b
080 6300c 8000a 8267b 1009bc 1269a 1380b 873bc 1089a 947b
120 7033b 7067b 8533ab 1057ab 1169b 1465a 881b 966b 1080a
160 7700a 7100b 8733ab 1088a 1156b 1479a 1009a 975b 1083a
200 6167c 7367b 8767ab 961c 1154b 1489a 820c 1137a 1063a
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[45]。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
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耐盐性反而最高,相对发芽率要到 NaCl为08%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[68]。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[1011]。
在本实验中,适量浓度 GA3,PEG,KNO3KH2PO4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 GA3,040% ~120% 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]
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EfectsofseedprimingonsalttoleranceinPrunelavulgaris
seedgerminationundersalineconditions
ZHANGXianxiu,GUOQiaosheng,SHENXuelian
(InstituteofChineseMedicinalMaterials,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China)
[Abstract] Objective:SelectinganefectivewaytoincreasesaltresistanceofPrunelavulgarisseedthroughseedpriming
technology.Method:ThetreatmentofsaltstresstoP.vulgarisseedswasmadebythediferentconcentrationsofNaClsolutions.
Primedseedsgerminatedunder08% NaCl.Result:AsconcentrationsofNaClincreasing,seedgerminationpercentage,germination
indexandvitalityindexreduced.Primedwith15%35% PEG,100500mg·L-1GA3and04%20% KNO3KH2PO4coulden
hanceseedsgerminationindexandvitalityindexundersaltstresswhiletreatedwithNaClseedsgerminationpercentagereduced.Con
clusion:TreatedwithPEG,GA3,KNO3KH2PO4underproperconcentration,theseedvigor,seedresistanceundersaltstressin
creased.
[Keywords] Prunelavulgaris;seedpriming;salttolerance
[责任编辑 吕冬梅]
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