全 文 ：塔里木河流域 4种野生豆科植物
种子耐盐性研究
张剑云 ,陈水红 ,魏萍
(塔里木大学生命科学学院 ,新疆 阿拉尔 843300)
摘要:应用室内培养皿萌发试验 , 在0 、0.4%、0.8%、1.2%和1.6%5 个质量分数的盐溶液胁迫下 , 对采集于
塔里木河流域的野生胀果甘草 Glycyrrhiza in f lata 、疏叶骆驼刺 A lhagi sparsi f olia 、苦豆子 Sophora alope-
curoides 、苦马豆 S phaerophy sa salsula 4 种牧草种子萌发时的耐盐碱性进行了检测。结果表明:4 种牧草种
子对盐胁迫的耐受性不同 ,骆驼刺和甘草具有较强的耐盐性 , 苦马豆次之 ,苦豆子的耐受性最差;低盐胁迫
对 4种种子的萌发 、胚芽 、胚根的生长都有一定促进作用;随着盐质量分数增高 , 发芽率呈下降趋势 , 胚芽 、
胚根的生长也受到抑制。
关键词:豆科;种子萌发;盐胁迫
中图分类号:Q945.78 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2009)06-0116-05
＊ 随着生态环境的不断恶化和人们不合理的开
发利用 ,导致土壤盐碱化的不断加深扩大 。土壤
盐碱化已成为一个世界性的问题 ,全世界盐碱地
面积近 10 亿 hm2 , 约占可耕地面积的 10%[ 1] 。
我国约有 2 700万 hm2 盐碱地 ,其中盐渍化耕地
600万 hm2 。土壤盐渍化严重影响着农业生产 ,
在我国各个地区 ,问题普遍存在[ 2-3] 。盐分是影响
植物生长和产量的一个重要环境因子 ,高盐会造成
植物减产或死亡 。盐胁迫会降低水势并导致离子
失衡 ,产生毒害 ,植物生长量降低甚至死亡。尽管
盐胁迫下所有植物的生长都会受到抑制 ,但是不同
植物对于致死盐浓度的耐受水平和生长降低率是
不同的。盐胁迫是作物生长发育的主要障碍因子
之一[ 4] 。如何在耕地有限的情况下 ,开发 、利用和
改良盐碱地资源是生产中亟待解决的问题[ 5] 。
塔里木河流域降水稀少 、蒸发强烈 ,天然草地
主要是依靠河流地表水补给而存在 ,因而低等和
劣等草地面积大 、质量差 。塔里木河干流属暖温
带荒漠气候 ,虽干旱少雨 ,但光热资源丰富。全年
日照时间 2 800 ～ 3 150 h ,多年均温 10 ～ 11 ℃,
≥10 ℃的年积温 4 000 ～ 4 200 ℃,无霜期 200 ～
215 d ,光热资源丰富。草地优势植物主要为胀果
甘草 Glycy rrhiza in f lata 、疏叶骆驼刺 A lhagi
sparsi fol ia 、苦豆子 Sophora alopecuroides 、苦马
豆 S phaerophysa salsula 等[ 6] 。这其中不乏有许
多野生强耐盐碱性的植物 ,特别是耐盐碱的豆科
植物 ,其营养较高 ,有利于家畜的吸收利用 ,但由
于对野生资源的优良特性还缺乏系统研究 ,很多
种质资源未得到充分利用 。
对于大多数牧草 ,种子萌发和早期幼苗阶段
对环境胁迫最为敏感 ,都是以胚的生长为基础的 ,
而胚的生长则是种子内部所有生理生化系统协调
作用的结果。因此 ,对牧草的耐盐性研究大都在
种子发芽期[ 7] 。
试验旨在研究盐渍化对 4种牧草种子盐胁迫
下发芽成苗的影响 ,为生产实践提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 供试材料 供试材料为 4种塔里木河流域
野生豆科植物:胀果甘草 、苦马豆 、骆驼刺 、苦豆
子。于 2006年 7-9月采集于南疆塔里木盆地阿
拉尔市周边。材料及其来源详见表 1 。
1.2材料处理 各材料均用质量分数为75%的
硫酸 10 mL 与种子搅拌 ,浸种 30 ～ 60 min ,而后
用大量清水冲洗 3次 。
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6/2009 草 业 科 学PRATACULTURAL SCIENCE 26卷 6 期Vo l.26.No.6
＊收稿日期:2008-06-16基金项目:南疆优良野生牧草种资源收集鉴定与评价(HS20607)作者简介:张剑云(1967-), 女 ,甘肃人 ,实验师 , 从事生物化学实验室工作。
表 1 供试材料采集地及生境
材料 采集地 生境 海拔高度(m)
胀果甘草 阿拉尔军垦路 路边 1 013
骆驼刺 塔大旧校区 路边 1 013
苦马豆 塔大新校区 路边 1 013
苦豆子 九团一连 林下 1 013
1.3 试验方法
1.3.1 种子千粒重的测定 将净度检验后的种子
均匀混合 ,每种植物随机数取 2 份式样各 1 000
粒 ,然后称量(小粒种子的精确度要求为 0.01 g)。
检验结果用 2份试样的量表示 ,如 2 份试样的量
之差不超过允许偏差的 5%时 ,则 2 份试样的平
均质量即为种子千粒重[ 8] 。
1.3.2 吸水特性的测定 在 19 ℃室温下 ,称取 5
g 供试种子 ,放置于清水中(水温 15 ～ 17 ℃),每
隔 2 h取出 ,用滤纸将种子表皮的水分吸干 ,称
量 ,直至种子质量基本稳定为止 , 3次重复 。最后
计算种子吸水率 ,计算公式为:
种子吸水率=[ 种子吸水量(g)×5(g)] ×
100%[ 9] 。
1.3.3种子萌发试验 精选经硫酸处理后的饱满
种子 ,分别用质量分数 0 、0.4%、0.8%、1.2%和
1.6%的 NaCl溶液浸泡 18 h 。在培养皿中垫上
一层滤纸 ,分别加各处理溶液至滤纸饱和为止。
然后摆种置床 ,每个处理用 50粒种子 ,3次重复 ,
在人工智能植物培养箱中培养 ,每日定时补充所
蒸发水分 ,保持 90%湿度。萌发时 ,逐日观察记
载发芽种子数 ,在发芽高峰期测量胚根长度 ,并计
算种子发芽率。
种子发芽率计算公式:种子发芽率=发芽终
期全部正常发芽的种子数/供试种子数 ×
100%[ 10] 。
1.3.4种子活力指数的测定 在第 21天 ,每培养
皿随机挑选 10个已萌发的幼苗 ,用游标卡尺测量
胚芽长 、胚根长及胚轴 、胚芽的长度 。苗长 =
胚芽长+胚根长+胚轴长;活力指数=(胚根长+
胚轴长)×发芽率。
2 结果与分析
2.1 供试种种子千粒重 千粒重是多项品质
的综合指标 ,与种子饱满 、坚实 、均匀 、粒大呈正相
关。千粒重也是种子活力的重要指标 ,种子千粒
重大 ,其内部的贮藏物质多 ,发芽迅速整齐 ,出苗
率高 ,幼苗健壮 ,并能够保证田间的成苗密度 ,从
而增加产量。试验用千粒重千粒法进行测定 ,从
净种子中数取 1 000粒(大粒 500粒)称量 ,2次重
复 ,2次质量差若<5%,取其平均数 ,若>5%,则
称取第 3份试样 ,选 2次差距最小的计算平均值。
测得供试的 4 种豆科牧草 , 胀果甘草 、骆驼
刺 、苦马豆 、苦豆子千粒重分别为 7.166 8 、4.714
1 、5.524 9和 25.824 g 。可知:苦豆子的千粒重最
大 ,为 25.824 0 g ,比其他 3种豆科植物千粒重的
3倍还要大 ,属大粒种子 。胀果甘草种子千粒重
位居第 2 ,为 7.166 8 g 。骆驼刺和苦马豆种子的
千粒重较接近 ,分别为 4.714 1和 5.524 9 g 。
2.2 供试种种子的吸水特性 水分是种子萌
发的第一要素 ,种子吸水萌发时的吸水状况与植
物种类有关 ,也与种子形态 、结构 、化学成分及品
种有关。供试的胀果甘草 、骆驼刺 、苦豆子 、苦马
豆4种豆科植物种子 ,在水温 16 ～ 17 ℃的吸水特
性如图 1所示 。
图 1 4 种野生豆科牧草种子吸水率
由图 1 可看出 , 4种供试材料吸水量均在一
段时间里呈上升趋势 ,然后基本达到稳定 。在这
4种豆科植物种子中 ,不同种子的最大吸水量不
同。骆驼刺吸水量最多 ,胀果甘草次之 ,然后是苦
马豆 ,最后是苦豆子 。种子的吸水率越大 ,表明种
子在自然环境中的发芽速度越快 ,发芽率越高。
2.3 不同处理对供试种种子发芽率的影响
由表 2可知 ,随着 NaCl质量分数的增加 ,各种
牧草种子的发芽率基本呈现先上升再下降趋势。
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胀果甘草在 NaCl质量分数为 0.8%时与对照发
芽率差异显著 ,在质量分数为 0.4%时发芽率最
高;随着质量分数继续增大 ,发芽率呈极显著下
降。骆驼刺的发芽率从对照到 NaCl质量分数为
0.8%时差异均不显著 ,在为 0.8%时发芽率最
高;在1.2%和 1.6%时 ,发芽率差异呈极显著 ,说
明高 N aCl质量分数对骆驼刺的发芽有明显的抑
制作用。苦豆子的发芽率变化情况与骆驼刺一
致 ,低盐对发芽率影响不大 ,高盐则抑制发芽 。苦
马豆的发芽率在对照和 N aCl质量分数为 0.4%
之间差异不显著 ,0.4%与后面几个处理之间发芽
率均差异极显著 ,在 0.4%时发芽率最高。
根据供试种子在不同的时间和不同的质量分
数梯度下的发芽率分别绘出萌芽曲线(见图 2)。
由图 2 可见 ,总的变化趋势是随着 NaCl质量分
数增大 ,曲线高度先上升再下降并且趋于平缓 ,说
明增强盐胁迫使种子累计发芽率降低 ,发芽速度
下降 ,发芽整齐度下降。
图 2 4 种豆科植物种子不同处理萌发曲线
注:小写字母不同为各处理间在 0.05 水平显著 ,大写字母不同为各处理间在 0.01 水平显著。表 2 同。
2.4 不同处理对供试种胚芽长度的影响
由图 3可知 ,在清水培养条件下 ,各供试种的胚芽
长度顺序为苦马豆(8.0 cm)>苦豆子(5 cm)>骆
驼刺(4 cm)>胀果甘草(3.3 cm)。NaCl质量分
数在0 ～ 0.4%时 ,种子胚芽长度都呈增加趋势 ,甘
草上升了 5%,骆驼刺上升了 0.2%,苦马豆上升
了 53%;苦豆子上升了 62%;在 NaCl质量分数大
于 0.4%时 ,各供试种的胚芽长度均有下降趋势 ,
胀果甘草下降了 31%,骆驼刺下降了 13%,苦马
豆下降了82%,苦豆子下降了 6.7%。在 0.4%和
0.8%之间时 ,苦马豆的胚芽长度下降趋势较大 ,
胀果甘草和苦豆子的胚芽长度均有小幅度的下降
趋势。当 NaC l质量分数为 1.6%时 ,各供试种的
胚芽长度均完全受到抑制。结果表明:不同种豆
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科植物种子胚芽长度变化是不同的 ,说明对盐胁
迫耐受性不同 。这 4 种豆科野生植物在发芽后 ,
苦马豆的生长速度最快 ,苦豆子次之 ,骆驼刺第
三 ,胀果甘草的生长速度最慢 。
图 3 不同处理对供试种子胚芽长度的影响
2.5 不同处理对供试种苗长的影响 由图 4
可知 ,在清水培养条件下 ,各供试种的苗长顺序为
苦豆子(17.47 cm)>骆驼刺(17.03 cm)>苦马豆
(15.033 cm)>胀果甘草(13.42 cm)。在NaCl质
量分数为 0.4%时 ,胀果甘草的苗长为 14.32 cm ,
图 4 不同处理对种子苗长的影响
骆驼刺的苗长为 20.41 cm , 都比在清水中的稍
长 。说明 0.4%的 NaCl 质量分数对胀果甘草和
骆驼刺的苗长有促进的作用 ,其余各供试种在此
质量分数下苗长没有增长的趋势 。随 NaC l质量
分数增加 ,各供试种的苗长均有下降趋势 。当
NaCl质量分数达到 1.6%时 ,各供试种的苗长基
本停止生长 。在一定的渗透势范围内 ,盐胁迫有
促进苗长生长的现象 ,这是因为植物在逆境条件
下通过调节自身地上部和地下部器官营养分配来
达到适应不良环境的结果。根据苗长在 NaCl 质
量分数为 0.4%和 0.8%下降幅度的顺序可推断 4
种豆科植物种子的耐盐性强弱次序为:骆驼刺>胀
果甘草>苦马豆>苦豆子。因为在同等盐胁迫下 ,
苗长下降幅度越小 ,说明对盐的适应性越强 。
2.6 不同处理对供试种子活力指数的影响
种子的活力指数是判定种子在盐胁迫下耐受性
的重要指标 。由表 2可知 ,随着 NaCl质量分数的
增加 ,各种植物种子的活力指数呈现先上升再下
降趋势 。
胀果甘草在对照与处理为 0.4%时的活力指
数差异性显著 ,随着 NaCl质量分数的持续增高 ,
活力指数呈极显著性下降。骆驼刺的活力指数在
对照和 NaCl质量分数 0.4%之间差异性不显著 ,
且有小幅增长 ,NaCl质量分数增高到 0.8%时 ,活
力指数显著下降 ,当 NaCl 质量分数为 1.2%和
1.6%时 ,活力指数呈极显著下降。苦马豆的活力
指数在对照和各处理间都呈极显著差异 ,在 NaCl
质量分数为 0.4%时 , 活力指数达到最大。苦豆
子活力指数变化趋势同苦马豆 ,在各处理间均呈
极显著差异 , NaCl质量分数为 0.4%时活力指数
达到最大。
表 2 不同处理下供试种子的活力指数
NaCl质量分数
(%)
供试种子
胀果甘草 骆驼刺 苦马豆 苦豆子
0 2.49Ab±0.320 3.31Aa ±0.640 5.58Aa ±0.780 3.97Aa±0.530
0.4 2.95Aa±0.580 3.82Aa ±0.660 8.51Bb±1.570 6.52Bb ±0.850
0.8 1.96Bc±0.210 2.98Ab ±0.230 1.57Cc±0.260 2.31Cc±0.120
1.2 0.56Cd ±0.030 1.92Bc ±0.120 1.32Cc±0.220 1.31Cd ±0.130
1.6 0.07De ±0.010 0.21Cd±0.050 0.01Dd ±0.003 0.02De ±0.005
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2.7 综合评价 总体来说这 4种植物都对盐胁
迫具有一定的耐受性 ,适应在南疆这种盐碱性比
较严重的土壤上生长 。通过测定 ,骆驼刺和胀果
甘草的各项指标都比较突出 ,对盐的耐受性较强 ,
而苦马豆和苦豆子的各项指标相对来说比较一
般 ,对盐的耐受性相对较弱。
3 结论与讨论
通过对 4 种野生豆科植物进行吸水率的测
定 ,可以判断出种子的吸水率对于种子在干旱盐
碱环境下的适应能力是一个重要的指标 。由测定
结果可以得出 ,骆驼刺较其他 3 种植物种子有较
强的吸水力 ,依次下来是胀果甘草 、苦马豆 、苦豆
子。
通过种子发芽率的测定结果 ,可以看出 4 种
野生豆科植物的发芽率都是先随 NaCl质量分数
的增加而增加 ,达到一定高度后种子的发芽率就
会降低 ,之后 NaCl质量分数越高 ,发芽率就会越
低。在一定的渗透势范围内 ,盐胁迫有促进幼苗
生长的现象。
在 NaCl质量分数较低时 ,胚根由于受到盐刺
激生长得到促进 ,但变化不大;胚芽受盐胁迫有滞
后于胚根的现象 ,即胚芽在 1.2%生长受抑制较
大;甘草和骆驼刺较其他 2个耐盐 , 耐盐范围为
0.4%～ 0.8%。
综上 ,胚根 、胚芽以及由它们得到的其他指标
可以用来较好的比较植物间的耐盐性大小 ,这与
毛培春等[ 11] 得出的结论相一致 。但由于植物的
耐盐机理十分复杂 ,所以仅靠实验室几项指标对
其耐盐性进行评定还比较片面 ,对于 4种植物在
实际应用中的生长状况还有待于进一步研究。
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Study on the salt tolerance of four wild legumes in Tarim River Basin
ZHANG Jian-yun1 , CHEN Shui-hong 1 , WEI Ping1
(College of Li fe Science , Tarim University , Alar 843300 , China)
Abstract:The salt tolerance o f 4 w ild legumes , including Glycyrrhiza in f lata , Alhagi sparsi f ol ia ,
Sophora alopecuroides and S phaerophy sa salsula f rom Tarim River basin , were evaluated under 5
levels o f salt st ress(0 , 0.4%, 0.8%, 1.2%and 1.6% of NaCl so lution)in seed ge rminat ion period.
The result show ed that their salt tolerance w as different , in w hich , G.in f lata and A.sparsi f olia
performed the bet ter salt endurance , and fol lowed by S.salsula and S.alopecuroides.The low con-
centrate salt solution stimulated the seed germinat ion , grow th of embryo and radicle to a certain de-
g ree.The germination rate declined and the g row th of embryo and radicle w ere inhibited along wi th
the salt concentration increasing.
Key words:legume;seed germinat ion;salt st ress
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