盐胁迫对百日草种子萌发的影响

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　　【摘   要】 本文以百日草种子为试验材料，采用培养皿纸上发芽法和室内模拟单盐胁迫的方法，研究了不同鹽浓度Na2SO4（0、50、100、150、200、250mmol/L）和Na2CO3（0、30、60、90、120、150mmol/L）对百日草种子萌发生长的反应，并测定种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚芽长、胚根长等相关指标。试验结果表明：1、不同单盐胁迫下，百日草种子发芽高峰时间推迟，发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数显著降低，且随着Na2SO4和Na2CO3这两种盐浓度的增加，抑制作用显著增强;2、高浓度的碱性盐对百日草种子的胚根、胚芽的生长抑制较中性盐显著，且对胚根生长抑制更强;3、确定百日草种子耐盐浓度： Na2SO4和Na2CO3的适宜浓度分别为Na2SO491.12mmol/L、Na2CO315.06mmol/L;耐盐半致死浓度为Na2SO4150.64mmol/L、Na2CO362.23mmol/L;耐盐极限浓度为Na2SO4245.88mmol/L、Na2CO3137.70mmol/L。综上，2种不同浓度的盐溶液对百日草种子萌发指标所表现的抑制作用大小为Na2CO3> Na2SO4。
　　【关键词】 百日草;盐胁迫;种子萌发
　　[Abstract] Based on the Zinnia elegans seeds as test materials， the germination method and the indoor petri dish paper simulation method of the single salt stress， studies the different salt concentration of Na2SO4 （0， 50， 100， 150， 200， 250mmol/L） and Na2CO3 （0， 30， 60， 90， 120， 150mmol/L） on germination and growth behavior of Zinnia elegans seeds reaction， and the determination of seed germination rate， germination potential， germination index， vigor index， the length of embryo and radicle and related indicators. Experimental results show that： 1. the different sheet under salt stress， the Zinnia elegans seeds germination peak delayed， germination rate， germination potential， germination index and vigor index decreased significantly， and as the Na2SO4 and Na2CO3 this two kinds of the increase of salt concentration， inhibition significantly enhanced; 2. The high concentration of alkaline salt has a significant effect on the growth inhibition of the radicle and the germ of the seeds， and the growth inhibition of the radicle is stronger. 3. Determine the salinity tolerance of Zinnia elegans seed： Na2SO4 and Na2CO3 respectively， the appropriate concentrations are Na2SO4 91.12mmol/L， Na2CO3 15.06mmol /L; The semi-lethal concentration of salt tolerance was Na2SO4 150.64mmol /L， Na2CO3 62.23mmol/L; The salt tolerance concentration was Na2SO4 245.88mmol/L， Na2CO3 137.70mmol/L To sum up， the inhibitory effect of 2 different concentrations of salt solution on the germination index of the Zinnia elegans grass seed was Na2CO3 > Na2SO4.
　　[Key words] Zinnia elegans ; salt stress;seed germination
　　百日草（拉丁名：Zinnia elegans L.）又名百日菊、步步高、状元红是草科百日草属的一年生草本花卉[1]。喜好温暖的环境，开花时间长，花色鲜艳，花形好看。土壤盐渍化是由自然或人类活动引起的一种环境危害，全世界大约有8.31×108hm2的土壤受到盐渍化的威胁[2]。新疆盐渍化土壤面积占全国盐渍化土壤总面积的22%，是全国最大的盐渍土分布区[3]。新疆盐渍土在塔克拉玛干沙漠北缘为硫酸盐-氯化物型[4]。盐胁迫和碱胁迫是妨碍植物生长、降低产量的主要逆境因子之一，大量试验结果表明：盐碱环境会限制植物生长，植物在不同生长阶段耐盐碱性不同，尤其是种子萌发期最为敏感，当增加盐浓度，种子的萌发受到抑制，并且抑制程度随盐浓度的升高而增加[5-6];高盐胁迫能够完全抑制种子萌发，而低盐胁迫诱导种子的休眠[7-9]。不同植物种子萌发耐受盐碱胁迫的能力差异很大，比如NaCl处理对紫丁花种子的影响大于Na2SO4的影响[10];在同一低盐浓度处理下，NaHCO3处理对黄精种子萌发的影响小于NaCI处理[11];当Na2CO3浓度≤10mmol/L时，促进德兰臭草种子的萌发和生长[12]。 　　目前，百日草作了染色体核型分析[13]、白粉病及其防治[14]、温室栽培[15]及切花衰老的控制[16]等方面做了一些研究，而对百日草种子耐盐性的研究较少，本实验以百日草种子为研究对象，以Na2SO4和Na2CO3两种单盐不同浓度进行种子萌发实验，比较不同种类及不同浓度盐胁迫百日草该种子萌发的影响，以确定种子的耐盐范围。
　　1  材料和方法
　　1.1  材料
　　百日草种子购自内蒙赤峰鑫卉园艺有限公司
　　1.2  试验方法
　　试验设置的盐浓度处理分别为Na2SO4（50、100、150、200、250mmol/L）和Na2CO3（30、60、90、120、150mmol/L），以蒸馏水作为对照组。百日草种子用1%的高锰酸钾溶液消毒30分钟后用蒸馏水冲洗数遍，直至水颜色变清，然后用滤纸将多余的水分吸干。挑选籽粒大小相当、饱满的种子播种于铺有两层滤纸的培养皿内，分别加入不同浓度的培养液7mL，每一培养皿50粒种子，每一浓度3个重复，然后将培养皿放入恒温箱中，在25℃，全黑暗处理，每24小时补溶液一次，以保持两层滤纸完全浸湿;每48小时更换滤纸，以维持溶液渗透势恒定。以胚根突破种皮，胚芽达到种子长度的1/2作为发芽标准[17]。
　　1.3  测定指标
　　发芽势（%）=发芽达到高峰期的种子发芽数/M×100%（M为种子总数）;
　　发芽率（%）=m/M×100%（m为发芽数，M为种子总数）;
　　发芽指数GI=Σ（Gt/Dt），（Gt为每天各处理的平均发芽数，Dt为对应发芽天数）;
　　活力指数=发芽指数GI×S，（S为幼苗长度（cm））;             相对盐害率[18]（%）=（对照发芽率-处理发芽率）/发芽率（CK）×100%。
　　1.4  数据分析
　　采用Excel2010绘制图表及DPS数据处理系统进行数据处理。
　　2  结果与分析
　　2.1  不同浓度Na2SO4溶液对百日草种子萌发性状的影响
　　2.1.1不同浓度Na2SO4溶液对百日草种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数的影响  从表1可以看出，百日草种子的发芽率和发芽势随Na2SO4浓度的升高，呈先上升后降落的趋向。在对发芽率和发芽势的影响上，盐浓度为50、100mmol/L处理间与对照间发芽率和发芽势均差异不显著，当Na2SO4溶液浓度为100mmol/L时，百日草种子发芽率和发芽势较对照分别上升了4.00、2.00个百分点，说明低浓度的Na2SO4溶液对百日草种子萌发影响不大，一定浓度反而促进种子萌发，这个试验结果与赵瑞华，张双等在盐分和温度对盐节木的影响结论一致[19]。当Na2SO4溶液浓度到达150、200mmol/L时，百日草种子发芽率和发芽势与对照相比差异达到极显著水平，其发芽率与对照相比分别下降了33.34、80.00个百分点，发芽势与对照相比分别下降了29.34、45.34个百分点，浓度为250mmol/L时，百日草种子完全不萌发，这说明高浓度的Na2SO4盐溶液对百日草种子萌发具有显著抑制作用。
　　（注：小写字母表示0.05水平，大写字母表示0.01水平，下同）种子发芽指数是通过盐胁迫对种子发芽是否产生抑制作用来评价其耐盐能力的指标[20]，发芽指数越大，表明植物的耐盐性越强，反之耐盐性越差[21]。从表1可以看出，随着Na2SO4盐浓度的升高，百日草种子的发芽指数、活力指数均呈现先上升后降落的趋向。在对发芽指数和活力指数的影响上，当Na2SO4溶液浓度为100mmol/L时，此时百日草种子发芽指数和活力指数分别为11.44、140.83，与对照相比仅下降了0.26、7.47个百分点。当Na2SO4溶液浓度到达150mmol/L时，百日草种子发芽指数和活力指数与对照间均达极显著差异，发芽指数和活力指数分别为6.03、16.22，其与对照相比分别下降了47.43、89.34个百分点。当Na2SO4溶液浓度达到200mmol/L时，发芽指数为1.09，活力指数为0，此时百日草种子有发芽能力，但活力极低，这与盐胁迫對红砂种子萌发的影响研究结果相似[22]。这表明随着Na2SO4溶液盐浓度的增加，百日草种子的发芽指数和活力指数均呈显著的降落趋向，且在Na2SO4高盐浓度下百日草种子活力极低。
　　2.1.2 不同浓度Na2SO4溶液对百日草胚根、胚芽生长的影响  由表2可知，在对平均胚根长的影响上，当Na2SO4盐浓度处理为50mmol/L时，平均胚根长为30.51mm，与对照相比减少了40.71mm。当浓度达150mmol/L时，百日草种子平均胚根长为12.46mm，与对照相比减少了58.76mm;当浓度达到200mmol/L时，此时百日草胚根完全腐烂。这说明百日草种子胚根长先随着Na2SO4盐浓度的升高逐渐变长，但当浓度为150mmol/L时，胚根生长严重受到抑制，在高盐浓度为200mmol/L处理时，百日草种子的胚根腐烂，这与王芳，肖洪浪，赵亮等人对红纱种子研究的结果类似[22]。
　　在对平均胚芽长的影响上，Na2SO4盐溶液处理之间与对照间平均胚芽长呈极显著差异，当Na2SO4盐浓度达到150mmol/L时，百日草平均胚芽长为14.54mm，与对照比减少了46.52mm;当浓度为200mmol/L时，百日草幼苗胚芽腐烂。这说明在Na2SO4高盐浓度胁迫下，百日草胚芽生长严重受到抑制。
　　2.2  不同浓度Na2C03溶液对百日草种子萌发性状的影响
　　2.2.1 不同浓度Na2C03溶液对百日草种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数的影响  由表3可知，随着Na2C03溶液浓度的升高，百日草种子的发芽指数、活力指数、发芽率、发芽势、均呈下降趋向。在对发芽率和发芽势的影响上，除60mmol/L和90mmol/L处理之间差异不显著外，其余各处理间与对照之间差异达极显著水平。当浓度达到120、150mmol/L时，百日草种子发芽率较对照分别下降73.34、81.34个百分点，发芽势较对照分别下降42.67、45.34个百分点。这表明随Na2C03盐浓度的不断升高，百日草种子的发芽率和发芽势均呈显著的降落趋向，且在高浓度盐胁迫下，下降幅度极大，严重影响百日草种子的发芽整齐度。 　　在对发芽指数和活力指数的影响上，除盐浓度为30mmol/L种子发芽指数与对照间差异不显著外，其他各处理与对照间差异极显著。当浓度为30mmol/L时，发芽指数与对照相比差异不显著，发芽指数较对照上升0.95个百分点;而种子活力指数较对照差异显著，活力指数较对照下降69.79个百分点，这说明活力指数较发芽指数对碳酸钠盐胁迫更敏感，这与邵金彩[23]等人对蜡梅种子盐胁迫研究结果类似。当浓度为60mmol/L时，种子发芽指数和活力指数较对照分别下降41.67、87.83个百分点。而当浓度达到150mmol/L时，百日草种子的发芽指数、活力指数仅为2.67、0.00。这说明随Na2C03浓度的上升，百日草种子的发芽指数和活力指数下降幅度越来越明显，且在高盐浓度下，百日草种子的活力丧失，这与李双男[24]等人研究不同盐碱胁迫对棉花种子萌发的影响的结论相似。
　　2.2.2 不同浓度Na2C03对百日草种子胚根、胚芽生长的影响  由表4可知，随着Na2C03盐浓度的升高，对百日草胚根、胚芽的生长有极显著的影响。在对平均胚根长的影响上，各处理与对照间差异极显著。处理90mmol/L和120mmol/L间差异不显著，与其他各处理间差异极显著。当浓度为90mmol/L时，百日草幼苗的平均胚根长为9.93mm，相比对照减少了61.29mm，仅为对照的86.06%;当浓度达到150mmol/L时，百日草幼苗胚根生长受抑制，胚根腐烂。这说明随Na2C03盐浓度的升高，百日草幼苗的胚根生长受抑制程度显著，且在高盐浓度下，胚根腐烂。
　　在对平均胚芽长的影响上，Na2C03盐胁迫各处理间与对照之间差异显著。当浓度为90mmol/L时，百日草幼苗的平均胚芽长为9.82mm，相较对照减少了51.24mm;当浓度达到150mmol/L时，百日草幼苗的胚芽腐烂。这表明，随Na2C03溶液浓度的升高，百日草幼苗的胚芽长在显著减少，且在高浓度的Na2C03盐溶液处理下，百日草幼苗生长受抑制程度严重。
　　2.3  百日草种子耐盐浓度的确定
　　利用散点图中的二次函数来拟合相对发芽率与各盐浓度，得到的百日草种子与两种盐处理间的相关性均达到了显著水平（见表5）。将三个相对发芽率带入不同盐处理的拟合方程中，就可以得到不同盐处理下，百日草种子的耐盐适宜浓度（种子发芽率为对照组的75%时相对应的盐浓度）、耐盐半致死浓度（达到对照组的50%时相对应的盐浓度）、耐盐极限浓度[25-27]（达到对照组的10%时相对应的盐浓度）及相对盐害率。
　　由表5可知，百日草种子萌发的萌发率与两种盐溶液浓度均呈极显著负相关，且百日草种子对Na2SO4耐盐的适宜范围、半致死耐盐浓度、极限耐盐浓度均高于Na2CO3。当Na2CO3盐处理时，百日草种子在萌发期的适宜浓度为15.06mmol/L，半致死浓度为62.23mmol/L，极限浓度为137.70mmol/L。当Na2SO4盐处理时，百日草种子在萌发期的适宜浓度为91.12mmol/L，半致死浓度为150.64mmol/L，极限浓度245.88mmol/L。以上结果表明，百日草种子对2种盐表现的抑制作用大小为：Na2CO3〉Na2SO4。
　　3  小结与讨论
　　3.1  2种盐对百日草种子发芽指数、活力指数、发芽率、发芽势的影响
　　随着盐浓度的增加，不同盐对百日草种子萌发指标有极显著影响。当Na2CO3 浓度达到150mmol/L时，百日草种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数较对照下降81.34、45.34、76.72、100个百分点。当Na2SO4浓度达到150mmol/L时，百日草种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数较对照下降33.34、29.34、45.43、89.34个百分点。其中Na2CO3的抑制性最强，高浓度几乎不发芽，可见碱性盐对百日草种子萌发的抑制作用大于中性盐，这与单盐胁迫对红纱种子[22]的影响的研究结果相似。综合试验结果，百日草种子对这2种盐所表现的耐盐强弱关系为：Na2SO4> Na2CO3。
　　3.2  2种盐对百日草种子平均胚根长、平均胚芽长的影响
　　随着盐浓度的增加，百日草胚根、胚芽生长抑制极显著。当Na2CO3 浓度达到150mmol/L时，百日草胚根和胚芽均腐烂，出现这种情况的原因可能是碳酸钠盐溶液造成的高PH环境和Na离子效应[28];当Na2SO4浓度达到150mmol/L时，百日草胚根长为12.46mm，胚芽长为4.54mm。说明高浓度的碱性盐对百日草种子的胚根、胚芽的生长抑制较中性盐显著，且对胚根生长抑制更强。
　　3.3  通过各盐浓度与相对发芽率之间的回归分析
　　百日草种子在萌发期的适宜浓度为Na2SO491.12mmol/L、Na2CO315.06mmol/L;百日草種子在萌发期的耐盐半致死浓度为Na2SO4150.64mmol/L、Na2CO3 62.23mmol/L;百日草种子在萌发期的耐盐极限浓度为Na2SO4 245.88mmol/L、Na2CO3 137.70mmol/L。
　　本试验选用了Na2SO4和Na2CO3这两种盐对百日草种子萌发影响进行了研究比较，但实际土壤中还有钾盐、硝酸盐及不同比例的混合钠盐，此次对百日草的耐盐研究还只在浅层阶段，还需要对百日草种子萌发机理有待进一步进行探索和研究。
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　　（编辑：赫亮）
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