NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊种子萌发的影响

徐小玉，张凤银，曾庆微

（江汉大学生命科学学院，武汉 430056）

NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊种子萌发的影响

徐小玉，张凤银，曾庆微

（江汉大学生命科学学院，武汉 430056）

以波斯菊种子为试验材料，在种子萌发过程中选用不同浓度NaCl和Na2SO4进行胁迫，测定盐胁迫下种子萌发指标和幼苗生理指标，探讨NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊种子萌发的影响。结果表明，随着NaCl和Na2SO4浓度的增加，波斯菊种子发芽率、发芽势和幼苗芽长、根长、鲜重、侧根数及SOD活性均呈下降趋势，而MDA含量逐渐增加。波斯菊种子萌发时对两种盐的耐盐适宜范围为NaCl 0.11 mol·L-1、Na2SO40.08 mol·L-1，耐盐半致死浓度为NaCl 0.67 mol·L-1、Na2SO40.13 mol·L-1，耐盐极限值为NaCl 1.35 mol·L-1、Na2SO40.23 mol·L-1。表明，NaCl和Na2SO4盐胁迫抑制波斯菊种子萌发及幼苗生长，且相同浓度下，Na2SO4抑制作用强于NaCl。

盐胁迫；波斯菊；种子萌发

波斯菊（Cosmos bipinnatus Cav.），别名秋英、扫帚梅，为菊科（Compositae）秋英属（Cosmos）一年生草本植物，原产美洲墨西哥及巴西，花色丰富，花期夏秋两季，具有较高的观赏价值。目前，波斯菊在我国栽培广泛[1-3]。土壤盐胁迫是影响植物生长的主要逆境因素之一[4]。由于设施园艺的特点及肥水管理不当，导致土壤产生次生盐渍化[2,5]。因此，植物耐盐性研究受到关注，但鲜见盐胁迫对波斯菊种子萌发及幼苗生长发育影响报道。

本试验采用不同浓度梯度NaCl和Na2SO4两种盐胁迫萌发过程中波斯菊种子，探讨波斯菊种子萌发指标及幼苗生长指标与盐胁迫程度之间关系，以期为波斯菊耐盐机理研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以波斯菊种子为供试材料，购自北京花儿朵朵花仙子农业有限公司。

1.2 方法

1.2.1 种子萌发

设置NaCl、Na2SO4两种盐溶液的浓度梯度为0（CK）、0.06、0.12、0.18、0.24 mol·L-1。选用饱满、大小均匀一致，完好无损的波斯菊种子，用0.1%HgCl2消毒10 min，并用蒸馏水冲洗干净。将种子分别放入盛有上述5 mL不同浓度NaCl溶液和Na2SO4溶液培养皿中（铺有两层滤纸），每皿50粒种子。每个处理重复3次。波斯菊种子在（25±1）℃恒温培养箱中培养，每天更换滤纸并加入5 mL原浓度的盐溶液，记录各培养皿中发芽种子数。

1.2.2 指标测定

以胚根突破种皮作为发芽标志，第10天结束发芽试验。计算发芽势、发芽率、相对萌发率、耐盐适宜范围、耐盐半致死浓度、耐盐极限浓度、相对盐害率等各项指标。计算公式分别为：发芽势（%）=发芽种子数（前3 d）/供试种子数× 100%；发芽率（%）=发芽种子数（前10 d）/供试种子数×100%；相对萌发率（%）=处理种子发芽率/对照组种子发芽率×100%；种子耐盐适宜范围=发芽率达到对照发芽率75%时相对应的盐液浓度；种子耐盐半致死浓度=发芽率达到对照发芽率的50%的盐液浓度；种子耐盐极限浓度=发芽率达到对照发芽率10%盐液浓度[6]。相对盐害率（%）=（对照发芽率-盐处理发芽率）/对照发芽率×100%[7]。

萌发试验结束后，从每培养皿随机取15株波斯菊幼苗，测定芽长、根长和鲜重，并统计侧根数，同时测定幼苗超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量。其中，SOD活性采用NBT光化还原法[8]，MDA含量测定采用TBA显色法[9]。

1.2.3 数据处理及分析

试验数据用DPS2000软件进行统计分析，其中多重比较采用Duncan′s新复极差法。

2 结果与分析

2.1 NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊种子发芽势的影响

由表1可知，与对照相比，当NaCl和Na2SO4浓度≥0.06 mol·L-1时，均显著降低波斯菊种子的发芽势，且浓度越高，波斯菊种子发芽势越低。相同浓度下，受Na2SO4盐胁迫的波斯菊种子发芽势较NaCl盐胁迫下降幅度大。两种盐浓度均为0.06 mol·L-1时，Na2SO4胁迫发芽势为对照的56.52%，NaCl盐胁迫的只有对照的13%。0.12 mol·L-1NaCl胁迫下，仍然有6%种子在第3天能萌发，只有当NaCl浓度≥0.18 mol·L-1时，在第3天无种子萌发，而Na2SO4浓度≥0.12 mol·L-1时，各处理在第3天均无种子萌发。NaCl和Na2SO4均延缓波斯菊种子萌发，且后者的延缓作用更强。

2.2 NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊种子发芽率的影响

由表1可知，随着NaCl、Na2SO4浓度增加，波斯菊种子发芽率均呈现逐渐下降趋势。其中，0.06 mol·L-1NaCl处理的波斯菊种子发芽率与对照无显著差异；而当NaCl浓度≥0.12 mol·L-1时，各处理发芽率均极显著低于对照，且NaCl浓度越高，其发芽率越低。0.12、0.18及0.24 mol·L-1NaCl处理的波斯菊种子发芽率分别较对照下降27%、53%和78%。与对照相比，Na2SO4浓度≥0.06 mol·L-1时，各处理均显著降低波斯菊种子发芽率，且Na2SO4浓度越大，发芽率下降幅度越大。0.06、0.12、0.18及0.24 mol·L-1Na2SO4处理的波斯菊种子发芽率分别较对照下降15%、49%、67%和96%。

上述结果表明，NaCl和Na2SO4均降低波斯菊种子活力，延缓种子萌发，浓度越高，抑制越严重。且相同浓度的Na2SO4对波斯菊种子萌发的抑制作用较NaCl更强。

2.3 NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊幼苗生长指标的影响

由表2可知，0.06 mol·L-1NaCl盐胁迫的波斯菊幼苗芽长及鲜重均与对照差异不显著，而根长和侧根数显著低于对照。当NaCl浓度≥0.12 mol·L-1时，随着浓度的升高，波斯菊幼苗各项生长指标（芽长、根长、鲜重、侧根数）逐渐降低，且各处理各项生长指标均显著低于对照。其中0.12、0.18、0.24 mol·L-1NaCl处理的幼苗芽长分别为对照芽长的64%、28%、11%；根长分别为对照的34%、32%、13%；鲜重分别为对照的80%、60%、20%，侧根数分别为对照的40%、20%、0%。

Na2SO4胁迫的波斯菊种子，随着盐浓度的增加，幼苗芽长、根长显著缩短，单株鲜重逐渐减轻，当浓度≥0.12 mol·L-1时，幼苗均无侧根形成，且形成的幼苗根逐渐出现变黄、变软，最后腐烂，浓度越高烂根现象越严重，导致幼苗无法正常生长。可见，随着浓度的增加，NaCl和Na2SO4对波斯菊幼苗生长均有抑制作用，且Na2SO4对波斯菊幼苗生长的抑制作用明显强于NaCl。

表1 NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊种子发芽势和发芽率的影响Table 1 Effect of NaCl and Na2SO4stress on germination energy and germination rate of seeds of Cosmos bipinnatus

表2 NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊幼苗生长指标的影响Table 2 Effects of NaCl and Na2SO4stress on growth indices of C.bipinnatus seedlings

2.4 NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊幼苗SOD活性及MDA含量的影响

SOD活性反映植物对逆境抗性能力，SOD活性越高，则植物抗性越强，反之越弱[9]。由表3可知，随着NaCl浓度的升高，SOD活性逐渐降低，其中，0.06 mol·L-1NaCl胁迫波斯菊幼苗的SOD活性与对照差异不显著，0.12 mol·L-1NaCl胁迫幼苗的SOD活性较对照下降46%。与对照相比，0.06 mol·L-1Na2SO4胁迫即显著降低波斯菊幼苗SOD活性。说明这两种盐胁迫均可降低波斯菊幼苗SOD活性。

MDA含量用来反映植物细胞在逆境条件下受伤害程度，MDA含量越高，植物细胞被伤害程度越大，反之则越小[10-14]。由表3中可知，随NaCl浓度的升高，波斯菊幼苗MDA含量呈现逐渐上升趋势，且0.06 mol·L-1及0.12 mol·L-1NaCl盐胁迫波斯菊幼苗的MDA含量显著高于对照，分别比对照提高179%和252%。0.06 mol·L-1Na2SO4胁迫波斯菊幼苗的MDA含量也显著高于对照。高浓度NaCl和Na2SO4胁迫下，种子萌发率低及萌发后幼苗腐烂，导致波斯菊幼苗数量不足，故高浓度盐胁迫处理未测幼苗SOD活性和MDA含量。由此可知，NaCl和Na2SO4两种盐胁迫均导致波斯菊幼苗细胞受到伤害，浓度越高，受伤害程度越大。

表3 NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊幼苗SOD活性和MDA含量的影响Table 3 Effect of NaCl and Na2SO4stress on SOD activity and MDA content ofC.bipinnatusseedlings

2.5 波斯菊种子耐盐性评价

依据耐盐适宜范围、耐盐半致死浓度、耐盐极限浓度及相对盐害率，可以评价植物种子的耐盐能力[6,11]。由表4可知，波斯菊种子萌发的相对萌发率与两种盐溶液浓度均呈极显著负相关，且波斯菊种子对NaCl耐盐的适宜范围、耐盐半致死浓度、耐盐极限浓度均高于Na2SO4。由表5可知，随着NaCl和Na2SO4两种盐浓度的升高，相对盐害率均呈极显著上升趋势，且在相同浓度下，Na2SO4对波斯菊种子萌发盐害程度均高于NaCl。以上结果表明，波斯菊种子对Na2SO4的耐受能力低于对Na⁃Cl的耐受能力。

表4 波斯菊种子相对萌发率与盐浓度的相关性分析Table 4 Relationship between salt concentration and relative seed germination rate of C.bipinnatus

表5 波斯菊种子相对盐害率Table 5 Relative salt injury rate of C.bipinnatus

3 讨论

生理干旱是植物盐胁迫伤害的主要机制[15]。在盐胁迫影响下，高浓度盐使植物根际水分渗透势降低，导致植物吸水困难，使植物细胞水势下降，代谢活力降低。测量种子萌发期间各项生理生化指标变化，可反映出种子的耐盐性强弱、种子出苗整齐度等[16]。本试验中，低浓度Na2SO4对波斯菊种子萌发各指标有显著影响，较高浓度Na2SO4会使已萌发的波斯菊种子产生烂根现象，根明显缩短。而低浓度的NaCl对种子萌发的抑制作用较小，测量大部分指标与对照差异不显著，说明波斯菊种子可耐受低浓度NaCl，在高浓度下，各项生理指标显著下降，表明高浓度的NaCl抑制波斯菊种子萌发和幼苗生长，这与闻杰等对紫薇的耐盐性研究结果一致[13]。原因是高浓度盐会使植物体生理紊乱、渗透失衡，抑制植物生长发育；或是种子吸胀过程中高浓度的盐破坏细胞膜，使透性增大，溶质向外渗透，萌发受阻碍；盐浓度过高，Ca、K等含量降低产生缺素，引起代谢紊乱[17]。比较试验中两种盐胁迫下的各项指标可知，NaCl对波斯菊种子萌发的抑制作用比相同浓度Na2SO4小，原因是相同浓度Na2SO4溶液中Na+含量是NaCl溶液的2倍。但刘玉燕等对紫花地丁盐胁迫研究发现NaCl对紫花地丁种子萌发抑制作用比Na2SO4更大[16]，与本试验研究结果不一致。可见，盐胁迫机制复杂，不同植物或同种植物不同生育期如种子萌发期、幼苗期等，对不同种类盐以及同种盐不同浓度响应不同。试验表明，随着两种盐浓度增加，波斯菊幼苗SOD活性逐渐降低，而MDA含量逐渐升高，符合植物逆境生理[9]，与闻杰、张凤银等植物耐盐性研究结果一致[13-15]。

盐抑制植物种子萌发及植株生长是个复杂过程，本试验只选用NaCl和Na2SO4两种盐对波斯菊种子萌发影响进行比较研究，仍需用多种盐或其他离子如K+等对盐影响种子萌发机理作进一步探讨，对波斯菊不同发育阶段展开耐盐性研究。

4 结论

本试验结果表明，随着NaCl和Na2SO4浓度的增加，波斯菊种子发芽率、发芽势、幼苗芽长、根长、鲜重、侧根数及SOD活性均呈下降趋势，MDA含量逐渐增加。波斯菊种子萌发时对NaCl和Na2SO4耐盐适宜范围分别为0.11和0.08 mol·L-1，耐盐半致死浓度分别为0.67和0.13 mol·L-1、耐盐极限值分别为1.35和0.23 mol·L-1。表明NaCl和Na2SO4盐胁迫抑制波斯菊种子萌发及幼苗生长，相同浓度Na2SO4较NaCl抑制作用更强。

[1]章玉平,黄建华.多效唑与比久浸种处理对波斯菊矮化的影响[J].现代农业科技,2011(15):220-222.

[2]嵇云,张建军,李佩莲,等.植物生长延缓剂对波斯菊穴盘苗生长影响的初步研究[J].新疆农业科技,2009(5):43.

[3]王少平,朱爱民.浸种对波斯菊种子发芽的影响[J].种子,2000 (2):39-41.

[4]曹敏,邵凤霞,张章,等.高pH值对盐芥种子萌发的影响[J].现代农业科技,2008(12):33.

[5]张贤秀,郭巧生,沈雪莲.种子引发对夏枯草种子耐盐性的影响[J].中国中药杂志,2009,34(8):944-947.

[6]白玉娥,易津,谷安琳,等.八种根茎类禾草种子耐盐性研究[J].中国草地,2005,27(2):55-60.

[7]朱世杨,张小玲,罗天宽,等.花椰菜种子活力和抗氧化酶活性及幼苗光合色素对NaCl的相应[J].中国蔬菜,2012(2):41-46.

[8]Giannopolitis C N,Ries S K.Superoxide dismutase:I.Occurrence in higher plasts[J].Plant Physiology,1977,59:309-314.

[9]邹琦.植物生理学实验指导[M].北京:中国农业出版社,2000: 159-160.

[10]曾幼玲,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[J].生态学杂志,2006,25(9): 1014-1018.

[11]于爽,任玉兰,王晶晶,等.NaCl对苦瓜幼苗生理特性的影响[J].东北农业大学学报,2010,41(3):43-47.

[12]Kaya M D,Kaya G,Atak M.Effects of NaC1 on the germination,seedling growth and water uptake of triticale[J].Turk J Agric For,2006(30):39-47.

[13]闻杰,高志明.NaCl胁迫对紫薇种子萌发和幼苗生长的影响[J].北方园艺,2012(2):40-41.

[14]张凤银,张萍,陈元元.NaCl胁迫对不同藜豆品种种子萌发和幼苗生长的影响[J].东北农业大学学报,2013,44(1):45-48.

[15]伍林涛,杜才富,邵明波.植物盐胁迫耐受性研究进展[J].吉林农业,2010(9):51-52.

[16]刘玉燕,于凤鸣,曹慧颖,等.盐胁迫对紫花地丁种子萌发的影响[J].北方园艺,2011(5):82-84.

[17]郑光华.种子生理研究[M].北京:科学出版社,2004:241.

Effect of NaCl and Na2SO4stress on seed germination ofCosmos bipinnatus

XU Xiaoyu,ZHANG Fengyin,ZENG Qingwei
(School of Life Sciences,Jianghan University,Wuhan 430056,China)

Seeds ofCosmos bipinnatusare used as experimental materials,different concentrations of NaCl and Na2SO4solution were made as treatments,respectively.Germination indices,and physiological index of seedlings were measured to study effects of NaCl and Na2SO4stress on seed germination ofCosmos bipinnatus.Results showed that the germination energy,germination rate,the growth indices and SOD activity of seedling all decreased while MDA content of seedling increased with the increasing of concentrations of NaCl and Na2SO4solution.Suitable concentration range ofCosmos bipinnatusunder NaCl and Na2SO4stress was 0.11 and 0.08 mol·L-1,the half-lethal concentration was 0.67 and 0.13 mol·L-1,and the fatal concentration was 1.35 and 0.23 mol·L-1,respectively.Therefore,NaCl and Na2SO4salt stress had inhibitory effects on seed germination ofCosmos bipinnatus,and inhibitory effect of Na2SO4on seed germination ofCosmos bipinnatuswas stronger than NaCl under the same concentration.

salt stress;Cosmos bipinnatus;seed germination

S682.1+1

A

1005-9369（2014）04-0055-05

2013-10-15

“十二五”国家科技支撑计划（2012BAD27B00-07）

徐小玉（1975-），女，讲师，硕士，研究方向为园林植物栽培与应用。E-mail:xxiaoyever@sohu.com

时间2014-4-21 13:26:23[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140421.1326.040.html

徐小玉,张凤银,曾庆微.NaCl和Na2SO4盐胁迫对波斯菊种子萌发的影响[J].东北农业大学学报,2014,45(4)∶55-59.

Xu Xiaoyu,Zhang Fengyin,Zeng Qingwei.Effect of NaCl and Na2SO4stress on seed germination ofCosmos bipinnatus[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(4)∶55-59.(in Chinese with English abstract)