盐胁迫对翅碱蓬种子萌发及幼苗渗透调节物质的影响

陈文翰 蔡恒江 赵玥茹 王伟光 刘远 陈淼

摘要 [目的]探讨海水盐胁迫对翅碱蓬种子萌发及幼苗的影响。[方法]利用不同盐度梯度的海水进行水培试验，测定翅碱蓬种子萌发和幼苗的渗透调节物质對盐胁迫的响应。[结果]盐胁迫对翅碱蓬种子的总发芽率和萌发速率均会产生明显的抑制。盐胁迫会使幼苗可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸含量明显升高，在盐度为15～20时达到最高。[结论]盐胁迫会抑制翅碱蓬种子的萌发，导致幼苗的渗透调节物质升高。

关键词 翅碱蓬；盐胁迫；种子萌发；渗透调节物质

中图分类号 Q945文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）16-0065-03

Abstract [Objective] The research aimed to study the effects of salinity stress on seed germination and seedlings of S.heteroptera.[Method] The responses of seed germination and osmotic adjustment substances in seedling to salinity stress were measured with different salinities of the sea water culture test.[Result] Salinity stress could inhibit the total germination rate and germination rate of S.heteroptera seeds.The contents of soluble protein，soluble sugar and free proline in seedlings were increased by salinity stress and reached the highest at salinity of 15-20.[Conclusion] Salinity stress could inhibit the germination of S.heteroptera seeds and increased osmotic adjustment substances of S.heteroptera seedlings.

Key words Suaeda heteroptera Kitagawa；Salinity stress；Seed germination；Osmotic adjustment substances

翅碱蓬（Suaeda heteroptera Kitagawa）是藜科碱蓬属一年生草本植物，广泛分布于我国北方沿海和滩涂等盐碱地，具有抗盐碱、耐海水的特点，是广阔沿海滩涂的一种先锋植物，具有良好的经济开发潜力和生态价值[1-3]。辽河河口湿地属于国家级自然保护区，湿地的翅碱蓬长势良好，覆盖率可占70%左右，这使得湿地有着良好的生态环境和生物多样性。但从21世纪初至今，翅碱蓬出现不明原因的减少、退化甚至死亡，这导致湿地面积大幅度减少，严重影响了湿地功能，造成生物多样性锐减[4]。

由于翅碱蓬主要生长在沿海滩涂地区，这一区域的土壤严重盐渍化，而且还会受到海水周期性的淹没，所以会受到土壤和海水盐胁迫的影响。盐胁迫会通过离子毒害和渗透胁迫对翅碱蓬的生长、发育、生理生化代谢、繁殖以及地理分布等均会产生重要的影响[5-6]。已有研究表明，盐度胁迫是导致翅碱蓬退化的重要环境因素之一，但研究基本上局限于NaCl浓度梯度的不同，而对海水中其他盐分影响的研究较少[7-8]。笔者采用不同盐度梯度的海水水培试验，对翅碱蓬种子萌发及幼苗渗透调节物质的含量进行研究，旨在为我国北方退化湿地修复技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 翅碱蓬种子的处理

供试翅碱蓬种子采集于辽河口红海滩湿地。将选出饱满的种子在已配制好的10% NaClO溶液中浸泡15 min后用蒸馏水淋洗，然后风干后进行试验。

1.2 试验方法

试验用海水采集于大连黑石礁近岸（盐度为30±1），将采集的海水灭菌后进行试验。通过用蒸馏水稀释降低海水盐度、煮沸蒸发使海水盐度升高的方式，设置盐度梯度分别为0（蒸馏水，对照）、5、10、15、20、25、30、35、40。选取50粒翅碱蓬种子均匀放置在底部铺有3层纱布的500 mL烧杯中，加入相应盐度的海水20 mL后用封口膜密封烧杯进行水培试验。每组试验同时设5个平行样。培养温度（25±1）℃，光照强度1 500 lx，光暗周期12 h∶12 h。试验共进行7 d，种子胚根突破种皮1 mm即视为发芽，每天记录种子的发芽数。总发芽率=发芽数/50×100%。萌发速率=[N1×1+（N2-N1）×1/2+（N3-N2）×1/3+…+（Nn-Nn-1）×1/n]×100，式中，N为第1，2，3，… ，n天发芽种子的百分率[9]。

1.3 生理生化指标的测定

试验进行7 d后把幼苗用镊子轻轻夹出，用蒸馏水冲洗幼苗表面，并用滤纸轻轻吸干后进行生理生化指标的测定。

1.3.1 可溶性蛋白含量的测定。

精确称取翅碱蓬幼苗样品0.50 g，用5 mL蒸馏水研磨至匀浆，5 000 r/min离心5 min，提取上清液。吸取0.1 mL提取液放入具塞刻度试管中，加入5 mL考马斯亮蓝G-250试剂，充分混合，参照Bradford[10]的方法进行测定。以牛血清蛋白做标准曲线，计算蛋白质含量。

1.3.2 可溶性糖含量的测定。

取翅碱蓬幼苗0.50 g在110 ℃烘箱中烘15 min，然后70 ℃烘干过夜。干样品磨碎，转入10 mL离心管中，加入4 mL 80%的乙醇，置于80 ℃水浴中不断搅拌40 min，5 000 r/min离心5 min，提取上清液，在上清液中加入少许活性炭，80 ℃水浴下褪色30 min，最后用80%乙醇定容至10 mL，过滤后取滤液采用蒽酮比色法进行可溶性糖含量的测定[11]。

1.3.3 游离脯氨酸含量的测定。

称取翅碱蓬幼苗0.50 g，剪碎置于试管中，加入5 mL 3%磺基水杨酸溶液，在沸水浴中提取10 min，冷却后过滤，滤液即脯氨酸的提取液。吸取2 mL 提取液于试管中，加入2 mL冰醋酸和2 mL 2.5%酸性茚三酮试剂，在沸水浴中加热30 min，冷却后加入4 mL甲苯，摇匀后静置，取上层液3 000 r/min离心5 min，吸取上层红色溶液至比色皿中，采用茚三酮比色法进行测定[11]。

1.4 数据处理 采用SPSS 11.0进行数据处理及统计分析。使用One-way ANOVA进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 盐度对翅碱蓬种子萌发的影响

从图1可以看出，翅碱蓬种子总发芽率与盐度呈负相关。在盐度为0时，翅碱蓬种子的总发芽率最高，达到（76.67±2.49）%；随着盐度的增加，种子总发芽率逐渐降低，在盐度为40的海水中，翅碱蓬种子总发芽率最低，仅为（1.33±0.94）%。

盐胁迫对翅碱蓬种子的萌发速率也有明显的影响（图2）。随着盐度的增加，翅碱蓬种子的萌发速率下降的愈加明显。盐度为0时翅碱蓬萌发速率最高，达0.456 1±0.032 7；而盐度为40时翅碱蓬萌发速率最低，仅为0.008 3±0.007 8。

2.2 盐胁迫下翅碱蓬幼苗可溶性蛋白含量的变化

从图3可以看出，翅碱蓬幼苗受到盐胁迫后，体内可溶性蛋白含量会明显的升高（P<0.05）。随着盐度的增加，翅碱蓬幼苗可溶性蛋白会出现先升后降的趋势。当盐度为0时，翅碱蓬体内可溶性蛋白含量最低，仅为（9.90±0.32）mg/g；当盐度为15时，翅碱蓬体内可溶性蛋白含量达到最高，为（20.29±1.09）mg/g。研究表明，可溶性蛋白含量增加，可降低水分需求，使植物在逆境条件下能够进行正常的生长发育[12]。试验中可溶性蛋白含量的增加减轻了盐胁迫对翅碱蓬幼苗的影响。

2.3 盐胁迫下翅碱蓬幼苗可溶性糖含量的变化

从图4可看出，盐胁迫对翅碱蓬幼苗可溶性糖含量有明显的影响。当盐度为15～30时，翅碱蓬体内可溶性糖含量明显升高（P<0.05），在盐度为20达到最高值，为（7.50±0.33）mg/g。盐胁迫会破坏植物的渗透平衡，可溶性糖含量迅速增加可以维持渗透平衡免受破壞[13]。

2.4 盐胁迫下翅碱蓬幼苗游离脯氨酸含量的变化

从图5可以看出，盐胁迫会使翅碱蓬幼苗体内游离脯氨酸含量明显升高（P<0.05）。随着盐度的增加，游离脯氨酸含量呈现出先升后降的趋势。游离脯氨酸含量在盐度为0时最小，仅为（95.33±6.94）μg/g；在盐度为20时达到最大，为（599.33±37.85）μg/g。游离脯氨酸是植物体内重要的渗透调节物质，当受到盐胁迫时，游离脯氨酸在植物体内会大量积累，其含量在一定程度上反映植物的抗逆性[14]。

3 结论与讨论

（1）该试验结果表明，翅碱蓬种子的总发芽率和萌发速率与海水的盐胁迫呈负相关。当海水盐度为40时，种子发芽已经非常困难，总发芽率仅为（1.33±0.94）%，而发芽速率为0.008 3±0.007 8。许多研究结果也证明了盐胁迫会导致植物种子发芽率下降，发芽时间推迟和延长[15]，这与该试验的研究结果基本一致。目前有关盐胁迫对种子萌发影响的机理还有一定的争议。一些研究认为，盐胁迫抑制种子萌发是因为渗透胁迫会引起溶液渗透势降低导致种子吸水受阻，进而种子的萌发受到影响[16-17]。而有些学者研究认为，种子萌发受到抑制的主要原因除了渗透胁迫外，与盐离子直接进入种子，导致种子萌发受到抑制的离子毒害作用有关[18]。

（2）盐胁迫会导致翅碱蓬幼苗的渗透调节物质——可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸含量明显升高。这些渗透调节物质含量的变化与植物的抗逆性有关，含量升高主要是翅碱蓬应对盐胁迫的一种响应方式。随着盐度的增加，翅碱蓬幼苗可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸含量均出现先升高后降低的趋势。幼苗可溶性蛋白含量在盐度15时达到了最高，幼苗可溶性糖和游离脯氨酸含量在盐度20时达到了最高，这时翅碱蓬幼苗对盐胁迫的抗逆性最大。

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