混合盐碱胁迫对板蓝根种子萌发的影响

来源:用户上传      作者:朱晓旭 高玉刚

　　摘要：将氯化钠（NaCl）、硫酸钠（Na2SO4）2种中性盐和碳酸氢钠（NaHCO3）、碳酸钠（Na2CO3）2种碱性盐按不同比例混合，设置pH值为7.2～10.34的5组碱胁迫处理，每组从20～200 mmol/L设定8种不同盐浓度，以蒸馏水处理为对照，测定40种混合盐碱胁迫条件下板蓝根种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等指标，以明确混合盐碱胁迫对板蓝根种子萌发的影响。结果表明，盐浓度小于20 mmol/L、pH值为7.30的低浓度盐碱胁迫对板蓝根种子萌发具有一定的促进作用，发芽率、发芽势、活力指数有所增加;盐浓度为80 mmol/L、pH值为7.30～10.24时胁迫处理的板蓝根种子发芽率由88%下降到3%，pH值为7.96、盐浓度为20～200 mmol/L时胁迫处理的板蓝根种子发芽率由94%下降到0%，说明高浓度盐碱胁迫对板蓝根种子萌发有明显的抑制作用;盐度与pH值对板蓝根种子萌发的抑制有极显著的交互作用（P<0.01）。
　　 关键词：板蓝根;混合盐碱胁迫;种子;发芽率;发芽势;活力指数
　　 中图分类号： S567.23+9.04  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）06-0147-04
　　 板蓝根（Isatidis radix）是中国传统中药之一，历代本草均有记载，始载于《神农本草经》，为十字花科菘蓝属植物菘蓝的干燥根，具有清热解毒、凉血利咽的作用，用于治疗温病发热、发斑、风热感冒、咽喉肿烂、流行性乙型脑炎、肝炎、腮腺炎等疾病[1]。板蓝根在中国栽培历史悠久，为40种最常用大宗药材品种之一，原产于河北、安徽等省，北方地区也有大面积栽培。板蓝根在中医药中使用量很大，是一类目前已实现规范化栽培生产的重要中药材[2]。
　　 土壤盐渍化是影响植物生长、制约农业发展的主要环境问题，盐渍土资源的开发利用越来越受到人们的重视，将盐渍土改良利用与种植生产相结合可发挥巨大的生态效益和经济效益[3]。近年来，有关盐碱胁迫对植物的影响在龙葵、黄芪、苦参等一些中药材植物上有不少研究报道[4-6]，对板蓝根的研究多以盐胁迫为主[7-8]，对板蓝根耐盐碱性的研究相对很少。本试验研究中性盐氯化钠（NaCl）、硫酸钠（Na2SO4）与碱性盐碳酸氢钠（NaHCO3）、碳酸钠（Na2CO3）这4种盐分复合对板蓝根种子萌发的胁迫影响，初步总结出盐碱胁迫下板蓝根种子萌发期的一些耐盐特性，以期为板蓝根在北方地区盐碱土地栽培提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 供试材料
　　 板蓝根种子，由黑龙江八一农垦大学农学院园艺实验室提供，蒸馏水处理下其种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数分别为94%、94%、37.9、1.54。
　　1.2 混合盐碱条件设计
　　 根据东北地区盐碱地主要盐碱成分组成特点，选择2种中性盐NaCl、Na2SO4和2种碱性盐Na2CO3、NaHCO3按照不同比例混合，按pH值 7.30、7.96、8.64、9.36、10.24由低到高顺序依次分为A、B、C、D、E共5个处理组，每组内设8个盐处理浓度，盐浓度依次为20、40、60、80、100、120、160、200 mmol/L，以清水處理为对照（CK）。各处理组盐分组成与比例详见表1。
　　1.3 盐碱胁迫处理
　　 试验于2018年6月在黑龙江八一农垦大学农学院进行，为期1个月。选取成熟饱满、大小一致无残缺的种子，用5%次氯酸钠消毒5 min，用无菌蒸馏水冲洗3～4次，直到无次氯酸钠异味为止;20 ℃
　　无菌蒸馏水浸种12 h，无菌滤纸沥干种子表面水分;将种子均匀摆放在铺有2层滤纸、直径为9 cm的培养皿中，30粒/皿;每个培养皿中精确加入5 mL盐碱混合溶液，充分润湿滤纸，用parafilm膜封好，置于温度为25 ℃ 8 h、15 ℃ 16 h，湿度为75%的人工气候箱内催芽，试验过程中不再补充盐碱溶液，中途封口膜不开封以防水分散失。以等体积蒸馏水溶液处理为对照，每处理1培养皿，重复3次。
　　1.4 发芽指标测定
　　 从种子放入培养箱开始计算天数，每天同一时间观察记录发芽情况，以突破种皮的胚轴长度达到种子自身长度为发芽标准。计算公式[9]为：
　　式中：GP、GE、GI、VI分别表示发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数;n为最终达到正常发芽的粒数，n4为种子发芽置床培养4 d时的正常发芽粒数，N为供试种子总数;Dt为置床培养之日算起的日数，Gt为相应日期的正常发芽数;S为7 d时每株幼苗的平均鲜质量，∑（G7/D7）为7 d时的发芽指数。
　　1.5 数据处理
　　 采用Excel 2000、SPSS 19.0软件对试验数据进行统计分析、作图。
　　2 结果与分析
　　2.1 混合盐碱胁迫对板蓝根种子发芽率的影响
　　 发芽率是检测种子质量的重要指标之一。由图1可见，pH值为7.30（处理组A）时板蓝根发芽率表现为先增加后降低趋势;对处理A的其他不同处理组而言，随盐浓度的增大，板蓝根种子发芽率呈逐渐降低趋势;在同一盐浓度条件下，随pH值的增大，板蓝根种子发芽率整体呈下降趋势;当盐浓度为20 mmol/L时，板蓝根种子发芽率相对最高，为96%，高于对照组的94%，说明低盐碱胁迫可能会对板蓝根种子的萌发起到一定的促进作用;盐浓度为0～40 mmol/L时，随着pH值的增大，各处理组种子发芽率下降不是很明显;盐浓度大于 40 mmol/L 时，随着pH值的增大，各处理组种子发芽率下降明显，盐浓度为80 mmol/L、pH值为 7.30～10.24时胁迫处理的板蓝根种子发芽率由88%下降到3%，盐浓度为80 mmol/L、pH值为9.36的处理组（处理组D）其种子发芽率仅为20%;pH值为7.96、盐浓度为20～200 mmol/L时胁迫处理的板蓝根种子发芽率由94%下降到0%;盐浓度为100 mmol/L、pH值为9.36、10.24的种子萌发率为0%。高浓度盐碱胁迫对板蓝根种子萌发有明显的抑制作用，会导致种子发芽率降低，发芽整齐度下降。 　　2.2 混合盐碱胁迫对板蓝根种子发芽势的影响
　　 发芽势可表征发芽能力的强弱。由图2可见，混合盐碱胁迫对板蓝根种子发芽势的影响与发芽率基本一致;同一pH值条件下，随盐浓度的增大，pH值为7.30的处理组其发芽势呈先增加后降低趋势，说明在一定pH值范围内，低盐浓度可提高板蓝根种子的发芽能力;pH值分别为7.96、8.64、9.36、10.24的处理组，随盐浓度的增大，其发芽势呈逐渐降低趋势;在同一盐浓度条件下，随着pH值的增大，各处理组发芽势呈下降趋势，当盐浓度大于 40 mmol/L 时，各处理组的板蓝根种子发芽势有明显下降。
　　2.3 混合盐碱胁迫对板蓝根种子发芽指数的影响
　　 发芽指数是逐日发芽率的累积，表征发芽的速度。由图3可见，同一pH值条件下，随盐浓度的增大，板蓝根种子发芽指数整体呈明显的减小趋势，而在同一盐浓度条件下，随pH值的增大，各处理组发芽指数整体呈下降趋势;盐浓度大于40 mmol/L，pH值在8.64～10.24范围内时，发芽速度有明显降低;盐浓度为160 mmol/L、pH值为7.96的处理其种子发芽指数仅为2.39，说明高盐浓度下种子即使能萌发，其萌发速度也相对较慢。
　　2.4 混合盐碱胁迫对板蓝根种子活力指数的影响
　　 活力指数是种子发芽速率和生长量的综合反映，一般活力指数高的种子不仅发芽指数高，且幼苗生长量较大，适应外界不良环境的能力较强。由图4可知，同一pH值条件下，随着盐浓度的增大，pH值为7.30的处理组其活力指数呈先增加后降低趋势;在同一盐浓度条件下，随pH值的增大，板蓝根种子活力指数有明显下降，板蓝根种子虽能萌发但生长受到抑制;盐浓度为120、160、200 mmol/L时， pH值为7.30的处理其板蓝根种子活力指数分
　　别为0.44、0.23、0.15，在此条件下，板蓝根种子即使有少量萌发，生物量也很小，种子活力指数极低;盐浓度大于60 mmol/L时，pH值为8.64～10.24的板蓝根种子虽有萌发，但幼芽、幼根死亡，导致其生物量为0。
　　2.5 板蓝根种子萌发胁变指标与盐浓度、pH值的双因素方差分析
　　 由表2可知，盐浓度、pH值对板蓝根种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数这4项胁变指标的影响及两两因素之间的交互作用均达到极显著水平（P<0.01）。
　　种子萌发是植物最早接受盐碱胁迫的阶段，种子耐盐性及其机制是植物耐盐性早期鉴定及耐盐个体与品种早期选择的基础。发芽率反映种子发芽的潜在能力，发芽势、发芽指数反映种子发芽的速率和整齐程度，而种子活力反映种子在一定范围内能否迅速生长的能力和生长的整齐度[10]。盐胁迫对植物造成的危害主要有离子毒害、渗透胁迫和营养失衡等[11-12]。有研究表明，低盐胁迫可以促进许多作物种子的发芽。本试验结果表明，盐浓度小于20 mmol/L的低盐胁迫可促进板蓝根种子的萌发，这与梁云媚等的研究结果[13-16]一致;相同浓度的Na+条件下，碱性盐对板蓝根种子发芽的抑制大于中性盐，高浓度的混合盐碱可抑制板蓝根种子的正常萌发，且随着混合盐碱溶液浓度的增大，它对种子萌发及生长的影响越为明显，这可能是由于渗透胁迫造成低水势，使种子吸水困难[17]有关，这与王妮妮等的研究结论[18-21]吻合。
　　 盐碱胁迫共同存在造成的影响远远大于单纯的盐胁迫或碱胁迫，超过种子耐受限度时则造成永久性毒害，使种子完全丧失活力。本试验研究初步表明，低浓度盐胁迫促进板蓝根种子的萌发;随着盐浓度或pH值的增大，板蓝根种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数下降，当盐浓度高于 60 mmol/L、pH值大于8.64时，板蓝根种子虽有萌发能力，但幼芽、幼根出现死亡，当盐浓度高于 120 mmol/L 时，板蓝根种子即使能萌发，活力指数也极低;盐度、碱度都是板蓝根种子萌发的决定性因素，且两种胁迫之间存在交互作用。
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