盐分、pH值及二者耦合条件对骆驼蓬种子萌发的影响

龚　颖　张　丹　黄文娟

(塔里木大学 植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)



盐分、pH值及二者耦合条件对骆驼蓬种子萌发的影响

龚颖张丹黄文娟*

(塔里木大学 植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)

摘要：根据本实验对骆驼蓬种子萌发特性的研究，结果表明，在盐浓度0.05mol/L与pH=10双因素耦合条件下骆驼蓬种子萌发得最好，说明骆驼蓬种子能适应较强碱的生长环境，并在低浓度盐与强碱的耦合环境中生长较好；在pH值的单因素条件下骆驼蓬种子的萌发状况良好，发芽率都高于50%，并且在较高和较低pH值下发芽率较高；在盐分单因素条件下，骆驼蓬种子的萌发率随盐浓度的增加而下降，在盐浓度0.4mol/L时发芽率很低，在盐浓度0.5mol/L时种子不发芽，说明骆驼蓬种子不能在高于0.5mol/L盐浓度的条件下存活，盐浓度是影响骆驼蓬种子萌发的重要因素。而较高pH值与较高盐浓度的耦合可以促进骆驼蓬种子的萌发，提高发芽率；但是pH=8时与不同盐浓度的耦合均有抑制作用，所以盐溶液在弱碱条件下不适合骆驼蓬种子的萌发。

关键词：骆驼蓬；pH值；盐浓度；种子萌发

骆驼蓬(Peganumharmala),是蒺藜科骆驼蓬属多年生草本植物，分布于内蒙古、河北、山西、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆等省区。骆驼蓬多生于干旱草地、沙地、盐碱地及阳坡山地，具有很强的抗旱性，适应性强，耐寒，对土壤要求不严。骆驼蓬具有较高的经济和生态价值。首先，其可以全草入药，具有止咳平喘，祛风湿，消肿毒之功效[1]；种子亦可药用(中药名：骆驼蓬子)，除与全草入药有相同功效外，还有抗癌作用，可用于胃癌、食道癌等症，也是维吾尔族、哈萨克族、蒙古族、藏族的民间用药[2]；现代研究还发现骆驼蓬所含的生物碱——骆驼蓬碱，对中枢神经系统、心血管系统等亦均有作用[3]。其次，霜后干枯的骆驼蓬，骆驼和羊等牲畜乐食，其叶中含有铁、锰、铜、锌等微量元素及多种氨基酸，是干旱、半干旱、荒漠及半荒漠地区家畜冬季的饲料之一[4]。此外，骆驼蓬生于干旱的沙地或盐碱地，对维持荒漠区生态环境和改良盐碱土方面亦有一定的生态作用，同时其生存环境的恶劣性说明其具有较强的抗逆性，或许可以作为抗逆种质资源筛选的材料。

种子萌发阶段是种子植物整个生活史中非常重要的一个阶段，同时也是植物生活史中最脆弱而又极其重要的过程之一,它关系到幼苗的建成、个体的存活和竞争,并且影响植被分布和生物多样性水平[5]。环境中各种生态因子,如温度、光照、水分、土壤盐分和pH值、微量元素等均可能对种子萌发造成重大影响[6—18]。作为常见于干旱区盐碱地的骆驼蓬来说，其对土壤中的盐分和高pH值应有相对较强的耐受性，但骆驼蓬到底能够耐受多高的土壤盐分浓度和pH值，土壤中盐分和pH值对骆驼蓬种子萌发的耦合效应究竟是表现在二者的加合性、互相抑制性，亦或是无直接关系等尚不可知。本项研究试图通过对盐分、pH值及二者耦合条件的不同处理下骆驼蓬种子萌发特性进行研究来解决以上问题，同时为揭示骆驼蓬对分布区环境的适应能力和策略及其综合利用提供理论依据。

目前对骆驼蓬的研究已见很多报道，主要集中在对其化学成分的研究，包括抗肿瘤活性成分的研究[19]，抑菌活性的研究[20]，骆驼蓬地上部化学成分及生物活性研究[21]，骆驼蓬抗癌化学成分的分离鉴定和药理实验研究[22]，等等。由于骆驼蓬种子资源丰富，所以从种子中提取总生物碱可以形成产业化规模，在临床医学及药用方面都有很多研究，并有突出成果。

在种子萌发方面，主要是针对温度、光照、耐盐耐旱等条件的研究，但未见对其pH值及盐分的耦合条件做出系统的研究。鉴于不同地区的骆驼蓬种子在生物学特征上存在地区差异，因此,笔者采集了新疆拜城地区的骆驼蓬种子，从植物生理学的角度出发，研究了盐分、pH值及二者耦合条件对骆驼蓬种子萌发特性的影响；并进行多组组合实验进行对比，摸索该种子萌发的最佳适应条件，提高萌发率，探究对盐碱环境的适应性,为新疆的生态环境建设提供一定理论基础。

1研究材料与方法

1.1种子采集及前处理

骆驼蓬种子于2011年9月种子成熟时采集，采集地点在拜城县，采集后的种子经除杂后，放在通风处阴干，置于4℃冰箱中保存备用。实验前测其千粒重，并对种子进行消毒处理和活力的测定。

1.2盐分对骆驼蓬种子萌发特性的影响

(1)配制盐浓度为0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L的6个浓度梯度的盐溶液，以蒸馏水处理为对照，并分别以各浓度盐溶液为培养液进行骆驼蓬种子的培养试验。

(2)实验在人工气候箱中进行，设置25℃、12h光照/12h黑暗条件，用培养皿进行培养，皿中放置1片滤纸，每皿50粒种子，每个浓度重复三次。

(3)每24h观察一次，在每次观察前对培养皿进行称重，对照上次称量数据，将减少的重量(即蒸发的水分)添加等量的蒸馏水，然后进行观察，种子以胚根露出种皮为萌发标准，观察后去除发芽种子，再对其进行称重，并记录发芽数及整个培养皿的重量。实验时间持续到最后一次种子发芽的3d后，研究其发芽率、发芽势、发芽指数及萌发进程[23—26]。

1.3pH值对骆驼蓬种子萌发特性的影响

配制pH为4、5、6、7、8、9、10的缓冲液，并分别以各pH缓冲液为培养液进行骆驼蓬种子的培养试验。每24h观察一次，并向培养皿中加适量各自不同pH缓冲液，保持滤纸湿润，2d换一次培养皿和滤纸。

1.4盐分、pH值的耦合条件对骆驼蓬种子萌发特性的影响

配制0.05mol/L、0.1mol/L、0.3mol/L、0.5mol/L的盐溶液与pH为4、6、8、10的缓冲液的耦合溶液，并分别以各耦合溶液为培养液进行骆驼蓬种子的培养试验。

1.5数据分析

发芽指标的测定：

发芽率GP=(20d内种子的发芽数/种子总数)×100%；

发芽势GE=(发芽达到高峰时的发芽数/种子总数)×100%；

发芽指数GI=∑(Gt/Dt),其中Gt为t时间内发芽数;Dt为发芽天数；

萌发进程：即累计发芽率，∑GP=(G/T)×100%；其中G是逐日发芽数;T分别代表发芽天数[27—28]

2结果与分析

2.1不同盐浓度对骆驼蓬种子萌发的影响

如图1所示，对照组CK的发芽率最高，在盐浓度的影响下，盐浓度越高发芽率越低，在低盐浓度0.05mol/L条件下发芽率相对比较高，盐浓度高于0.3mol/L以后骆驼蓬种子的发芽率很低，几乎不发芽了，说明骆驼蓬种子较耐低盐，并且盐浓度在低于0.3mol/L的范围内可以存活下来。

不同盐浓度条件下发芽指数随着盐浓度的升高而呈降低的趋势，发芽指数顺序为：CK>0.05mol/L>0.1mol/L>0.2mol/L>0.3mol/L>0.4mol/L>0.5mol/L，在盐浓度高于0.3mol/L时对骆驼蓬种子的萌发抑制作用很大，几乎不再发芽。就发芽指数而言，说明盐浓度对骆驼蓬种子的萌发有抑制作用，并且盐浓度越高抑制越显著，骆驼蓬种子只能适应较低盐浓度的生存条件。

由图2可以看出，不同盐浓度条件下萌发进程的比较：CK>0.05mol/L>0.1mol/L>0.2mol/L>0.3mol/L>0.4mol/L>0.5mol/L；CK与0.05mol/L盐浓度条件下骆驼蓬种子始发是在第2天，终止发芽都是第5天；0.1mol/L与0.2mol/L盐浓度条件下骆驼蓬种子始发于第4天，分别终止于第7天和第16天；0.3mol/L与0.4mol/L盐浓度条件下骆驼蓬种子分别于第6天和8天才开始发芽，并于第18天和第19天终止发芽；而0.5mol/L盐浓度条件下骆驼蓬种子不发芽。因此可以说明盐浓度影响了种子萌发速率，盐浓度越高，种子越晚发芽，并且发芽时间会延长。

不同盐浓度条件下发芽势顺序有了变化：0.1mol/L>CK>0.05mol/L>0.2mol/L>0.3mol/L>0.4mol/L>0.5mol/L，说明骆驼蓬种子在0.1mol/L盐浓度条件下达到发芽高峰的发芽数量最多，超过了50%，并且大于CK，说明适当的低盐浓度也能促进种子萌发；而0.05mol/L盐浓度条件下发芽势超过了30%，说明低浓度下骆驼蓬种子的萌发状况较好。

2.2不同pH值对骆驼蓬种子萌发的影响

由图3所示，不同pH值条件下骆驼蓬种子的发芽率顺序：pH=10>pH=9>pH=3>pH=5>pH=4>pH=6>pH=7>pH=8，其中pH=10、pH=9、pH=3和pH=5条件下的发芽率高于75%,说明在这4个条件下骆驼蓬种子的萌发状况较好，而在本组实验中，最低发芽率都高于50%，说明骆驼蓬种子能较好地适应不同pH值条件，并且在较高和较低pH值条件下萌发的更多，即能耐酸耐碱。随着pH值的升高，骆驼蓬种子的发芽指数呈现先降低后上升的趋势，并且在pH=8时发芽指数降到最低，在pH=10时达到最高值，说明在强酸和强碱条件下对种子的萌发是促进的。

由图4可以看出，不同pH值条件下发芽势顺序：pH=10>pH=9>pH=5>pH=4>pH=3>pH=6>pH=7>pH=8，说明随着pH值的升高，骆驼蓬种子的发芽势呈先升高后降低到最小再上升到最大的趋势，在强碱条件下骆驼蓬种子的发芽势高于强酸条件，而弱碱条件下种子的发芽势最小，强碱条件比强酸条件对骆驼蓬种子萌发的促进作用更大。

萌发进程的顺序：pH=10>pH=9>pH=3>pH=5>pH=4>pH=6>pH=7>pH=8，说明较强酸强碱条件对骆驼蓬种子的萌发有促进作用，而在弱酸碱条件下对骆驼蓬种子的萌发反而有抑制作用。除了pH=6和pH=8这两种条件，其他pH值条件下的骆驼蓬种子都在第2天开始发芽，并且pH=10与pH=9条件下的骆驼蓬种子始发芽数很高，发芽率在50%左右，在第5、第4天停止发芽；pH=3、pH=4和pH=5条件下骆驼蓬种子都在第10天停止发芽，而pH=6、pH=8条件下的发芽时间较长，持续到第19天，pH=7条件下的发芽时间也维持到第15天才终止，说明较强酸碱条件可缩短骆驼蓬种子的萌发天数，弱酸碱条件下会延长骆驼蓬种子的萌发天数。

2.3不同盐浓度-pH值耦合溶液对骆驼蓬种子萌发的影响

2.3.1不同盐浓度-pH值耦合溶液对骆驼蓬种子发芽率和发芽势的影响

图5和图6呈现了不同盐浓度-pH值耦合条件下骆驼蓬种子的发芽率与发芽势，可以看出发芽率与发芽势的变化趋势基本一致，在pH值条件一致的情况下，其中pH=10、pH=4和pH=8条件下骆驼蓬种子的发芽率和发芽势随盐浓度的增加而呈下降趋势；pH=10与盐浓度0.05mol/L的耦合在发芽率和发芽势上都达到最高值，而pH=6条件下骆驼蓬种子的发芽率和发芽势随盐浓度的增加呈先上升后下降的趋势，并且在盐浓度为0.1mol/L时发芽率达到最高，在盐浓度为0.3mol/L时发芽势到达最高，说明在pH=6时与不同盐浓度的耦合对骆驼蓬种子萌发的影响不同于单因素条件下的影响，耦合后的发芽势0.3mol/L盐浓度>0.1mol/L盐浓度，因此，弱酸条件下与pH值耦合对骆驼蓬种子的萌发起促进作用；在pH=8的条件下与不同盐浓度的耦合对骆驼蓬种子的萌发没有起到明显的促进作用，萌发状况依旧很差，在盐浓度达到0.3mol/L和0.5mol/L时发芽率为零。

根据以上图示可以得知，盐-pH值耦合溶液对骆驼蓬种子的萌发有促进作用，也有抑制作用，比如在盐浓度0.05mol/L与pH=10的耦合条件下骆驼蓬种子的发芽率达到了80%，高于盐浓度0.5mol/L和pH=10单因素条件下的发芽率；而在盐浓度0.3mol/L、0.5mol/L与pH=8的耦合条件下骆驼蓬种子的发芽率为0，低于盐浓度0.3mol/L、0.5mol/L和pH=10单因素条件下的发芽率，其中由于在单因素盐浓度0.5mol/L时骆驼蓬种子发芽率为0，在与pH=8耦合时不能促进骆驼蓬种子萌发，依然为0。而在单因素盐浓度0.3mol/L时骆驼蓬种子发芽率为10%左右，在单因素pH=8时骆驼蓬种子发芽率接近60%，说明盐浓度0.3mol/L与pH=8的耦合严重抑制了骆驼蓬种子的萌发。但是也有明显促进萌发的组合，在单因素盐浓度0.5mol/L时骆驼蓬种子发芽率为0，但在与pH=4、pH=6和pH=10耦合时明显促进了骆驼蓬种子的萌发，发芽率达到了10%以上，所以在盐浓度较高的情况下耦合较强酸碱和弱酸条件可以促进骆驼蓬种子的萌发。

2.3.2不同盐浓度-pH值耦合溶液对骆驼蓬种子发芽指数的影响

由图7可知，在pH=8与四种NaCl浓度进行耦合条件下，种子的发芽指数最低，说明这种耦合下不适合种子萌发；

pH=4和pH=10与四种NaCl浓度分别进行耦合时，随着NaCl浓度的增大种子萌发指数逐渐降低，说明较低的NaCl浓度有利于种子的萌发，能提高种子的发芽率；pH=6与四种NaCl浓度进行耦合条件下，随着NaCl浓度的增大种子萌发指数先升高后降低，最适宜种子萌发的NaCl浓度为0.1mol/L。综合pH范围与NaCl浓度的耦合情况，最适宜种子萌发的耦合条件是pH=10、NaCl浓度为0.05mol/L和0.1mol/L。

2.3.3不同盐浓度-pH值耦合溶液对骆驼蓬种子萌发进程的影响由图8可以看出，不同耦合条件下骆驼蓬种子的萌发进程大致分为两个区：一类是在盐浓度为0.5mol/L时与不同pH的耦合条件下骆驼蓬种子的萌发进程都在20%以下，并且初始发芽时间在第5天左右，在pH=8时与不同盐浓度的耦合条件下骆驼蓬种子的萌发进程都在12%以下，并且在盐浓度为0.3mol/L和0.5mol/L时不发芽。说明在高盐浓度和弱碱的耦合条件下对骆驼蓬种子的抑制作用很大，不适合骆驼蓬种子的萌发。另一类是萌发进程大于50%的耦合条件，其中在盐浓度为0.3mol/L时，pH=4条件下的骆驼蓬种子萌发进程低于pH=6条件下，说明弱碱与较高盐浓度耦合条件下适当促进了骆驼蓬种子的萌发；在盐浓度为0.05mol/L较强碱条件、较强酸条件与弱酸条件下的骆驼蓬种子萌发进程都在第2天始发，并于第7天左右结束发芽，萌发进程高于75%，说明骆驼蓬种子可以适应低盐浓度与较强酸、碱、弱酸的耦合生长条件，最适生长条件是盐浓度0.05mol/L与pH=10的耦合。

3结论

根据本实验对骆驼蓬种子萌发特性的研究，结果表明，在盐浓度0.05mol/L与pH=10双因素耦合条件下骆驼蓬种子萌发得最好，说明骆驼蓬种子能适应较强碱的生长环境，并在低浓度盐与强碱的耦合环境中生长较好；在pH值的单因素条件下骆驼蓬种子的萌发状况良好，发芽率都高于50%，并且在较高和较低pH值下发芽率较高；在盐浓度单因素条件下，骆驼蓬种子的萌发率随盐浓度的增加而下降，在盐浓度0.4mol/L时发芽率很低，在盐浓度0.5mol/L时种子不发芽，说明骆驼蓬种子不能在高于0.5mol/L盐浓度的条件下存活，盐浓度是影响骆驼蓬种子萌发的重要因素。而较高pH值与较高盐浓度的耦合可以促进骆驼蓬种子的萌发，提高发芽率；但是pH=8时与不同盐浓度的耦合均有抑制作用，所以盐溶液在弱碱条件下不适合骆驼蓬种子的萌发。

综上所述，骆驼蓬种子适应生长在较强酸(pH=3、4、5)或较强碱(pH=9、10)的环境条件下，并且低浓度盐条件下能促进骆驼蓬种子的萌发。因此，在种植骆驼蓬的时候可以考虑土壤盐分与pH值的关系，作为良好的参考指标，据此实施必要的土壤改良。

参考文献:

[1]达瓦扎巴,童应萍,求松保.骆驼蓬种子发芽特性的研究[J].青海农林科技试验简报,2006,(2):58—59.

[2]刘红玲,石遵计,廖江，等.新疆骆驼蓬种子特征、萌发条件及耐盐耐旱特性研究[J].安徽农业科技,2010,38(7):3 448—3 450.

[3]宝丽德巴特,张洪江,赵永卫.新疆哈、维、蒙民间利用骆驼蓬的药用方法调查[J].中央民族大学学报：自然科学版,2011,20(2):93—96.

[4]马骥,王勋陵,赵松岭.西北地区骆驼蓬属元素化学成分的分析[J].西北植物学报,1995,15(5):86—91.

[5]王彦荣,张巨明,聂斌.兰引3号草坪型结缕草发芽生态适应性研究[J].草业学报,1996,5(2):49—55.

[6]王进,张勇,席亚丽，等.光照、温度、土壤水分和播种深度对苦马豆种子萌发和幼苗生长的影响[J].西北农业学报,2011,20(10):157—161.

[7]张勇,刘义,颜霞，等.苦豆子和苦马豆种子萌发对干旱胁迫的响应特征[J].水土保持通报,2012,32(2):109—113.

[8]王进,王泽基,陈叶，等.苦豆子种子发芽特性研究[J].干旱地区农业研究,2007,25(4):202—206.

[9]张占江,徐海量,石书兵，等.水分,盐分和埋深对铃铛刺和疏叶骆驼刺种子萌发的影响[J].干旱区地理,2008,31(5):687—692.

[10]刘红玲,庄丽,齐晓丽，等.外界因素对苦马豆种子萌发及幼苗生长的影响[J].石河子大学学报：自然科学版,2010,28(6):697—699.

[11]李灵芝,李海平.微量元素锌对苦荞麦种子萌发及生理特性的影响[J].西南大学学报：自然科学版,2008,30(3):80—83.

[12]李海平,李灵芝,任彩文，等.温度,光照对苦荞麦种子萌发,幼苗产量及品质的影响[J].西南师范大学学报：自然科学版,2009,34(5):158—161.

[13]喻泽莉,何平,张春平，等.干旱胁迫对决明种子萌发及幼苗生理特性的影响[J].西南大学学报：自然科学版,2012,34(2):39—44.

[14]庞长民,王庆,刘安成，等.不同处理对落新妇种子室内萌发的影响[J].西南大学学报：自然科学版,2009,31(2):70—73.

[15]苟本富.铜胁迫对蚕豆种子萌发及幼苗生长的影响[J].西南师范大学学报：自然科学版,2010,35(5):116—120.

[16]乔普,曾波,王海锋，等.低温环境下光照强度对野古草种子萌发的影响[J].西南师范大学学报：自然科学版,2007,32(6):56—59.

[17]张春平,何平,何俊星，等.药用保护植物黄连种子萌发特性研究[J].西南大学学报：自然科学版,2008,30(9):90—93.

[18]邓洪平,赵红,王馨.预处理促进药用植物马齿苋种子萌发的研究[J].西南大学学报：自然科学版,2010,32(10):69—73.

[19]田晓丽,孙殿甲,堵年生.新疆骆驼蓬种子抗肿瘤活性成分的研究[J].新疆医科大学学报,2003,26(2):113—116.

[20]张义英.骆驼蓬属植物化学成分及其抑菌活性研究[D].杨凌：西北农林科技大学,2006.

[21]姚伟琴.骆驼蓬地上部化学成分及生物活性研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2004.

[22]李春杰,刘得玺,买买提依明，等.骆驼蓬抗癌化学成分的分离鉴定和药理实验研究[J].新疆医学院学报,1987,(1):27—29.

[23]胡生荣,高永,武飞，等.盐胁迫对两种无芒雀麦种子萌发的影响[J].植物生态学报,2007,31(3):513—520.

[24]苌伟,吴建国,刘艳红.荒漠木本植物种子萌发研究进展[J].应用生态学报,2007,18(2):436—444.

[25]赵则海,李佳倩,梁盛年.不同pH值对裂叶牵牛种子萌发和幼苗生长的影响[J].肇庆学院学报,2009,30(2):45—47.

[26]张玉秀,张倩,李霞，等.不同pH与重金属Cd胁迫对紫穗槐萌发和幼苗生长的影响[J].环境化学,2012,31(10):1 569—1 574.

[27]田秀民,闫彩霞,汪季.温度和NaCl浓度对两种无芒雀麦种子萌发的影响[J].内蒙古农业大学学报,2006,27(4):31—36.

[28]马红媛,梁正伟.不同pH值土壤及其浸提液对羊草种子萌发和幼苗生长的影响[J].植物学通报,2007,24(2):181—188.

[29]谢文洁,陈训.不同pH值处理对贯叶连翘及贵州小连翘种子萌发的影响[J].贵州科学,2012,30(3):76—79.

[30]吴春蕾,曹福磊,丁云洁，等.不同pH对甘草种子萌发及幼苗生长的影响[J].安徽农业科学,2011,39(14):8 270—8 272,8 310.

责任编辑：王洪军

作者简介：龚颖(1991—)，女，四川成都人，本科生。*通讯作者：黄文娟(1980—)，女，黑龙江富锦人，硕士，副教授。研究方向：荒漠区生物多样性及保育。

基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：31160110)；新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室开放课题(编号：BRYB1003)；塔里木大学校长基金自然科学项目(编号：TDZKSS201217)；兵团青年科技创新资金专项(编号：2013CB015)

收稿日期：2015-12-09

中图分类号：Q945

文献标志码：A

文章编号：1674-6341(2016)01-0007-05