3种外源物质浸种对NaCl胁迫下马齿苋种子萌发的影响

董静　邢锦城　王茂文

摘要：通过单独测定不同浓度氯化钙（CaCl2）、水杨酸（SA）、甜菜碱（GB）浸种对马齿苋种子萌发指标的影响，探究外源物质对盐胁迫抑制马齿苋种子萌发的缓解作用，并利用正交试验设计混配上述试剂，研究提高马齿苋种子耐盐性的3种浸种剂的最佳浓度配比。结果表明，200.0 mmol/L NaCl胁迫下，马齿苋种子发芽率、发芽势、发芽指数均显著下降，表现出明显的抑制效应；20.0 mmol/L CaCl2、1.0 mmol/L 水杨酸、10.0 mmol/L 甜菜碱分别浸种处理对盐胁迫下马齿苋种子萌发具有促进作用，各项发芽指标均有一定程度升高；用10.0 mmol/L CaCl2、0.5 mmol/L 水杨酸、5.0 mmol/L 甜菜碱混合浸种时，提高马齿苋种子萌发效果最佳，且显著优于单剂处理。本研究表明，适宜浓度范围的外源物质复配浸种处理可显著提高马齿苋种子的发芽率，缓解盐胁迫作用。

关键词：马齿苋；盐胁迫；氯化钙；水杨酸；甜菜碱；复合浸种；种子萌发

中图分类号： Q945.78文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）14-0103-04

马齿苋（Portulaca oleracea L.）又名长寿菜，属马齿苋科马齿苋属一年生肉质草本植物，茎叶富含ω-3不饱和脂肪酸、多糖、生物碱、黄酮类物质，是我国卫生部门认定的药食同源型植物资源之一，广泛分布于世界温带和热带地区[1-4]。马齿苋萌芽阶段对盐胁迫较为敏感，盐碱地栽培经常出现缺苗现象，提高马齿苋萌发期和苗期的耐盐性，对沿海滩涂地区大面积栽培推广利用具有重要意义。

种子能否在盐胁迫下萌发成苗是植物在盐碱条件下生长发育的前提。研究表明，通过外源物质处理可促进盐胁迫下植物种子的萌发，提高幼苗的耐盐性，从而获得较高的出苗率和成活率，但关于马齿苋种子萌发方面的研究鲜有报道[5-7]。本试验初步研究了不同浓度外源氯化钙（CaCl2）、水杨酸（SA）、甜菜碱（GB）浸种对盐胁迫下马齿苋种子萌发的影响，旨在探究这3种外源物质与提高种子耐盐性之间的关系，并确定浸种的最佳处理浓度，以期促进解决盐渍地马齿苋出苗差的问题，为马齿苋在盐碱滩涂地区的生产提供一定的理论依据和实践指导。

1材料与方法

1.1试验材料

供试马齿苋种子由江苏沿海地区农业科学研究所提供，为栽培马齿苋品种苏马齿苋1号。

1.2试验方法

选取籽粒成熟、大小均匀一致的马齿苋种子，用0.1%次氯酸钠溶液消毒5 min，蒸馏水冲洗3～5次，用滤纸吸干种子表面水分。然后将种子分别浸泡于不同浓度的CaCl2、水杨酸、甜菜碱溶液中，浸泡4 h后蒸馏水冲洗3次并滤干。CaCl2浓度分别为2.5、5.0、10.0、20.0、40.0 mmol/L；水杨酸浓度分别为0.25、0.50、1.00、1.50、2.00 mmol/L；甜菜碱浓度分别为2.5、5.0、10.0、20.0、40.0 mmol/L。

每个处理挑选50粒种子均匀摆放于直径为10 cm并铺有2层滤纸的培养皿中，分别加入6 mL 200 mmol/L NaCl模拟盐胁迫，封口膜密封以保持浓度不变，每个处理3次重复。本试验设有预试验（蒸馏水浸种、蒸馏水培养、无盐分胁迫）。另取经蒸馏水浸种预处理的种子用NaCl处理作为对照，记为CK，置于人工气候箱中培养，昼、夜温度分别为28、25 ℃，光照时间为12 h/d，光照度为15 000 lx。

以胚根长1 mm为萌芽标志，每天定时调查种子萌发数，在4 d时调查发芽势，7 d时调查发芽率并结束发芽试验。发芽结束后按以下公式计算发芽指标。

发芽势=4 d内发芽种子数/供试种子数×100%；

发芽率=7 d内种子发芽数/供试种子数×100%；

发芽指数=∑Gt/Dt（式中Gt为t日的发芽数，t为相应的发芽日数）[8]。

1.3数据处理

采用SPSS 20.0对数据进行分析处理。

2结果与分析

2.1单剂处理对NaCl胁迫下马齿苋种子发芽的影响

2.1.1CaCl2处理对马齿苋种子发芽的影响

由前期预试验结果可知，在非盐胁迫下（蒸馏水浸种）马齿苋种子发芽势、发芽率、发芽指数分别为（88.67±1.15）%、（82.67±153）%、20.04±0.72。从表1可以看出，在200 mmol/L NaCl胁迫处理下（CK），马齿苋种子发芽势、发芽率、发芽指数显著低于蒸馏水处理。表明盐胁迫能延缓马齿苋种子萌发速度、显著抑制种子发芽。

盐胁迫显著降低了马齿苋种子发芽势、发芽率、发芽指数，而CaCl2浸种处理能缓和这一趋势。其中CaCl2浓度为5.0、10.0、20.0 mmol/L 浸种处理后促进效果最为明显，发芽势比CK分别提高14.64%、34.17%、5123%；发芽率分别提高35.30%、41.22%、70.61%（P<005）；发芽指数分别提高25.22%、70.03%、21.96%。

由此可知，较低浓度的CaCl2浸种处理对盐胁迫下马齿苋种子萌发无显著性影响，5.0～20.0 mmol/L CaCl2可显著提高种子发芽效果。在 200.0 mmol/L NaCl胁迫处理下，20.0 mmol/L CaCl2处理效果最好，其次为10.0 mmol/L CaCl2处理。

2.1.2水杨酸处理对马齿苋种子发芽的影响

200 mmol/L NaCl胁迫下，通过不同浓度的水杨酸浸种处理，马齿苋种子发[CM（18*1]芽势和发芽率均有不同程度的提高（表2）。

水杨酸浸种处理下马齿苋种子发芽势和发芽率均有小幅提高；而0.50～1.50 mmol/L 水杨酸浸种处理显著提高了盐胁迫下马齿苋种子的發芽势、发芽率；当水杨酸浓度为 1.00 mmol/L 时，马齿苋种子的发芽势、发芽率最高，分别比CK提高63.45%、106.0%（P<0.05），促进萌发效果最显著。1.50 mmol/L 水杨酸浸种处理后，发芽势、发芽率分别较CK提高48.81%、58.87%（P<0.05）；1.50 mmol/L 水杨酸处理时，发芽指数提高最为显著，比CK提高89.32%（P<0.05）。endprint

综上所述，200 mmol/L NaCl胁迫下，1.00 mmol/L 水杨酸处理促进马齿苋种子萌发效果最好，1.5 mmol/L 水杨酸促进效果次之。

2.1.3甜菜碱处理对马齿苋种子发芽的影响

表3显示，经甜菜碱处理后，盐胁迫下马齿苋种子萌发指标均有不同程度的提高。当甜菜碱浓度为5.0 mmol/L时，发芽势和发芽率分别比CK提高46.36%、47.13%（P<0.05）。当甜菜碱浓度为 10.0 mmol/L 时，发芽势达到最高，比CK提高58.54%（P<0.05）。20.0 mmol/L 以下浓度甜菜碱浸种显著提高了盐胁迫下马齿苋种子发芽势、发芽指数，且随甜菜碱浓度增加呈先增加后降低趋势，在10.0 mmol/L时达到最高点，分别为43.33%、5.92。甜菜碱浓度增加至40.0 mmol/L时，盐胁迫下马齿苋发芽势、发芽指数与CK相比均没有显著性差异（P>0.05）。

综上所述，200.0 mmol/L NaCl胁迫下，10.0 mmol/L 甜菜碱处理促进马齿苋种子萌发效果最好，5.0 mmol/L 甜菜碱促进效果次之。

2.2试剂复合处理对NaCl胁迫下马齿苋种子发芽的影响

在单独测定各试剂提高盐胁迫下马齿苋种子萌发的基础上，选择各试剂浸种效果最好的3个浓度进行混配，采用 L9（34） 正交试验设计3种因素、3种浓度水平（表4）。通过测定各处理对马齿苋种子萌发特性的影响，确定CaCl2、水杨酸、甜菜碱对提高马齿苋种子耐盐性的最佳浓度配比，筛选对马齿苋种子萌发有显著增效作用的试剂组合。

经过不同浓度配比的CaCl2、水杨酸、甜菜堿组合浸种，NaCl胁迫下马齿苋种子各萌发指标均表现出明显差异（表5）。T1～T9处理下马齿苋种子发芽势、发芽率、发芽指数均高于CK，其中T2、T4、T5处理促进效果最为显著，发芽势比CK盐处理分别提高 89.06%、98.79%、75.63%；发芽率分别提高1.65倍、1.59倍、1.06倍；发芽指数分别提高62.91%、107%、83.68%。T4处理发芽势为54.33%，显著高于其他处理组合；T2处理马齿苋种子的发芽率最高，其次为T4，二者差异不显著；T4处理下发芽指数提高亦最显著，其次为T8处理。由此可知，200.0 mmol/L NaCl胁迫下，T4处理，即 10.0 mmol/L CaCl2、0.5 mmol/L 水杨酸、5.0 mmol/L 甜菜碱复合浸种效果显著好于其他组合。

由表6可以看出，T4处理下，马齿苋种子萌发指标与各单剂浸种相比均有不同程度的提高。与CaCl2最适浓度浸种相比，T4组合处理后，发芽势、发芽率、发芽指数分别提高3145%、51.73%、69.34%，均达显著水平（P<0.05）；比水杨酸最适浓度浸种分别提高21.63%、25.72%、12.08%；比甜菜碱最适浓度浸种分别提高25.39%、37.51%、17.57%。由此可见，T4复合处理对提高马齿苋种子在盐胁迫条件下的发芽指标效果最明显。

3结论与讨论

种子萌发是植物生长发育和形态建成的基础。研究表明，盐胁迫对植物种子的萌发和幼苗生长具有显著的抑制作用[9]。外源Ca、水杨酸、甜菜碱是提高植物抗逆性的重要分子，相关研究证明，外源CaCl2、水杨酸、甜菜碱处理能够提高盐地碱蓬、番茄、玉米等植物的抗逆性。本试验以马齿苋为试验材料，得到了相同的结论。

刘丽云研究表明，外源CaCl2处理可显著提高盐胁迫下小麦种子的发芽率，并在一定浓度范围内随CaCl2浓度的增大而逐渐提高[10]。外源CaCl2通过增加膜结合Ca2+量从而提高逆境下细胞膜的稳定性，作为一种刺激改变某些蛋白质翻译转录过程，可诱导新的抗胁迫蛋白质产生，提高植物抗逆性[11]。本研究结果表明，5.0～20.0 mmol/L CaCl2浸种处理对NaCl胁迫下马齿苋种子萌发具有促进作用，其中用 20.0 mmol/L CaCl2浸种对提高种子的发芽效果最好。这与何丽丹等研究外源Ca对盐胁迫下盐地碱蓬（Suaeda salsa）种子萌发的影响结果[12]一致。

水杨酸是植物抗病反应和诱导植物对非生物逆境反应的抗逆信号分子，可诱导植物体内产生抗逆相关蛋白，提高保护酶活性，增加渗透物质及次生代谢产物，参与复杂的应激响应，从而提高抗逆性[13-17]。Raskin研究发现，水杨酸及其类似物可诱导植物产生抗盐性，这可能与增强植物对盐胁迫的抵抗能力有关[18]。逆境胁迫下，水杨酸在植物种子萌发过程中发挥着重要作用。许多研究表明，水杨酸可降低膜透性，增强种子活力，降低盐胁迫对细胞膜的伤害，从而提高种子的发芽率，如盐地碱蓬[12]、西瓜[19]、黄瓜[20]等。但在某些植物中也出现了与研究结果相反的报道，如盐生植物三角滨藜[21]、水稻[22]等。在本研究中，0.5～2.0 mmol/L水杨酸浸种显著促进了盐胁迫下马齿苋种子的萌发。当水杨酸浓度为 1.0 mmol/L 时，马齿苋种子发芽率、发芽势、发芽指数均达到最大值，显著高于其他浓度处理，效果最好。

逆境环境下，甜菜碱可在植物中积累，通过渗透调节和稳定PSⅡ放氧复合体、细胞膜、蛋白质的四级结构及酶类等途径保护逆境下的高等植物，从而减轻盐胁迫对植物及种子的伤害，促进芽苗的生长[23-25]。研究表明，外源甜菜碱可以提高碱蓬、毕氏海蓬子及盐角草等植物种子的发芽率和发芽势[12]。在本研究中，甜菜碱浓度为2.5～20.0 mmol/L时，可促进马齿苋种子萌发，随浓度增大，发芽率、发芽势、发芽指数均出现先增加后降低的趋势，且均在浓度为10.0 mmol/L时达到最高值。当甜菜碱浓度提高至40.0 mmol/L时，发芽率和发芽势出现了显著性降低，表明高浓度甜菜碱对盐胁迫下马齿苋种子萌发促进作用不明显。由此推测，适宜浓度范围内的甜菜碱溶液具有缓解盐胁迫的作用，而较高浓度则可能会和盐害产生叠加效应，抑制种子萌发。endprint

大量的试验证明，复合试剂浸种可以促进植物种子萌发，增强芽苗的抗逆性，提高幼苗的成活率[26-28]。

本试验研究结果表明，CaCl2、水杨酸、甜菜碱组合能够提高马齿苋种子的耐盐性，其中T4处理，即浓度为 20.0 mmol/L CaCl2、1.0 mmol/L 水杨酸、2.5 mmol/L 甜菜碱组合能够显著提高马齿苋种子在盐胁迫下的发芽率。与各单剂均处于最佳浸种浓度时相比，T4处理发芽率提高 21.63%～3145%，发芽势提高25.72%～51.73%，发芽指数提高12.08%～69.34%。

通过上述分析可以看出，最适复配浸种处理效果优于试剂单独处理，且浓度并非所有试剂最适浓度相加。20.0 mmol/L CaCl2、1.0 mmol/L 水杨酸、2.5 mmol/L 甜菜碱组合浸种能够提高马齿苋种子的耐盐性，其原因可能是适宜浓度的外源试剂促进了种子内膜的修复，阻止胞内溶质外滲，同时提高相关逆境抵御酶活性，从而提高盐胁迫下种子的出苗率[29]。综上所述，采用20.0 mmol/L CaCl2、1.0 mmol/L 水杨酸、2.5 mmol/L 甜菜碱组合浸种处理对提高马齿苋种子萌发效果最好，显著优于其他单剂处理，说明该组合对提高马齿苋种子的耐盐性具有一定的作用。

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