NaCl脅迫對菜豆種子萌發(fā)及幼苗建成的影響

李明，王偉，張文慧，杜吉到

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319）

NaCl脅迫對菜豆種子萌發(fā)及幼苗建成的影響

李明，王偉，張文慧，杜吉到

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319）

試驗(yàn)選用2個(gè)菜豆品種，研究不同濃度NaCl脅迫對菜豆種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明：60天還家的耐鹽性好于敘利亞白蕓豆。敘利亞白和60天還家在0.4%的NaCl處理濃度時(shí)種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與CK相比差異顯著，因此，確定0.4%的NaCl為菜豆耐鹽種質(zhì)資源篩選時(shí)的濃度，種子的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長和下胚軸長作為耐鹽種質(zhì)資源篩選中的主要鑒定指標(biāo)。

菜豆；鹽脅迫；種子萌發(fā)

鹽堿地分布在世界各國，以干旱半干旱地區(qū)較多，占該類地區(qū)總面積的39%左右即9.55億hm2土地是鹽堿地。土壤鹽漬化致使作物產(chǎn)量、品質(zhì)低下，經(jīng)濟(jì)效益低。隨著人類對土地的要求，如何利用和改良鹽漬土是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要問題之一。目前我國1億hm2的耕地中有近0.37萬hm2的鹽漬化耕地，而且還存在著由于灌溉不當(dāng)次生鹽漬化問題還有0.2億hm2鹽荒地等待開墾利用[1]。東北松嫩平原蘇打堿化鹽漬土是我國六大鹽漬土區(qū)之一，面積約620萬hm2。

菜豆（Phaseolus vulgaris L.）是豆科蝶形花亞科菜豆屬的一年生草本植物，又名蕓豆、四季豆、玉豆、架豆[2]。菜豆起源于美洲中部和南部，于17世紀(jì)引入歐洲栽培，后傳入亞洲，再傳入中國并廣泛栽培。目前，中國菜豆的產(chǎn)量居世界首位[3]。菜豆是糧、菜、藥兼用作物，營養(yǎng)豐富，籽粒中蛋白質(zhì)含量在19.9%～22.0%左右，明顯高于禾谷類作物，而脂肪含量較低，僅為1.6%～2.1%，具有一定的營養(yǎng)保健作用，由于其營養(yǎng)成分特殊，人們食用菜豆的數(shù)量呈逐年上升之勢，因此對菜豆的需求數(shù)量也隨之增加[4，5]。另外，世界各地對菜豆的需求也呈增加態(tài)勢，目前我國菜豆已出口到很多國家和地區(qū)，如北美、歐盟、東南亞等國。

黑龍江省是我國菜豆的主要生產(chǎn)省份之一，但是黑龍江土地鹽堿化日益嚴(yán)重，限制了蕓豆的種植和產(chǎn)量的提高。目前，國內(nèi)外對蕓豆抗逆方面的研究較少，李姝睿研究了Na+對蕓豆可溶性糖含量的影響[6]；馮立田報(bào)道了NaCl脅迫對菜豆的光合速率、二氧化碳與水分交換的影響[7]；杜吉到研究了干旱對蕓豆種子萌發(fā)的影響[8]；而在鹽脅迫對蕓豆種子萌發(fā)方面的影響則未有報(bào)道。由于高鹽脅迫對蕓豆種子萌發(fā)會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此研究蕓豆萌發(fā)期的抗鹽性對鹽堿地區(qū)蕓豆生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。研究以敘利亞白，60天還家為材料，研究不同濃度鹽脅迫對蕓豆種子萌發(fā)的影響，探討對蕓豆種子鹽脅迫的有效濃度，為建立蕓豆種質(zhì)資源萌發(fā)期抗鹽性鑒定體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為敘利亞白，60 d還家菜豆種子。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)NaCl溶液梯度，分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%，以蒸餾水為對照。首先選取籽粒飽滿、大小一致、無病蟲害的蕓豆種子，用溫湯浸泡法消毒15 min，用濾紙吸干水分。將蕓豆種子均勻平鋪在直徑為9 cm的玻璃培養(yǎng)皿中，種子下面鋪一層濾紙，每個(gè)培養(yǎng)皿放20粒蕓豆，種子上面覆蓋一層濾紙，每個(gè)培養(yǎng)皿中分別加入20 mL不同濃度的NaCl溶液浸透雙層濾紙，加蓋后置于25℃培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng)，每2 d更換一次同條件濾紙，以保持水勢不變。每個(gè)處理設(shè)10次重復(fù)，共培養(yǎng)9 d。

1.3 試驗(yàn)內(nèi)容

NaCl脅迫處理后，每天調(diào)查種子的露白數(shù)，從出芽開始每天調(diào)查發(fā)芽數(shù)和根數(shù)、測定根長、下胚軸和上胚軸的長度，4 d計(jì)算發(fā)芽勢，9 d計(jì)算發(fā)芽率。培養(yǎng)9 d后，用蒸餾水清洗種子，用吸水紙吸干水分稱側(cè)根重、子葉重、子葉上部重量和子葉下部重量。調(diào)查不同菜豆種子的發(fā)芽比例，計(jì)算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

發(fā)芽勢（%）（GP）=（培養(yǎng)4 d后供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100%

發(fā)芽率（%）（GR）=（培養(yǎng)9 d后供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt）；Gt為t天內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)

活力指數(shù)（VI）=發(fā)芽指數(shù)（GI）×根長

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SSPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對不同菜豆種子發(fā)芽比例的影響

圖1 NaCl脅迫下的發(fā)芽比例Fig.1 Germination ratio under NaCl stress

圖2 NaCl脅迫下的發(fā)芽比例Fig.2Germination ratio under NaCl stress

從圖1、圖2可以看出敘利亞白蕓豆和60 d還家的發(fā)芽都主要集中在1～4 d，前2 d的發(fā)芽比例最高，第3 d后萌發(fā)的比例開始下降。60 d還家的發(fā)芽比例明顯高于敘利亞白蕓豆。敘利亞白蕓豆在鹽脅迫下與CK相比發(fā)芽比例明顯下降，而60 d還家在鹽脅迫下與CK相比下降幅度小于敘利亞白蕓豆。

2.2 NaCl脅迫對不同菜豆種子發(fā)芽勢的影響

不同濃度NaCl處理?xiàng)l件下，敘利亞白和60 d還家的發(fā)芽勢表現(xiàn)不同。敘利亞白的發(fā)芽勢低于60 d還家，并且隨著鹽濃度的增加表現(xiàn)出下降趨勢，在NaCl濃度增加到0.4%時(shí)，發(fā)芽勢與CK相比由73%下降到44.5%，下降明顯。60 d還家的發(fā)芽勢高于敘利亞白也呈現(xiàn)出隨著鹽濃度增加而下降的趨勢，在NaCl濃度為0.4%時(shí)發(fā)芽勢降低至82.5%，與CK相比下降了11.5%（圖3）。

圖3 NaCl脅迫下不同菜豆種子的發(fā)芽勢Fig.3GerminationvigorofdifferentkidneybeanunderNaClstress

2.3 NaCl脅迫對不同菜豆種子發(fā)芽率的影響

圖4 NaCl脅迫下不同菜豆種子的發(fā)芽率Fig.4Germination rate of different kidney bean under NaCl stress

由圖4可知，不同濃度NaCl脅迫條件下，敘利亞白和60 d還家2個(gè)蕓豆品種的發(fā)芽率與發(fā)芽勢極為相似。例如，敘利亞白在0.4%NaCl脅迫下的發(fā)芽勢與發(fā)芽率都為45%，60 d還家在0.3%NaCl脅迫下的發(fā)芽勢與發(fā)芽率都為88%。說明在正常條件和鹽脅迫條件下，不同菜豆種子的萌發(fā)主要集中在1～4 d，第6 d后很少有種子萌發(fā)。60 d還家在鹽脅迫下的發(fā)芽率高于敘利亞白蕓豆。

2.4 NaCl脅迫對不同菜豆種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖5可知，敘利亞白蕓豆的發(fā)芽指數(shù)在不同濃度NaCl脅迫條件下表現(xiàn)出先下降，后升高，再降低的趨勢。例如，在0.1%的NaCl脅迫下明顯下降，由30下降到21.4，而在0.3%的NaCl條件下降至25.5，在0.4%的NaCl處理下降至19。60 d還家的發(fā)芽指數(shù)變化趨勢與敘利亞白蕓豆相似，在0.4%的NaCl處理?xiàng)l件下與CK相比顯著下降。

圖5 NaCl脅迫下不同菜豆種子的發(fā)芽指數(shù)Fig.5GerminationindexofdifferentkidneybeanunderNaClstress

2.5 NaCl脅迫對不同菜豆種子活力指數(shù)的影響

圖6 NaCl脅迫下不同菜豆種子的活力指數(shù)Fig.6Vigor index of different kidney bean under NaCl stress

不同濃度NaCl脅迫條件下，60 d還家的活力指數(shù)明顯高于敘利亞白蕓豆?；盍χ笖?shù)的變化趨勢與發(fā)芽指數(shù)相似，敘利亞白的活力指數(shù)在0.1%和0.2%的NaCl處理?xiàng)l件下表現(xiàn)逐漸降低，在0.3%的NaCl處理?xiàng)l件下表現(xiàn)升高，在0.4%的NaCl脅迫下顯著下降。60 d還家活力指數(shù)的變化趨勢與敘利亞白蕓豆相似（圖6）。

2.6 NaCl脅迫對不同菜豆種子萌發(fā)后主要形態(tài)指標(biāo)的影響

敘利亞白蕓豆和60 d還家的各形態(tài)指標(biāo)呈現(xiàn)出隨鹽濃度增加而逐漸降低的趨勢，部分指標(biāo)在0.1%NaCl脅迫下表現(xiàn)與CK相比略有升高。敘利亞白蕓豆在NaCl濃度達(dá)到0.4%時(shí)，根長和下胚軸長與CK相比差異達(dá)到顯著水平。與敘利亞白蕓豆相似，60天還家在NaCl濃度達(dá)到0.4%時(shí)，在下胚軸長性狀上與CK相比差異達(dá)到顯著水平。表明0.4%的NaCl對敘利亞白蕓豆和60 d還家產(chǎn)生了明顯的脅迫作用。敘利亞白蕓豆60 d還家的上胚軸長和根數(shù)也表現(xiàn)出隨鹽濃度增加而降低的趨勢，但在0.4%的NaCl脅迫下與CK相比差異沒有達(dá)到顯著水平。敘利亞白蕓豆和60 d還家的其他性狀，如：子葉重、側(cè)根重和子葉上部及下部重等性狀沒有表現(xiàn)出明顯隨鹽濃度增加而降低的趨勢，而是表現(xiàn)與CK沒有差異或高于CK，如表1所示。

表1 NaCl脅迫對不同菜豆種子萌發(fā)后主要形態(tài)指標(biāo)的影響Table 1Effect of NaCl stress on seed main characters of different kidney beans

3 結(jié)論與討論

3.1 NaCl脅迫對不同菜豆種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響

不同濃度NaCl脅迫條件下，敘利亞白和60 d還家2個(gè)蕓豆品種的發(fā)芽率與發(fā)芽勢相似。說明2個(gè)蕓豆品種在NaCl脅迫下的發(fā)芽時(shí)間主要集中在處理的1～5 d。敘利亞白蕓豆和60 d還家的發(fā)芽勢和發(fā)芽率呈現(xiàn)出隨著鹽濃度增加而下降的趨勢，敘利亞白蕓豆在NaCl脅迫下的發(fā)芽勢和發(fā)芽率都低于60 d還家。在NaCl濃度為0.4%時(shí)，敘利亞白蕓豆和60 d還家的發(fā)芽勢和發(fā)芽率明顯下降，說明0.4%的NaCl濃度為敘利亞白蕓豆和60 d還家種子萌發(fā)的脅迫臨界濃度。

3.2 NaCl脅迫對不同菜豆種子發(fā)芽指數(shù)的影響

敘利亞白蕓豆和60 d還家的發(fā)芽指數(shù)變化趨勢相同，在不同濃度NaCl脅迫條件下表現(xiàn)出先下降，后升高，再降低的趨勢。在0.4%的NaCl處理下敘利亞白蕓豆和60 d還家的發(fā)芽指數(shù)與CK相比明顯下降。說明0.4%的NaCl處理濃度為敘利亞白蕓豆和60 d還家種子發(fā)芽指數(shù)的臨界脅迫濃度。

3.3 NaCl脅迫對不同菜豆種子活力指數(shù)的影響

活力指數(shù)的變化趨勢與發(fā)芽指數(shù)相似。不同濃度NaCl脅迫條件下，60 d還家的活力指數(shù)明顯高于敘利亞白蕓豆。敘利亞白蕓豆和60 d還家的活力指數(shù)在0.4%的NaCl脅迫下與CK相比明顯下降。說明0.4%的NaCl脅迫濃度對敘利亞白和60 d還家種子活力指數(shù)產(chǎn)生明顯影響。

3.4 NaCl脅迫對不同菜豆種子萌發(fā)后主要形態(tài)指標(biāo)的影響

敘利亞白蕓豆和60 d還家在NaCl濃度達(dá)到0.4%時(shí)，根長和下胚軸長與CK相比差異達(dá)到顯著水平；上胚軸長和根數(shù)也表現(xiàn)出隨鹽濃度增加而降低的趨勢，但在0.4%的NaCl脅迫下與CK相比差異沒有達(dá)到顯著水平；子葉重、側(cè)根重和子葉上部及下部重等性狀沒有表現(xiàn)出明顯隨鹽濃度增加而降低的趨勢。說明子葉重、側(cè)根重和子葉上部及下部重等性狀受NaCl脅迫的影響很小，不適合作為芽期種質(zhì)資源篩選的考核指標(biāo)，而根長和下胚軸長在0.4%的NaCl脅迫顯著下降，適合用于鹽脅迫種質(zhì)資源的篩選。

不同菜豆品種的耐鹽性存在明顯差異，敘利亞白蕓豆在種子萌發(fā)及萌發(fā)后的形態(tài)建成過程中各指標(biāo)都好于60 d還家。0.4%的NaCl處理濃度為敘利亞白和60 d還家種子萌發(fā)階段和萌發(fā)后形態(tài)建成過程中的臨界脅迫濃度，因此，可以確定0.4%的NaCl為菜豆耐鹽種質(zhì)資源篩選時(shí)所有的濃度。種子的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長和下胚軸長可以作為耐鹽種質(zhì)資源篩選中的主要鑒定指標(biāo)。董亮等（2005）通過對大麥種子萌發(fā)試驗(yàn)的研究結(jié)果表明適量的鈉離子可以促進(jìn)種子發(fā)芽[9]，但是當(dāng)濃度過高時(shí)就會產(chǎn)生毒害作用。試驗(yàn)中敘利亞白和60 d還家在發(fā)芽率、活力指數(shù)及根長和側(cè)根重等指標(biāo)上表現(xiàn)出了隨鹽濃度增加先增加后降低的趨勢，說明低濃度的NaCl對菜豆種子的萌發(fā)及幼苗形態(tài)建成起到了不同程度的促進(jìn)作用。

［1］陳建軍，張樹文.大慶市土地鹽堿化遙感監(jiān)測與動態(tài)分析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2003（4）：101-107.

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Effect of NaCl on Kidney Bean Seed Germination and Seedling Growth

Li Ming，Wang Wei，Zhang Wenhui，Du Jidao
（College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

Two kidney beans were selected to analyze seed germination under six different concentration of NaCl stress.The results showed that 60 days back home showed higher tolerance to salt than Syria white kidney bean.Syria white kidney bean and 60 days back home showed significant difference on vigor of germination，germination rate，germination index and vigor index compared with CK under 0.4%NaCl stress，0.4%NaCl was the fit NaCl concentration for salt tolerance identify of kidney bean germplasm resources.Germination index，vitality index，root length and hypocotyl length as the main exam index could be used in salt tolerance identify test of germplasm resources.

kidney bean；NaCl stress；seed germination

S529

A

1002-2090（2017）01-0033-05

2015-04-15

國家“十二五”科技支撐項(xiàng)目（雜豆高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范：2014BAD07B05）；國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目子課題（黑龍江省適宜雜豆品種（系）的篩選及良種繁育技術(shù)研究：2014BAD07B05-H02）；國家雜糧工程技術(shù)研究中心建設(shè)項(xiàng)目：2011FU125X07）；黑龍江農(nóng)墾總局科技攻關(guān)項(xiàng)目（黑龍江墾區(qū)蕓豆高產(chǎn)栽培技術(shù)研究）；黑龍江農(nóng)墾總局課題（黑龍江墾區(qū)普通菜豆耐鹽堿種質(zhì)資源鑒定及遺傳多樣性分析）；國家雜糧工程技術(shù)研究中心（黑龍江省蕓豆耐鹽堿種質(zhì)資源篩選及聚類分析：ZLKF201303）。

李明（1991-），男，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院2013級碩士研究生。

杜吉到，男，教授，碩士研究生導(dǎo)師，E-mail：djdbynd@163.com。