不同盐溶液的引发对向日葵种子萌发的影响

不同盐溶液的引发对向日葵种子萌发的影响1

颜宏1，赵伟2，陈文静1，张锐1，颜炳君1

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东北师范大学生命科学学院，吉林长春（130024） 2

空军航空大学航空救生系，吉林长春（130021）

E-mail：yanh603@nenu.edu.cn

摘要：分别用不同盐溶液（NaCl、NaHCO3、混合盐）对向日葵（Helianthus annuus）种子进行浸种预处理；将浸种后的种子经低温回干，再用不同浓度的混合盐溶液（NaCl：

、活力指数（VI）和发芽指数NaHCO3=1：1）进行胁迫处理。通过向日葵种子发芽率（GP）

（Gi）等指标的测试，分析不同盐溶液引发对向日葵种子萌发的影响。结果表明：经过不同盐溶液浸种处理后，缩短了向日葵种子的发芽时间，促进的幼苗的生长，提高了种子的活力指数、发芽指数。未经过盐浸种处理的种子即使是在蒸馏水中培养，其发芽率、活力指数、发芽指数等指标均不如经过盐溶液预处理种子的。种子经过不同盐溶液浸种、回干后，在蒸馏水中萌发的各种指标最好，而后随着处理的混合盐浓度的增大，向日葵的发芽率、发芽指数、活力指数逐步降低。各种盐溶液浸种的对向日葵种子萌发的影响依次是：NaHCO3>混合盐>NaCl。

关键词：向日葵，引发，发芽率，活力指数，发芽指数 中图分类号：Q945.78

1. 引言

在盐碱、干旱的条件下，一年生作物的种子发芽以及幼苗的生长时期不仅是生活周期中的关键性阶段[1]，同时也是涉及作物产量的重要时期，所以从发芽生态学、园艺学的角度的研究种子的引发、育种以及选育都是非常有效的。一般，只有在盐碱、干旱的环境下才可以培育出抗性的植物，这就意味着要加大对植物的胁迫强度。目前，国外已有很多的文献报道用盐溶液浸种的方法可以提高植物的抗性[2

，3]

。从生理代谢的角度讲，通过浸种的方法可以

诱导了种子萌发开始阶段的一些生理生化进程[4]（如：打破休眠、抑制剂的降解、吸张作用、酶的激活等等），提高了种子的活力[5]；一旦条件适合，种子便可以迅速吸水，恢复种子的代谢过程[6]。根据Bradford K.J.[7]和Cayuela E.[8]的研究，浸种中盐溶液浓度以及浸种的时间是关键。如果溶液的浓度过低，种子一旦发芽，胚根突破种皮，种子已经发芽，则表明该溶液浓度不合适，没有达到引发的目的；如果浓度过高或者时间过长将会对种子产生渗透胁迫以及离子的毒害，影响种子的活力。

向日葵（Helianthus annuus）又名朝阳花，属于一年生菊科的高秆作物，是当今世界上第二大油料作物。其种子富含人体所必需的亚油酸、油酸以及少量甾醇(固醇)、维生素E、磷脂、植物蜡及类胡萝卜素等非皂化物，其营养价值超过玉米和大豆[9]。所以说，作为一种重要的油料作物，向日葵种植、加工具有不可忽视的前景。从生活习性上讲，向日葵属于典型的耐贫瘠、耐盐碱的作物，可以在一定含盐量的盐碱地中正常的生长、繁育。由此可见， 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（No.305046000） 作者简介：颜宏（1972-），女，副教授，主要从事植物的抗性生理研究。

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在当今耕地面积减少、人口日益增多、土壤盐碱化的情况下，种植、培育抗性、优质的向日葵品种具有很重要的实践意义。本实验根据东北地区农业实际特点，选取当地耐盐碱的优质油料作物——向日葵为实验材料，用适当浓度不同盐溶液（NaCl、NaHCO3、混合盐）对向日葵种子进行浸种处理，分析使用这些盐溶液提前引发处理对向日葵种子萌发特性的影响，试图找出提高种子抗逆性的有效途径。

2. 材料与方法

2.1 实验材料

供试的材料（去壳处理）来自吉林省长岭县种马场（地理位置处于北纬44°45´，东经123°45´附近）。由于长期人为因素以及地理环境的影响，导致该地区土壤严重的盐碱化，土壤的pH在9.98-10.45，有机质含量在2.48-4.42g·kg-1，严重影响当地农牧业的发展。

2.2 实验处理以及材料培养

在15℃无光条件下，用向日葵种子所耐受最高浓度的不同溶液浸种24小时（种子质量与溶液体积比为1g ：5ml）。各种溶液分别是：400mmol· L-1 NaCl、300mmol· L-1 NaHCO3、300 mmol· L-1 混合盐（NaCl：NaHCO3 = 1mol：1mol）。而后用蒸馏水冲洗种子，吸干种子表面水分，放在有双层滤纸的培养皿中，15℃无光条件下回干24小时，保证种子的含水量在45%左右[10]。

经过回干的向日葵种子（25粒/份）分别放在直径18cm的培养皿中，用10ml的蒸馏水（对照）、混合盐（NaCl：NaHCO3 = 1mol：1mol）处理。混合盐的浓度分别是：50、100 mmol· L-1。光照培养箱培养条件：室温白天25±2℃,夜温15±2℃；光周期14/10 h）。实验在相同的条件下重复四次。

在相同培养条件下，处理未经任何溶液浸种的向日葵种子，同样重复四次。

表1 各浓度混合盐处理溶液的pH以及电导率

Table 1 Electrical conductivity and pH of different mixed solutions

pH 电导率

蒸馏水 5.1 0

50 mM 混合盐处理液

9.22 3710

100 mM 混合盐

9.23 7080

2.3 测定的指标

在光照培养箱中培养14小时后，每隔4小时记录一次向日葵种子的发芽情况，以胚根突破种皮2mm作为种子发芽的标准[11]。培养48h后（种子发芽率达到100%）测定幼苗的总长度。

最终发芽率（FGP） FGP：发芽个数与种子总个数的比值

发芽指数[12]（Gi）：Gi=∑Gt / Dt （Gt：t时间种子的发芽个数，Dt：相应发芽试验时间） 活力指数[13]（VI）：VI = S × Gi （S为发芽t时间时胚根及胚轴的总长度）

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2.4 数据分析

实验结果用SPSS软件进行统计分析，试验结果显示的是数据平均值±标准误差。

3. 结果与分析

3.1 不同盐溶液浸种处理对向日葵种子发芽率的影响

在混合盐胁迫（NaCl：NaHCO3 = 1mol：1mol）下，不同盐溶液的预处理对向日葵种子发芽率的影响如图1所示。在各组的实验中，种子经过盐溶液的浸种、回干后，继续在不同溶液中培养。与对照（未经任何溶液处理组）相比，不同溶液的预处理缩短了种子发芽的时间；在培养14小时后，三种盐溶液处理的向日葵均已经发芽，而对照组发芽率为0；回干后的种子在清水中的发芽速度最快，发芽率也是最高；随着混合盐胁迫的强度增大，向日葵种子的发芽率也逐步降低，达到最高发芽率的时间也逐步延长；尽管随着混合盐浓度（电导率增加，表1）增加，延缓了种子的发芽时间，但是向日葵种子的最终发芽率仍维持较高的水平，这一结果说明向日葵是一种耐盐碱优质的作物。

100%80%60%40%20%0%14182226对照384246100%80%60%0mM040%20%0%141822263850mM50mM100mM100mM4246400mM NaCl100%80%60%40%20%0%100%80%60%0mM0mM40%20%0%50mM50mM100mM100mM1418222638424614182226384246300 mM NaHCO3300 mM 混合盐图1 不同溶液的预处理对向日葵种子发芽率的影响 Fig.1 Effects of different solution pretreatment on germination percentage of Helianthus annuus 3.2 不同盐溶液浸种处理对向日葵幼苗生长的影响 图2 为不同溶液浸种处理对向日葵幼苗总长度的影响。由图可见，随着混合盐浓度的增加，幼苗的长度逐步降低。经不同盐溶液浸种、回干后，向日葵幼苗的总长度都不同程度的长于对照处理组（未浸种），其中以清水中的生长最好。各种盐溶液浸种后，在清水中幼苗的长度依次是：NaHCO3浸种—幼苗总长度2.68cm，混合盐浸种—幼苗总长度2.54cm，NaCl浸种—2.46cm。 3 http://www.paper.edu.cn

32.50mM50mM100mM幼苗长度 （cm）21.510.50NaClNaHCO3混合盐未浸种 图2：不同浸种溶液处理对向日葵幼苗长度的影响

Fig.2 Effects of different solution pretreatment on seedling growth of Helianthus annuus

3.3 不同盐溶液浸种处理对向日葵种子发芽指数、活力指数的影响

图3、图4不同盐溶液浸种对向日葵种子发芽指数、活力指数的影响。发芽率是反映种子萌发与时间的动态关系，仅仅涉及种子群中能萌发的种子的数目，而没有考虑种子萌发的速度和整齐度。发芽指数、活力指数的测定则包含了种子萌发的速度和整齐度，二者指标越高，种子的发芽速度越快，出苗的一致性越好。因此用发芽指数、活力指数可以较全面的反映植物种子与环境之间的作用结果[13]。由图可见，向日葵种子的发芽指数、活力指数都随着混合盐浓度的增加而降低。经过各种盐浸种、回干后，向日葵中的发芽指数、活力指数均高于未经任何浸种处理的对照组，这说明，不同盐处理的确提高了向日葵种子的发芽速度、出苗速度，其中以蒸馏水中的培养最明显。图3所示，经不同盐浸种、回干后，蒸馏水中培养的种子的发芽指数依次是：NaCl的是5.63，NaHCO3 的是6.3，混合盐的是6.26；而未经盐浸种的种子在蒸馏水中的发芽指数仅仅是4.54。图4所示，经不同盐浸种、回干后，蒸馏水中种子的活力指数依次是：NaCl的是12.69，NaHCO3 的是15.71，混合盐的是13.61；而未经盐浸种的种子在蒸馏水中的发芽指数仅仅是9.74。

86420NaClNaHCO3混合盐未浸种050活力指数 （VI）18050100发芽指数 (Gi)1001260NaClNaHCO3混合盐未浸种 图3不同浸种溶液处理对向日葵Gi的影响 图4 不同浸种溶液处理对向日葵VI的影响 Fig.3 Effects of different solution preteatment Fig.4 Effects of different solution preteatment on Gi of Helianthus annuus. on VI of Helianthus annuus. 4 http://www.paper.edu.cn

4. 结果与讨论

在盐碱、干旱地区，由于浸种方法可以有效地帮助植物克服恶劣的外界环境的条件（如：高温、干旱、盐碱），改善植物种子的发芽速度、提高发芽率以及幼苗的生长，所以这种方法在旱地区的农业生产中被广泛的推广和使用。Youn-HanYoon[14]，Patrick T. Smith[15]，Cano E.A[16]，N.Sivritepe[17].等人用无机盐溶液浸种，提高了不同的作物种子的萌发以及幼苗的生长。在Cano EA[16]研究中，详细地证实了此期间番茄的渗透调节能力的变化，并得出结论植株抗盐性的提高是由于植物提高了糖、有机酸含量，有效地控制了植物地上部分离子的积累（Na+，Cl-）；在N.Sivritepe[17]的研究中，他也指出：盐溶液的浸种由于提高了植物体KCa的含量从而增加了植物的抗性

本实验是根据当地的土壤特点以及作物习性，适当的选取了适合本地土壤环境的溶液对耐盐碱的向日葵进行浸种处理。结果证实：各种盐溶液浸种对向日葵种子萌发影响依次是NaHCO3> 混合盐 > NaCl；与对照组相比，不同的盐溶液（NaCl、 NaHCO3、混合盐）的浸种，提高了种子的发芽指数、活力指数，促进幼苗的生长，有利于向日葵的出苗，这一点对于春季降雨少干旱地区的作物的生长、存活是至关重要的。我们目前的实验结果仅仅是对种子萌发阶段的研究，而有关后续幼苗抗逆性的影响还需要我们进一步的考证。因为对于大多数的盐环境中的植物来讲，种子能否正常的萌发取决于环境的水势[18

，19]

，但是当胚根突

破种皮后，土壤环境中阴阳离子相互作用将影响、抑制根系的生长，严重的导致植物的死亡。由此可见，在今后的研究中，提高作物幼苗的抗逆性是培育优质抗性品种、提高作物产量的关键，这对于我国东北盐碱、干旱地区土壤开发和利用、推动农牧业生产有着重要的意义。

参考文献

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Effects of salt solutions pretreatment on the germination of

Helianthus annuus

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Yanhong, Zhaowei, ChenWenjing, Zhangrui, YanBingjun

School of Life Sciences, Northeast Normal University, Changchun, PRC, (130024)

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Department of Avigation Lifesaving, Avigation University of Air Force, Changchun, PRC, (130022)

Abstract: Seeds of Helianthus annuus were pretreated by different salt solutions. Seeds, allowed to air- dry under the lower temperature, were stress by different concentration saltmixture. The percentage of

germination, vitality index，germination index of H. annuus were investigated. Results showed that seeds pretreatment abbreviated the germinating time of H. annuus, stimulated the seedlings growth,

enhanced vital index and germination index. The relative indexes of pretreatment were better than those of unpretreatment. The best germination indexes of seeds, pretreated by salt solutions, occurred in

distilled water. An increase in salt concentration progressively inhibited seed germination. The effects of three salt solutions on the germination of H. annuus are in the order of NaHCO3 >saltmixture >and

NaCl.

Keywords: Helianthus annuus, priming, Germination percentage, Vitality index, Germination index

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