NaCl和NaHCO₃胁迫对冬黑麦种子萌发的影响

摘要 ［目的］探明冬黑麦的耐盐碱程度。［方法］以冬黑麦品种白BK01为基础材料，采用10个不同梯度浓度（50～500 mmol/L）的中性单盐（NaCl），碱性单盐（NaHCO3）和盐碱混合（NaCl∶NaHCO3摩尔比为1∶1）的方法，研究对冬黑麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根重、胚芽重、SOD、POD、CAT的影响。利用线性回归计算3种钠盐胁迫的半致死浓度，隶属函数法综合分析耐盐性。［结果］ 3种钠盐处理下的累计发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根重、苗重均随钠盐浓度的升高而降低。SOD活性随钠盐浓度的升高呈先下降后上升再下降趋势，POD、CAT活性呈先上升后下降的趋势。以种子发芽率作为钠盐胁迫适宜浓度指标的筛选并进行线性回归，确定冬黑麦种子对中性单盐（NaCl）、碱性单盐（NaHCO3）和盐碱混合（NaCl∶NaHCO3摩尔比为1∶1）的半致死浓度分别为408.69、251.07、298.27 mmol/L。根据隶属函数法综合打分，冬黑麦种子对3种钠盐胁迫的抗性由高到低依次为中性单盐（NaCl）、盐碱混合（NaCl∶NaHCO3摩尔比1∶1）、碱性单盐（NaHCO3）。［结论］相同钠盐浓度条件下，NaHCO3溶液对种子的萌发抑制作用比NaCl更强。

关键词 冬黑麦；钠盐胁迫；种子

中图分类号 S 512.5  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）12-0028-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.12.002

Effects of NaCl and NaHCO3 Stress on Seed Germination of Winter Rye

SUN Mo-ke ，LI Chun-hua，LI Han et al

（Baicheng Academy of Agricultural Sciences，Baicheng，Jilin 1370001）

Abstract ［Objective］ To explore the salt and alkali tolerance of winter rye varieties.［Method］We used 10 neutral salts （NaCl） with different gradient concentrations （50，100，150，200，250，300，350，400，450，500 mmol/L） by the method of  NaCl∶NaHCO3=1∶1 with BK01 as the research materials.［Result］ Germination rate，germination potential，germination index，root length，root weight，seedling weight and vigor index of all treatments decreased with the increase of NaCl concentration.SOD activity decreased first，then increased and then decreased with the increase of sodium salt concentration，while POD and CAT activities increased first and then decreased.Using seed germination rate as the optimum concentration index of sodium salt stress，the semi-lethal concentration of winter rye seeds to neutral salt （NaCl），alkaline salt （NaHCO3） and saline-alkali mixture （NaCl∶NaHCO3=1∶1） was determined by linear regression 408.69，251.07，298.27 mmol/L.According to the comprehensive score of membership function method，the resistance of winter rye seeds to three kinds of sodium salt stress was in the order of neutral single salt （NaCl） > salt alkali mixture （NaCl∶NaHCO3 molar ratio 1∶1）>alkaline single salt （NaHCO3） .［Conclusion］ Under the same Na concentration，NaHCO3 solution had stronger inhibition on seed germination than NaCl.

Key words Winter rye;Sodium salt stress;Seed

基金项目 国家现代农业产业技术体系项目（CARS-07）。

作者简介 孙墨可（1988—），女，吉林镇赉人，助理研究员，硕士，从事作物育种研究。*通信作者，研究员，硕士，从事作物育种研究。

收稿日期 2023-07-13；修回日期 2023-09-04

土地盐碱化一直是全球农业面临的难题，对粮食安全已经有了直接影响［1］。而盐碱地是重要的土地资源之一，占我国耕种土地面积的25%，其中具有开发潜力与利用价值的土地约占10%。近年来，盐碱土地面积仍在不断增长，合理利用盐碱地对我国农业可持续发展具有重要意义［2-4］。黑麦原产于地中海地带，由于抗寒性及抗瘠薄性较强，后被传入全世界各地种植。尽管在全球谷物总产量中，黑麦的产量低于小麦，但在欧洲一些国家，黑麦是第二大作物，有非常高的战略地位。但是近年来黑麦只在饲草种植上研究比较常见，而在耐盐碱中却鲜见报道。由于冬黑麦是粮饲兼用作物，具有较强的适应性和稳定的产量［5］。作为粮食，目前越来越多的人青睐有良好的焙烤效果及保健作用的冬黑麦，因此冬黑麦逐渐成为食品行业的新潮流，是人们追求的时尚之一［6］。作为饲草，冬黑麦营养价值高、适口性好且分蘖能力强，刈割后再生性好，是目前较为理想的高产优质牧草［7-8］。因此，研究冬黑麦品种的耐盐碱程度对于盐碱地利用率及冬黑麦产业可持续发展具有深远的影响。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为白城市农业科学院主推的冬黑麦（Secale cereale）品种白BK01。

1.2 试验设计

挑选长势一致饱满的冬黑麦种子，清水冲洗后用KMnO4表面杀菌15 min。在铺有2层滤纸的培养皿上放30粒冬黑麦种子，然后按设置的NaCl、NaHCO3、NaCl+NaHCO3（摩尔比为1∶1）10个浓度梯（50、100、150、200、250、300、350、400、450、500 mmol/L ）在25 ℃条件下进行培养，第1次加入溶液量是以种子滤纸完全浸湿为准，对照组为蒸馏水。在培养过程中，每天保持滤纸湿润，以保持渗透液的渗透势一致。分别以0 mol/L NaCl、NaHCO3和NaCl+NaHCO3为对照，试验重复3次。

1.3 测定指标与方法 计算公式如下：

发芽率（ % ） =种子萌发数/供试种子数×100%

发芽势（ % ） =第3天种子萌发数/供试种子数×100%

发芽指数=（第ｔ天种子的萌发数／相应的种子发芽天数）

活力指数=发芽指数×芽鲜重。

种子生理指标测定如下：采用光还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈创木酚法测定过氧化物酶 （POD） 活性；采用过氧化氨法测定过氧化氢酶（CAT）活性。

1.4 数据分析

采用SPSS 19.0和WPS office 软件进行方差分析和图表绘制。耐盐程度分析的计算是利用软件SPSS中的Probit（概率单位）回归分析［9］，隶属函数采用模糊数学中的隶属函数法分析［10］。

2 结果与分析

2.1 不同浓度各钠盐胁迫对冬黑麦种子累计发芽率的影响

由图１可知，冬黑麦种子经不同浓度的NaCl盐溶液处理后，累计发芽率随着萌发时间的延长呈增长趋势，不同胁迫处理间累计发芽率各有差异。500 mmol/L浓度处理下，种子在第2天开始萌发，其余处理浓度的种子都在第1天开始萌发，0～300 mmol/L浓度处理下的种子在第2天时累计发芽率已达80%，此时累计发芽率增长最快。第3～4天时，0～300 mmol/L浓度处理下的种子累计发芽率增长缓慢，而350～500 mmol/L浓度处理下的种子累计发芽率增长较快，此后增长率减慢，于第５天趋于稳定。第7天，0～250 mmol/L浓度处理下的种子发芽率都已达到90%，所有处理中累计发芽发芽率最低的是500 mmol/L，仅为48%。

冬黑麦种子经不同浓度的NaHCO3盐溶液处理后，累计发芽率随着萌发时间的延长呈增长趋势，不同的胁迫处理间累计发芽率各有差异。500 mmol/L浓度处理下，种子在第3天连云开始萌发，其余处理浓度的种子都在第1天开始萌发，0～200 mmol/L浓度处理下的种子在第2～3天时累计发芽发芽率增长较快，第4天又开始出现缓慢增长趋势。250 mmol/L第2～3天时累计发芽率增长较快，第4天趋于稳定，第5天又开始增长，之后趋于稳定。300 mmol/L浓度处理下的种子在第4和6天出现快速增长趋势。而350～500 mmol/L浓度处理下的种子在第4天累计发芽率增长最快，第５天趋于稳定，第6天又开始出现增长趋势。300 mmol/L浓度处理下的种子在第2天时累计发芽率增长最快第7天，0～200 mmol/L浓度处理下的种子累计发芽率都已达到80%，所有处理中累计发芽率最低的是500 mmol/L，仅为13%。

冬黑麦种子经不同浓度的NaCl+NaHCO3盐溶液处理后，累计发芽率随着萌发时间的延长呈增长趋势，不同的胁迫处理间累计发芽率各有差异。500 mmol/L浓度处理下，种子在第3天开始萌发，450 mmol/L浓度处理下，种子在第2天开始萌发，其余处理浓度的种子都在第1天开始萌发，50～350 mmol/L浓度处理下的种子在第2～3天时累计发芽率增长最快，第4天后增长速度开始缓慢，而400～500 mmol/L浓度处理下的种子在第4～5天时累计发芽率增长最快，此后增长率减慢。第7天，0～250 mmol/L浓度处理下的种子累计发芽率都已达到80%，所有处理中累计发芽率最低的是500 mmol/L，为20%。

2.2 不同浓度各钠盐胁迫对冬黑麦种子发芽率和发芽势的影响

不同浓度的NaCl溶液、NaHCO3溶液、NaCl＋NaHCO3混合溶液处理对冬黑麦种子影响不同。由图2可知，随着钠盐浓度的升高，各个浓度的发芽率均低于对照，呈下降趋势，NaCl溶液胁迫下，发芽率随着浓度的升高呈下降趋势，浓度250 mmol/L时，发芽率能达到90%，与对照无显著差异。浓度450 mmol/L时，发芽率有显著下降趋势，在浓度500 mmol/L时发芽率仍能达到47%。NaHCO3溶液胁迫下，发芽率随着浓度的升高呈下降趋势，浓度100 mmol/L时发芽率降为89%，浓度250 mmol/L时，发芽率有显著下降趋势，在浓度500 mmol/L时仍有发芽，但发芽率仅为13%。NaCl＋NaHCO3混合溶液处理下，在浓度100 mmol/L发芽率为91%，与对照相差较小，浓度300 mmol/L时，发芽率有显著下降趋势，在浓度500 mmol/L时仍有发芽，发芽率为20%。当溶液浓度超过150 mmol/L时，NaCl溶液处理下的发芽率显著高于NaHCO3溶液及NaCl＋NaHCO3混合溶液的发芽率。3种钠盐处理下，发芽势也随着钠盐浓度的升高而下降，处理与对照间有差异。NaCl溶液胁迫下，发芽势随着浓度的升高呈下降趋势，浓度350 mmol/L时，发芽势51%，与对照有显著差异。NaHCO3溶液胁迫下，发芽势随着浓度的升高呈下降趋势，浓度300 mmol/L发芽势降为36%，NaCl＋NaHCO3混合溶液处理下，在浓度300 mmol/L发芽势为37%，与对照有显著差异。在钠盐浓度相同的条件下，NaHCO3溶液比NaCl溶液处理下的种子发芽率和发芽势都要低，说明碱性盐比中性盐对冬黑麦种子抑制作用强。