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盐碱胁迫对知母种子萌发的影响

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作者:原作原创  来源:网络转载  发布时间:2017-01-12 13:49:00

           近年来,随着工农业生产的飞速发展、人口的激增以及耕地资源的紧缺,盐碱地的改良及开发利用越来越受到国家和地区的重视[1]。据不完全统计,全世界盐碱地的面积约为9.543 8亿hm2,其中我国约占全球的10%[1-2]。盐碱地因土壤中含有大量盐分而不利于植物生长,甚至已影响到农业生产,每年造成的损失难以估计[1-2]。种子的萌发是植物生命中的重要阶段,植物在生长的不同阶段耐盐碱性不同,种子萌发期往往是对盐碱胁迫十分敏感的时期,盐碱胁迫会降低种子发芽率和成苗率,降低生物量的积累,所以研究盐碱胁迫对知母种子萌发的影响对盐碱地改良具有重要的意义[2]。

知母(Anemarrhena asphodeloides Bunge)也叫毛知母[3-4],为多年生草本植物,根状茎入药,是我国大宗商品药材,其性苦寒,有滋阴降火、润燥滑肠、利大小便之功效,属清热下火药,主治温热病、高热烦渴、咳嗽气喘、燥咳、便秘、骨蒸潮热、虚烦不眠、消渴淋浊[5]。有研究表明,知母具有抗病原微生物、抗血小板聚集以及降血糖、解热、抗炎、降低转氨酶等多种药物活性[6]。 
  本研究以知母种子为试材,采用培养皿纸上发芽法,利用不同浓度的盐碱溶液对知母种子进行胁迫,旨在探讨知母的耐盐能力,为中草药耐盐能力和盐碱土地改良利用提供理论参考。 
  1 材料和方法 
  1.1 试验材料 
  供试材料知母种子购于河北省安国北方中草药种植基地,现知母种子标本存放于天津农学院园艺园林学院园林植物教研室。 
  1.2 知母的处理 
  随机选取适量且均匀饱满的知母种子,清洗后用0.1%的KMnO4浸泡10 min左右;消毒结束后,在清水中反复冲洗,直至没有KMnO4的颜色为止。 
  1.3 试验方法 
  采用培养皿纸上发芽法[2,7-8],将消毒过的知母种子置于铺有2层滤纸的培养皿(直径9 cm)中,随机数入50粒知母种子后加盖一张滤纸。分别用不同浓度的NaCl,NaHCO3,NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液润湿,保持适宜的发芽湿度,同时以蒸馏水为对照组。置于黑暗,25 ℃恒温培养箱(MJP-150)中培养观察。 
  试验分预试验和正式试验。 
  预试验:分别以0.5%,1.0%,1.5%NaCl,NaHCO3和NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液滴加到铺有滤纸的培养皿中(培养皿纸上发芽法),分别设置3组重复,以蒸馏水为对照组。根据预试验发芽情况设置正式试验溶液浓度梯度。 
  正式试验:分别设置7个NaCl,NaHCO3,NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液浓度2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%,1.4%;以蒸馏水为对照。连续观察8 d并记录知母种子的发芽情况(知母种子发芽是以胚根突破种皮达到种子长度的1/2为标准)。 
  每天定时补充培养皿中的溶液。在补充溶液的时候要保持清洁,避免杂菌感染;连续观察8 d并记录知母种子的发芽情况,观测不同盐碱胁迫对知母种子萌发及生长的影响。第8天取出已经发芽的种子,测定苗鲜质量和胚根长。 
  1.4 数据处理 
  试验数据用SPSS 19.0软件进行方差分析[2,7- 8],其中,不同盐碱处理水平之间及不同测量指标之间均采用单因素方差分析,运用LSD和Duncan(D)进行两两比较。利用SPSS软件中的Probit(概率单位)回归分析“浓度—相对发芽率”的关系,进行耐盐程度分析。 
  发芽率(GP)=发芽种子总数/供试种子总数×100%;发芽势(GE)=3 d内发芽种子数/供试种子总数×100%;发芽指数(GI)=∑(第t天种子的萌发数/相应的种子发芽天数);活力指数(VT)=发芽指数×苗鲜质量;相对发芽率=某一盐处理下的发芽率/对照组的发芽率×100%;相对盐害率=(对照组发芽数-各处理发芽数)/对照组的发芽数×100%;复萌率=复萌的种子数/经盐胁迫未萌发种子数×100%。 
  耐盐程度分析[2,7-8]:发芽率达到对照组发芽率75%时相对应的盐浓度即为耐盐浓度(适宜值);发芽率达到对照组发芽率50%时相对应的盐浓度即为半数抑制浓度(临界值);发芽率达到对照的25%时相对应的盐浓度即为极限值。 
  2 结果与分析 
  2.1 NaCl胁迫下知母种子的萌发状况 
  发芽率是说明发芽情况最重要的指标,而在盐胁迫下知母种子的发芽情况是反映知母种子发芽潜力的重要指标。发芽势是表明种子的生活力、发芽整齐度、生产潜力的指标。由表1可知,不同浓度的NaCl溶液对知母种子发芽的胁迫不同,种子发芽率、发芽势和相对发芽率均随NaCl浓度的升高而降低,相对盐害率随NaCl浓度的升高而上升。在0.2%浓度组的发芽率(65.33%)略低于对照组,但差异不显著;在0.4%及以上浓度组的发芽率均低于对照组,且差异极显著;而0.2%及以上浓度组的发芽势均低于对照组(47.33%),且差异极显著。 
  NaCl胁迫不仅影响知母种子的发芽率,还影响其发芽进程,随着NaCl浓度的升高,开始发芽的时间出现延迟。从图1可以看出,知母种子发芽主要集中在前3 d,3 d时对照组的发芽率为47.33%,0.2%浓度组的发芽率为20.67%,0.4%浓度组的发芽率为14.67%,0.6%浓度组的发芽率为4%;经过4 d处理,对照组的发芽率为58.00%,0.2%浓度组的发芽率为37.33%,0.4%浓度组的发芽率为23.33%,0.6%浓度组的发芽率为18.00%。随着盐浓度的升高发芽率逐渐降低,高浓度组的发芽时间明显延迟。 
  知母种子经不同浓度NaCl溶液处理,第8天测定苗鲜质量、胚根长、活力指数。由表2可知,苗鲜质量、胚根长、发芽指数和活力指数均呈现出随NaCl溶液浓度增加而降低,由此可见,NaCl溶液对知母种子苗鲜质量、胚根长、发芽指数和活力指数均有抑制作用。0.2%及以上浓度组的苗鲜质量和胚根长、发芽指数均低于对照组,且差异达极显著水平,而0.2%浓度组活力指数低于对照组,差异不显著;0.4%浓度组的活力指数低于对照组,且差异显著;0.6%浓度组的活力指数低于对照组,且差异显著;0.8%及以上浓度组的活力指数低于对照组,且差异极显著。 
  2.2 NaHCO3胁迫下知母种子的萌发状况 
  由表3可知,不同浓度的NaHCO3溶液对知母种子发芽的胁迫不同,种子发芽率、发芽势和相对发芽率随NaHCO3溶液浓度升高而降低;相对盐害率随NaHCO3浓度的升高而上升。0.2%浓度组的发芽率低于对照组(70.66%),但差异不显著;0.4%浓度组的发芽率低于对照组(69.33%),但差异不显著;0.6%及以上浓度组发芽率均低于对照组,且差异极显著。0.2%及以上浓度组的发芽势均低于对照组(47.33%),且差异极显著。

NaHCO3胁迫不仅影响知母种子的发芽率,还影响其发芽进程,随着NaHCO3浓度的升高,开始发芽的时间会延迟。从图2可以看出,种子发芽主要集中在前3 d,3 d时对照组的发芽率为47.33%,0.2%浓度组的发芽率为28.00%,0.4%浓度组的发芽率为20.67%,0.6%浓度组的发芽率为10.00%。经过4 d处理,对照组浓度的发芽率为58.00%,0.2%浓度组的发芽率为50.67%,0.4%浓度组的发芽率为38.00%,0.6%浓度组的发芽率为24.00%。随着浓度的升高发芽率逐渐降低,高浓度组的发芽时间延迟。 
  由表4可知,在NaHCO3溶液的胁迫下,知母幼苗的苗鲜质量、胚根长和活力指数都随NaHCO3溶液浓度的增加而下降,由此可见,NaHCO3溶液对知母种子苗鲜质量、胚根长、发芽指数和活力指数均有抑制作用。0.2%及以上浓度的苗鲜质量、胚根长、活力指数和发芽指数均低于对照组,且差异极显著。 
  2.3 NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液胁迫下知母种子的萌发状况 
  由表5可知,不同浓度的NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液对知母种子发芽的胁迫不同,种子发芽率、发芽势和相对发芽率随混合浓度升高而降低。相对盐害率随浓度升高而上升。0.2%发芽率低于对照组(70.67%),但差异不显著;0.4%发芽率低于对照组(70.67%),但差异不显著;0.6%及以上浓度组低于照组,且差异极显著。0.2%及以上浓度组的发芽势均低于对照组(47.33%),且差异极显著。 
  NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液胁迫不仅影响知母种子的发芽率,还影响其发芽进程,随着NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液浓度的升高,开始发芽的时间会延迟。从图3可以看出,种子发芽主要集中在前3 d,3 d时对照组的发芽率为47.33%,0.2%浓度组发芽率为20.67%,0.4%浓度组发芽率为8.67%,0.6%浓度组发芽率为7.33%;经过4 d处理,对照组浓度发芽率为58.00%,0.2%浓度组发芽率为34.67%,0.4%浓度组发芽率为28.00%,0.6%浓度组发芽率为21.33%。随着浓度的升高发芽率逐渐降低,高浓度组的发芽时间延迟。 
  知母种子经不同NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液处理8 d后,测定苗鲜质量、胚根长、活力指数。由表6可知,苗鲜质量、胚根长、发芽指数和活力指数均呈现出随NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液浓度增加而降低的趋势。可见,NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液对知母种子苗鲜质量、胚根长、发芽指数和活力指数均有抑制作用。0.2%及以上浓度组的苗鲜质量均低于对照组(0.381 g),且差异极显著;0.2%及以上组的胚根长低于对照组的(4.570 cm),且差异极显著;0.2%及以上浓度组混合溶液的活力指数均低于对照组,且差异极显著。0.2%及以上浓度组混合溶液的发芽指数均低于对照组,且差异极显著。 
  2.5 知母种子的耐盐程度分析 
  3种不同浓度的盐碱溶液胁迫下,随着溶液浓度的增加知母的发芽率、发芽势、相对发芽率、发芽指数、活力指数均呈下降趋势。利用SPSS软件中的“概率单位回归”分析“浓度—相对发芽率”的关系,得出NaCl胁迫下的模型方程如下。 
  知母种子对NaCl胁迫响应模型方程为:Probit(p)=-1.803-0.242X,经计算得出其NaCl耐盐浓度为0.466 3%,95%置信限度的上限为0.590 0%,下限为0.285 6%;其半数抑制浓度为0.745 1%,95%置信限度的上限为0.867 2%;下限为0.624 9%;其极限浓度为1.023 9%,95%置信限度的上限为1.210 3%,下限为0.898 3%。 
  知母种子对NaHCO3胁迫响应模型方程为:Probit(p)=-2.090-0.245X,经计算得出其NaHCO3耐盐浓度为0.576 7%,95%置信限度的上限为0.653 2%,下限为0.482 3%;其半数抑制浓度为0.851 6%,95%置信限度的上限为0.925 3 %,下限为0.781 1%;其极限浓度为1.126 4%,95%置信限度的上限为1.234 0%,下限为1.043 1%。 
  知母种子对NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液胁迫响应模型方程为:Probit(p)= -1.878- 0.242X,经计算得出其NaCl与NaHCO3(1∶1)混合溶液耐盐浓度为0.4968%,95%置信限度的上限为0.586 0%,下限为0.382 5%;其半数抑制浓度为0.775 3%,95%置信限度的上限为0.859 1%,下限为0.693 0%;其极限浓度为1.053 8%,95%置信限度的上限为1.174 0%,下限为0.961 9%。 
  3 讨论与结论 
  发芽率反映种子发芽的潜在能力,发芽势、发芽指数反映种子的发芽速度和整齐程度,而活力指数是种子活力水平的综合体现,反映种子在较广范围内能否迅速生长和生长的整齐度[9-10]。本试验结果表明,不同浓度的盐碱溶液胁迫对知母种子萌发的影响不同,种子发芽率、发芽势、相对发芽率、发芽指数和活力指数均随盐碱溶液浓度升高而降低;相对盐害率随盐碱溶液浓度的升高而升高;较高浓度盐碱溶液对大多数植物的种子萌发产生渗透抑制,进而推迟萌发,直到有淡水补充,胁迫减轻时抑制作用才可被解除[10]。 
  本研究结果表明,知母种子对NaCl耐盐浓度为0.466 3%,半数抑制浓度为0.745 1%,极限浓度为1.023 9%;对NaHCO3耐盐浓度为0.576 7%,半数抑制浓度为0.851 6%,极限浓度为1.126 4%;对NaCl与NaHCO3(1∶1)耐盐浓度为0.496 8%,半数抑制浓度为0.775 3%,极限浓度为1.053 8%。不同浓度的NaCl溶液、NaCHO3溶液及其混合溶液对知母种子的萌发具有不同程度的影响。 
  参考文献: 
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  [2]聂江力,裴毅,冯丹丹.NaCl和NaHCO3胁迫对车前种子萌发的影响[J].北方园艺,2015(5):25-28. 
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  [8]裴毅,杨雪君,陈晓芬,等.氯化钠和碳酸氢钠胁迫对白芥种子萌发的影响[J].时珍国医国药,2015,26(7):1750-1752. 
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  [10]薛延丰.盐胁迫下两个菊芋品种生理特征及钙的调控效应[D].南京:南京农业大学,2008.


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