海水胁迫对3种海南滨海乡土藤蔓植物种子萌发及幼苗生理影响研究

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(三亚学院，海南 三亚 572000)

藤蔓植物是指茎部细弱，不能独立支撑生长，通过依附在其他树木、墙体等可支撑的物体或匍匐于地面上生长的一类植物，藤蔓植物应用广泛，既可以用于立体绿化也可以用于地被绿化，在美化环境、丰富园林景观、防止水土流失、净化空气、吸尘降噪等方面优势明显，在园林绿化中应用广泛。随着海南国际旅游岛建设进程的加快，滨海地区的绿化面积和绿化质量成为海南滨海环境建设的重点。然而，滨海地区生态环境脆弱、土质疏松、土壤含盐量高，给环境绿化带来极大困难。更换客土、土壤改良等传统方式不仅前期花费巨大，后期养护也会持续消耗大量淡水，且易引发病虫害威胁等，造成资源浪费，此类问题在藤蔓植物种植养护过程中广泛存在。本地乡土耐盐植物更适应当地土壤和生态环境，利于降低绿化成本、提升绿化效果以及降低生态风险，应得到重视和推广。以往研究证实萌发期的植物种子处于生长脆弱期，易受到海水胁迫的影响，研究植物种子在海水胁迫环境下的发芽情况更利于判断植株的耐盐碱性能[1-3]。然而前人研究主要针对经济作物对盐碱地环境的适应能力，针对地被藤蔓植物特别是藤蔓植物种子萌发期耐海水胁迫能力研究非常缺乏。植物种子发芽期对外部环境特别是盐分胁迫较为敏感，种子萌发期对盐分的耐受力是植物耐盐性的关键环节，是植株对海岸带环境适应能力的重要指标。当前针对适宜海南地区气候环境的藤蔓植物耐盐性研究相对较少，需要系统研究。因此，在前人研究基础上，筛选了适宜海南岛滨海沙地生长的3种乡土植物，对其种子在萌发期耐海水胁迫能力进行系统研究，确定海南乡土藤蔓植物种子的耐盐特性与耐盐机理。

1 材料与方法

1.1 材料选择

实验所用马鞍藤、海刀豆、单叶蔓荆种子均采集自海南省东方市鱼鳞洲风景区海滨沙地，种子收集后置于阴凉干燥处备用。实验所用海水取自三亚湾海域，pH值为8.47，EC值为33.60 mS/cm；海水主要成分包括：Na+12.12 g/L，Cl-21.17 g/L，K+0.27 g/L，Ca2+0.41 g/L，Mg2+1.51 g/L，SO42-3.34 g/L，HCO3-0.14 g/L。

1.2 实验设计

1.2.1 海水胁迫对种子萌发的影响

取饱满、均匀一致的种子在蒸馏水中浸泡24 h，使种子充分吸水饱胀后，用75%乙醇消毒8 min，放入铺有滤纸的培养皿中，每个培养皿放置25粒种子，分别加入不同浓度的海水稀释液湿润滤纸，每隔2 d换1次滤纸和海水溶液，每处理设置4个重复。培养皿放于恒温培养箱，光照时长为12 h/d，温度为25～28 ℃。

每天观察记录种子发芽数，以突破种皮的胚轴长度达到种子自身长度的一半为萌发标志[2]，其中连续3 d不再有新芽发出则认为发芽实验结束[3]。随后每个处理随即挑选3棵幼苗分别测量根长、苗长(发芽数不足3个则全部测量)。萌发结果计算公式如下：

发芽率(%)=(规定时间内种子发芽总数/供试种子总数)×100%；

发芽势(%)=(种子达发芽最高峰时发芽数/供试种子总数)×100%；

发芽指数=∑Gi/Di×100%(式中：Gi为第i天发芽数；Di为天数)；

处理组发芽率>对照组发芽率，则：

发芽抑制率=1-(对照组发芽率/处理组发芽率)；

处理组发芽率<对照组发芽率，则：

发芽抑制率=处理组发芽率/对照组发芽率。

1.2.2 海水胁迫对幼苗酶活性的影响

实验结束后收集各处理幼苗组织测定幼苗酶活。参考赵世杰等[4]的方法，丙二醛(MDA)采用硫代巴比妥酸法；过氧化氢酶(CAT)采用紫外光吸收法；过氧化物酶(POD)采用愈创木酚法测定。

2 结果与分析

2.1 海水胁迫对种子发芽率的影响

图1显示，随着海水浓度提高，海刀豆的发芽率呈明显下降趋势，与对照组的差异明显。当海水浓度为10%和15%时，海刀豆的发芽率分别为37%和25%，显著高于单叶蔓荆的11.67%和7%以及马鞍藤的8.67%和5.33%(p<0.05)；当海水浓度继续升高后海刀豆发芽率与其他另外2个品种的差异逐渐缩小，表明海刀豆在中等浓度的海水处理下发芽率较高，在高浓度海水胁迫下发芽率受到明显抑制。在1%的海水浓度处理下，单叶蔓荆和马鞍藤的发芽率比对照有一定提升，表明低浓度海水处理对这2种藤蔓植物的发芽率有一定的促进作用，但随着海水浓度的升高，发芽率均呈下降趋势。

2.2 海水胁迫对种子发芽势的影响

发芽势代表了种子的发芽整齐度和种子的活力，在不同海水浓度处理下3种藤蔓植物发芽势呈显著差异(p<0.05)，3种植物发芽势的高峰均出现在海水浓度为1%时，此浓度下海刀豆种子的发芽势比对照提高了13.79%；当海水浓度提高到5%后，海刀豆发芽势仅为对照的75%，下降明显。马鞍藤也表现出相似的变化趋势，当海水浓度为1%时，发芽势明显上升，当海水浓度提高到5%时发芽势显著下降。单叶蔓荆在海水浓度为1%时发芽势达最高值，随着海水浓度进一步增加发芽势逐渐降低。

图1 不同海水浓度处理对3种藤蔓植物发芽率的影响

2.3 海水胁迫对种子发芽抑制率的影响

由图3可知，随着海水浓度的增加，海刀豆和单叶蔓荆的发芽抑制率逐渐提高，而在海水浓度为5%时海刀豆的发芽抑制率比1%浓度时明显上升；单叶蔓荆的发芽抑制率在海水浓度达到10%后较上一个浓度梯度明显升高。马鞍藤的发芽抑制率在海水浓度为5%时呈下降趋势，之后随着浓度上升发芽抑制率逐步提升。当海水浓度为5%时海刀豆的发芽抑制率显著高于其他品种(p<0.05)，在海水浓度为10%和15%时，单叶蔓荆的发芽抑制率最高，而当海水浓度为20%、25%和1%时，马鞍藤发芽抑制率较高。

图3 不同海水浓度处理对3种藤蔓植物发芽抑制率的变化

2.4 海水胁迫对种子幼苗酶活性的影响

由图4可知，3种藤蔓植物随着处理海水浓的提高CAT活性逐步升高，单叶蔓荆在不同海水浓度处理下CAT活性均显著高于其他2个品种(p<0.05)。海水浓度为20%时，单叶蔓荆幼苗CAT活性达到最高值，为对照处理的79.35%，当海水浓度进一步提升至25%时，CAT活性又呈明显下降趋势；当海水浓度为15%时，马鞍藤CAT活性达到最高值，随后逐渐下降；海刀豆随着海水处理浓度的提高CAT活性逐渐升高。

图4 不同海水浓度处理对3种藤蔓植物幼苗CAT活性的影响

POD是植物体内活性较强的酶，清除植物体内的活性氧，保护细胞的完整结构，维持植株健康生长。图5显示，3种藤蔓植物的POD活性随着海水浓度的提高均呈先上升后下降的趋势，整体来看，马鞍藤的POD活性在不同处理中均显著高于其他2个品种(p<0.05)，且在海水浓度为10%时达到最高值，较5%浓度处理提高了50.33%，其后随着海水浓度的继续提高，POD活性呈逐渐下降趋势。而海刀豆和单叶蔓荆在海水浓度为20%时POD活性达到最高，之后呈下降趋势。结果表明，马鞍藤POD对海水特别是较低浓度的海水处理表现更加敏感，表现出较强的耐盐性。

图5 不同海水浓度处理对3种藤蔓植物幼苗POD活性的影响

通常情况下，植物在盐害等逆境环境条件下，细胞膜脂过氧化加剧，细胞膜受伤害，MDA含量升高，而且受伤害程度越大，MDA含量越高。因此，MDA常作为指示植物细胞受伤害程度的主要指标之一。图6显示，随着海水处理浓度的提升，3种藤蔓植物MDA活性均逐步上升，当海水浓度达到25%时，3种藤蔓植物MDA活性均达到最高值。其中，单叶蔓荆的MDA活性均显著高于其他2个品种(p<0.05)。

图6 不同海水浓度处理对3种藤蔓植物幼苗MDA活性的影响

3 结论与讨论

整体看，不同海水处理水平下海刀豆的发芽率均高于其他2种植物，但随着海水浓度的逐渐提升呈下降趋势，结合发芽抑制率的指标可知，海水浓度对海刀豆的萌发有抑制作用，且随着海水浓度的提高抑制率也逐步提升。而马鞍藤种子在海水浓度为1%时比5%时发芽抑制率更明显，表明5%的海水浓度处理反而比1%海水处理更利于促进种子萌发，表现出对马鞍藤种子的耐盐潜力。1%的海水浓度处理下，3种藤蔓植物的发芽势均达到最高值，表明低浓度海水处理对提升种子发芽的整齐度与活力有一定帮助。曹晓晓等认为,低浓度盐胁迫对单叶蔓荆的发芽率影响不大，但较高盐浓度会明显降低其发芽率与发芽指数[5]，与本研究结果一致。

CAT、POD属于植物保护酶，能有效清除植物体内的活性氧基团，当盐害发生时，CAT、POD等保护酶活性提高，降低盐害等逆境对植物组织膜系统的伤害。在盐害胁迫下不同品种植物的POD活性敏感度有明显区别[6]，CAT活性与细胞膜透性相关，在盐害程度较低时呈上升趋势，而随着盐害程度加重，超过植物适应范围则呈下降趋势[7]。当存在逆境胁迫时，植株体内代谢紊乱，过氧化氢浓度提升刺激CAT含量升高，实现植株自我保护。本实验中单叶蔓荆CAT活性最高，在海水浓度为20%时达到最高峰。而海刀豆随海水浓度提高CAT活性逐渐增高，且未出现下降，表明其具备耐受更高浓度海水胁迫的能力。

本实验POD活性随海水处理浓度的提高逐步上升，其中，马鞍藤幼苗的POD活性对海水胁迫反应最为敏感，当海水浓度为10%时，达到最高值，之后随着盐浓度提高活性逐步降低；海刀豆和单叶蔓荆在海水浓度为20%时，POD活性达到最高，当海水浓度进一步提高到25%时，呈现不同程度的降低。

研究表明，随着盐害程度的加深，植物MDA含量均呈上升趋势。王秀玲等在对甜高粱耐盐性的研究中认为，在盐害处理下，MDA提升幅度越小其受伤害程度越低，耐盐性越强[7]。在不同海水浓度处理下，海刀豆MDA含量增加值低于其他2种植物，显示了更强的抗盐能力；而单叶蔓荆的MDA含量最高，升高幅度最显著。其中，单叶蔓荆CAT值在海水浓度为20%呈现显著下降，POD值也低于其他2个品种，而MDA值在海水胁迫环境下显著高于其他2个品种，说明单叶蔓荆萌发期对较高浓度海水的抵抗能力低于其他2个品种。而海刀豆随着海水浓度增加3个生理指标逐步升高，且发芽率在不同处理水平下均高于其他2种植物，整体表现出较强的耐海盐能力。

本研究所选取的海刀豆、单叶蔓荆、马鞍藤均为耐盐性较强的植物品种，对盐碱或海水侵蚀有较强的抵抗能力，较适宜滨海地区种植[5,9-10]。但是，研究中也发现，在种子萌发期仍然需要无盐或海水浓度较低的环境，在植物育苗时应考虑育苗床土壤的盐分含量，以免影响种子早期萌发。