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土壤盐渍化和水资源短缺是影响我国北方盐渍化地区农业发展的主要因素。生长在盐渍土壤自然状态下的盐生植物受到盐和干旱的双重胁迫。逆境胁迫对处在种子萌发期和幼苗期的盐生植物的危害尤其严重。长期的盐渍化生境自然选择,促使一些盐生植物产生种子二型性(多态性),各多态性种子具有不同的生理机制及生态适应方式,为萌发提供多种可选择的时空机遇,是许多1年生盐生植物对环境异质性的一种重要适应方式。近年来国内外相关研究表明,一些激素处理,对棉花,小麦等甜土作物遭受NaCl等逆境因子胁迫具有缓解作用,但有关激素ABA和GA3浸种处理对NaCl或PEG盐旱胁迫条件下盐生植物种子萌发的影响以及盐生植物二型性种子萌发时内源ABA和GA3的变化规律少有研究。
本研究选取北方滨海盐碱地上具有典型种子二型性的真盐生植物盐地碱蓬(Suaeda salsa)为研究对象,研究旱盐胁迫下激素ABA和GA3对Suaeda Salsa二型性种子萌发的影响,以揭示二型性种子对旱盐胁迫适应的机制,并为干旱盐渍环境下盐生植物的适生栽培提供理论依据。
本研究采用盐地碱蓬黑色和褐色的二型性种子进行发芽试验,设8个盐水平(0、50、100、200、300、400、500和600mmol/l NaCl)和5个旱水平(等渗于0、50、100、200、400 mmol/l NaCl的PEG溶液);激素ABA处理设:0、0.1、1和10umol/l ABA溶液;GA3处理设12.5、25和50mg/l GA3溶液。主要结果如下:
盐地碱蓬具有良好的耐盐抗旱能力,其二型性种子在50~100mM的低盐环境中萌发能力最强,随处理盐浓度不断增大萌发能力逐渐减弱,在>500mM的盐处理环境或者>等渗于100mM NaCl的PEG处理环境中种子萌发率受到严重抑制。褐色种子比黑色种子在不同旱盐胁迫下萌发快且萌发率高,表现出更强的抗逆能力,但黑色种子复水萌发率远高于褐色种子。
旱盐互作处理二型性种子,对于黑色种子,中高浓度盐胁迫处理下,适度水平的旱因素互作处理比该浓度单盐处理对种子萌发的抑制作用显著减轻,种子累计萌发率平均提高10-20%,萌发速率平均提高30%以上,说明对黑色中等浓度盐处理下,适量的旱因素处理有效缓解了盐胁迫。而这一趋势在褐色种子中表现不显著。
低浓度的旱盐胁迫处理下,施加ABA一定程度上降低了种子的累计萌发率,但在高浓度盐胁迫下,低浓度ABA促进种子萌发,且对褐色种子的萌发促进作用比黑色种子大;高浓度ABA促进黑色种子的萌发率高于褐色种子。而在干旱条件下,ABA对种子的萌发表现出不同程度的促进作用。GA3对二型性种子的萌发具有促进作用,在低中盐胁迫条件下(50-400mM NaCl)对黑色种子的萌发促进作用大于褐色种子;而在高盐条件下,对褐色种子的萌发促进作用大于黑色种子。在100-200 mM PEG等渗溶液处理下,GA3对种子萌发促进作用是黑色大于褐色,而400 mM PEG等渗溶液处理下,GA3对种子的萌发促进作用是褐色大于黑色。黑色种子休眠种和浸水处理种的ABA含量均显著高于褐色种子,GA3含量略高于褐色种子。二型性种子内激素含量的差异可能是影响二型性种子在不同旱盐条件下萌发差异的原因之一。