盐生植物萌发期对盐胁迫和干旱胁迫的适应研究进展

目前我国盐渍土地面积较大,尤其是青藏高原的盐渍地,常伴有干旱、半干旱的生境,导致植物不易生长,生态环境日渐恶劣,这种生态现状亟待解决。盐生植物具有一定的耐盐性和耐旱性,是改善盐渍地的首选植物,种子的活力决定了种子萌发的情况,多数学者为改善严峻的生态环境开始了盐生植物引种的研究。测定种子活力有直接方法和间接方法,大多数学者采用的是直接方法,即在实验室模拟一定条件直接测定萌发率。本文简述了盐生植物的概况、制造胁迫的主要方法以及检测种子活力的指标,综述了近年来各位学者对盐爪爪、白刺等具有代表性的22种盐生植物在种子萌发期的耐盐性以及抗旱性的相关研究,为改善盐渍地的生态环境、提升盐渍地的生产量提供了理论依据。     

水盐胁迫对花花柴种子萌发的影响

 水盐胁迫直接影响盐生植物的种子萌发,本研究通过对盐生植物花花柴种子带冠毛与否及不同胁迫处理下种子萌发率的比较分析,探讨花花柴种子萌发期的耐盐特性。对花花柴带冠毛和不带冠毛种子在蒸馏水中的对比萌发结果表明,冠毛对花花柴种子的最终萌发率无影响,但明显延长种子的萌发时间,可能与阻碍种子吸水有关。花花柴种子经过冷处理,成熟的种子没有出现生理休眠现象,有利于种子在条件适宜时迅速起始萌发。采用不同浓度NaCl和等渗的PEG6000 (聚乙二醇) 处理花花柴种子,结果表明：①NaCl和PEG胁迫对花花柴种子的萌发具有非常明显的抑制作用,主要表现为降低种子的萌发率,延长种子的萌发时间,抑制胚根和胚芽的生长;②NaCl对花花柴种子萌发的抑制作用明显地大于等渗的PEG,说明离子胁迫是影响花花柴种子萌发的主要因素;③花花柴种子萌发的耐盐临界值为213 mM,极限值为340 mM;④低浓度的NaCl溶液（50 mM）不影响花花柴种子的萌发和胚芽的生长,表明花花柴种子适宜在低盐条件下萌发;⑤盐胁迫下未萌发种子的复水实验结果表明,高盐处理后未萌发的种子具有较高的复萌率,但各处理下种子最终萌发率没有显著差异,表明高盐能使种子休眠,但种子的活力仍能保持,有利于种群的维持。     

红砂种子萌发对盐胁迫及适度干旱的响应

对红砂（Reaumuria soongorica (Pall.) Maxim）种子进行室内萌发实验,采用双因素正交法,设置NaCl 10个梯度(mmol·L-1):0、25、50、75、100、125、150、175、200、250;以PEG模拟干旱胁迫两个PEG浓度（g·L-1）: 0和75,测定种子萌发的12个指标,分析红砂种子萌发对NaCl胁迫及适度干旱的响应。结果表明,盐胁迫降低红砂种子萌发的发芽率,减弱种子活力,抑制胚根和胚轴生长。然而一定程度干旱胁迫（PEG75 g·L-1）可提高种子发芽率,增大种子活力,促进干重累积。耐盐隶属函数分析显示, PEG75处理下红砂种子的耐盐性高于PEG0,由此推测红砂进化出了盐胁迫与干旱胁迫的交叉适应策略。     

三种猪毛菜种子耐盐性与幼苗干燥存活能力

在控制条件下研究了三种藜科植物紫翅猪毛菜(Salsola affinisC.A.Mey.)、浆果猪毛菜(Salsola foliosa(L.)Schrad.)和钠猪毛菜(Salsola nitrariaPall.)种子的萌发特性以及萌发后的幼苗在室温中放置14天和30天之后重新放置在原溶液中的存活状况。结果表明:三种猪毛菜种子在无菌水、0.085 mol/L、0.17 mol/L、0.34 mol/L NaCl溶液中萌发的很好,但是在0.51 mol/LNaCl中萌发率很低,三种猪毛菜幼苗在干燥30天重新放置在原溶液中以后仍然具有很高的存活率。上述结果表明:已经萌发了的幼苗在干燥环境中仍然保持存活的能力是盐生植物为了适应极端干旱和盐渍荒漠环境的一个重要的生存策略。     

胡杨(Populus euphraticu)与灰胡杨(Populus pruinosa)种子萌发对不同盐类胁迫的响应

将塔里木荒漠优势种——胡杨(Populus euphraticu)和灰胡杨(Populus pruinosa)的种子置于8种浓度的NaCl(单盐)和土盐(复合盐)溶液中进行发芽实验,探讨两树种种子对不同盐类的耐受限度和适应萌发生境,采用隶属函数法综合评价其耐盐性.结果表明:两树种种子发芽率、相对发芽率、发芽势、发芽指数和子叶展平率均随NaCl浓度的增加而下降,相对盐害率升高.二者种子相对发芽率在浓度＜0.4％的NaCl溶液中均超过75％,NaCl胁迫下2种种子发芽率无显著差异(p＞0.05).单盐处理下胡杨种子的各项发芽指标均优于灰胡杨,表明胡杨的耐盐(NaCl)能力强于灰胡杨.低浓度土盐溶液对二者种子萌发均具有促进作用,发芽率和发芽指数明显升高,而高浓度土盐溶液则抑制种子萌发.二者种子相对发芽率在浓度＜0.8％的土盐溶液中均超过80％,且1.6％盐浓度下仍高于20％,此值远高于NaCl胁迫.土盐处理下两树种种子发芽率差异达极显著水平(p＜0.01).土盐处理下灰胡杨种子的各项发芽指标均优于胡杨,表明灰胡杨对土盐具有较强的适应性和耐盐能力.NaCl胁迫对二者种子萌发的抑制作用大于土盐.胡杨、灰胡杨均具有较强的耐盐性,但早期低盐条件是两树种幼苗建立的关键.     

盐爪爪(Kalidium foliatum)群落对土壤盐分影响

近年来,地下水超采和不合理的灌溉方式导致民勤绿洲北部地区严重盐渍化。盐爪爪(Kalidium foliatum)群落是高度盐渍化地区主要的盐生、旱生群落。采集盐爪爪群落下部以及群落间空地的土壤样品和盐爪爪植物样品,分析了盐爪爪群落对土壤盐分的影响。结果表明,随着与盐爪爪群落距离的增加,土壤盐分增加;这种空间变化主要发生在土壤表层(0~5cm);盐爪爪茎的盐分含量显著高于根和叶,与冠层下0~5cm土壤盐分接近、高于5~10cm土壤盐分;盐爪爪从土壤吸收的Na+、Cl-、和SO2-4主要存储于茎部,而Mg2+存储于叶部。     

盐生植物对重盐渍土脱盐效果

以新疆克拉玛依农业综合开发区新垦重盐渍土为研究对象,在滴灌条件下开展了盐生植物盐角草(Salicornia europaea)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)和裸地（对照）处理的试验,通过测定植物地上生物量及植株和土壤中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl- 和 SO2-4含量及土壤总盐含量,评估种植盐生植物对重盐渍土盐分的影响。结果表明:灌溉条件下,盐角草和盐地碱蓬地上生物量分别为11 044.37 kg·hm-2和19 119.26 kg·hm-2,刈割后地上部分灰分盐分别为4 709.98 kg·hm-2和5 184.96 kg·hm-2;与种植期前相比,种植期后盐角草、盐地碱蓬和对照处理0～30 cm土层总盐分别下降了55.62%、32.98%和20.79%,盐角草和盐地碱蓬处理下降幅度均高于对照,30～60 cm土层盐角草和盐地碱蓬处理土壤总盐分别下降了21.82%和29.16%,而对照却上升了18.31%;盐角草和盐地碱蓬均对Na+、Cl-和SO2-4具有较强的摄取能力,尤其是对Cl-表现出更强的选择吸收倾向;盐角草和盐地碱蓬SO2-4含量基本相当,但盐角草Na+和Cl-含量分别是盐地碱蓬的2.33倍和2.22倍,盐角草对于Na+和Cl-的强积聚特征使其更适于对氯化物盐渍土的改良。在盐渍荒漠新垦地种植盐生植物,土壤脱盐效果明显。     

光照、温度及盐分对钠猪毛菜种子萌发的影响

通过对不同光照、温度条件下钠猪毛菜种子萌发实验及在光暗交替、15～25℃的最佳萌发条件下盐胁迫对无果翅种子萌发影响的实验研究,结果表明:光照对钠猪毛菜种子萌发有促进作用,对有果翅的种子萌发影响极其显著;温度是影响种子萌发的重要生态因子,种子萌发适宜温度较高,最适变温为15～25℃,萌发率在90%以上,亚适宜变温为5～25℃;果翅对种子萌发具有抑制作用;无果翅种子最终发芽率和发芽指数与NaCl溶液浓度呈显著的负相关关系,NaCl盐溶液浓度达1000 mmol/L时,最终发芽率为29.17%,发芽指数为3.07,与其他盐生植物相比,钠猪毛菜表现出极强的耐盐性,其种子萌发特性体现出对于盐生环境的适应性.     

柴达木盆地尕斯库勒盐湖区盐生植物吸盐效应及其耐盐性评价

选取柴达木盆地尕斯库勒盐湖区作为研究区,筛选出了9种优势盐生植物,开展了盐生植物生长区土体颗粒、容重、含水量等物理性质指标,以及土体中HCO_3~-、Cl~-、SO_4~(2-)、K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)7种易溶盐离子含量试验测试,分析了区内芦苇、海韭菜等9种盐生植物茎叶和根系部分HCO_3~-、Cl~-等7种易溶盐离子含量及其分布规律。在此基础上,探讨了区内9种盐生植物对易溶盐离子吸收作用及其差异性;采用盐生植物地上茎叶部分K~+/Na~+比值结果,定量评价了区内9种盐生植物耐盐性及变化规律。结果表明,区内9种盐生植物茎叶部分K~+/Na~+比值由大至小依次为:小花棘豆0.84、羊齿天门冬0.58、白刺0.55、盐地风毛菊0.52、海韭菜0.50、无脉苔草0.47、洽草0.41、芦苇0.39和赖草0.34。研究结果可为尕斯库勒盐湖区及其周边地区利用盐生植物改良土壤盐渍化提供理论支撑。     

红砂愈伤组织适应盐胁迫的渗透调节机制研究

测定在不同盐胁迫下红砂愈伤组织中几种渗透调节物质的累积量,研究盐胁迫下红砂的渗透调节机制。研究结果表明, 在盐胁迫下,红砂愈伤组织的相对生长率随着盐浓度的增加先升高后降低。红砂愈伤组织具有很强的耐盐能力,低于100 mM NaCl处理可促进红砂的生长,大于100 mM NaCl处理,则会抑制红砂生长。红砂愈伤组织中脯氨酸、甘氨酸甜菜碱、类黄酮和海藻糖在盐胁迫下大量累积,是红砂渗透调节能力改善的积极反应,也是红砂耐盐性强的体现和重要原因。     

Effects of salt and alkali stress on Reaumuria soongorica germination

Seed germination and early seedling growth are crucial stages for plant establishment. Two neutral (NaCl and Na₂SO₄) and two alkali (NaHCO₃ and Na₂CO₃) salts were selected to investigate their effects on germination and recovery responses in Reaumuria soongorica. Results show that both salt types significantly reduced germination and radicle elongation. The rate of germination and emergence of R. soongorica seeds continuously decreased as salinity increased, and the time to achieve maximum germination rate was delayed. The speed of seed germination dropped rapidly as salt concentration increased. Alkaline salts restricted the germination rate of R. soongorica seeds, and stresses resulting from alkaline salts and high concentrations of neutral salts resulted in many deformed seedlings. The length of the radicle and germ decreased with increasing salt concentration, but certain concentrations of salt and increased pH promoted germ growth. The results of regression analysis show that salt concentration was the dominant factor inhibiting R. soongorica seed germination rate. Salinity, buffering capacity, and pH all affected embryo growth, but salinity had the most pronounced effect. Seed viability under highly saline conditions appears to be a better indicator of adaptation to saline environments than seed germination under saline conditions.     

干旱胁迫对唐古特白刺(Nitrariatangutorum)种子吸胀萌发和幼苗生长的影响

以生长在荒漠地区的唐古特白刺(Nitraria tangutorum)种子为材料,采用PEG-6000模拟干旱条件,研究了6种渗透势(-0.05、-0.148、-0.295、-0.490、-0.734、-1.032 MPa)下种子吸水特性、萌发特性和幼苗生长特性.结果显示:唐古特白刺吸水速度快,效率高,3 h吸水量随水势的降低而增高;随着干旱胁迫程度的加剧,唐古特白刺种子的萌发率、发芽指数、活力指数降低,萌发起始天数推迟,初生芽高度和幼苗生长量表现出降低的趋势,而幼苗干重、根干重和根冠比均呈先升后降的趋势,表明唐古特白刺种子在适当的干旱胁迫下可以提高幼苗的抗旱性,有利于培育壮苗;唐古特白刺种子萌发对水势变化既敏感又抗旱,种子能够萌发的最低渗透势阈值为-0.490 MPa;因干旱胁迫未能萌发的种子复水后萌发率较高.唐古特白刺种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应特征对幼苗的成功定植和避旱具有重要生态学意义,但在人工栽培时保证土壤墒情应是保障建植成功的关键措施.     

甜瓜种子萌发和幼苗生长对NaCl胁迫的响应

在盆栽条件下研究了NaCl胁迫对黄河蜜和白沙蜜甜瓜种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:NaCl胁迫对甜瓜种子吸水和累计发芽率影响较小,但明显延缓后期吸水和发芽进程。50 mmol·L-1以上NaCl浓度下,甜瓜种子相对发芽指数、相对活力指数和胚根生长量均下降。NaCl胁迫抑制甜瓜幼苗高度、株叶面积增长和干物质积累,抑制作用具有浓度和时间依赖性。NaCl胁迫对甜瓜幼苗形态生长的抑制作用强于对物质积累的抑制作用,对根系干物质积累的抑制作用高于对地上部干物质积累的抑制作用,对白沙蜜的抑制作用强于对黄河蜜的抑制作用。甜瓜种子和幼苗能适应的临界NaCl浓度在100~150 mmol·L-1之间,厚皮甜瓜可能更适合作为咸水灌溉和盐碱地生产的经济作物。     

盐胁迫对西葫芦和黄瓜种子萌发影响的对比研究

用不同浓度的地下盐水胁迫西葫芦和黄瓜种子萌发，观察其发芽率和萌发后幼苗生长情况，计算其发芽指数和活力指数，进行了对比分析。结果表明：西葫芦种子萌发对盐水生境的适应性比黄瓜强，西葫芦种子萌发的盐胁迫适宜值为０．６１ｇ／１００ｃｍ３，而黄瓜为０．３６ｇ／１００ｃｍ３。     

模拟沙地干旱环境研究电场对两种沙生植物抗旱性的影响

用不同电场条件处理沙生植物柠条（Caragana intermedia）和沙蒿（Artemisia songarica Schrenk）种子,采用人工模拟干旱试验方法,研究电场处理后这两种植物种子萌发和生物量对土壤干旱胁迫的响应。结果表明,电场处理缓解了两种植物随干旱程度加重出现的负效应,不同处理条件,种子萌发和生物量对干旱胁迫的适应性的影响不同,电场处理能够提高种子在干旱胁迫条件下的发芽率和发芽势,提高两种沙生植物生物量干重和鲜重。这些变化缓解了干旱胁迫对柠条和沙蒿种子的伤害,提高了对干旱胁迫的适应性。     

沙冬青种子萌发期抗逆性研究

 利用不同浓度的聚乙二醇(PEG)和NaCl溶液处理沙冬青种子,测定种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、幼苗叶片电导率、可溶性蛋白含量及丙二醛(MDA)含量。结果表明,随着胁迫强度增加,沙冬青种子萌发能力下降,幼苗叶片电导率上升,MDA含量上升。PEG浓度由5%升至15%时可溶性蛋白质含量上升,超过15%时,可溶性蛋白含量下降; NaCl浓度在0到1.5%范围内,沙冬青幼苗可溶性蛋白含量随NaCl浓度增大而上升。对两种胁迫条件下生长及生理指标的综合分析表明,沙冬青在种子萌发期和幼苗期有较强的抗旱和抗盐能力。     

荒漠植物种子萌发研究进展

 对种子自身结构,水分、温度、光照、沙埋深度等对荒漠植物种子萌发的影响进行了综述。硬实种子的不透水性、不透气性以及物理障碍是影响种子萌发的重要因素,通过热水浸种、擦破种皮或果皮、浓硫酸浸泡、低温或辐射处理可以破除硬实的影响。有些荒漠植物果皮或种皮外包有粘液层,这种结构对种子的萌发及幼苗生长有促进作用;部分植物的种胚覆盖物含有生长抑制物质而抑制种子萌发;胚休眠与后熟是影响胚萌发的重要生理因素。雨量大小、分布,降雨次数及土壤湿度是决定荒漠植物种子萌发的重要生态因子;温度影响种子的萌发,变温促进萌发;部分荒漠植物种子的萌发需要光照,有些要在暗中萌发,有些则对光无特异的需求;沙埋深度可调节光照、土壤湿度和土壤温度,从而调节种子萌发。应重视荒漠植物种子对严酷环境适应的研究,从分子水平上阐述其对严酷生境的适应机制。     

松嫩平原西部土地盐碱化与农业可持续发展

松嫩平原西部土地盐碱化是我国土地盐碱化的重要地区。近几十年来由于受自然因素和人为因素控制 ,盐碱化土地面积已达 32 0× 10 4 hm2 ,平均年递增 2× 10 4 hm2 ,而且盐碱化程度逐渐加剧 ,生态环境逐渐恶化。通过生态工程措施、农艺措施、水利工程措施、以及发展小化工厂等的治理措施 ,盐碱化土地可得到改良 ,区域环境向良性发展。