作物种子耐盐碱性是耐盐碱植物筛选与早期鉴定的主要依据之一^[1]。盐碱胁迫下,作物种子能否萌发成苗,是其在盐碱条件下生长发育的基础。不同作物或同一作物不同品种间的耐盐碱性各有差异^[2]。因此,通过作物耐盐碱性的研究评定,筛选和培育出耐盐碱品种,并且通过耐盐碱品种改良盐渍化土壤,是开发利用盐渍化土壤最为经济有效的途径之一^[3]。在种子萌发期研究油菜及其近缘植物的耐盐碱性,对油菜的规模化栽培、选择适宜的种植土壤和选育耐盐碱性品种均具有重要的理论和现实意义。

油菜是十字花科芸薹属油用作物的统称,目前我国栽培类型有白菜型油菜（Brassica campestris）、芥菜型油菜（B. Juncea）和甘蓝型油菜（B. napus）。白芥（Sinapis alba）属于十字花科白芥属春性油料作物^[4],属于油菜的近缘种。芸芥（Eruca sativa）属于十字花科芝麻菜属植物,也是油菜的近缘种之一,是世界干旱、半干旱地区的重要油料作物^[5],茎叶可食用,种子可榨油。目前,针对油菜及其近缘植物种子萌发期耐盐碱性的研究报道较多,裴毅等^[6]报道了白芥种子对不同浓度NaCl和NaHCO₃胁迫的耐受性,黄镇等^[7]和龙卫华等^[8]先后报道了油菜3个栽培种发芽期耐盐（NaCl）特性,许耀照等^[9]、陈新军等^[10]、柴雁飞^[11]先后研究了混合盐碱胁迫对油菜种子萌发的影响,2017年蹇黎^[12]报道了Na₂CO₃胁迫下野生油菜种子的萌发特性。总之,因盐分组成和胁迫强度的不同,不同植物种子的萌发情况存在差异^[8]。目前,尚未见油菜及其近缘植物种子萌发期耐盐碱性差异比较方面的研究。为此,本研究选择甘蓝型油菜、白菜型油菜、芥菜型油菜、白芥和芸芥种子,进行萌发期的耐盐碱性比较试验,旨在明确5种植物耐盐碱性以及为筛选耐盐碱种质资源提供依据,并为油菜种植地区盐渍化土壤的改良提供参考依据。

甘蓝型油菜（15甘42-1）、白菜型油菜（15白6-3）、芥菜型油菜（15芥菜型50-7）、白芥（15白芥9-3）、芸芥（15芸芥11-2）种子均由河西学院农业与生物技术学院农学教研室提供。试验前挑选饱满一致的种子,在70%酒精中浸泡30s,用40%次氯酸钠溶液消毒15min,无菌水清洗3次,晾干后备用。NaCl和NaHCO₃均为分析纯。

试验于2017年3-11月在甘肃河西学院农业与生物技术学院实验中心植物生理实验室完成。参照王治江等^[13]和刘自刚等^[14]的方法并略加修改,将0.4、0.6、0.8、1.0、1.2和1.5g NaCl溶于100mL蒸馏水中分别配成0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%和1.5%的NaCl溶液以及对照（蒸馏水）,共设7个处理。将0.1、0.2、0.3、0.4、0.5和0.6g NaHCO₃溶于100mL蒸馏水中配成0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%的NaHCO₃溶液以及对照（蒸馏水）,共设7个处理。发芽采用滤纸床法,将双层滤纸分别用各浓度NaCl和NaHCO₃溶液充分饱和后置于内径100mm的培养皿底部,之后放置试验种子100粒,加入相应浓度的NaCl和NaHCO₃溶液,盖上培养皿盖,每处理重复3次,置于25℃人工气候培养箱中培养,相对湿度为65%,光照与非光照时间设定均为12h。试验过程中根据培养情况每天适当补充蒸发的水分,以使处理期间各处理盐碱浓度保持相对稳定。

发芽期间,每天记录种子发芽情况及发芽数,连续2d种子发芽数不变即调查结束。胚根突破种皮2mm为发芽。统计种子萌发数,计算不同盐碱浓度条件下种子的发芽率、发芽势和发芽指数。

发芽势（%）=发芽初期（第3天）正常发芽种子数/供试种子数×100

发芽率（%）=发芽的种子数（第7天）/试验种子总数×100

发芽指数（GI）=∑（G_t/D_t）,其中D_t是指发芽日数,G_t是指与D_t相对应的发芽种子数。

本试验图表用Excel 2016软件制作,数据采用SPSS 22.0软件进行方差分析,其中不同处理水平之间、不同测量指标之间均采用单因素方差分析,运用LSD两两比较,以P<0.05为差异显著。

由表1可知,不同浓度NaCl溶液处理,油菜及其近缘植物种子的发芽率随着盐浓度的增加而降低,并且均不高于对照组,表明一定浓度NaCl溶液胁迫对油菜及其近缘植物种子萌发产生了抑制作用。随盐浓度的增加,种子发芽率受到显著影响（P<0.05）。当NaCl溶液浓度为0.4%时,甘蓝型油菜发芽率最高,为100%;芥菜型油菜、白芥和白菜型油菜发芽率分别为99%、98%和92%;芸芥的发芽率最低,为82%。当NaCl溶液浓度增加到0.8%时,芸芥和白菜型油菜的发芽率均大幅度降低,其中白菜型油菜的发芽率下降到35%,而芸芥的发芽率仅8%;白芥、甘蓝型油菜、芥菜型油菜的发芽率变化幅度相对较小。当NaCl溶液浓度为1.0%时,除了芥菜型油菜之外,白芥和甘蓝型油菜发芽率也显著降低,分别为53%和48%。当NaCl溶液浓度为1.2%时,芥菜型油菜种子的发芽率显著降低,仅为21%。当NaCl溶液浓度提高到1.5%时,5种植物的种子发芽率均为0,发芽均受到完全抑制。

由表2可知,NaCl溶液浓度每升高0.1%,白芥、芸芥、甘蓝型油菜、白菜型油菜和芥菜型油菜的发芽率分别降低7.7%、7.8%、7.9%、7.4%和6.9%。5种植物耐NaCl临界值芥菜型油菜最大,为1.82%,平均发芽率也最大,为71.7%;白芥的耐NaCl临界值次之,为1.60%,而芸芥的耐NaCl临界值最低,仅1.23%,平均发芽率也最小（30.6%）。这些结果表明,5种植物种子萌发期耐NaCl胁迫最强的是芥菜型油菜,其次是白芥和甘蓝型油菜,白菜型油菜耐NaCl胁迫较弱,芸芥最弱。

综上可知,选用1.0% NaCl溶液可鉴定萌发期3类油菜及其近缘种的耐NaCl性,该浓度也可用来鉴定白芥或甘蓝型油菜不同品种或品系的耐NaCl性,0.6% NaCl溶液可鉴定萌发期不同芸芥种质的耐NaCl性,0.8% NaCl溶液可鉴定萌发期不同白菜型油菜种质的耐NaCl性,1.2% NaCl溶液可鉴定萌发期不同芥菜型油菜种质的耐NaCl性。

由表3可知,不同浓度NaHCO₃溶液处理,油菜及其近缘植物种子的发芽率总体表现为随NaHCO₃溶液浓度的增加而降低,芥菜型油菜种子的发芽率下降幅度最大,其平均发芽率也最低,仅34.3%;芸芥种子的发芽率下降幅度也很大,平均发芽率很低为42.9%;白菜型油菜的平均发芽率较低,为59.1%;白芥和甘蓝型油菜种子的平均发芽率相差较小,其值也较高,分别为85.3%和84.3%。≤0.3% NaHCO₃溶液处理对白芥种子的萌发产生一定的促进作用。≥0.2% NaHCO₃溶液处理,芥菜型油菜、芸芥和白菜型油菜种子的发芽率开始大幅度下降,≥0.4% NaHCO₃溶液处理使甘蓝型油菜种子的发芽率显著下降,≥0.5% NaHCO₃溶液处理使白芥种子的发芽率显著下降。当NaHCO₃溶液浓度为0.4%时,芥菜型油菜种子不能发芽,当NaHCO₃溶液浓度为0.6%时,芸芥种子不能发芽。

由表4可知,NaHCO₃溶液浓度每升高0.1%,白芥、芸芥、甘蓝型油菜、白菜型油菜和芥菜型油菜的发芽率分别下降8.8%、18.7%、8.7%、13.3%和19.1%。甘蓝型油菜和白芥的耐NaHCO₃临界值最大,均为1.26%,二者发芽率均值也较高,分别为84.3%和85.3%。白菜型油菜的耐NaHCO₃临界值次之,为0.73%。芸芥和芥菜型油菜的耐NaHCO₃临界值较低,分别为0.52%和0.48%,二者发芽率均值也较低。这些结果初步表明,对NaHCO₃溶液胁迫耐性较强的是白芥和甘蓝型油菜,其次是白菜型油菜,而芸芥的耐NaHCO₃胁迫能力较弱,芥菜型油菜耐NaHCO₃胁迫能力最弱。

综上可知,选用0.4% NaHCO₃溶液可鉴定萌发期3类油菜及其近缘种的耐NaHCO₃性,0.5% NaHCO₃溶液可用来鉴定白芥和甘蓝型油菜不同品种（系）的耐NaHCO₃性,0.2% NaHCO₃溶液可鉴定萌发期不同芸芥、白菜型油菜和芥菜型油菜种质的耐NaHCO₃性。

从表5可以看出,随着NaCl溶液浓度的升高,油菜及其近缘植物种子的发芽势总体呈现下降趋势。当NaCl浓度小于0.8%时,白芥、甘蓝型油菜和芥菜型油菜的发芽势随NaCl浓度上升呈下降趋势,但变化幅度较小,而芸芥和白菜型油菜呈显著下降趋势。当NaCl溶液浓度为1.2%时,白芥的发芽势最高,为40%,3类油菜的发芽势介于8%~15%,而芸芥种子的发芽势为0;当NaCl溶液浓度为1.5%时,3类油菜及其2种近缘植物的发芽势均为0。5种植物种子平均发芽势从大到小依次为芥菜型油菜（70.7%）>白芥（66.6%）>甘蓝型油菜（63.1%）>白菜型油菜（41.3%）>芸芥（34.9%）。这些结果表明,不同NaCl溶液胁迫下,芥菜型油菜种子的发芽速度最快、整齐度也最好,白芥种子次之,而芸芥发芽速度最慢、整齐度也最差,即种子的生活力也最弱。

从表6可以看出,当NaHCO₃溶液浓度为0.1%时,芸芥和芥菜型油菜种子的发芽势开始显著下降,白菜型油菜种子发芽势下降趋势缓慢,甘蓝型油菜与对照间差异较小;当NaHCO₃溶液浓度为0.1%~0.3%时,白芥种子的发芽势高于对照,表明此NaHCO₃浓度范围对白芥发芽势有促进作用;当NaHCO₃溶液浓度为0.5%时,芸芥、白菜型油菜和芥菜型油菜种子发芽势小于50%,白芥和甘蓝型油菜种子发芽势大于50%;此时白芥种子发芽势最大,为73%,芥菜型油菜种子发芽势最小,为0;当NaHCO₃溶液浓度为0.6%时,芸芥、白菜型油菜和芥菜型油菜种子发芽势小于20%,甘蓝型油菜种子发芽势最大,为42%,芥菜型油菜种子发芽势最小,为0。5种植物种子平均发芽势从大到小依次为白芥（85%）>甘蓝型油菜（83%）>白菜型油菜（54%）>芸芥（39%）>芥菜型油菜（34%）。这些结果表明,不同NaHCO₃溶液胁迫下,白芥和甘蓝型油菜两种植物种子的发芽速度快、整齐度好,即种子的生活力也强,白菜型油菜次之,而芸芥和芥菜型油菜的发芽速度较慢、整齐度差,种子的生活力也弱。

从表7可以看出,当NaCl溶液浓度为0.4%时,白芥种子的发芽指数最大,其次是甘蓝型油菜、芸芥和芥菜型油菜,白菜型油菜种子的发芽指数最小;当NaCl溶液浓度>0.6%时,芸芥和白菜型油菜的发芽指数极显著下降;当NaCl溶液浓度为1.0%时,白芥的发芽指数较对照极显著下降,为22.45,芸芥最低,仅1.09;当NaCl溶液浓度升高到1.2%时,除白芥外,其余4种植物种子的发芽指数均低于10;当NaCl溶液浓度升高到1.5%时,芥菜型油菜种子的发芽指数仅为2,其余植物均为0。5种植物平均发芽指数从大到小依次为白芥（52.84）>甘蓝型油菜（51.49）>芥菜型油菜（42.50）>芸芥（31.75）>白菜型油菜（17.01）。这些结果表明NaCl溶液胁迫下,白芥的发芽能力及活力最强,芥菜型油菜和甘蓝型油菜较强,芸芥较弱,而白菜型油菜最弱。

从表8可以看出,当NaHCO₃溶液浓度从0.1%增大到0.3%时,芥菜型油菜、白菜型油菜和芸芥种子的发芽指数极显著下降,甘蓝型油菜种子的发芽指数先升后降,而白芥种子的发芽指数呈小幅度的上升趋势;当NaHCO₃溶液浓度为0.4%时,白芥种子发芽指数仍较高,为84.17,而芥菜型油菜的发芽指数下降到0,芸芥只有1.09;当NaHCO₃浓度为0.6%时,甘蓝型油菜发芽指数最高,为28.83;白芥次之,为27.83,白菜型油菜仅6.45,芸芥和芥菜型油菜最低,均为0。5种植物平均发芽指数从大到小依次为白芥（70.39）>甘蓝型油菜（66.17）>白菜型油菜（20.04）>芸芥（19.49）>芥菜型油菜（17.15）。这些结果表明NaHCO₃溶液胁迫下,白芥的发芽能力及活力最强,甘蓝型油菜较强,芸芥和白菜型油菜发芽能力及活力均较低,且二者相差不大,芥菜型油菜最弱。

本试验结果表明,油菜及其近缘植物对NaCl和NaHCO₃溶液的耐受性明显不同。芥菜型油菜对NaCl胁迫耐性最强,种子出苗整齐度也较好,白菜型油菜和芸芥对NaCl耐性差;白芥和甘蓝型油菜对NaHCO₃胁迫耐性强,种子萌发速率和出苗整齐度较好,芥菜型油菜对NaHCO₃耐性较差,种子出苗整齐度较低。可见,在油菜种植区改良盐渍化土壤,中性盐渍化土壤最好选用芥菜型油菜,偏碱性盐渍化土壤可以选用白芥或甘蓝型油菜。

本研究结果还表明,选用0.4% NaHCO₃溶液可鉴定萌发期3类油菜及其近缘种的耐NaHCO₃性,0.5% NaHCO₃溶液可用来鉴定白芥或甘蓝型油菜不同品种或品系的耐NaHCO₃性,0.2% NaHCO₃溶液可鉴定萌发期不同芸芥、白菜型油菜和芥菜型油菜种质的耐NaHCO₃性。另外,若要采用中性盐,可选用1.0% NaCl溶液鉴定萌发期3类油菜及其近缘种的耐NaCl性,该浓度也可用来鉴定白芥和甘蓝型油菜不同品种或品系的耐NaCl性,0.4% NaCl溶液可鉴定萌发期不同芸芥种质的耐NaCl性,0.8% NaCl溶液可鉴定萌发期不同白菜型油菜种质的耐NaCl性,1.2% NaCl溶液可鉴定萌发期不同芥菜型油菜种质的耐NaCl性。

植物能否适应盐碱环境,首先取决于种子的活力、发芽速度以及田间出苗整齐度。大多数研究者认为盐碱胁迫对种子萌发有抑制作用,但也有研究者认为低浓度盐碱对种子萌发有促进作用,高浓度盐碱对种子萌发有明显的抑制作用^[15]。对于大多数作物种子来说,无盐碱胁迫时,种子发芽良好;低浓度盐碱延缓种子萌发;高浓度盐碱对作物种子萌发有抑制作用^[16]。在本试验中,油菜及其近缘植物种子的发芽率、发芽势和发芽指数随着盐碱浓度的增大整体呈现下降趋势,而且高浓度盐碱明显抑制种子的萌发,可能是由于外界高渗透压引起种子吸水不足,也可能是种子吸胀过程受到盐碱的伤害,从而导致种子萌发受阻^[17]。但在低浓度NaHCO₃胁迫下,白芥种子发芽率、发芽势有所增大,表现为促进萌发作用,这可能是低浓度的盐碱促进了细胞膜的渗透调节,也可能是微量Na⁺激活了某种酶^[18]。裴毅等^[6]的研究结果表明白芥种子有一定耐盐碱能力,其耐NaCl能力强于耐NaHCO₃能力,本试验结果也发现,在相同浓度条件下,白芥在NaCl胁迫下的发芽率高于其在NaHCO₃胁迫下的测定值,初步表明其耐NaCl胁迫的能力强于耐NaHCO₃胁迫的能力。黄镇^[7]和龙卫华^[8]的研究结果均表明,3种类型油菜种子的发芽率随着NaCl浓度的升高而降低,白菜型油菜的种子萌发率最高,甘蓝型油菜次之,芥菜型油菜最差。在本试验中,15甘42-1（甘蓝型油菜）、15白6-3（白菜型油菜）和15芥菜型50-7（芥菜型油菜）3类型油菜在0.4%~1.5% NaCl浓度范围内,表现出种子萌发期耐NaCl胁迫最强的是芥菜型油菜,其次是甘蓝型油菜,而白菜型油菜最弱。另外,本研究参试品种（系）均为1个,要得出更全面的结果,需要采用同一植物的更多品种来验证。

本研究对油菜及其近缘种萌发期的耐盐、碱性差异进行了比较研究,其结果可在一定程度上初步反映这5种植物的耐盐、碱性强弱,以及为选择适宜种植土壤提供依据,但对其耐盐性的深入、全面研究,应该从以下两方面开展：其一、不论油菜还是其近缘种,都需要采用更多品种来探究其耐盐、碱性差异;其二、应从苗期、成株期、花期等不同时期开展比较研究。