土壤盐碱化已经成为全球广泛存在的环境问题，尤其在干旱和半干旱地区更为严峻，全世界共有100多个国家遭受盐碱侵害，并且每年以100万~500万hm2的速度持续增长[1-2]。目前，我国盐碱地面积约占总耕地面积的10%[3]，而西藏地区耕地盐碱化比例高达13.8%[4]，严重限制当地农业发展，妨碍生态坏境的可持续发展[5]。盐碱胁迫是影响盐碱地中植物生长的重要逆境因子之一，自然界中盐碱胁迫主要以NaCl、Na2SO4和NaHCO3等钠盐为主[6]。盐碱土壤会抑制作物正常生长发育，影响粮食产量。通过种植耐盐碱作物或植物能有效利用和改良盐碱地[7-8]，植物在盐碱化土壤生长的先决条件是种子能正常萌发。因此，探究不同类型盐碱胁迫对植物种子萌发的影响极为重要。
异株荨麻（Urtica dioica L.)是荨麻科（Urticaceae）荨麻属（Urtica）中的一种多年生草本植物[9]，广泛分布在青海和西藏海拔3200~4800 m的山坡草地[10]，有着很高的药用、食用及饲用价值[11-12]。荨麻属植物营养丰富，富含粗蛋白、维生素、生物活性物质和多种矿物质[13]。荨麻的粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量分别能达到34.39%、25.69%和6.13%[14]，荨麻作为优质高蛋白饲草资源，饲用价值高，开发潜力大。目前，有关荨麻的研究多集中在营养品质和药用价值[15]等方面，对荨麻耐盐碱性鲜见报道。本研究以西藏地区分布广泛的异株荨麻为材料，研究NaCl、Na2SO4和NaHCO3对异株荨麻种子萌发的影响，探究异株荨麻对盐碱胁迫的适应能力，以期为异株荨麻在盐碱地栽培提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
异株荨麻种子于2022年10月采自西藏自治区日喀则市岗巴县（88°08′20″ E，27°56′32″ N）。在野外种子采集过程中，采集人员均带有塑胶手套，使用剪刀将成熟的种子剪下并放入网袋中，带回实验室及时储存于低温箱内（4 ℃）以供后期试验使用。
本试验中化学试剂为NaCl、Na2SO4、NaHCO3和KMnO4，均购自西安天茂宝鼎生物科技有限公司。
1.2 试验方法
试验在西藏自治区拉萨市高原生物所科研基地进行。设置中性盐（NaCl、Na2SO4）和碱性盐（NaHCO3）浓度为分别为0（蒸馏水，CK）、10、20、30、40、50、60 mmol/L。挑选大小均一、饱满的种子，置于0.1% KMnO4溶液中浸泡10 min，取出后用蒸馏水冲洗5次并吸干水分，均匀放置在铺有2层滤纸、经高压灭菌的90 mm培养皿中，每皿50粒种子，加入5 mL不同浓度的盐碱溶液，每个处理3次重复。将培养皿放入人工培养箱进行培养，温度25 ℃，每天光照12 h，黑暗12 h，光照强度7600 lx，湿度60%。胚根长达种子1/2视为发芽[16]，每天定时统计种子发芽数，以称重法补充散失的水分，直至第14天结束试验。
1.3 测定指标与方法
发芽率（%）=（发芽种子数/供试种子总数）× 100；
相对发芽率（%）=Nk/Nj×100，式中，Nk为不同浓度胁迫下种子发芽率，Nj为0 mmol/L（CK）浓度胁迫下种子发芽率；
发芽势（%）=（从开始发芽至发芽高峰的萌发种子粒数/供试种子总数）×100；
相对发芽势（%）=Ni/Nh×100，式中，Ni为不同浓度胁迫下种子发芽势，Nh为0 mmol/L（CK）浓度胁迫下种子发芽势；
发芽指数=∑Gt/Dt，式中，Gt为在第t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数；
相对发芽指数（%）=Nq/Np×100，式中，Nq为不同浓度胁迫下种子发芽指数，Np为0 mmol/L（CK）浓度胁迫下种子发芽指数；
相对盐害率（%）=[（对照发芽率-处理发芽率）/对照发芽率]×100。
1.4 隶属函数分析
采用隶属函数法对不同浓度胁迫下的种子耐盐性进行分析比较，若该指标与耐盐性为正相关关系，计算公式为X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，若该指标与耐盐性为负相关关系，则公式为X(μ)=1-(X- Xmin)/(Xmax-Xmin)，式中，X为异株荨麻某个指标测定值；Xmin和Xmax分别为该指标的最小值和最大值。
1.5 数据处理
用Excel 2022软件整理试验数据，用DPS统计分析软件对种子萌发指标进行方差分析，用Tukey法检验样本间的显著性，用Origin 2021软件绘图。
2 结果与分析
2.1 盐碱胁迫对异株荨麻种子发芽率与相对发芽率的影响
在不同中性盐（NaCl、Na2SO4）和碱性盐（NaHCO3）的胁迫下，异株荨麻的发芽率均随着盐浓度的升高而降低（图1a）。在中性盐处理下，与CK相比，各浓度NaCl和Na2SO4溶液对种子发芽率均有显著（P<0.05）影响，当胁迫浓度≤20 mmol/L时，种子发芽率均在60%以上；当胁迫浓度≥30 mmol/L时，NaCl和Na2SO4溶液处理的种子发芽率均显著（P<0.05）低于CK，说明异株荨麻种子在低浓度中性盐胁迫下具有适当的发芽能力。在碱性盐处理下，与CK相比，NaHCO3溶液浓度为10~20 mmol/L时，对异株荨麻的发芽率无显著影响，且发芽率均在80%以上，当NaHCO3溶液浓度≥30 mmol/L时，种子发芽率均显著低于CK，浓度为30、40、50和60 mmol/L时，种子发芽率分别比CK低了18.3%、42.3%、62.7%和66.7%，说明低浓度的碱性盐溶液处理对异株荨麻种子的萌发影响较小。在各浓度盐碱溶液处理下，NaCl和Na2SO4溶液处理下的种子发芽率基本低于NaHCO3溶液处理，由此可见，异株荨麻种子对中性盐的耐受力低于碱性盐。
图1
图1
盐碱胁迫对异株荨麻种子发芽率和相对发芽率的影响
不同小写字母表示同一溶液各处理间差异显著（P < 0.05）；不同大写字母表示同一浓度不同溶液间差异显著（P < 0.05）。下同。
Fig.1
Effects of saline-alkali stress on germination rate and relative germination rate of U.dioica L. seed
Different lowercase letters indicate significant difference among treatments of the same solution (P < 0.05); different capital letters indicate significant difference among different solutions of the same concentration (P < 0.05). The same below.
在不同中性盐（NaCl、Na2SO4）和碱性盐（NaHCO3）的胁迫下，异株荨麻种子的相对发芽率均随着盐浓度的升高而降低（图1b）。NaCl和Na2SO4溶液浓度≤30 mmol/L时，同一浓度下NaCl溶液胁迫的种子相对发芽率与Na2SO4溶液胁迫的种子相对发芽率无显著差异，均在50%以上；胁迫浓度≥40 mmol/L时，同一浓度下NaCl溶液胁迫的种子相对发芽率与Na2SO4溶液胁迫的种子相对发芽率有显著（P<0.05）差异；当NaCl和Na2SO4溶液浓度为60 mmol/L时，相对发芽率最低，分别为20.7%和16.5%；NaHCO3溶液浓度为60 mmol/L时，种子相对发芽率最低，为28.6%，并且同一浓度下，NaHCO3溶液胁迫的种子相对发芽率与NaCl和Na2SO4溶液胁迫的种子相对发芽率有显著（P<0.05）差异。
2.2 盐碱胁迫对异株荨麻种子发芽势与相对发芽势的影响
在不同中性盐（NaCl、Na2SO4）和碱性盐（NaHCO3）的胁迫下，异株荨麻种子的发芽势总体随着盐浓度的升高而下降（图2a），表明不同盐碱胁迫均对种子萌发具有抑制作用。在中性盐处理下，NaCl和Na2SO4溶液处理的种子发芽势显著（P<0.05）低于CK，NaCl和Na2SO4胁迫浓度为10 mmol/L时，种子发芽势均为最高，分别为48.0%和53.3%，比CK低13.3%和8.0%；在碱性盐处理下，当NaHCO3胁迫浓度为30 mmol/L时，种子发芽势最高，为45.3%，比CK低16.0%，在胁迫浓度≥50 mmol/L时，种子发芽势均在17.3%以下，且无显著差异。
图2
图2
盐碱胁迫对异株荨麻种子发芽势和相对发芽势的影响
Fig.2
Effects of saline-alkali stress on germination potential and relative germination potential of U.dioica L. seed
在不同中性盐（NaCl、Na2SO4）和碱性盐（NaHCO3）的胁迫下，异株荨麻种子的相对发芽势总体随着盐浓度的升高而下降（图2b）。NaCl和Na2SO4溶液浓度≤40 mmol/L时，同一浓度下NaCl溶液胁迫的种子相对发芽势与Na2SO4溶液胁迫的种子相对发芽势有显著（P<0.05）差异；胁迫浓度≥50 mmol/L时，同一浓度下NaCl溶液胁迫的种子相对发芽势与Na2SO4溶液胁迫的种子相对发芽势无显著差异，同一浓度下NaHCO3溶液胁迫的种子相对发芽势与NaCl和Na2SO4溶液胁迫的种子相对发芽势有显著（P<0.05）差异。
2.3 盐碱胁迫对异株荨麻种子发芽指数与相对发芽指数的影响
异株荨麻种子在不同盐碱胁迫下，发芽指数随着盐浓度升高总体呈降低趋势（图3a）。在中性盐处理下，与CK相比，各浓度NaCl和Na2SO4溶液对种子发芽指数均有显著（P<0.05）影响。当NaCl和Na2SO4溶液浓度为10 mmol/L时，种子发芽指数均为最高（CK除外），NaCl和Na2SO4溶液浓度从10 mmol/L逐渐增加至60 mmol/L时，发芽指数分别从29.4%和22.4%降至5.2%和3.6%；在碱性盐处理下，各浓度NaHCO3溶液处理下的种子发芽指数均显著（P<0.05）低于CK，当浓度为10、20 mmol/L时，NaHCO3溶液处理的种子发芽指数分别为35.3%和37.9%，两者差异不显著；NaHCO3溶液浓度从30 mmol/L逐渐增加至60 mmol/L时，发芽指数从28.7%降至8.8%。在相同浓度盐碱溶液处理下，碱性盐（NaHCO3）胁迫处理下的发芽指数均显著（P<0.05）高于中性盐（NaCl、Na2SO4）胁迫处理。
图3
图3
盐碱胁迫对异株荨麻种子发芽指数和相对发芽指数的影响
Fig.3
Effects of saline-alkali stress on germination index and relative germination index of U.dioica L. seed
异株荨麻种子在不同盐碱胁迫下，相对发芽指数随着盐浓度升高总体呈降低趋势（图3b）。与CK相比，各浓度NaCl和Na2SO4溶液对种子相对发芽指数均有显著（P<0.05）影响，同一浓度下NaHCO3溶液胁迫的种子相对发芽指数显著（P<0.05）高于NaCl和Na2SO4溶液胁迫的种子相对发芽指数。
2.4 盐碱胁迫对异株荨麻种子相对盐害率的影响
异株荨麻种子在不同浓度盐碱溶液下均受到不同程度的盐害，随着胁迫浓度的升高，相对盐害率逐渐增大（图4）。在中性盐处理下，NaCl和Na2SO4胁迫浓度为10 mmol/L时，种子相对盐害率均较低，分别为17.8%和23.5%，当胁迫达到60 mmol/L时，种子相对盐害率均最高，分别达79.3%和83.5%；在碱性盐处理下，NaHCO3胁迫浓度在10~40 mmol/L时，种子相对盐害率在5.6%~ 19.3%，当胁迫浓度≥50 mmol/L时，种子相对盐害率≥60%。在各浓度盐碱溶液处理下，NaCl和Na2SO4溶液处理下的种子相对盐害率均显著（P<0.05）高于NaHCO3溶液处理下的种子相对盐害率，说明中性盐对异株荨麻种子的盐害程度高于碱性盐。
图4
图4
盐碱胁迫对异株荨麻种子相对盐害率的影响
Fig.4
Effects of saline-alkali stress on the relative salt damage rate of U.dioica L. seed
2.5 隶属函数综合分析
采用隶属函数对异株荨麻的萌发指标进行综合评价（表1）。根据隶属函数的平均值进行排序，得出异株荨麻耐盐能力依次为NaHCO3>Na2SO4>NaCl。
表1 耐盐指标隶属函数值及其综合评价
Table 1
| 盐处理 Salt treatment | 发芽率 Germination rate | 发芽势 Germination potential | 发芽指数 Germination index | 相对发芽率 Relative germination rate | 相对发芽势 Relative germination potential | 相对发芽指数 Relative germination index | 平均值 Average value | 排名 Ranking |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NaCl | 0.47 | 0.37 | 0.40 | 0.48 | 0.39 | 0.52 | 0.44 | 3 |
| NaHCO3 | 0.56 | 0.43 | 0.53 | 0.58 | 0.46 | 0.54 | 0.52 | 1 |
| Na2SO4 | 0.47 | 0.47 | 0.49 | 0.49 | 0.50 | 0.37 | 0.45 | 2 |
3 讨论
种子萌发期是幼苗成活的关键时期，也是植物对环境胁迫响应较为敏感的时期[17]，植物能否在盐碱土壤中正常生长，先决条件是能否正常发芽[18-19]。种子吸收水分能力在盐碱胁迫下会变差[20]，盐碱胁迫浓度过高会抑制植物种子萌发和幼苗生长[21-22]，而低浓度盐碱胁迫对种子萌发和幼苗生长有抑制、无影响[23]和促进[24-
有研究[36]认为碱性盐与中性盐对植物的胁迫作用不同，本研究中，不同浓度中性盐和碱性盐胁迫对异株荨麻种子发芽率、发芽势、发芽指数和相对盐害率等指标均有不同程度抑制作用。随着盐碱浓度的增加（10~60 mmol/L），各处理间各指标均有显著差异。种子萌发指标均随着盐碱胁迫浓度的增大而降低，而相对盐害率则相反。发芽率和发芽势是衡量种子生活力和发芽能力的重要指标。低浓度（10 mmol/L）中性盐胁迫处理下异株荨麻种子的发芽率显著降低，而NaHCO3溶液胁迫对异株荨麻种子的发芽率影响相对较小，说明异株荨麻种子在弱碱溶液环境下比盐溶液环境下更容易发芽。当NaCl和Na2SO4溶液浓度为30 mmol/L时，种子发芽率分别下降至50.0%和52.7%，而当NaHCO3溶液浓度为40 mmol/L时，种子发芽率仍在50%以上，由此推测异株荨麻在碱性盐胁迫下耐受力更强。当NaHCO3溶液浓度为20 mmol/L时，异株荨麻种子发芽率与CK相比差异不大，但发芽势明显降低，说明碱性盐胁迫会延缓异株荨麻种子的发芽时间。发芽指数是评估种子在整个发芽过程中综合情况的指标，在相同浓度盐溶液处理下，异株荨麻种子发芽指数在中性盐（NaCl、Na2SO4）胁迫下均比碱性盐（NaHCO3）胁迫处理下低，此结果可能是由于碱性盐较高的pH可以促进种子萌发。相对盐害率反映异株荨麻种子在不同浓度盐碱溶液处理下的受胁迫程度，该程度因盐分种类和浓度不同而不同。当中性盐和碱性盐浓度为60 mmol/L时，种子相对盐害率均最高，达70%以上，且中性盐胁迫对荨麻种子萌发的抑制效果均强于同浓度碱性盐胁迫。因此，异株荨麻种子耐受中性盐（NaCl、Na2SO4）胁迫的程度不及碱性盐（NaHCO3）高，此结果与范惠玲等[37]对白芥种子和杨傲等[38]对碱蓬种子在盐碱胁迫下的研究结果一致。本试验中异株荨麻耐盐能力依次为NaHCO3>Na2SO4>NaCl，表明碱性盐对异株荨麻的胁迫作用不及中性盐，但NaCl的胁迫作用大于Na2SO4，可能因为除了高浓度Na+造成胁迫外，Cl−也加剧了胁迫作用。盐胁迫中Na+和Cl−等离子的胁迫影响并不相同，如栽培大豆[39]等对Cl−敏感，更易受Cl−胁迫作用；而小黑麦[40]等对Na+更敏感，在本试验中推测异株荨麻对Cl−胁迫也较为敏感，其原因有待研究。自然盐碱地的土壤并非单一盐碱，而是混合型盐碱，更为复杂。因此，混合盐碱胁迫对异株荨麻种子萌发和生长的影响还有待进一步研究探讨。
4 结论
随着NaCl、Na2SO4和NaHCO3溶液浓度增加，异株荨麻种子萌发受到不同程度的抑制作用，异株荨麻种子耐中性盐（NaCl、Na2SO4）能力不及耐碱性盐（NaHCO3）能力；隶属函数分析法表明，异株荨麻种子萌发阶段耐盐能力依次为NaHCO3>Na2SO4>NaCl。
参考文献
Comparative lonomics and metabolic responses and adaptive strategies of cotton to salt and alkali stress
Stinging nettles leaf (Urtica dioica L.): Extraordinary vegetable medicine
外源GABA对NaCl胁迫下垂穗披碱草种子萌发及幼苗生理特性的影响
DOI:10.11733/j.issn.1007-0435.2022.02.018
[本文引用: 1]
本研究以垂穗披碱草(Elymus nutans)为研究对象，探究了外源γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)对NaCl胁迫下垂穗披碱草种子的萌发和幼苗生理特性的影响，对盐碱地的开发利用和盐渍化草地的生态修复具有重要意义。研究结果表明，100 mmol·L<sup>-1</sup>NaCl盐胁迫抑制了垂穗披碱草种子的萌发和幼苗生长，外源添加0.05~2 mmol·L<sup>-1</sup>GABA可促进NaCl胁迫下垂穗披碱草种子的萌发和幼苗生长。与NaCl胁迫处理相比，垂穗披碱草种子发芽势和发芽率在不同浓度GABA处理下的平均增幅分别为109.77%和19.48%。外源添加0.05~2 mmol·L<sup>-1</sup>GABA处理能够显著提高NaCl胁迫下垂穗披碱草幼苗可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量和抗氧化酶活性，降低丙二醛含量，从而有效降低NaCl胁迫导致的氧化损伤，提高垂穗披碱草种子萌发过程的耐盐性。采用隶属函数综合评价得出：添加0.5 mmol·L<sup>-1</sup>外源GABA对促进NaCl胁迫下垂穗披碱草种子萌发和幼苗生长效果最佳，改善了垂穗披碱草种子萌发阶段的抗盐性。
Germination responses of Medicago ruthenica seeds to salinity, alkalinty, and temperature
盐胁迫对鹅耳枥生长及生理生化特性的影响
DOI:10.3969/j.issn.1000-2006.2015.06.011
[本文引用: 1]
为加快鹅耳枥在园林绿化中的应用,探究了鹅耳枥对盐胁迫的响应及其耐盐性,以2年生鹅耳枥幼苗为材料,研究6个盐分梯度(0、1、2、3、4、5 g/L)NaCl胁迫对鹅耳枥幼苗生长及生理生化特性的影响。结果表明:①盐胁迫抑制了鹅耳枥的生长,随着盐质量浓度的增大,苗高生长量、地径生长量、总干质量和相对含水量均逐渐下降; ②保护酶活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量随着盐胁迫程度的增加先升高后降低; ③随着盐质量浓度的增大,叶片MDA含量、相对电导率和脯氨酸含量总体呈上升趋势,且在5 g/L盐质量浓度处理下均达到最大值。研究表明,鹅耳枥幼苗在低、中等盐含量(1～3 g/L)的环境中能够正常生长,而4～5 g/L盐胁迫时对其生长会造成损害。因此,鹅耳枥具有一定的耐盐能力,可在园林绿化中推广使用。
碱性盐胁迫对伯乐树种子萌发及幼苗生长的影响
一年生黑麦草萌发期耐盐性综合评价
DOI:10.11733/j.issn.1007-0435.2010.03.014
[本文引用: 1]
根据不同NaCl浓度模拟盐胁迫条件,对10个一年生黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)品种萌发期的生长及生理生化指标进行研究,同时采用多元统计分析方法评价各个品种的耐盐性,旨在了解盐胁迫下萌发期耐盐特征及耐盐能力,为一年生黑麦草耐盐新品种选育、种质资源开发提供理论基础。结果表明:150 mmol·L<sup>-1</sup>NaCl盐浓度为该批种子的耐盐阈值,超过该浓度时,种子的萌发受到显著的抑制(P<0.05);通过方差分析显示,黑麦草不同品种间的相对发芽率、相对发芽势、根长/苗高、生物量、叶绿素含量、脯氨酸含量等10个指标差异性显著(P<0.05);最后采用聚类分析,10个黑麦草品种的耐盐性可以分成3类:第1类为相对耐盐,包括特高(Tetragold)、邦德(Abundant)、普通(Common);第2类杰威(Splendor)为中等耐盐,其余品种为第3类相对敏感品种。
Alkaline salt inhibits seed germination and seedling growth of canola more than neutral salt
