壳聚糖浸种对盐碱胁迫下紫花苜蓿种子萌发的影响

doi:10.11686/cyxb2025138

摘要/Abstract

摘要：

为探究外源壳聚糖（CS）对盐碱胁迫下紫花苜蓿种子萌发的影响，以15份紫花苜蓿种质材料为研究对象，设定0、50、75和100 mmol·L^-1盐碱胁迫浓度梯度，探究不同浓度盐碱胁迫对紫花苜蓿种子萌发期耐盐碱性的影响，从而筛选出最适盐碱胁迫浓度以及不同耐盐碱性的种质材料。最终确定75 mmol·L^-1为后续试验的最佳胁迫浓度，并筛选出耐盐碱、中等耐盐碱和盐碱敏感的3份紫花苜蓿种质材料用于正式试验。在正式试验中，以蒸馏水作为对照（CK），将上述3份种质材料的紫花苜蓿种子分别用0、25、75、125、175、200 mg·L^-1这6个浓度梯度的壳聚糖溶液浸种12 h，随后置于75 mmol·L^-1盐碱胁迫环境下进行种子萌发试验。结果表明，经外源壳聚糖浸种处理后，3份紫花苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长、苗长和鲜重等萌发指标，相较于单独盐碱胁迫处理均呈上升趋势。并且，随着壳聚糖浓度的增加，各萌发指标呈先升高后下降的变化规律，其中壳聚糖浓度为75 mg·L^-1时效果最优。此外，不同浓度的壳聚糖浸种处理对3份紫花苜蓿种子的各萌发指标影响均有所不同，表明壳聚糖在一定浓度范围内具有明显的浓度效应。综上所述，外源壳聚糖浸种处理能够有效缓解盐碱胁迫对紫花苜蓿种子萌发的抑制作用，显著改善种子的萌发状况。本研究为改善紫花苜蓿在盐碱地的适应性及种植成功率提供了有效路径。

关键词: 壳聚糖, 盐碱胁迫, 紫花苜蓿, 种子萌发

Abstract:

The aim of this work was to investigate the effect of chitosan as a seed treatment for alfalfa （Medicago sativa） to improve seed germination and seedling growth in saline alkali conditions. Seeds of 15 alfalfa varieties were soaked in chitosan solution and their germination and growth under saline alkali conditions were monitored. First， the seeds of the 15 varieties were subjected to saline alkali stress （0， 50， 75 and 100 mmol·L^-1， NaCl∶Na₂SO₄=9∶4， pH=8.3） to determine their tolerance at the germination stage. This revealed the optimal stress concentration for further experiments， and identified the cultivars showing saline alkali tolerance at the germination stage. The 75 mmol·L^-1 treatment was identified as the optimal stress concentration， and three alfalfa germplasm lines with tolerant， moderately tolerant， and sensitive genotypes were selected for further experiments. Seeds of the sensitive， moderately tolerant， and tolerant genotypes were soaked in solutions containing chitosan at a range of concentrations （0， 25， 75， 125， 175， and 200 mg·L^-1） for 12 hours and then exposed to 75 mmol·L^-1 saline alkali stress during the seed germination stage， or distilled water as the control （CK）. The results show that， for all three alfalfa materials， the seed germination indexes such as germination energy， germination percentage， germination index， vitality index， and seeding indexes such as root length， seedling length and fresh weight were higher after the chitosan-soaking treatment than after treatment with saline alkali stress alone. Across the chitosan concentration range tested， as concentration increased， each germination index first increased and then decreased. The optimal effect was achieved when seeds were soaked in chitosan at a concentration of 75 mg·L^-1. Additionally， soaking the seeds in different concentrations of chitosan had different effects on the germination indexes of the three germplasm lines， with a significant concentration dependent effect within a certain range. In conclusion， a chitosan seed soaking treatment can effectively alleviate the inhibitory effect of saline alkali stress on the germination of alfalfa seeds and significantly improve seedling growth. The results of this study provide an effective methodology for improving the adaptability of alfalfa and enhancing its establishment in saline alkali land.

Key words: chitosan, saline-alkaline stress, alfalfa, seed germination

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图/表 7

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盐碱处理 Saline-alkaline treatment （mmol·L^-1）	发芽率Germination percentage （GP， %）	发芽势Germination energy （GE， %）	发芽指数 Germination index （GI）	活力指数 Vigor index （VI）	根长 Root length （RL， mm）	苗长 Seedling length （SL， mm）	鲜重 Fresh weight （FW， g·plant ^-1 ）
0	87±0.01a	75±0.02a	26.75±2.10a	936.56±98.87a	33.73±1.74a	2.80±0.15a	0.38±0.02a
50	48±0.03b	43±0.03b	21.61±2.01ab	299.43±32.85b	13.51±0.53b	1.90±0.15b	0.24±0.02b
75	41±0.03bc	33±0.03c	17.80±1.64bc	205.33±25.99b	11.00±0.60bc	1.24±0.11c	0.18±0.01c
100	34±0.03c	28±0.03c	14.44±1.55c	151.07±24.45b	9.65±0.65c	0.64±0.11d	0.12±0.01d

盐碱处理 Saline-alkaline treatment （mmol·L^-1）	发芽率Germination percentage （GP， %）	发芽势Germination energy （GE， %）	发芽指数 Germination index （GI）	活力指数 Vigor index （VI）	根长 Root length （RL， mm）	苗长 Seedling length （SL， mm）	鲜重 Fresh weight （FW， g·plant ^-1 ）
0	87±0.01a	75±0.02a	26.75±2.10a	936.56±98.87a	33.73±1.74a	2.80±0.15a	0.38±0.02a
50	48±0.03b	43±0.03b	21.61±2.01ab	299.43±32.85b	13.51±0.53b	1.90±0.15b	0.24±0.02b
75	41±0.03bc	33±0.03c	17.80±1.64bc	205.33±25.99b	11.00±0.60bc	1.24±0.11c	0.18±0.01c
100	34±0.03c	28±0.03c	14.44±1.55c	151.07±24.45b	9.65±0.65c	0.64±0.11d	0.12±0.01d

种质材料 Germplasm materials	F（X₁）	F（X₂）	F（X₃）	U（X₁）	U（X₂）	U（X₃）	D值 D value	排序 Order
Magna Graze 2	1.168	-0.079	1.702	0.821	0.448	1.000	0.781	2
3010	-0.803	-0.254	0.770	0.266	0.401	0.715	0.331	12
4030	-1.537	1.953	1.218	0.059	1.000	0.852	0.283	14
猎人河Hunter River	0.505	0.445	0.473	0.634	0.590	0.624	0.627	5
标杆Biaogan	-0.704	0.716	-0.738	0.294	0.664	0.254	0.347	11
牧歌401 Muge 401	1.803	-0.118	-0.051	1.000	0.437	0.464	0.860	1
克山Keshan	-1.746	-1.728	-0.709	0.000	0.000	0.262	0.026	15
雷达克之星Ladak Star	-0.369	1.154	0.440	0.388	0.783	0.614	0.472	8
巨能401 Juneng 401	-0.029	0.744	-1.566	0.484	0.672	0.000	0.465	9
皇冠Crown	1.063	0.580	-1.432	0.791	0.627	0.041	0.692	3
牧歌301 Muge301	-0.163	-1.056	-0.687	0.446	0.183	0.269	0.388	10
沃苜一号Womo 1	0.475	-1.389	1.216	0.626	0.092	0.851	0.565	6
中苜一号Zhongmu 1	0.743	-0.080	0.035	0.701	0.448	0.490	0.641	4
蕴能Yunneng	0.260	0.163	-0.999	0.565	0.514	0.174	0.518	7
飞跃Leap	-0.665	-1.052	0.328	0.305	0.184	0.580	0.313	13

种质材料 Germplasm materials	F（X₁）	F（X₂）	F（X₃）	U（X₁）	U（X₂）	U（X₃）	D值 D value	排序 Order
Magna Graze 2	1.168	-0.079	1.702	0.821	0.448	1.000	0.781	2
3010	-0.803	-0.254	0.770	0.266	0.401	0.715	0.331	12
4030	-1.537	1.953	1.218	0.059	1.000	0.852	0.283	14
猎人河Hunter River	0.505	0.445	0.473	0.634	0.590	0.624	0.627	5
标杆Biaogan	-0.704	0.716	-0.738	0.294	0.664	0.254	0.347	11
牧歌401 Muge 401	1.803	-0.118	-0.051	1.000	0.437	0.464	0.860	1
克山Keshan	-1.746	-1.728	-0.709	0.000	0.000	0.262	0.026	15
雷达克之星Ladak Star	-0.369	1.154	0.440	0.388	0.783	0.614	0.472	8
巨能401 Juneng 401	-0.029	0.744	-1.566	0.484	0.672	0.000	0.465	9
皇冠Crown	1.063	0.580	-1.432	0.791	0.627	0.041	0.692	3
牧歌301 Muge301	-0.163	-1.056	-0.687	0.446	0.183	0.269	0.388	10
沃苜一号Womo 1	0.475	-1.389	1.216	0.626	0.092	0.851	0.565	6
中苜一号Zhongmu 1	0.743	-0.080	0.035	0.701	0.448	0.490	0.641	4
蕴能Yunneng	0.260	0.163	-0.999	0.565	0.514	0.174	0.518	7
飞跃Leap	-0.665	-1.052	0.328	0.305	0.184	0.580	0.313	13

指标 Index	发芽率 Germination percentage （GP）	发芽势 Germination energy （GE）	发芽指数 Germination index （GI）	活力指数 Vigor index （VI）	根长 Root length （RL）	苗长 Seedling length （SL）
发芽势Germination energy （GE）	0.993**
发芽指数Germination index （GI）	0.866**	0.870**
活力指数Vigor index （VI）	0.858**	0.875**	0.887**
根长Root length （RL）	0.852**	0.854**	0.788**	0.927**
苗长Seedling length （SL）	0.781**	0.753**	0.502**	0.689**	0.835**
鲜重Fresh weight （FW）	0.790**	0.767**	0.828**	0.882**	0.836**	0.670**