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研究作者及发表信息

本研究由Wenwen Qi、Hongyuan Ma、Shaoyang Li、Haitao Wu和Dandan Zhao共同完成。研究团队分别来自中国科学院东北地理与农业生态研究所、中国科学院大学以及滨州大学黄河三角洲生态环境科学重点实验室。该研究于2023年10月18日发表在期刊《Biology》上，文章标题为“Seed Germination and Seedling Growth in Suaeda salsa (Linn.) Pall. (Amaranthaceae) Demonstrate Varying Salinity Tolerance Among Different Provenances”。

学术背景

土壤盐碱化是一个全球性的环境问题，严重限制了农业生产力和植物生长。盐碱化土壤占全球土地面积的7.2%，尤其是在气候变化和人类活动的共同作用下，盐碱化土地的恢复和管理面临巨大挑战。盐生植物（halophytes）因其对盐碱环境的适应能力，成为盐碱地植被恢复的重要研究对象。Suaeda salsa（碱蓬）是一种高度耐盐的盐生植物，广泛分布于沿海盐沼和内陆盐碱地，具有重要的生态和经济价值。然而，不同地理来源的S. salsa种子在盐碱胁迫下的萌发和幼苗生长特性可能存在显著差异。因此，本研究旨在通过分析不同来源的S. salsa种子在盐碱胁迫下的萌发和幼苗生长响应，揭示其耐盐碱能力的差异，并为盐碱地植被恢复提供科学依据。

研究流程

本研究分为以下几个步骤：

1. 种子采集与处理
   研究团队从中国松嫩平原的7个不同盐碱地（编号为S1-S7）采集了S. salsa种子。每个采集点随机选择30株绿色生态型的母株，采集种子后将其储存在4°C的纸袋中，直至实验开始。实验于2019年11月启动。

2. 种子萌发实验
   实验使用健康的黑色S. salsa种子，表面消毒后分别置于含有不同浓度NaCl（50、100、200、300、400、500 mM）、Na2CO3（5、12.5、25、50、100 mM）和NaHCO3（25、50、100、150 mM）的培养基中。每个处理重复4次，每次25粒种子。种子在16/28°C、12/12小时光暗循环的条件下培养，记录每天的萌发情况。

3. 幼苗生长实验
   种子萌发后，每个培养皿中选取4株幼苗，测量其根和茎的长度，并计算根和茎的耐盐指数。耐盐指数的计算公式为：根耐盐指数（%）= 处理组根长 / 对照组根长 × 100%；茎耐盐指数（%）= 处理组茎长 / 对照组茎长 × 100%。

4. 萌发恢复实验
   在高盐浓度下未萌发的种子，用蒸馏水冲洗后转移到无盐培养基中，继续培养7天，记录萌发恢复率。此外，还计算了总萌发率和相对萌发率。

5. 数据分析
   使用广义线性模型（GLM）分析不同处理对萌发率、萌发恢复率和总萌发率的影响。线性回归模型用于分析不同处理对根长、茎长和相对萌发率的影响。多重比较采用Tukey检验。此外，还进行了聚类分析，以可视化不同来源种子在盐碱胁迫下的耐盐性模式。

主要结果

1. NaCl胁迫下的种子萌发与幼苗生长
   在NaCl浓度低于300 mM时，不同来源种子的萌发率无显著差异，低盐浓度甚至促进了根和茎的生长。当NaCl浓度≥300 mM时，萌发率和幼苗生长显著受到抑制，其中S1和S7来源的种子表现出最高的耐盐性，而S6来源的种子耐盐性最低。高盐胁迫解除后，大部分未萌发的种子能够重新萌发，表明S. salsa种子具有适应高盐环境的策略。

2. Na2CO3胁迫下的种子萌发与幼苗生长
   Na2CO3对所有来源种子的萌发均有显著抑制作用，但在5-25 mM Na2CO3浓度下，幼苗的根和茎生长显著高于对照组。这表明S. salsa在幼苗生长阶段对Na2CO3的耐受性高于种子萌发阶段。S1来源的种子在所有Na2CO3浓度下萌发率最高，而S2来源的种子萌发率最低。

3. NaHCO3胁迫下的种子萌发与幼苗生长
   NaHCO3对所有来源种子的萌发均有显著抑制作用，但幼苗生长受抑制程度低于Na2CO3。S1来源的种子在NaHCO3胁迫下表现出最高的耐盐性，而S6来源的种子耐盐性最低。NaHCO3胁迫解除后，S7来源的种子萌发恢复率最高。

4. 聚类分析
   聚类分析将7个来源的种子分为三组：第一组包括S3、S4、S5和S7，表现出最高的NaCl耐受性；第二组为S1，具有中等的NaCl耐受性和最高的NaHCO3耐受性；第三组包括S2和S6，表现出最低的NaCl、Na2CO3和NaHCO3耐受性。

结论

本研究揭示了不同来源的S. salsa种子在盐碱胁迫下的萌发和幼苗生长特性存在显著差异。S1和S7来源的种子表现出最高的耐盐性，而S2和S6来源的种子耐盐性最低。研究结果表明，盐碱胁迫对种子萌发的抑制作用主要与渗透压和高pH值有关，而幼苗生长阶段对盐碱胁迫的耐受性显著高于种子萌发阶段。这些发现为盐碱地植被恢复提供了重要的科学依据，特别是为筛选适合的种子来源提供了参考。

研究亮点

1. 重要发现
   本研究首次系统地比较了不同来源S. salsa种子在NaCl、Na2CO3和NaHCO3胁迫下的萌发和幼苗生长特性，揭示了其耐盐性的地理差异。

2. 方法创新
   研究采用了聚类分析和广义线性模型等统计方法，全面评估了不同来源种子的耐盐性模式。

3. 应用价值
   研究结果为盐碱地植被恢复提供了重要的实践指导，特别是为筛选耐盐性强的种子来源提供了科学依据。

其他有价值的内容

本研究还探讨了盐碱胁迫解除后种子的萌发恢复能力，表明S. salsa种子具有适应高盐环境的策略，这为盐碱地植被恢复提供了新的思路。