馮艷+周蓉+付蓉+董瑞濤+趙富胤+孟巾果+劉亞泰+張咪+汪保華+李平

摘要：對(duì)24份玉米材料的萌芽期、苗期進(jìn)行耐鹽性鑒定，考察被試材料的發(fā)芽率、苗情、出苗天數(shù)、株高、鮮（干）質(zhì)量、含水量、種子活力等指標(biāo)。結(jié)果表明，鹽脅迫下苗情與種子活力無(wú)相關(guān)性，與其他指標(biāo)均達(dá)顯著水平。以苗情分級(jí)與各指標(biāo)方差分析結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)定，鑒定出了24份材料的耐鹽性。運(yùn)用聚類(lèi)分析法，將24份材料的耐鹽表型性狀進(jìn)行聚類(lèi)，結(jié)果表明聚類(lèi)結(jié)果與綜合評(píng)價(jià)的耐鹽性相一致，其中高耐的占25.0%，鹽敏感的占29.2%。運(yùn)用40對(duì)SSR引物對(duì)24份材料進(jìn)行遺傳多樣性分析，24份材料的相似系數(shù)在0.71～0.91之間，共分成3大類(lèi)，平均距離較近，表明這24份材料的遺傳距離狹窄。結(jié)合遺傳多樣性結(jié)果與耐鹽聚類(lèi)結(jié)果，為優(yōu)秀親本的選擇和優(yōu)勢(shì)組合的預(yù)測(cè)及耐鹽資源的合理利用提供了基礎(chǔ)資料。

關(guān)鍵詞：玉米；耐鹽；聚類(lèi)分析；遺傳多樣性

中圖分類(lèi)號(hào)： S513.03 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）07-0059-03

土壤鹽漬化是一個(gè)世界性的資源問(wèn)題和生態(tài)問(wèn)題，是嚴(yán)重影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的非生物脅迫因子之一[1]。土壤鹽漬化問(wèn)題很?chē)?yán)重，而且隨著人口數(shù)量的不斷增加，陸地淡水資源總量的不斷減少，這些加重了土壤鹽漬化。此外土壤鹽漬化總是發(fā)生在干旱、半干旱地區(qū)[2]，導(dǎo)致治理鹽漬化問(wèn)題難上加難。中國(guó)鹽漬土總面積約1億hm2，其中現(xiàn)代鹽漬化土壤約0.37億hm2，潛在鹽漬化土壤約0.17億hm2[3]，在開(kāi)發(fā)利用鹽堿地的各項(xiàng)技術(shù)措施中，培育并栽種耐鹽作物成為最經(jīng)濟(jì)最有效的改良途徑[4]。玉米耐鹽性鑒定是玉米種質(zhì)資源鑒定評(píng)價(jià)、耐鹽品種選育以及耐鹽機(jī)制研究的基礎(chǔ)，通過(guò)耐鹽性鑒定可以篩選出供玉米耐鹽育種的種質(zhì)資源或直接用于玉米生產(chǎn)的新品種。玉米對(duì)鹽中度敏感，湯華等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，玉米的株高、地上部和根系鮮質(zhì)量都與鹽濃度呈負(fù)相關(guān)，且達(dá)極顯著水平，因而可以作為玉米苗期耐鹽性鑒定的指標(biāo)[5]；葉片枯萎率也是評(píng)價(jià)苗期耐鹽力的常用指標(biāo)之一[6] 。我國(guó)玉米的種質(zhì)資源比較狹窄，為了豐富我國(guó)玉米耐鹽品種的遺傳多樣性，本試驗(yàn)對(duì)從美國(guó)引進(jìn)的玉米自交系進(jìn)行耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)，為我國(guó)玉米耐鹽鑒定、耐鹽育種和耐鹽機(jī)制等研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

玉米先玉335、鄭單958以及引自美國(guó)的21份自交系和一份衍生F1代（表1）。

1.2 玉米苗期耐鹽性鑒定指標(biāo)

根據(jù)前期玉米苗期耐鹽性鑒定的研究，以室內(nèi)盆栽鑒定方式，以NaCl溶液濃度250 mmol/L時(shí)的出苗天數(shù)、發(fā)芽率、株高、干質(zhì)量（鮮質(zhì)量）變化率及苗情作為玉米苗期耐鹽性鑒定的形態(tài)指標(biāo)。隨機(jī)選取各個(gè)材料飽滿(mǎn)一致的玉米種子，經(jīng)0.1%次氯酸消毒10 min，清水洗凈后置于質(zhì)量相同的營(yíng)養(yǎng)土中，澆灌250 mL的鹽水，以等量清水為對(duì)照，密封栽培盒，于植物生長(zhǎng)室中培養(yǎng)，晝夜溫度為（25±2） ℃/（20±2） ℃，光照時(shí)間12 h/d，相對(duì)濕度60%～80%。每日上午10：00通氣10 min并記錄出苗情況，待幼苗長(zhǎng)至盒蓋，除去密封蓋，并分別澆灌鹽水及清水。每個(gè)材料6個(gè)重復(fù)。待生長(zhǎng)至3葉1心時(shí)，繼續(xù)處理7 d，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 基因組DNA提取及SSR分析

取苗期玉米葉片按李新海等的方法提取玉米基因組DNA，選用28對(duì)SSR引物進(jìn)行材料遺傳多態(tài)性分析[7]。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 出苗率=（出苗數(shù)/播種粒數(shù)）×100%；

鮮（干）質(zhì)量變化率=（對(duì)照質(zhì)量-處理質(zhì)量）/對(duì)照質(zhì)量×100%；

含水量=（鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）/鮮質(zhì)量×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑（規(guī)定時(shí)間內(nèi)的發(fā)芽種子數(shù)/相對(duì)應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）；

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×平均苗長(zhǎng)。

1.4.2 苗情分級(jí) 按付艷等的方法[8]將玉米苗期耐鹽性分為5類(lèi)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用SPSS Duncan檢驗(yàn)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析；聚類(lèi)分析用NTY2.0軟件處理；SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米苗期表型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)室內(nèi)苗期鑒定指標(biāo)，對(duì)苗情與各指標(biāo)作相關(guān)性分析，由表2可看出，株高、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、含水量與苗情相關(guān)性達(dá)極顯著，活力指數(shù)與苗情相關(guān)性不顯著。以株高、鮮（干）質(zhì)量、含水量、苗情為耐鹽性參考指標(biāo)，考查各材料的耐鹽性，方差分析見(jiàn)表3。由表2、表3可知，24份材料在鹽處理下大多指標(biāo)間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，24份材料耐鹽性存在明顯差異。

2.2 材料耐鹽性比較及綜合評(píng)價(jià)

本試驗(yàn)采用多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)法[9]，依據(jù)干質(zhì)量、鮮質(zhì)量、株高、含水量、苗情的多重比較結(jié)果進(jìn)行賦值a=1，b=2，c=3，以此類(lèi)推，計(jì)算均值，均值低的耐鹽性強(qiáng)。由表4可鑒定24份材料的耐鹽性，其中高耐的占25.0%，鹽敏感的占29.2%。

2.3 SSR基因型聚類(lèi)結(jié)果

24份材料在相似系數(shù)0.72處被分為3大類(lèi)（圖1），其中，15（S8324）與16（SX4321）最為相近，相似系數(shù)高達(dá)0.91，3（PHWG5）與4（PHJ31）2個(gè)材料獨(dú)立構(gòu)成一類(lèi)，與其他材料親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，此2個(gè)材料間相距也較遠(yuǎn)，相似系數(shù)只有0745。其中，24（F1）與其親本1（PHW03）及20（LH65）被聚為一類(lèi)，相似系數(shù)分別達(dá)0.87和0.82。大多材料親緣關(guān)系較近，平均在0.77處。

2.4 鹽處理下24份材料耐鹽表型性狀聚類(lèi)結(jié)果

以材料在鹽處理下的成活率、出苗天數(shù)、株高、干質(zhì)量、鮮質(zhì)量、發(fā)芽指數(shù)、含水量這7個(gè)指標(biāo)構(gòu)建耐鹽表型聚類(lèi)樹(shù)狀圖（圖2），24份材料在相似系數(shù)0.37處被分為了2大類(lèi)。其中，在第一類(lèi)中，除17號(hào)材料外，其他都為耐鹽品系，且1號(hào)材料與22號(hào)材料相似系數(shù)最高，達(dá)0.94。在第二大類(lèi)中，鹽敏感材料20號(hào)與中耐鹽材料9號(hào)相似系數(shù)最高，達(dá)0.94；鹽敏感材料14號(hào)與中耐材料11號(hào)被聚為一類(lèi)，相似系數(shù)為0.91。

3 討論

根據(jù)種子萌發(fā)與苗期耐鹽試驗(yàn)可知，種子活力指數(shù)與苗情相關(guān)性不顯著，不能作為苗期耐鹽鑒定指標(biāo)。然而，同一植物品種在不同生育期耐鹽性存在差異，本試驗(yàn)結(jié)果與董志剛等發(fā)現(xiàn)芽苗期和幼苗期番茄耐鹽性有所不同[10]相一致。試驗(yàn)中諸多材料表現(xiàn)苗期耐鹽性強(qiáng)，在萌芽期卻受極顯著抑制，因此，將芽期耐鹽性與苗期耐鹽性聚合到同一個(gè)材料中是耐鹽性玉米新種質(zhì)資源創(chuàng)造的目標(biāo)之一[9]。植物相對(duì)耐鹽性在萌發(fā)期、幼苗期和成株期可能會(huì)不同，因此玉米耐鹽性的研究，還需要對(duì)玉米整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程各個(gè)時(shí)期進(jìn)行全面考察。

單一指標(biāo)難以全面準(zhǔn)確地反映植物耐鹽性的強(qiáng)弱[11-15]。本研究中測(cè)定的8個(gè)指標(biāo)，苗情與株高、干質(zhì)量、鮮質(zhì)量、含水量這些指標(biāo)均成顯著相關(guān)性。方差分析表明，這些指標(biāo)雖都能從不同角度反映種質(zhì)材料的耐鹽性，但各指標(biāo)對(duì)材料耐鹽性的評(píng)價(jià)結(jié)果并不一致，所以在評(píng)價(jià)玉米耐鹽性時(shí)選用綜合評(píng)價(jià)極其重要。這與前人提出的植物資源耐鹽性鑒定，不能使用單一指標(biāo)，而應(yīng)對(duì)多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)才能準(zhǔn)確反映植物耐鹽性的觀點(diǎn)[11-15]是一致的。

本研究中用SSR標(biāo)記和聚類(lèi)分析，從分子水平上對(duì)24份玉米耐鹽相關(guān)材料進(jìn)行遺傳差異分析，結(jié)果表明多數(shù)材料的遺傳相似性較高，說(shuō)明這批材料遺傳基礎(chǔ)狹窄，主要原因是這批自交系均來(lái)自美國(guó)選育的優(yōu)秀自交系，遺傳背景有很大相似性。在玉米育種中應(yīng)選擇遺傳相似系數(shù)較小的作為雜交組合。從圖1來(lái)看，一些耐鹽性高的材料在類(lèi)群中分布比較集中，如二類(lèi)中的5、7、10、8等4份材料中，5、7、8在耐鹽表型形狀中也同屬一類(lèi)，三類(lèi)中3、4獨(dú)立成為一類(lèi)，在耐鹽表型分析中也被聚為一類(lèi)，耐鹽級(jí)別也相同，表明可以從分子角度反映材料的耐鹽特性和遺傳關(guān)系。但是，材料15與16遺傳相似系數(shù)最高，而15屬于中耐，16屬于高敏材料，而在表型聚類(lèi)中，材料15與材料16相似度不高，部分這樣現(xiàn)象可能因?yàn)檫@些基因和耐鹽性及耐鹽表型關(guān)系不大。SSR標(biāo)記的聚類(lèi)結(jié)果與24份材料耐鹽性綜合評(píng)價(jià)及耐鹽表型聚類(lèi)結(jié)果基本一致，表明玉米耐鹽性具有遺傳效應(yīng)。基因從表達(dá)到表現(xiàn)性狀是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，將表型耐鹽性狀與分子標(biāo)記結(jié)合起來(lái)，對(duì)于優(yōu)秀親本的預(yù)測(cè)有幫助。本試驗(yàn)中各材料在萌芽期與苗期耐鹽性的差異，為我們組配高耐鹽品種提供了理論參考。

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