阮建?├钅饒? 崔海燕 張斌 宮永超 丁漢鳳 彭振英

摘要：

選取50個(gè)具有不同耐鹽性的小麥品種種子作為試驗(yàn)材料，用水培法在1.3% NaCl脅迫處理下進(jìn)行芽期和苗期耐鹽性檢測(cè)，于8天時(shí)測(cè)量小麥種子的發(fā)芽率、株高以及根長(zhǎng)，并以此評(píng)價(jià)這50個(gè)小麥品種的苗期耐鹽性差異。結(jié)果從中篩選出1級(jí)耐鹽性小麥品種5個(gè)，分別為煙農(nóng)5158、魯麥21、煙農(nóng)19、煙農(nóng)0428和山農(nóng)紫麥1號(hào)；2級(jí)耐鹽性小麥品種14個(gè)；鹽敏感型小麥品種4個(gè)，分別為石H68-366、滕麥3號(hào)、碧螞4號(hào)和泰農(nóng)18。通過對(duì)50個(gè)供試材料的耐鹽隸屬函數(shù)綜合值進(jìn)行聚類分析，可將其分為五類。本研究可為小麥耐鹽育種提供一定的理論支持。

關(guān)鍵詞：小麥；萌發(fā)率；株高；根長(zhǎng)；耐鹽性

中圖分類號(hào)：S512.101 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2017）04-0005-06

Salt-Tolerance Comparison of Fifty Wheat Varieties at Seedling Stage

Ruan Jian1，2，Li Nana3，Cui Haiyan4，Zhang Bin2，Gong Yongchao3，Ding Hanfeng3，Peng Zhenying1，2

（1. College of Life Sciences， Shandong University， Jinan 250100， China；

2. Biotechnology Research Center， Shandong Academy of Agricultural Sciences/Shandong Provincial

Key Laboratory of Crop Genetic Improvement， Ecology and Physiology， Jinan 250100， China；

3. Shandong Centre of Crop Germplasm Resources， Jinan 250100， China；

4. Maize Research Institute， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China）

Abstract The seeds of 50 wheat varieties with different salt-tolerance were taken as experimental materials. They were used for water culture with 1.3% NaCl to investigate their salt-tolerance during germination and seedling stages. The germination rate， plant height and root length on the 8th day were measured and analyzed to evaluate the salt-tolerance differences of the 50 wheat cultivars.The results showed that five first-grade salt-tolerant varieties （Yannong 5158， Lumai 21， Yannong 19， Yannong 0428 and Shannong Purple Wheat 1）， fourteen second-grade salt-resistant varieties and four salt-sensitive varieties （Shi H68-366， Tengmai 3， Bima 4 and Tainong 18） were screened out. Through cluster analysis based on the salt-tolerant membership function value of 50 wheat germplasm materials， they were divided into five categories. This research could provide certain theoretical supports for salt-resistant breeding in wheat.

Keywords Wheat；Germination rate；Plant height； Root length；Salt tolerance

世界范圍內(nèi)的土壤鹽漬化程度越來越嚴(yán)重，已經(jīng)成為限制農(nóng)作物生長(zhǎng)的主要脅迫環(huán)境，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)的發(fā)展。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，全世界鹽漬土壤面積約9.5×108 hm2，占世界陸地總面積的7.26%[1]。根據(jù)農(nóng)業(yè)部全國(guó)土壤普查資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鹽漬土面積為3 466.7×104 hm2 ，其中已開墾種植的約有666.7×104 hm2。我國(guó)鹽漬土壤主要分布于新疆、內(nèi)蒙、青海以及山東黃河三角洲地帶，并且有逐年增加的趨勢(shì)[1-4]。鹽漬土是我國(guó)重要土地資源的一部分。我國(guó)鹽漬土壤的改良利用已經(jīng)取得巨大成就，將不少鹽堿地改造成了良田。但是許多鹽堿地地處偏遠(yuǎn)，降雨又少，改良相當(dāng)困難。因此，培育耐鹽作物品種是一種既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的措施[4-6]。

小麥?zhǔn)俏覈?guó)三大糧食作物之一，也是鹽堿地的主要栽培作物之一，但是不同小麥品種（系）的耐鹽性差異很大。在人口、糧食、土地矛盾日益加劇的今天，篩選和培育耐鹽性強(qiáng)的小麥品種（系），研究小麥耐鹽機(jī)制，對(duì)于充分利用鹽堿地和解決目前糧食問題具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[7]。

到目前為止，我國(guó)已經(jīng)培育出一些耐鹽小麥品種，如山融3號(hào)、茶淀紅、科遺26、德抗961、德選1號(hào)、冀5418、新冬26等，已經(jīng)成為目前公認(rèn)的典型耐鹽品種[8]。由中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所選育的新冬34號(hào)，具有較強(qiáng)的抗鹽堿能力和顯著的豐產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，單產(chǎn)可達(dá)6 045.0 kg/hm2[9]。2013年，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)選育的青麥6號(hào)旱地小麥良種參加“渤海糧倉”示范，實(shí)現(xiàn)鹽堿地單產(chǎn)6 270.0 kg/hm2的高產(chǎn)，突破了全國(guó)鹽堿地小麥產(chǎn)量紀(jì)錄[10]。

但是目前我國(guó)能夠高效用于小麥耐鹽性品種培育的資源仍然比較缺乏，因此有必要對(duì)我國(guó)的小麥種質(zhì)資源進(jìn)行深入的篩選鑒定。種子萌發(fā)是小麥整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過程的起始，種子在鹽脅迫下萌發(fā)率的高低反映出個(gè)體或品種的耐鹽性差異，因此可以作為個(gè)體或品種早期耐鹽性篩選的依據(jù)[11， 12]，而且小麥芽期和苗期是整個(gè)生育期中對(duì)鹽害比較敏感的階段[13]。本試驗(yàn)挑選50個(gè)耐鹽性不同的小麥品種為材料，用水培法進(jìn)行種子發(fā)芽率和苗期的耐鹽性鑒定，初步分析鹽脅迫對(duì)小麥萌發(fā)的影響，比較不同小麥品種之間的耐鹽性差異，篩選耐鹽小麥材料，為今后篩選耐鹽小麥資源和培育耐鹽品種奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究選用50個(gè)小麥品種為材料（表1）進(jìn)行試驗(yàn)，材料由本實(shí)驗(yàn)室自存。

1.2 鹽脅迫處理

用1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配制含1.3% NaCl的鹽處理溶液。挑選飽滿且大小均勻一致的小麥種子用0.1%升汞溶液消毒15 min后用自來水反復(fù)清洗干凈。用1.3% NaCl鹽處理溶液浸種16 h，待種子充分吸脹后置于鋪有窗紗的培養(yǎng)盒中，每盒整齊擺放72粒種子，下面盛有800 mL鹽處理溶液，使溶液浸沒1/3粒種子。將培養(yǎng)盒置于25℃、16 h光照/8 h黑暗條件下培養(yǎng)，及時(shí)補(bǔ)充適量蒸餾水使每個(gè)培養(yǎng)盒內(nèi)溶液體積保持在800 mL左右。對(duì)照用1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)，其它條件完全相同。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目與方法

1.3.1 種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率測(cè)定 按照小麥種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[14]，在第4天時(shí)測(cè)發(fā)芽勢(shì)，第8天時(shí)調(diào)查發(fā)芽率。試驗(yàn)前期觀察到部分種子雖能萌發(fā)，但后期芽不能正常伸長(zhǎng)，因此將其視為不發(fā)芽。以根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)超過2 cm視為發(fā)芽來計(jì)算發(fā)芽率。

種子發(fā)芽率（%）=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100

1.3.2 株高和根長(zhǎng)調(diào)查 種子萌發(fā)8天時(shí)，每盒隨機(jī)挑選10株正常生長(zhǎng)的小麥測(cè)量其株高和根長(zhǎng)（不足10株者按照實(shí)際數(shù)量進(jìn)行測(cè)量），去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值后分別取平均值。

1.3.3 各項(xiàng)指數(shù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)分析 采用文獻(xiàn)[15]中的方法計(jì)算各小麥品種在鹽脅迫下的相對(duì)耐鹽系數(shù)：

相對(duì)耐鹽系數(shù)（%）=鹽脅迫值/空白對(duì)照值×100

利用Microsoft Excel分別計(jì)算各調(diào)查性狀的平均值（X）、標(biāo)準(zhǔn)差（S）和變異系數(shù)（CV）。根據(jù)各性狀平均值和標(biāo)準(zhǔn)差將供試材料分為5級(jí)，從第1級(jí)的X1﹤X-2S到第5級(jí)的X5﹥X+2S，每個(gè)S為一級(jí)，并依此計(jì)算遺傳多樣性指數(shù)（Shannon-Weaver）：

式（1）中，Pi為某性狀第i級(jí)別內(nèi)材料個(gè)數(shù)占總個(gè)數(shù)的百分比，ln為自然對(duì)數(shù)。

通過Microsoft Excel對(duì)各性狀進(jìn)行隸屬函數(shù)度的計(jì)算，公式[16]如下：

式（2）中，X為小麥各品種的某一指標(biāo)測(cè)定值，Xmax為所試品種中該指標(biāo)測(cè)定值的最大值，Xmin為該指標(biāo)中的最小值。

根據(jù)各性狀的隸屬函數(shù)度計(jì)算出隸屬函數(shù)度綜合值。隸屬函數(shù)度綜合值計(jì)算方法：將各項(xiàng)調(diào)查指標(biāo)的隸屬函數(shù)度相加，即為隸屬函數(shù)度綜合值。采用SPSS分層聚類方法進(jìn)行最短距離（nearest neighbor）、歐氏距離平方（squared Euclidean distance）聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)供試小麥品種發(fā)芽勢(shì)的影響

在種子培養(yǎng)4天時(shí)測(cè)其發(fā)芽勢(shì)（表1）。結(jié)果表明，不同小麥品種發(fā)芽勢(shì)從9.78%至78.70%不等，反映出各小麥品種的耐鹽性差異較大。其中煙農(nóng)5158、魯麥21等5個(gè)品種的發(fā)芽勢(shì)在70%以上，屬于1級(jí)耐鹽性品種；耐鹽級(jí)數(shù)為2級(jí)的小麥品種發(fā)芽勢(shì)也相對(duì)較高，耐鹽性相對(duì)較強(qiáng)；泰農(nóng)18、石H68-366等4個(gè)品種的發(fā)芽勢(shì)均在15%以下，屬于鹽敏感型小麥品種。

2.2 鹽脅迫對(duì)供試小麥品種發(fā)芽率、株高和根長(zhǎng)的影響

鹽處理對(duì)小麥的發(fā)芽率、株高和根長(zhǎng)均有不同程度的抑制。從表2中可以看出，與對(duì)照相比，鹽處理下株高的減少量從23.4%～59.2%不等，耐鹽性較強(qiáng)的品種株高減少量較少，如煙農(nóng)0428和山農(nóng)紫麥1號(hào)。鹽處理下根長(zhǎng)的減少量從31.1%～72.4%不等，比株高的減少幅度略大。鹽處理對(duì)發(fā)芽率的影響較大，鹽處理下發(fā)芽率從10.99%～79.05%不等，耐鹽性差的小麥品種的發(fā)芽率降低近90%，而耐鹽性強(qiáng)的小麥品種的發(fā)芽率僅降低20%左右，如煙農(nóng)5158和魯麥21。

2.3 鹽脅迫處理下不同品種小麥苗期性狀的多樣性分析

在1.3% NaCl處理下，50個(gè)供試小麥品種的4個(gè)苗期性狀差異較大（表3）。發(fā)芽勢(shì)的最大值為78.70%，最小值為9.78%，變異系數(shù)為47.63%，而對(duì)照情況下發(fā)芽勢(shì)的變異系數(shù)僅為1.24%，增加37.4倍。與對(duì)照相比，鹽處理下發(fā)芽率的變異系數(shù)則增加29.1倍。鹽處理下株高和根長(zhǎng)的變異系數(shù)則分別比對(duì)照增加2.0倍和5.2倍。由此可見，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率對(duì)鹽脅迫表現(xiàn)較為敏感，而株高和根長(zhǎng)對(duì)鹽脅迫表現(xiàn)相對(duì)不敏感。然而各性狀的遺傳多樣性指數(shù)在鹽處理與對(duì)照之間相差不大。

2.4 鹽脅迫處理下各小麥品種隸屬函數(shù)綜合值與聚類分析

由表4可以看出，這50個(gè)小麥品種的隸屬函數(shù)綜合值差異較大，從0.08～3.86不等，說明各小麥品種的耐鹽性有較大差異。根據(jù)隸屬函數(shù)度綜合值用SPSS分層聚類方法進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖1。表明，這50個(gè)小麥品種根據(jù)其耐鹽性可大體上聚為5個(gè)分支，與其耐鹽級(jí)數(shù)基本吻合。

3 討論與結(jié)論

農(nóng)作物不同生育階段的耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)可采用多種方法進(jìn)行，其中發(fā)芽期耐鹽性鑒定可在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)大量品種進(jìn)行鑒定，具有可操作性強(qiáng)、周期短、效率高的特點(diǎn)，可用于大批量小麥品種耐鹽性初步評(píng)價(jià)，有助于小麥耐鹽品種的選育。

鹽脅迫對(duì)小麥的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過程都具有較大影響，其中以對(duì)芽期的影響更為顯著。芽期是小麥鹽害較為敏感的時(shí)期之一，直接決定了種子

在鹽害環(huán)境下能否出苗。在種子萌發(fā)初期，通過統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽勢(shì)就可以初步看出品種的耐鹽強(qiáng)弱程度。本研究用1.3% NaCl處理，對(duì)50個(gè)小麥材料的芽期耐鹽性進(jìn)行了比較，鑒定出芽期相對(duì)耐鹽系數(shù)在70%以上的品種5個(gè)；相對(duì)耐鹽系數(shù)在50%～70%之間的小麥品種14個(gè)。通過芽期耐鹽性鑒定，可以篩選出芽期耐鹽性較強(qiáng)的小麥材料，為小麥芽期耐鹽性研究提供基礎(chǔ)信息。

有研究認(rèn)為小麥的苗期耐鹽性是最為重要的，苗期是小麥生長(zhǎng)由異養(yǎng)過渡到自養(yǎng)的時(shí)期，是小麥一生對(duì)鹽漬逆境最敏感的時(shí)期[8，20]。本研究以苗期的相對(duì)根長(zhǎng)和相對(duì)株高作為小麥耐鹽性篩選的兩種參考指標(biāo)進(jìn)行苗期耐鹽性鑒定。結(jié)果表明，在鹽脅迫下，根長(zhǎng)減少量從31.1%至72.4%不等，株高減少量從23.4%至59.2%不等，根長(zhǎng)的減少幅度略大于株高的減少幅度，說明小麥根系對(duì)鹽脅迫的敏感性更大一些，這與前人研究結(jié)果相一致[8，17-19，21，22]。根長(zhǎng)減少量低于30%的小麥有5個(gè)，這與通過發(fā)芽勢(shì)篩選得到的耐鹽小麥品種結(jié)果相一致。

本研究通過對(duì)50個(gè)小麥材料進(jìn)行芽期和苗期耐鹽性鑒定，篩選出耐鹽性較強(qiáng)的小麥品種5個(gè)，分別是煙農(nóng)5158、魯麥21、煙農(nóng)19、煙農(nóng)0428和山農(nóng)紫麥1號(hào)。該研究結(jié)果可為小麥耐鹽育種提供理論和技術(shù)支撐，同時(shí)也可為進(jìn)一步提高鹽漬化土壤小麥改良提供技術(shù)支撐。

參 考 文 獻(xiàn)：

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