王 偉，張 宸，曹平平，鄒景偉，王偉偉，鈕力亞，王奉芝，于 亮*

(1.河北省農(nóng)作物耐鹽堿評(píng)價(jià)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/滄州市農(nóng)林科學(xué)院，河北 滄州 061000；2.滄縣鑫翰種植專業(yè)合作社，河北 滄縣 061731)

【研究意義】小麥?zhǔn)鞘澜缟现饕募Z食作物，我國(guó)是世界上小麥生產(chǎn)和消費(fèi)的第一大國(guó)。土壤鹽堿化是影響作物生長(zhǎng)的重要逆境因素，鹽堿土壤對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的形成具有重要的抑制作用。我國(guó)土壤鹽堿化的面積近1億hm2，其中河北省鹽堿地總面積約71.61萬(wàn)hm2，而且河北省濱海鹽堿地是我國(guó)鹽堿地的主要類型之一[1]。培育和推廣耐鹽堿的小麥品種是發(fā)展鹽堿地小麥生產(chǎn)最為經(jīng)濟(jì)有效的措施[2]，而且小麥品種的遺傳脆弱性是小麥育種不易突破的瓶頸之一。因此，選育耐鹽堿小麥品種具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】耐鹽種質(zhì)資源的鑒定和評(píng)價(jià)是培育耐鹽小麥品種重要的前提和保證[3]。小麥的芽期和苗期是全生育時(shí)期中對(duì)鹽堿脅迫較為敏感的時(shí)期[4]，目前小麥的耐鹽堿性鑒定多集中在這兩個(gè)時(shí)期[5-6]。誘變育種是小麥新品種選育和種質(zhì)資源創(chuàng)新的重要手段?；瘜W(xué)方法誘發(fā)基因突變是小麥遺傳改良的重要途徑之一[7]。疊氮化鈉(NaN3)是應(yīng)用于植物化學(xué)誘變的高效低毒的化學(xué)誘變劑之一。疊氮化鈉已在小麥[8-9]、玉米[10]、水稻[11]、大麥[12-13]，大豆[14]等農(nóng)作物上加以應(yīng)用。另外，張希太[15-17]等研究小麥疊氮化鈉誘變后代在株高、芒型、穗型等農(nóng)藝性狀的變異特征，并從分子水平證明了疊氮化鈉對(duì)小麥的誘變效果?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】滄麥6005是滄州市農(nóng)林科學(xué)院育成的一個(gè)抗旱耐鹽堿性突出的囯審小麥品種，我們已獲得其疊氮化鈉誘變?nèi)后w。目前，鮮有對(duì)疊氮化鈉誘變構(gòu)建的小麥突變體庫(kù)進(jìn)行耐鹽性研究的報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以滄麥6005及其72個(gè)疊氮化鈉誘變的突變家系作為研究對(duì)象，采用人工海水配方[17]鹽脅迫研究此小麥誘變?nèi)后w的芽、苗期的耐鹽性，并與滄麥6005進(jìn)行比較分析，以期發(fā)掘出適合濱海鹽堿地實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的強(qiáng)耐鹽小麥種質(zhì)，這對(duì)于培育耐鹽的小麥新品種具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料

滄麥6005是滄州市農(nóng)林科學(xué)院育成的一個(gè)小麥品種，審定編號(hào)為國(guó)審麥2010013。其耐鹽堿性突出，適合在滄州濱海鹽堿地種植。來(lái)自于滄麥6005的72個(gè)疊氮化鈉誘變家系，屬于誘變第9代(M9)，各家系的農(nóng)藝性狀及耐鹽表現(xiàn)基本穩(wěn)定。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 芽期耐鹽性評(píng)價(jià) 根據(jù)人工海水配方配置人工海水原液，按照體積稀釋為40 %[18]。在培養(yǎng)皿中放兩層濾紙，分別加入去離子水(對(duì)照)和40 %人工海水15 mL，每個(gè)處理30粒種子，3次重復(fù)。置于光照培養(yǎng)箱發(fā)芽(25 ℃恒溫，光照16 h)。7 d后調(diào)查發(fā)芽數(shù)，并隨機(jī)挑選10株幼苗調(diào)查芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)、根數(shù)、芽鮮重、根鮮重及根冠比。最后計(jì)算發(fā)芽率、相對(duì)鹽害率和各指標(biāo)的相對(duì)值[19]。

1.2.2 苗期耐鹽性評(píng)價(jià) 選出經(jīng)芽期耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)較好的品系，種子消毒處理后置于培養(yǎng)皿中用去離子水在25 ℃光照培養(yǎng)箱中萌動(dòng)發(fā)芽，4 d后挑選生長(zhǎng)一致的幼苗10棵，置于懸浮在周轉(zhuǎn)箱上的打孔塑料泡沫板上，3次重復(fù)。以改良Hoagland營(yíng)養(yǎng)液在21 ℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，生長(zhǎng)至2葉1心時(shí)測(cè)量植株初始株高和根長(zhǎng)(光照14 h)。處理組于營(yíng)養(yǎng)液中加入相當(dāng)于40 %人工海水，在處理的14 d后測(cè)量對(duì)照組與處理組株高、根長(zhǎng)、地上部干重和地下部干重，計(jì)算株高增長(zhǎng)量和根長(zhǎng)增長(zhǎng)量，并計(jì)算出4個(gè)性狀的相對(duì)值，相對(duì)性狀值=鹽脅迫處理下性狀值/對(duì)照條件下性狀值[19]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel和SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算各性狀的均值和相對(duì)值，進(jìn)行相關(guān)分析，主成分分析，及聚類分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 人工海水脅迫下滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w芽、苗期耐鹽鑒定

從表1可知，在40 %人工海水脅迫下，小麥芽期根數(shù)和根冠比含量增加，其余指標(biāo)均降低，說(shuō)明鹽脅迫顯著影響了種子萌發(fā)。其中芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)、芽鮮重、根鮮重和根冠比受抑制作用較大，下降幅度普遍在50 %～60 %，發(fā)芽率受抑制作用較小，下降幅度為12.32 %。從表2可知，在40 %人工海水脅迫下，株高、根長(zhǎng)、地上部干重和地下部干重均降低，說(shuō)明鹽脅迫顯著影響小麥苗期的生長(zhǎng)，4個(gè)指標(biāo)下降幅度均在15 %～21 %。表明小麥芽期和苗期2個(gè)不同時(shí)期的不同指標(biāo)對(duì)鹽脅迫的敏感性存在差異，單一指標(biāo)僅能反應(yīng)部分耐鹽性，多指標(biāo)綜合才能夠更全面地評(píng)價(jià)其耐鹽性。

2.2 人工海水脅迫下滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w芽期耐鹽指標(biāo)的相關(guān)分析

對(duì)小麥芽期和苗期耐鹽性指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析(表3)，芽期的相對(duì)發(fā)芽率與相對(duì)鹽害率呈極顯著負(fù)相關(guān)；相對(duì)鹽害率與相對(duì)芽長(zhǎng)、相對(duì)根長(zhǎng)、相對(duì)根數(shù)、相對(duì)芽鮮重和相對(duì)根鮮重呈極顯著負(fù)相關(guān)；相對(duì)芽長(zhǎng)與相對(duì)根冠比呈極顯著負(fù)相關(guān)；相對(duì)根冠比與相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)鹽害率、相對(duì)根數(shù)相關(guān)關(guān)系不顯著，相對(duì)芽長(zhǎng)與相對(duì)根鮮重相關(guān)關(guān)系亦不顯著；其他指標(biāo)間呈顯著或極顯著正相關(guān)。同時(shí)，相對(duì)株高增長(zhǎng)量、相對(duì)根長(zhǎng)增長(zhǎng)量、相對(duì)地上部干重和相對(duì)地下部干重4指標(biāo)兩兩之間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(表4)，說(shuō)明鹽脅迫對(duì)小麥苗期的4個(gè)指標(biāo)的影響趨勢(shì)是一致的。

2.3 人工海水脅迫下滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w芽、苗期耐鹽指標(biāo)的主成分分析

對(duì)滄麥6005及其72個(gè)誘變家系芽期耐鹽指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，從表5可知，可以選擇2個(gè)獨(dú)立的主成分作為小麥芽期耐鹽鑒定綜合指標(biāo)，能解釋總變異的79.55 %?；敬砹?個(gè)原始指標(biāo)的絕大部分信息。同時(shí)，選擇2個(gè)獨(dú)立的主成分作為小麥苗期耐鹽鑒定綜合指標(biāo)，能解釋總變異的84.28 %。

表1 人工海水脅迫下滄麥6005疊氮化鈉誘變系芽期指標(biāo)的比較

表2 人工海水脅迫下滄麥6005疊氮化鈉誘變系苗期指標(biāo)的比較

表3 人工海水脅迫下滄麥6005疊氮化鈉誘變系芽期耐鹽指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

表4 人工海水脅迫下滄麥6005疊氮化鈉誘變系苗期耐鹽指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

表5 各主成分的特征值和貢獻(xiàn)率

單指標(biāo)的特征向量絕對(duì)值越大，在主成分中的作用就越大，各指標(biāo)的特征向量見(jiàn)表6。芽期第1主成分中起主要作用的單指標(biāo)是相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)芽長(zhǎng)、相對(duì)芽鮮重，這3個(gè)指標(biāo)均與耐鹽能力呈正相關(guān)，主要體現(xiàn)小麥芽期芽的耐鹽表現(xiàn)；第2主成分中起主要作用的單指標(biāo)是相對(duì)根長(zhǎng)、相對(duì)根鮮重、相對(duì)根冠比，這3個(gè)指標(biāo)均與耐鹽能力呈正相關(guān)，亦主要體現(xiàn)小麥芽期根的耐鹽表現(xiàn)。同時(shí)，在小麥苗期耐鹽指標(biāo)的主成分分析中，起主要作用的是第1主成分。

表6 小麥芽期和苗期耐鹽指標(biāo)的特征向量

2.4 人工海水脅迫下滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w芽、苗期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

用主成分分析獲得的各材料各主成分的因子得分作為鑒定小麥芽期和苗期耐鹽性的綜合指標(biāo)。計(jì)算各時(shí)期各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及權(quán)重值，進(jìn)而得到各材料不同時(shí)期的耐鹽性綜合評(píng)價(jià)值D。D值是純數(shù)值，其范圍為[0,1]，D值越大，耐鹽性越強(qiáng)。然后，采用K-均值聚類方法將供試材料的耐鹽性分為髙耐、耐鹽、中耐、敏感、高感5個(gè)級(jí)別。

從表7可知，小麥芽期5個(gè)耐鹽級(jí)別材料的份數(shù)依次為12、29、22、29、1，分別占供試材料的16.22 %、39.19 %、29.73 %、13.51 %、1.35 %。同時(shí)，在芽期耐鹽等級(jí)為高耐鹽和耐鹽的41個(gè)品系中，在小

表7 小麥芽期和苗期耐鹽鑒定

表8 41個(gè)材料芽期和苗期鑒定結(jié)果

表9 芽期和苗期耐鹽性的相關(guān)系數(shù)

麥苗期耐鹽鑒定的5個(gè)耐鹽級(jí)別材料的份數(shù)依次為2、3、14、17、5，分別占供試材料的4.88 %，7.32 %，34.15 %，41.46 %，12.20 %。

根據(jù)參試材料芽期的耐鹽性鑒定的結(jié)果，選擇芽期耐鹽等級(jí)為1級(jí)和2級(jí)的41份材料進(jìn)行苗期耐鹽性鑒定(表8)。依據(jù)D值，對(duì)41份材料苗期的耐鹽性等級(jí)進(jìn)行劃分，發(fā)現(xiàn)苗期耐鹽等級(jí)為1級(jí)的材料2份，分別為SAM23和SAM71。滄麥6005芽期耐鹽性鑒定等級(jí)為1級(jí)(髙耐)，苗期的耐鹽性鑒定等級(jí)為2級(jí)(耐鹽)。

2.5 滄麥6005及其誘變?nèi)后w芽期和苗期耐鹽性比較

對(duì)滄麥6005及其誘變家系芽期和苗期耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)D值進(jìn)行相關(guān)分析，得到相關(guān)系數(shù)為0.8315。說(shuō)明滄麥6005及其誘變?nèi)后w芽期和苗期的耐鹽性相關(guān)關(guān)系極顯著存在。但是仍然存在，芽期耐鹽性強(qiáng)的材料苗期的耐鹽性不一定強(qiáng)。進(jìn)一步分析芽期和苗期的耐鹽性鑒定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)芽期和苗期耐鹽性均表現(xiàn)突出的2份材料，而且D值均大于野生型滄麥6005。

3 討 論

3.1 關(guān)于小麥芽期和苗期鹽脅迫試劑的選擇

對(duì)于小麥芽期和苗期的耐鹽堿鑒定，不同的育種家有其傳統(tǒng)的耐鹽堿鑒定的經(jīng)驗(yàn)方法。就鑒定的鹽分而言，即可以單鹽鑒定(僅NaCl)[2,4]，也有多種鹽分配比，還有人工海水耐鹽鑒定[5,18]等。本研究綜合前人的研究結(jié)果[5,18]，確定在小麥的芽期和苗期均采用40 %的人工海水脅迫進(jìn)行耐鹽性鑒定。雖然人工海水鹽分離子相對(duì)比較全面，但與實(shí)際的自然條件下的濱海鹽堿地土壤離子組成還是有一定程度的差異。因此，目前，迫切需要一種室內(nèi)、快速、高效的進(jìn)行小麥耐鹽堿鑒定的“人工鹽堿地”試劑配方，以保證篩選出的小麥種質(zhì)具有較強(qiáng)的大田適應(yīng)性，為今后耐鹽堿小麥種質(zhì)資源篩選和品種選育提供參考。

3.2 滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w芽期和苗期耐鹽性比較分析

小麥芽期耐鹽性是保證鹽堿地小麥種子出苗的基礎(chǔ)。苗期是小麥生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)鹽害最為敏感的階段，小麥苗期耐鹽性是保證苗全、苗齊的基礎(chǔ)。所以小麥芽期和苗期的耐鹽性強(qiáng)弱對(duì)小麥生產(chǎn)實(shí)踐更具有現(xiàn)實(shí)意義。有研究表明，小麥芽期的耐鹽性和苗期的耐鹽性不存在顯著的相關(guān)性[2,19-20]，可能與芽期和苗期的耐鹽機(jī)理不同有關(guān)。而研究結(jié)果中，芽期耐鹽性強(qiáng)的材料苗期的耐鹽性不一定強(qiáng)，但是針對(duì)滄麥6005的該誘變?nèi)后w芽期和苗期的耐鹽性正向相關(guān)關(guān)系極顯著存在，這可能是由于材料均來(lái)源于強(qiáng)耐鹽堿的滄麥6005的原因。進(jìn)一步分析芽期和苗期的耐鹽性鑒定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)芽期和苗期耐鹽性均表現(xiàn)突出的2份材料，其D值均大于野生型滄麥6005，也就是說(shuō)這2個(gè)家系芽、苗期的耐鹽性均強(qiáng)于滄麥6005。所以，疊氮化鈉誘變方法可以產(chǎn)生比野生型小麥在某一方面更有特色的材料。

3.3 小麥全生育耐鹽性多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)

科學(xué)、準(zhǔn)確、有效的耐鹽堿評(píng)價(jià)體系對(duì)判斷小麥種質(zhì)資源耐鹽堿的真實(shí)性至關(guān)重要。確立小麥耐鹽堿鑒定的方法和指標(biāo)是篩選小麥抗逆資源的重要內(nèi)容。目前，小麥耐鹽堿性評(píng)價(jià)方法多樣，主要分為單指標(biāo)分析和多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)兩類。單指標(biāo)分析主要用相對(duì)鹽害率或鹽害指數(shù)評(píng)價(jià)小麥耐鹽堿性[2,4]，多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)包括打分法[21]、模糊隸屬函數(shù)法[3]、指標(biāo)排序法[22]、主成分分析綜合評(píng)價(jià)[23]等方法。小麥的芽期和苗期是全生育時(shí)期中對(duì)鹽堿脅迫較為敏感的時(shí)期[4]，目前小麥的耐鹽堿性鑒定多集中在這兩個(gè)時(shí)期[3,5]。若要對(duì)小麥種質(zhì)資源進(jìn)行更為全面的耐鹽堿評(píng)價(jià)，還有待于在鹽堿地上進(jìn)行全生育期的耐鹽堿鑒定。雖然對(duì)于小麥全生育期耐鹽堿鑒定評(píng)價(jià)方法已有相關(guān)報(bào)道[20,24]，但是其鑒定方法和標(biāo)準(zhǔn)尚需進(jìn)一步修改和完善。對(duì)于小麥耐鹽堿種質(zhì)的精準(zhǔn)鑒定評(píng)價(jià)，或許還應(yīng)該結(jié)合生理生化指標(biāo)的比較和耐鹽堿分子標(biāo)記加以輔助，從而提高耐鹽堿鑒定的效率和準(zhǔn)確性，最終篩選到能夠有效利用于小麥耐鹽堿品種培育的種質(zhì)資源。

4 結(jié) 論

(1)在40 %人工海水鹽脅迫下，小麥芽期根數(shù)和根冠比含量增加，其余指標(biāo)均降低。小麥苗期株高、根長(zhǎng)、地上部干重和地下部干重均降低。說(shuō)明鹽脅迫顯著影響小麥芽期和苗期的生長(zhǎng)。

(2)小麥芽期和苗期耐鹽性指標(biāo)相關(guān)分析結(jié)果表明：小麥芽期的相對(duì)鹽害率與相對(duì)芽長(zhǎng)、相對(duì)根長(zhǎng)、相對(duì)根數(shù)、相對(duì)芽鮮重和相對(duì)根鮮重呈極顯著負(fù)相關(guān)；相對(duì)芽長(zhǎng)與相對(duì)根冠比呈極顯著負(fù)相關(guān)；相對(duì)根冠比與相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)鹽害率、相對(duì)根數(shù)相關(guān)關(guān)系不顯著，相對(duì)芽長(zhǎng)與相對(duì)根鮮重相關(guān)關(guān)系亦不顯著；其他指標(biāo)間呈顯著或極顯著正相關(guān)。小麥苗期的相對(duì)株高增長(zhǎng)量、相對(duì)根長(zhǎng)增長(zhǎng)量、相對(duì)地上部干重和相對(duì)地下部干重4指標(biāo)兩兩之間均呈極顯著正相關(guān)。

(3)主成分分析結(jié)果表明：在小麥芽期耐鹽指標(biāo)的主成分分析中，第1主成分主要體現(xiàn)小麥芽期芽的耐鹽表現(xiàn)；第2主成分主要體現(xiàn)小麥芽期根的耐鹽表現(xiàn)。同時(shí)，在小麥苗期耐鹽指標(biāo)的主成分分析中，起主要作用的是第1主成分。

(4)聚類分析將滄麥6005和73個(gè)家系分為5類，其中，滄麥6005芽期耐鹽性鑒定等級(jí)為1級(jí)(髙耐)，苗期的耐鹽性鑒定等級(jí)為2級(jí)(耐鹽)，芽期和苗期耐鹽鑒定等級(jí)均為1級(jí)的材料2份，分別為SAM23和SAM71。