地毯草耐盐浓度梯度筛选与临界盐浓度研究

黄小辉，廖 丽，白昌军，王志勇1,，4

(1.海南大学热带作物种质资源保护与开发利用教育部重点实验室，海南 海口 570228；2.海南大学农学院，海南 儋州 571737；3.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所热带牧草研究中心，海南 儋州571737；4.江苏省滩涂生物资源与环境保护重点建设实验室，江苏 盐城 224051)

随着改革开放及滨海地区的经济发展，城市环境越来越引起人们的关注。然耕地次生盐碱化和草地盐碱化面积呈增加趋势[1-2]。草坪作为园林绿化的重要组成部分，对城市环境起着保护、改善和美化的作用，其数量与质量已成为衡量当地园林绿化水平和环境质量的标准[3-4]。因此，选择适于滨海地区园林绿化的优质耐盐草坪草显得尤为重要[4-5]。地毯草(Axonopuscompressus)是优良暖季型草坪草之一[6-7]，广泛分布于世界热带和亚热带地区(27° N～27° S)，种内遗传变异丰富，不同地理来源的地毯草在形态特征、农艺性状等方面表现出丰富的遗传差异[8-9]。然而，关于地毯草种质资源的优异种质筛选与耐盐性鉴定方面研究甚少[4,8,10-11]。

目前，国内外学者已对大量植物开展了耐盐性研究[12-15]。对植物耐盐性而言，水培调控比其他调控措施，具有更方便、简洁、易控制等优点，因而受到越来越多研究者的青睐。在草类植物耐盐性鉴定方面，已通过此技术开展了大量的研究[16-20]。植物的抗盐评价指标很多[19,21-22]，选用不同的指标进行评价，可能得出不一样的结论[23-25]。对于不同繁殖方式的草类植物，用种子繁殖的通常用发芽率、幼苗茎或根系生长量等指标来进行抗盐性评价[21,26-29]，而对于营养体繁殖的植物，叶片枯黄率最能反映其在盐胁迫下的坪用质量，是其抗盐评价的关键指标，尤其在进行大规模种质资源的抗盐性评价时，具有操作简单快速准确的特点[6,16,19,30]。

许多暖季型草坪草的耐盐性存在属间及种间的抗盐性差异[18]。Uddin等[4]通过水培法利用茎的相对生长速率为指标进行研究，结果表明，地毯草相对于其他草坪草耐盐性较弱。席嘉宾[31]利用土培法对15份地毯草种质研究发现，地毯草野生种质资源不同株系之间的耐盐性能也存在着一定的差异，并且得出‘华南地毯草’和云南思茅株系具有相对较好的抗盐性。本研究在开展华南地区本土地毯草野生种质资源的收集、整理和评价的基础上，根据陈静波等[22]快速鉴定与评价地毯草耐盐性的水培法和叶片枯黄率指标进行地毯草耐盐鉴定，分析地毯草对盐胁迫的响应及临界浓度，以期为筛选优异耐盐地毯草新品种选育、抗盐育种的亲本材料以及大批地毯草种质资源耐盐性的快速鉴定提供理论依据和基础。

1 材料与方法

1.1试验地概况 试验地位于中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所温室大棚(大棚四周为铁丝网，顶端为钢化玻璃，四周具有良好的通风性能)内进行，地理坐标为19°31′ N，109°34′ E，海拔131 m，属热带季风气候，太阳辐射强，光热充足，年平均光照时数在2 000 h以上。雨量适中，年降水量900～2 200 mm，年均1 815 mm。由于受季风影响，全年雨量分布很不均匀，干季雨季分明。5-10月为雨季，占年降水量的84%；11月-次年4月为干季，占年降水量的16%。试验期间正处干季，降水量少，平均气温24 ℃左右。

1.2试验材料 试验所用的地毯草是多年选育的优良品系(A37)，具有较强的抗逆性和坪用价值。

1.3试验方法

1.3.1材料预培养 取带有3个节的地毯草(A37)，插入装有石英砂的250 mL塑料杯(直径6.5 cm，高9.5 cm，杯底打孔)内，每杯种4个茎段，共4杯，塑料杯悬挂于有54孔的底部有铁丝支撑的泡沫板上，泡沫板放在45 L大周转箱(66.5 cm×45.5 cm×17.0 cm)上，周转箱内放入1/2 Hoagland营养液40 L，不间断地通气，营养液浸没杯底，培养2个月。

1.3.2处理方法 2个月后，小心地将茎段从中取出，选取大小一致的小苗种入同上所述的塑料杯中，每杯3株，所有种源进行隔离处理，以避免不同种源间根系分泌物的干扰，将种有小苗的塑料杯悬挂于有孔的泡沫板上，泡沫板放在2.5 L小桶(直径17 cm，高15 cm)上，每份材料每个处理单独种植一个小桶，4个重复，每桶放2 L 1/2 Hoagland营养液，根据前期预试验和Uddin等[4]的研究结果，设0、20、40、60、80、100、120、140、160和180 mmol·L-110个盐处理浓度，营养液pH值5.5～6.0，盐为NaCl，处理前统一修剪，修剪高度为4.0 cm，并沿四周修剪至杯体边缘处，杯体边缘外全部剪除。为减少盐冲击效应，盐以每天20 mmol·L-1的浓度逐渐增加，各处理达到最高浓度后，再处理四周，处理期间不间断地通气，每隔7 d换一次营养液，每天调节营养液pH值为5.5～6.0，补充挥发的水分。营养液用去离子水配制。

1.4测定指标与方法 参考Uddin等[4]、陈静波等[19]、胡化广和张振铭[32]、Wu[33]的方法。在处理结束后，选用叶色、坪用品质和枯黄率为观测指标。

1.4.1叶色 观察记录每个盐处理浓度下，不同草坪草遗传色的变化，目测法并对颜色赋分，重复4次求平均值。颜色分级与赋分标准，共分为9级，叶色：蓝绿(9分)、深绿(7分)、绿(5分)、浅绿(3分)、黄绿(1分)[34-35]。

1.4.2坪用质量 采用目测法，参照美国国家草坪评比项目(The National Turfgrass Evaluation Program，NTEP)标准，以草坪的密度、质地、均一性等为指标进行评分，最好为9分，6分为可以接受，0分为草坪死亡。3人或3人以上打分求平均值。

1.4.3枯黄率 采用目测打分法记录各材料叶片枯黄率(LF，5%以下表示草坪草基本上没有黄叶出现，50%表示草坪草有一半枯黄；95%以上表示基本上没有绿叶而死亡)[19,34-36]。

1.5数据处理 叶色、叶片枯黄率和坪用品质用SPSS 16.0 和EXCEL 2003软件进行数据分析。

耐盐阈值：用SPSS 16.0 软件对每个处理的叶片枯黄率(LF)和盐离子浓度(X，mol·L-1)之间进行一元二次曲线回归分析(回归方程为LF=a+bX+cX2，其中系数a、b和c因处理而异)，并根据回归方程求解出叶片枯黄率LF为50%时的盐离子浓度X，表示为X50%[19,23]。

2 结果

2.1盐胁迫对地毯草坪用品质的影响 随NaCl浓度的逐渐提高，地毯草的坪用品质呈不断下降的趋势(表1)。0～40 mmol·L-1浓度处理间的坪用品质差异不显著(P>0.05)，20 mmol·L-1浓度处理与对照草坪坪用品质相当，但显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)高于其他浓度处理的坪用质量(40 mmol·L-1浓度处理除外)。在0～120 mmol·L-1浓度处理下，地毯草坪用品质都超过了6分，且极显著高于高浓度(140～180 mmol·L-1)处理。在180 mmol·L-1处理下，草坪几乎接近于死亡(坪用品质评分为2.50分)(表1)。

2.2盐胁迫对地毯草叶色的影响 随着浓度的提高，地毯草草坪的叶色评分呈下降趋势(表1)。在低浓度盐处理下(0～60 mmol·L-1)，地毯草叶色评分高于中等浓度(80～120 mmol·L-1)或高浓度(140～180 mmol·L-1)处理的叶色。在0～60 mmol·L-1盐离子胁迫下，地毯草叶色评分变化不显著；在80～180 mmol·L-1浓度处理下，地毯草叶色评分极显著(P<0.01)低于对照。在高浓度处理下，叶色评分下降比较显著，尤其在180 mmol·L-1浓度下，95%的叶片都变为黄色或褐色，远远低于可接受的评分标准。

2.3盐胁迫对地毯草叶片枯黄率的影响 0～140 mmol·L-1浓度盐处理下，地毯草的叶片枯黄率都低于50%，其中在0～40和40～80 mmol·L-1处理下，枯黄率分别小于5.00%和小于10.00%，且它们之间差异不显著(P>0.05)；而在120～180 mmol·L-1浓度处理下，随着浓度的增加，地毯草的叶片枯黄率极显著高于低浓度(0～80 mmol·L-1)处理。在140 mmol·L-1时，枯黄率接近于50%，而在160和180 mmol·L-1浓度处理下，枯黄率分别高达75.00%和87.50%，极不利于地毯草的生长(表1)。

2.4各指标间的相关性分析 叶色、坪用品质和叶片枯黄率之间的相关性非常高，均超过了0.98，且都达到极显著水平(P<0.01)(表2)。

2.5耐盐阈值的计算 试验分别以地毯草不同盐浓度胁迫后28 d时的枯黄率作为自变量，以盐浓度作为因变量建立回归方程，求得盐胁迫后28 d时的盐浓度相对于叶片枯黄率的一元二次回归方程：LF=3.3408 85-184.090 6X+3693.181X2(R=0.992 5，R0.01=0.855 5)。以其他草坪草耐盐研究[19,32,37]为参考，以枯黄率下降50%作为地毯草存活临界盐离子浓度，得出地毯草具有50%存活临界盐离子浓度为141 mmol·L-1。

表1 盐胁迫(28 d)对地毯草坪用质量、叶色和枯黄率的影响

表2 各指标之间的相关系数

3 讨论与结论

土壤盐分被认为是限制植物生长的主要因子之一[4]。植物在盐胁迫下，盐离子在植物体内不断积累，对植物叶片造成离子伤害，使叶片呈烧焦状枯黄[16]。许多地区由于水资源匮乏，用含盐的非饮用水长期灌溉草地，会造成土壤的盐碱化[16,30,38]。种植抗盐性强的植物以抵抗较高盐危害是土壤改良的有效途径之一[18,30]。草坪草在受到盐胁迫时，所有草坪草的枯黄症状均先从老叶开始。较高盐浓度条件下，抗盐性差的植物中上部叶片也开始黄化，并最终死亡，而抗盐性强的植物叶片则保持绿色[18]。

目前，草坪草种质资源的收集、评价和育种研究是全球草坪草研究热点之一。地毯草作为重要的暖季型草坪草种之一，国内外学者已对部分地区地毯草种质遗传特性和抗性方面开展了一些研究[4,8,10-11]。结果表明，地毯草种内均存在着丰富的遗传变异，具体表现在外部形态、生理、抗性(抗寒、抗寒、耐阴、抗盐等)等特性上。因此，要筛选优质耐盐的地毯草进行盐碱地绿化，耐盐性鉴定非常重要。地毯草的耐盐性相对于其他草坪草，其耐盐性能较差，各株系之间存在较大差异，但地毯草耐粗放性管理使其更具有开发前景[4,8-9,20,32-34]。然而，目前对地毯草的耐盐性研究相对甚少[4]，尤其是缺乏快速鉴定技术体系，针对此现状，在前人研究的基础上[22]，开展地毯草耐盐性评价，为地毯草可持续利用和改良提供依据。

筛选耐盐的植物资源是遗传改良工作的基础，通常采用的筛选耐盐植物基因型方法主要有2种：土培和水培。前人研究表明，相对于其他方法，水培条件易受控制，影响因子相对较少，已广泛利用在草坪草耐盐性鉴定方法研究[4,16,19]。本研究以此理论为基础，采用大塑料盆进行集中培养，而后用小塑料桶进行分开处理，消除不同盐浓度处理间的误差。以坪用品质、叶色和叶片枯黄率为指标，初步评价了地毯草对盐胁迫的响应差异，结果表明，在不同盐浓度处理下，地毯草耐盐性达到显著(P<0.05)或极显著差异(P<0.01)。

耐盐性的筛选指标主要是外部形态指标(叶片枯黄率、叶片开始出现烧伤的时间、死亡率等)、生长量指标(根系生长量、根系长度、枝叶长度、发芽率或发芽势等)、生理指标(渗透势、无机离子、保护酶、有机渗透调节物、叶绿素等)等来判断植物的耐盐性[23]。相对于大批量筛选草坪草或其他植物的种质资源而言，如何利用低成本且劳动强度低的指标来快速鉴定已成为科研工作者的首要目标。陈静波等[23]利用不同评价指标对暖季型草坪草耐盐性进行评价，结果表明，各指标之间达到极显著差异(P<0.01)。不同指标之间测定时间都达到显著差异(P<0.05)，其中枯黄率使用的时间最短。目前，前人已通过枯黄率来快速鉴定狗牙根(Cynodondactylon)、结缕草(Zoysiajaponica)、海雀稗(Paspalumvaginatum)、钝叶草(Stenotaphrumhelferi)等草坪草的耐盐性差异[25]，这为本研究提供了理论参考。本研究表明，不同指标(叶色、坪用质量和枯黄率)之间相关性都达到极显著水平(P<0.01)。因此，利用枯黄率来评估地毯草耐盐性差异是可行的，这与前人研究结果一致[22]。本研究可为今后鉴定地毯草种质资源耐盐性差异提供参考，为选育出耐盐性强的草坪草新品种和耐盐育种的亲本材料提供试验依据。

对Paspalumvaginatum、Zoysiamatrella、Cynodondactylon、Eremochloaophiuroides、Axonopuscompressus、Axonopusaffinis等8种热带草坪草的耐盐性研究表明，不同草坪草耐盐性存在显著差异，其中地毯草的耐盐性相对较差[4]。本研究以此为基础，设置相应的浓度处理(0～180 mmol·L-1)，结果表明，不同浓度处理下，地毯草耐盐性随盐浓度的提高呈下降趋势，低浓度处理比高浓度处理的坪用品质和叶色好，而且叶片枯黄率更低(表1)。这些结果基本上与其他草坪草耐盐性鉴定的趋势一致[16,19-20,29-31,39]。

中国地毯草分布区地域广阔，拥有丰富的气候、土壤和植被类型，在长期的环境适应中形成各种具有应用价值的生态型，从而构成我国特有的地毯草种质资源。本研究的结果(LF50%=141 mmol·L-1)可为今后开展大量地毯草种质资源的耐盐性筛选提供依据。

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