玉米种质耐盐性鉴定体系筛选和耐盐性评价

郝德荣,程玉静,冒宇翔,薛 林,陆虎华,陈国清,石明亮,黄小兰,张振良,周广飞

(江苏沿江地区农业科学研究所,江苏 南通 226541)

玉米种质耐盐性鉴定体系筛选和耐盐性评价

郝德荣,程玉静,冒宇翔,薛 林,陆虎华,陈国清,石明亮,黄小兰,张振良,周广飞

(江苏沿江地区农业科学研究所,江苏 南通 226541)

以玉米自交系为试验材料,采用土壤盆栽耐盐性鉴定方式,探讨玉米种质的耐盐性鉴定技术体系,对184份玉米种质进行耐盐性鉴定。结果表明:NaCl占土壤干重3‰的盐处理浓度为玉米耐盐性鉴定的适宜浓度,鲜重、干重耐盐系数和苗情可以作为玉米耐盐性的鉴定指标。综合3种指标的鉴定结果,将184份玉米自交系划分为高耐、耐盐、中耐、敏感和高感5种类型。

玉米;耐盐性;鉴定体系;土壤盆栽

土壤盐渍化是限制植物生长和影响农作物产量的重要环境胁迫因子之一[1-2]。为最大限度地发挥盐渍土的生产潜力,选育适应逆境的品种是最主要的途径。玉米作为主要的粮饲兼用作物,培育耐盐品种对农业生产具有重大的意义。但是玉米对盐分中度敏感,耐盐性相对较差[3-4]。因此,构建玉米耐盐筛选鉴定体系尤为重要。以往对玉米耐盐性研究多集中在耐盐机理方面,对玉米种质耐盐性鉴定报道较少,也没有形成合适的耐盐性鉴定体系。本研究旨在探索玉米耐盐性筛选适宜浓度和玉米耐盐性筛选适宜指标,对184个玉米自交系进行耐盐性分析,研究结果将为玉米耐盐种质资源选育提供试验依据,为进一步开展玉米耐盐性遗传研究、品种选育以及提高我国盐碱地区玉米生产能力提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为184份在玉米遗传育种上较为重要的自交系,包含111份普通玉米自交系和73份糯玉米自交系,所有材料均由江苏沿江地区农科所提供。

1.2 试验方法

1.2.1 玉米种质耐盐性鉴定浓度筛选处理 试验于2012年5-10月在江苏沿江地区农业科学研究所试验基地塑料大棚内进行。采用土壤盆栽盐胁迫方法进行鉴定,将晒干的大田土过筛后与细沙按2∶1的体积比混匀,装入塑料花盆中,每盆装土量为7 kg。以玉米自交系T5和郑58为试验材料,每盆播种量为20粒,二叶一心期定苗,每盆保留10株生长一致的健壮幼苗。待幼苗长至三叶一心时,进行1次性盐胁迫(NaCl)处理。分别以分析纯NaCl占土壤干重的2‰、3‰、4‰、6‰和8‰设置5个处理浓度,1个对照(CK,无NaCl),3次重复。将配制好的不同浓度的盐溶液,分别浇入对应的花盆中,对照浇入等量的自来水,以保证每盆土壤含水量为最大田间持水量的70%左右。盆下放一盆垫,以防盐分外渗,胁迫试验开始后,每天根据土壤水分的蒸发情况,浇入适量的水,以保证土壤含水量相对恒定不变。胁迫7 d后,对植株表观性状进行观察。

1.2.2 玉米种质耐盐性鉴定处理 采用土壤盆栽盐胁迫方法鉴定184份自交系耐盐性,试验采用随机区组设计。每一品种种植1盆,每一品种设置盐胁迫(分析纯NaCl占土壤干重的3‰(此浓度为1.2.1中筛选出的适合玉米盐胁迫鉴定的盐浓度)和对照(CK,无NaCl)两个处理,每一处理3次重复。盐胁迫7 d后,对植株表观性状进行观察,并测定幼苗的鲜重、干重和存活率。

1.2.3 耐盐性分级 参考农业部NY/PZT001-2002《小麦耐盐性鉴定评价技术规范》[5],根据苗情将玉米苗期耐盐性分为5类(表1)。1类为高耐品种:生长基本正常,无明显受害症状,有3～4片绿叶;2类为耐盐品种:生长基本正常,有3片绿叶,第1片真叶的叶片变黄或叶尖青枯;3类为中耐品种:生长受抑制,有2片绿叶,第1、2片真叶的叶片变黄或叶尖青枯;4类为敏感品种:严重受害,仅有1片绿叶或仅心叶存活;5类为高感品种:整个植株枯死或接近死亡。

盐处理后,取出完整植株,用水快速冲洗掉根部基质,用吸水纸吸干植株表面残留的水后称重即为鲜重,然后将植株放入烘箱以105℃杀青10 min,80℃烘干至恒重后称重即为干重。存活率为盐胁迫10 d时存活的苗数与处理前成活的总苗数的百分比。(鲜重或干重)耐盐系数=(鲜重或干重)胁迫测定值/(鲜重或干重)对照测定值。计算鲜重和干重的耐盐系数,按鲜重、干重耐盐系数和存活率确定各材料的耐盐等级。

表1 玉米苗期耐盐性分级标准Table 1 The classification standard for salt tolerance of maize at seedling stage

2 结果分析

2.1 玉米盐胁迫处理浓度筛选

试验选取2个耐盐性不同的玉米自交系进行5个不同浓度的盐胁迫处理,即NaCl占土壤干质量比为0(CK)、2‰、4‰、6‰和8‰5个处理浓度。结果表明(图1),2个不同的品种在CK处理下,生长正常,存活率为100%,基本无盐害症状。2‰NaCl浓度以上的各种盐处理中,各玉米幼苗均表现出不同的盐害症状。6‰和8‰NaCl盐处理浓度下2品种玉米幼苗均枯死,存活率为0,此2个浓度可剔除。2‰NaCl浓度盐处理下玉米幼苗盐害症状很轻微,存活率达90%以上,而4‰NaCl浓度盐处理下玉米幼苗的盐害症状较严重,存活率仅有30%左右,无法达到鉴定不同玉米种质耐盐性的目的。因此增加了3‰NaCl盐处理浓度进行进一步试验。结果表明,3‰NaCl盐处理浓度下玉米幼苗表现出一定的盐害症状,但存活率基本上在50%左右,因此筛选3‰NaCl作为玉米耐盐性鉴定的盐处理浓度。

图1 玉米盐胁迫鉴定浓度筛选图Fig.1 Screening of salt concentration for identification of salt-tolerant maize

2.2 玉米种质耐盐性鉴定

2.2.1 供试玉米自交系耐盐性表现 不同鉴定指标下的耐盐性评价结果表明(表2):依据苗情,在184份自交系中共鉴定出22份玉米自交系属于高度耐盐自交系,包括4S、农大1145、N18、7922、Y85、郑25F、神农糯等,占供试材料的11.96%;有51份自交系属于耐盐自交系,如T75、苏951、沈137、U8112、郑58、掖478等,占供试材料的27.72%;有60份材料属于中度耐盐自交系,如4377、T877、齐319、武314、YJ7等,占供试材料的32.61%;有33份材料属于盐敏感自交系,如C7-2、T249、丹598、Mo17、DH65232等,占供试材料的17.93%;有18份材料属于高敏感自交系,如苏195、丹340、A498、RF、Hu-1等,占供试材料的9.78%。

供试材料的鲜重耐盐系数平均数为0.44。有3份材料鉴定为高度耐盐自交系,包括4S、中江糯M和新红T5T5,占供试材料的1.63%;有20份材料鉴定为耐盐自交系,占供试材料的10.87%;有88份自交系属于中度耐盐自交系,占供试材料的47.83%;有42份自交系鉴定为盐敏感自交系,占供试材料的22.83%;有31份材料属于高感自交系,占供试材料的16.85%。

供试材料的干重耐盐系数平均数为0.5。有9份材料鉴定为高度耐盐自交系,包括4S、农大1145、S6、中江糯M、T5V,占供试材料的4.89%;有26份材料鉴定为耐盐自交系,占供试材料的14.13%;有85份自交系属于中度耐盐自交系,占供试材料的46.19%;有43份自交系鉴定为盐敏感自交系,占供试材料的23.37%;有21份材料属于高感自交系,占供试材料的11.41%。

供试材料的存活率平均数是0.74。有34份材料鉴定为高度耐盐自交系,包括4S、农大1145、N3、7922,占供试材料的18.48%;有47份材料鉴定为耐盐自交系,占供试材料的25.54%;有61份自交系属于中度耐盐自交系,占供试材料的33.15%;有34份自交系鉴定为盐敏感自交系,占供试材料的18.48%;有8份材料属于高感自交系,占供试材料的4.35%。

表2 供试玉米自交系耐盐性评价Table 2 Evaluation of salt tolerance of maize inbred lines

2.2.2 耐盐性鉴定指标的相关性 耐盐指标间Person相关分析结果见表3。从表3可以看出,4种鉴定指标间存在极显著的正相关,鲜重耐盐系数、干重耐盐系数、存活率和苗情任两者间的相关系数均达到0.5以上,说明4个耐盐性评价指标对184份自交系进行耐盐性分级的结果基本一致。而且鲜重耐盐系数、干重耐盐系数和苗情任两者间的相关系数均在0.7以上,表明这3个指标可以作为玉米耐盐性鉴定的评价指标。综合鲜重耐盐系数、干重耐盐系数和苗情3个鉴定指标的鉴定结果平均值分析得出,高耐、耐盐、中耐、敏感和高敏感类型玉米自交系所占供试材料比率分别为3.26%、21.2%、44.57%、19.57%和11.41%。4S、农大1145、中江糯M、神农糯、T5.T2和E77.T366等6个自交系高耐;S51F、22M、丹340、K22和L162等15个自交系高感。

表3 各指标鉴定分级结果的相关性分析Table 3 Correlations among the classification results of different identification index

3 讨论与结论

前人对玉米耐盐性鉴定体系的探讨主要集中在沙子、蛭石及营养液培养方面,对于土壤盆栽鉴定体系探讨的不多。如汤华等[2]用120 m M NaCl作为玉米沙培盐胁迫的下限浓度,刘芳[4]研究表明250 m M NaCl浓度可以作为蛭石培养的玉米盐胁迫鉴定的适宜浓度。本试验探讨玉米土壤盆栽鉴定体系的适宜盐浓度,结果表明占土壤干重3‰的NaCl浓度可以作为玉米苗期耐盐性鉴定的适宜浓度。

在中重度盐害条件下,玉米苗情的表现是玉米盐害的最直接表现,苗情分级标准也就成为较为简便、可靠的耐盐性评价指标。本研究在对玉米耐盐性的鉴定过程中,参考农业部NY/PZT001-2002《小麦耐盐性鉴定评价技术规范》中小麦苗情分类将玉米苗情的表现作为玉米耐盐性的评价指标。本试验中发现,在同一浓度盐胁迫条件下,不同自交系的苗情表现不同,有的植株萎蔫,有的植株矮小、细弱、易倒伏,部分叶片枯黄,有的植株受害严重而死亡。苗情较好地区分了不同自交系的耐盐性差异。存活率作为苗情的表现形式之一,因此本试验也选取了存活率来鉴定不同自交系的耐盐性。

生长量是植物对盐胁迫响应的综合体现及对盐胁迫的综合适应。本研究结果表明,盐胁迫下玉米苗期的生长受到明显的抑制,干重明显下降,这与前人的研究结果相一致[6-7]。这2个指标的鉴定结果也能够较好地反映出不同自交系的耐盐性差异。

进一步对鲜重耐盐系数、干重耐盐系数、存活率和苗情这4个分级标准分析结果的相关性分析发现,鲜重耐盐系数、干重耐盐系数和苗情这3个分级标准的分级结果中任何两个变量之间的相关性均达到极显著水平,且任2者间的相关系数均在0.7以上,说明用这3个分级标准对玉米苗期耐盐性进行鉴定的结果较为一致。因此在玉米耐盐育种中可采用这3个指标作为玉米苗期土壤盆栽耐盐性鉴定的鉴定指标。

[1]关元秀,刘高焕,刘庆生,等.黄河三角洲盐碱地遥感调查研究[J].遥感学报,2001,5(1):46-52

[2]汤华,柳晓磊,罗秋芸.玉米耐盐早期筛选体系的初步研究[J].海南大学学报:自然科学版,2007,25(6):169-172

[3]王广印,周秀梅,张建伟,等.不同黄瓜材料种子萌发期的耐盐性研究[J].植物遗传资源学报,2004,5(3):299-303

[4]刘芳,付艳,高树仁.盐胁迫对玉米苗期生长的影响[J].黑龙江八一农垦大学学报,2007(6):22-26

[5]翁跃进,马雅琴,杨德光.小麦耐盐性鉴定评价技术规范[M].北京:中国农业出版社,2002:65-70

[6]王丽燕,赵可夫.玉米幼苗对盐胁迫的生理响应[J].作物学报,2005,31(2):264-266

[7]付艳,高树仁,王振华.玉米种质苗期耐盐性的评价[J].玉米科学,2009,17(1):36-39,50

(责任编辑:谭彩霞)

Screening of Identification System and Evaluation for Salt Tolerance of Maize Germplasms

HAO De-rong,CHENG Yu-jing,MAO Yu-xiang,XUE Lin,LU Hu-hua,CHEN Guo-qing, SHI Ming-liang,HUANG Xiao-lan,ZHANG Zhen-liang,ZHOU Guang-fei (Jiangsu Agricultural Institute of Riparian Areas,Nantong 226541,China)

Identification system for salt tolerance of maize is screened by the method of soil-potted identification,and the salt-tolerance of 184 maize inbred lines are evaluated in this study. The results suggest that the salt concentration of 3‰(the proportion of salt to total soil dry weight)is the suitable concentration for salt-tolerance identification in maize.Salt-tolerant coefficient of fresh weight and dry weight,as well as the growth of the seedlings,can be used as indicators to identify salt tolerance in maize.184 maize inbred lines are clustered into high salt-tolerant,salt-tolerant,moderate salt-tolerant,salt-sensitive and high salt-sensitive type.

maize;salt tolerance;identification system;soil potting

S513

A

1672-755X(2014)03-0053-05

2014-07-11

江苏省农业科技自主创新资金项目(CX(12)3067);江苏省科技基础设施建设计划项目(BM2013391);南通市科技项目(HL2013017)

郝德荣(1974—),男,江苏南通人,副研究员,博士,主要从事玉米种质资源创新与育种研究。