33 份偃麦草种质芽期耐盐性评价

2015-04-08李培英孙宗玖

草业科学 2015年4期

李培英，孙宗玖

(新疆农业大学草业与环境科学学院，新疆草地资源与生态自治区重点实验室，新疆乌鲁木齐830052)

据2007 年联合国教科文组织(UNESCO)不完全统计，全球有6%的陆地面积及30%的灌溉土地存在着盐碱问题。虽然通过合理灌溉、大水漫灌、施用改良剂等能在一定程度上降低土壤的含盐量，但相对而言成本大、收效低［1-2］，因而，培育耐盐品种进行生物治理是对盐碱地进行改良和利用的重要措施之一［3］。

芽期是植物对盐分胁迫最为敏感的一个时期，围绕着不同的牧草及草坪草种质资源包括苜蓿(Medicago sativa)［4］、燕麦(Avena sativa)［5］、早熟禾(Poa annua)［6］、高羊茅(Festuca arundinacea)［7］等，以及不同盐分种类包括单盐(NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3等)以及混盐(NaCl + Na2SO4，Na2CO3+NaHCO3等)的芽期耐盐性已有大量研究。但由于植物不同、盐分种类不同，盐分浓度对其萌发的影响也存在差异。

偃麦草(Elytrigia repens)为多年生根茎禾草，具有适应性强、抗寒、耐旱、耐盐碱等特点，是一种极具开发价值的牧草和草坪草资源，也是新疆、青海、内蒙古等省(区)重要的防风固沙植物。目前，针对国外引进的偃麦草属种质芽期耐盐性已有大量相关报道［8-10］，相对而言，对我国不同来源或不同生境下偃麦草种质资源耐盐性的评价较少。2006 年，新疆农业大学开始进行野生偃麦草资源的搜集及评价工作，2012 年孙宗玖等［11］对1.2% NaCl 和Na2SO4混盐胁迫下38 份新疆偃麦草种质的耐盐性进行研究，初步筛选出耐盐的种质。但这些种质在单盐条件下是否具有相同的耐盐能力，以及不同的盐浓度对这些种质的影响还未见报道。为此，以33 份新疆野生偃麦草种质为材料，研究其在0、0. 4%、0.8%、1.2% NaCl 胁迫下的萌发情况，探讨评价适宜盐浓度，进而筛选出耐盐种质，以期为偃麦草耐盐育种奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试偃麦草材料共33 份，其中2 份引自北京市农林科学院，31 份采自新疆不同生境(表1)。供试材料于2006 年6 月条播于新疆农业大学试验场，出苗后进行正常田间管理工作。本试验所用偃麦草种子于2011 年7 月采自该试验区。

1.2 试验设计

每份材料选取大小均匀一致、籽粒饱满的种子50粒，浸入70%酒精消毒30 ～60 s，用蒸馏水冲洗3 ～5 次、晾干后置于直径为9 cm 并铺有双层滤纸的培养皿中。试验设置0(CK)、0. 4%、0. 8%、1.2%共4 个NaCl 处理浓度，每浓度3 次重复，每培养皿中添加10 mL 盐溶液，对照加10 mL 蒸馏水，然后置于变温光照培养箱进行发芽，高温30 ℃(8 h，3 000 lx 光照度)，低温20 ℃(16 h，黑暗)。每2 d进行一次称重补水，保证盐浓度的稳定。以胚根突破种皮1 mm、胚芽为种子长的二分之一为发芽标准，逐日定时记载发芽种子数。试验持续21 d，在发芽试验末期每重复随机选取10 株幼苗，用精度为0.01 cm 的刻度尺测量胚根长、胚芽长，用精度为0.1 mg 电子天平称量幼苗重。

表1 供试材料编号及来源Table 1 Materials and origins tested in this study

1.3 数据处理

采用IBM SPSS Statistics 21.0 进行数据的统计分析，用单因素方差分析法分析同一浓度下不同材料间及同一材料不同浓度间发芽率、发芽指数、胚芽长、胚根长以及苗重的差异，计算同一浓度下不同材料间各指标变异系数。

发芽率=发芽总数/供试种子数×100%;

发芽指数=∑(DG/DT)。DG为逐日发芽数，DT为相应DG的发芽天数。

1.4 耐盐性评价

计算发芽率、发芽指数、胚根长、胚芽长的耐盐系数，即某指标耐盐系数=(3 个盐浓度下某指标测定均值/对照)，利用隶属函数综合评价法对各种质萌发期耐盐性进行评价［12］。利用下列公式对各指标耐盐系数进行标准化处理，即μ(Xj)= (Xj－Xmin)/(Xmax－Xmin)，j=1，2，3，…，n，式中，j 表示第j 个指标值，Xmin表示第j 个指标的最小值，Xmax表示第j 个指标的最大值，然后根据公式(1)计算标准差系数Vj，按照公式(2)计算权重系数Wj;按照公式(3)计算隶属函数值(D)。隶属函数值越大，表示耐盐性越强。

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaCl 胁迫对偃麦草种子发芽率的影响

在供试0 ～1.2%NaCl 胁迫下，随着盐浓度的升高，E01、E04、E08、E10、E12、E13、E17、E23、E25、E26-1 和E31 共计11 份种质发芽率未发生显著降低(P ＞0.05)，其余22 份种质发芽率与对照比均出现下降，各处理间有不同程度的差异。对同一浓度下各材料间发芽率的变异系数进行分析可知，随盐浓度增加，变异系数呈增加趋势，对照仅为10.5%，而NaCl 浓度为1.2%时，其变异系数达42.3%。33份种质中，E01、E17、E26-1、E11、E23、E31、E04、E08在各盐浓度下均维持高的发芽率，在NaCl 浓度为1.2%时，E01、E17、E26-1 发芽率仍分别达93.5%、94.0%、89. 7%，表现出对高盐较强的适应性，而E11、E23、E31、E04、E08 发芽率介于80% ～89%，表现出较强的耐盐适应性;随盐浓度上升，E19、E35 发芽率显著下降(P ＜0.05)，与对照相比，在1.2%盐浓度下的相对发芽率仅为对照的15.5%和19.4%，而E38 在各浓度下发芽率均为最低。

2.2 不同浓度NaCl 胁迫对偃麦草种子发芽指数的影响

随NaCl 浓度的升高，除材料E01、E13、E23 发芽指数呈先增后降趋势，材料E10、E36、E37、E39 呈先降后升，材料E09-1 呈波状变化外，其余25 份种质发芽指数均表现为逐渐下降趋势(表2)，且与对照相比，0.8%及1.2%NaCl 处理下33 份种质发芽指数均降低显著(P ＜0.05)。方差分析表明，所有盐处理对33 份种质间发芽指数均有极显著影响(P＜0.01);同一浓度下各材料间发芽指数变异系数随盐浓度增加呈逐渐增加趋势，对照的变异系数为30.3%，而当盐浓度为1.2%时，变异系数达55.2%(表2)，说明高盐浓度下材料间的发芽指数差异较大，表现出对高盐适应性的不一致。33 份种质中，E26-1、E17 在各盐浓度下均维持高的发芽指数，而E38 在各浓度下均表现为发芽指数最低、种子萌发较慢、整齐度较差。与对照相比，在1.2%盐浓度下，材料E01、E23、E26-1 发芽指数下降较少，其发芽指数均超过了对照的70%，其次为E25、E04、E39、E17、E31、E10，其发芽指数均达到对照的60% ～70%，而E35、E38 则表现为发芽指数降低最明显，其发芽指数仅为对照的14%和12%。

表2 不同NaCl 浓度胁迫对偃麦草种质的发芽率和发芽指数的影响Table 2 Germination rate and germination index of E. repens under different NaCl concentration

2.3 不同浓度NaCl 胁迫对偃麦草胚根长的影响

除E04、E08、E11、E24、E25、E26-2 和E31 出现较大波动外，其余种质大体表现为随盐浓度上升，胚根长逐渐下降。方差分析表明，所有盐处理对33 份种质间胚根长均有极显著影响(P ＜0.01)。对同一浓度下各材料间胚根长变异系数分析可知，不同盐浓度间胚根长变异系数差异不大，在16. 2% ～23.2%，当盐浓度为1.2%时，其变异系数最大(表3)，说明低盐对各材料影响差异不大，但高盐对各材料胚根影响开始出现差异。33 份种质中，与对照相比，在1.2%盐浓度下，种质E04、E03、E08、E36、E37 胚根长下降较少，其胚根长为对照的80%以上;而E02、E15 则胚根长降低最明显，其胚根长均仅为对照的41%左右。

表3 不同NaCl 浓度胁迫对偃麦草种质的胚根长及胚芽长的影响Table 3 Radical length and plumule length of E. repens under different NaCl concentration

2.4 不同浓度NaCl 胁迫对偃麦草胚芽长的影响

在供试的4 个盐浓度下，19 份种质在盐浓度为0.4%时其胚芽长达到最长(表3)。除E13、E12、E07-2、E06、E08、E28、E17、E19、E35、E38 外，其余种质胚芽长在不同盐浓度下差异不显著(P ＞0.05);同一浓度下不同种质胚芽长变异系数也在1.2%NaCl浓度时达到最大，为22.7%。此外，33 份种质中E31、E37、E39 在各盐浓度下均维持较高的胚芽长。

2.5 不同浓度NaCl 胁迫对偃麦草幼苗苗重的影响

对不同浓度NaCl 胁迫下33 份偃麦草种质进行10 株幼苗苗重测定(表4)表明，随盐浓度上升，各材料苗重基本呈现先上升后下降的趋势，但仅有10份材料在不同盐浓度间出现显著差异(P ＜0.05)。不同盐浓度下33 份种质幼苗苗重均值表明，苗重随盐浓度上升呈现先上升后下降的趋势。就同一浓度下不同种质间苗重变异系数而言，各浓度间相差不大。

2.6 耐盐指标相关性分析

对盐浓度与各供试材料发芽率、发芽指数、胚根长、胚芽长和苗重间进行相关分析可知，5 项指标中幼苗苗重与盐浓度相关系数为0.013，相关不显著(P ＞0.05);而发芽率、发芽指数、胚根长、胚芽长与盐浓度的相关系数分别为－0.519、－0.561、－0.754 和－0.432，均呈现极显著负相关(P ＜0.01)，因此选择这4 项作为种子耐盐评价的指标。

2.7 耐盐综合评价

一般而言，采用隶属函数法对植物抗逆性进行评价时，某材料的综合评价值越高，其抗性就越强，反之就越弱。通过隶属函数法对33 份种质进行耐盐性综合评价(表5)，E04 隶属函数值最高，达0.879，表现为各指标耐盐隶属函数值都较高，因而耐盐性最强;其次为E08、E23、E11、E25，隶属函数值在0.68 以上;而E27、E35、E37、E38 的耐盐性最差，隶属函数值在0.3 以下，特别是E38，隶属函数值仅为0.037，为33 份种质中耐盐性最弱的材料。

3 讨论与结论

盐胁迫会对草种的萌发及生长发育产生影响，并且由于物种、品种或品系的不同以及盐种类及浓度的不同，结果也会不同［4-7，13-14］。有些材料低盐可以促进其发芽及幼苗胚根、胚芽的生长，而有些材料即使是低盐也会限制其种子萌发，这也反映出即使是同一物种，不同的材料也具有不同的耐盐适应性。本研究也发现E01、E04、E23 等材料表现为低盐促进其萌发及生长，而大部分材料均表现为盐抑制其萌发。

表4 不同NaCl 浓度胁迫对偃麦草种质苗重的影响Table 4 Seedling weight of E. repens under different NaCl concentration

表5 不同NaCl 浓度下偃麦草种质耐盐综合评价Table 5 The comprehensive evaluation of 33 E. repens under different NaCl concentration

彭运翔等［15］、张竞［16］研究发现，偃麦草萌发的NaCl 半致死浓度为0.5% ～1.0%。孙宗玖等［11］曾利用1.2% NaCl 和Na2SO4混盐胁迫对38 份偃麦草种质耐盐性进行鉴定，但对这些种质在低盐下的响应还未探讨，并且单盐和混盐是否会得出相似的结果还不清楚，因此参考前人研究经验，选择0.4%、0.8%和1.2%作为耐盐性筛选的浓度，这样既能筛选出耐盐性强的种质资源，又能将参试材料耐盐性有效区分开。通过对3 个浓度下各指标变异系数分析发现，1.2%适合做偃麦草种质耐盐性鉴定浓度。对比本研究及混盐下鉴定结果发现，不耐盐的材料排序结果相似，但耐盐材料存在一定的差异，可能是由于评价时所选的指标及评价浓度不同所造成。

在种子萌发期进行耐盐评价时，发芽率、发芽势、发芽指数、胚根长、胚芽长、苗重等是常用的耐盐评价指标，并且由于各指标对盐浓度响应不一致，因此多采用多个指标结合隶属函数法［6，12］或打分法［17］等对材料进行耐盐评价。本研究对偃麦草种子芽期耐盐评价指标进行筛选，通过相关分析认为，幼苗苗重与盐浓度间无相关关系，因此不建议选用其作为耐盐评价指标，而发芽率、发芽指数、胚根长、胚芽长均与盐浓度呈现极显著相关，因而可被用作耐盐评价指标。

本研究利用隶属函数法对33 份偃麦草种质进行种子萌芽期耐盐评价，根据综合评价值，33 份材料可分为耐盐型、敏盐型及中间型材料。其中材料E04、E08、E23、E11、E25 为耐盐型材料，表现为当盐浓度为1.2%时，虽发芽指数有一定程度降低，但其发芽率、胚根长及胚芽长仍与无盐胁迫时无显著差异;而敏盐材料E27、E35、E37、E38 则表现为在盐浓度为0.4%时，其发芽率就出现显著降低、胚根显著缩短，种子出苗受抑制。

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