玉米苗期耐盐碱鉴定体系优化及50份美国自交系耐盐碱性鉴定

张 林， 杨剑飞， 于立伟， 于 晶， 王军军， 王振华， 刘显君

（东北农业大学农学院， 黑龙江 哈尔滨150030）

我国盐碱化土壤的分布十分广阔，几乎占我国国土的1／3，近1／5耕地发生盐碱化，总面积达760万hm2［1］。在盐碱胁迫下，玉米的生长受到抑制，叶片失绿且生长缓慢，根系相对活力降低，相对生长量减少，并且随着胁迫时间的延长而加剧［2－3］。选育和利用玉米耐盐碱种质资源选育耐盐碱玉米品种是有效利用盐碱地的重要手段，常用的鉴定方法包括发芽期筛选法［4］、苗期盆栽鉴定法［5］、大田鉴定法［6］等。其中苗期盆栽鉴定法被很多研究者采用，在温室或人工气候室中育苗，出苗后定期浇灌营养液保证植株生长所需养分，便于控制生长环境中的盐碱含量及温度、光照、通气等生长条件，且在植物生长过程中易于调查形态指标、生长指标及相关生理生化等指标。

目前多数研究者分别对玉米苗期耐盐性鉴定和耐碱性鉴定体系进行研究，并筛选出了适宜的筛选浓度，但实际上土壤盐化和碱化的过程是相伴进行的，因此盐碱土壤是盐化土和碱化土的综合体，除含有大量的可溶盐，还含有碳酸钠等强碱性物质［7］。为此，本研究以13份耐盐碱性不同、来源不同的玉米自交系为试材，采用NaCl和Na2CO3混合溶液进行胁迫处理，筛选出适宜浓度从而优化苗期耐盐碱性鉴定体系，并利用该体系对50份美国自交系进行耐盐碱性鉴定，旨在为耐盐碱玉米种质资源的规模化筛选和耐盐碱遗传育种提供技术和材料支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

根据文献报道，选择13份耐盐碱性不同分别来自Lancaster、BSSS、SPT、PA、PB和地方种质的玉米骨干自交系为供试材料［8］，用于耐盐碱鉴定体系的优化（见表1），以本课题组2012年从北美植物引种站引进的美国玉米自交系50份（见表2），用于耐盐碱材料的筛选和评价。种子均为2013年10月收获，并采用标准发芽试验测定原始发芽率均为90%以上（见表1），由东北农业大学玉米研究所提供。

表1 13份供试玉米自交系

表2 50份美国玉米自交系

1.2 试验方法

1.2.1 盐碱胁迫浓度的筛选

目前对玉米苗期耐盐碱混合溶液的筛选鉴定没有公认的胁迫浓度，本研究根据目前文献报到的盐胁迫浓度和碱胁迫浓度，设置4种不同浓度的盐碱混合液，处理1为100mmol／L NaCl＋25mmol／L Na2CO3；处理2为100mmol／L NaCl＋30mmol／L Na2CO3；处理3为200mmol／L NaCl＋25mmol／L Na2CO3；处理4为200mmol／L NaCl＋30mmol／L Na2CO3。

选取饱满一致供试玉米种子，10g／L的次氯酸钠消毒20min，灭菌蒸馏水冲洗3遍，待种子萌发后将其移至装有蛭石的塑料盆中培养幼苗，每盆定苗10株，幼苗长至3叶1心期，每天用含上述4种盐碱混合液的1／2Hoagland溶液处理，对照以1／2Hoagland营养液浇灌，浇灌量为蛭石持水量的2倍，从而将蛭石中残留盐碱溶液洗掉，保持每个处理盐碱溶液浓度的恒定，持续处理7d。处理和对照均按照随机区组设计，3次重复，每个重复50株幼苗。每个处理随机选择8株幼苗，观察苗情，同时测定株高、干重、鲜重、含水量，并对株高、鲜重、干重及含水量变化率等指标进行差异显著性分析，指标测定方法和耐碱性分级方法使用崔美燕的报道［9］，筛选玉米苗期耐碱性鉴定的适宜胁迫浓度。

1.2.2 盐碱胁迫浓度的验证

精选饱满一致供试玉米种子，采用盆栽种植的方式播种于体积约为30L（规格）的塑料桶内，每桶播3～5粒种子，播种后浇水至有水渗出，出苗以后每桶保留1株。3次重复，每个重复30株幼苗。从3叶1心期开始用筛选出的适宜盐碱混合溶液灌浇处理，对照采用清水灌浇，保持土壤含水量不低于田间持水量的55%，3d浇灌1次，每次2L，直至成熟。参照大田的施肥量，计算出每桶所需的施肥量，分别在播种前施底肥（磷酸二胺20kg／667m2、氯化钾15kg／667m2、尿素15kg／667m2），拔节期和大喇叭口期前追施氮肥（尿素10kg／667m2）2次。收获后每份材料随机取5穗，待籽粒含水量降至14%测量平均穗重。根据各材料在盐碱处理条件下的产量，参照柳斌辉等［10］的方法计算其耐盐碱指数并进行耐盐碱性分级，本研究耐盐碱性鉴定选择对照材料为耐盐碱材料 B 73［9，12］。将全生育期耐碱性鉴定结果与苗期鉴定结果进行相关分析，验证苗期耐碱性鉴定的适宜胁迫浓度。

1.2.3 50份玉米自交系耐盐碱性鉴定

使用上述筛选出的玉米苗期耐碱性鉴定适宜盐碱混合胁迫浓度，采用苗期盆栽方法对50份美国玉米自交系进行耐盐碱性鉴定，方法同1.2.1。

2 结果与分析

2.1 适宜盐碱胁迫浓度的筛选

由图1～图4可知，不同浓度NaCl和Na2CO3混合溶液处理下，13份自交系的株高、鲜重、干重和含水量均随着混合溶液浓度的增高而降低，株高变化率、干重变化率、鲜重变化率和含水量变化率4个指标在不同浓度下均表现出了显著差异。在处理1的100mmol／L NaCl和25mmol／L Na2CO3混合浓度胁迫下出现了明显降幅，NaCl浓度不变而Na2CO3浓度提高到30 mmol／L时下降趋势平缓，而在处理3的200mmol／L NaCl和25mmol／L Na2CO3混合浓度胁迫下下降再次出现了明显降幅，且材料间也出现了显著差异。因此选择200mmol／L的NaCl和25mmol／L的Na2CO3混合浓度为苗期盐碱胁迫处理的适宜浓度。

图1 不同盐碱混合浓度胁迫对株高的影响

图2 不同盐碱混合浓度胁迫对鲜重的影响

2.2 13份玉米自交系苗期耐盐碱性鉴定

根据苗情、株高、干重和鲜重变化率等表型指标对13份供试材料进行耐盐碱性鉴定（结果见表3），各材料株高变化率、干重变化率和鲜重变化率差异显著。其中P 138的株高变化率界于10%～25%之间，干重变化率界于20%～40%之间，鲜重变化率界于0～40%之间，苗情评价结果为2级，4个指标联合评价耐盐碱级别为2级，属于耐盐碱材料。按照上述评级方法，P 138、吉853和黄早四耐盐碱级别为2级，属于耐盐碱材料，B 73和龙抗11耐盐碱级别为3级，属于中度耐盐碱材料；合344、K 10、东46和郑58耐盐碱级别为4级，属于盐碱敏感材料；东156、U 8112、齐319和Mo 17耐盐碱级别为5级，为盐碱高度敏感材料。

图3 不同盐碱混合浓度胁迫对干重的影响

图4 不同盐碱混合浓度胁迫对含水量的影响

进而对苗情、株高、干重变化率和含水量变化率等4个评价指标鉴定结果进行了相关关系分析，结果见表4。4个指标间存在着显著或极显著的正相关，其中苗情与株高变化率的相关系数最大，为0.97，株高变化率与干重变化率的相关系数最小，为0.64，说明4个评价指标对供试材料耐盐性分级的结果基本一致。

表4 4个表型指标间的相关分析

表5 玉米全生育期依据产量表现耐盐碱性鉴定结果

2.3 盐碱胁迫浓度的全生育期验证

采用筛选出的200mmol／L的NaCl和25mmol／L的Na2CO3混合盐碱溶液定期浇灌盆栽玉米植株直至成熟期，以单株产量为指标，通过耐盐碱指数对13份耐盐碱性级别不同的玉米自交系进行耐盐碱性评价，结果如表5所示，P 138耐盐碱指数大于1.2，属于高度耐盐碱材料；黄早四和吉853耐盐碱指数均界于1.0～1.19之间，属于耐盐碱材料；B 73和龙抗11耐盐碱指数界于0.80～0.99之间，属于中度耐盐碱材料；K 10和东46耐盐碱指数界于0.60～0.79之间，属于盐碱敏感材料；合344、东156、郑58、U 8112、齐319和 Mo 17耐盐碱指数均小于0.59，属于盐碱高度敏感材料。因为本研究选择耐盐碱材料B 73作为对照材料，因此黄早四的耐盐碱指数为1。Mo 17和齐319盐碱胁迫极其敏感而未能结实，因此无法测量单株产量。

将依据苗期表型指标进行耐碱性鉴定的结果与根据全生育期产量表现鉴定耐盐碱性结果进行相关性分析，相关系数为0.945，且达到极显著水平，说明利用苗情、株高和干重变化率和鲜重变化率为评价指标、200mmol／L 的NaCl 和25mmol／L的Na2CO3混合筛选浓度为选择压力的苗期盆栽鉴定法，是可操作性强、操作简便、结果可靠的玉米耐盐碱性鉴定方法。

表6 50份美国自交系耐盐碱性鉴定结果

2.4 50份美国玉米自交系的耐盐碱性的评价

采用筛选出的盐碱混合胁迫浓度，采用苗期盆栽鉴定体系进行了50份美国自交系的耐盐碱性鉴定，分级结果如表6所示，50份材料中高度耐盐碱材料3份，分别为PHBA 6、PHP 76和 PHR 62，占材料总数的6%，耐盐碱材料11份，占材料总数的22%，中度耐盐碱材料28份，占材料总数的56%，盐碱敏感材料6份，占材料总数的12%，盐碱高度敏感材料3份，分别为6M502A、BCC 03和PHR 47，占材料总数的4%。

3 讨 论

本研究中选用的13份骨干玉米自交系中除吉853以外，其余均有耐盐性或耐碱性鉴定的相关文献报道［5，9，11－13］。 与 已 有 报 道 相 比，黄 早 四、郑 58、U 8112、Mo 17和龙抗11的鉴定结果基本一致。部分材料的耐盐性和耐碱性鉴定结果与文献报道存在差异，如彭云玲等［13］认为P 138是盐敏感类型，崔美燕［9］认为是耐碱类型，本鉴定结果为高耐盐碱；合344在付艳等［12］报道中认为是耐盐类型，崔美燕认为是碱敏感类型，本鉴定结果为高感盐碱；东156、东46、齐319和K 10在付艳等［12］、崔美燕［9］、单长建［5］报道中被分别认为是耐盐类型和中耐碱类型，本鉴定结果为高感盐碱。原因可能是由于本研究对材料同时进行中高强度的盐胁迫和碱胁迫，盐胁迫下玉米受到高浓度的Na＋作用，膜系统受到了伤害，光合作用下降导致材料生长受阻，而在Na2CO3的联合胁迫作用下，离子平衡遭到更大的破坏，Na＋区域化能力受到限制，活性氧清除能力显著减小，膜系统受到严重损害，其伤害作用远大于NaCl单独存在时对细胞膜造成的损害，因此会导致材料在单独盐胁迫、单独碱胁迫和盐碱混合胁迫时耐盐碱级别不统一。本研究中采用全生育期盐碱混合胁迫处理、以产量表现为依据的鉴定结果来验证苗期鉴定结果的可靠性，二者达到极显著正相关水平，证明本研究结果真实可靠。考虑到盐碱土壤中中性盐与碱性盐通常并存，盐碱混合胁迫鉴定方法在实际应用中价值更大。

耐盐碱材料的筛选和鉴定耐盐碱玉米新品种的培育具有重要的意义，本研究采用优化的耐盐碱鉴定方法对50份美国自交系进行了评价，筛选出高耐盐碱材料3份和耐盐碱材料11份，这些资源对于后续的杂交组合配制选育耐盐碱玉米新品种，以及优良遗传分析群体等具有重要意义。

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