小黑麦耐盐种质资源的筛选

2016-12-04新疆兵团第一师农业科学研究所新疆阿拉尔843300塔里木大学植物科学学院新疆阿拉尔843300

种子 2016年10期

，， (.新疆兵团第一师农业科学研究所，新疆阿拉尔 843300；.塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300)

小黑麦耐盐种质资源的筛选

张荣庆1，陈慧2，王瑞清2
(1.新疆兵团第一师农业科学研究所，新疆阿拉尔 843300；2.塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300)

利用200 mmol/L NaCl溶液对来源于石河子大学麦类作物研究所的47个春性六倍体小黑麦进行处理，以期获得耐盐性较好的小黑麦种质资源。采用室内种子萌发试验，研究了47个不同品种(系)小黑麦在200 mmol/L NaCl溶液处理下种子萌发与幼苗生长变化。结果表明：不同品种的小黑麦萌发性状有着极显著差异，具有丰富的多样性。将47份材料根据其盐害指数分为五级，其中1级5份，2级7份，3级11份，4级14份，5级10份。H 11-2的盐害指数最低，耐盐性最好；HJ 10-40的盐害指数最高，耐盐性最差。

小黑麦；耐盐性；种质资源；筛选

种质资源又称遗传资源。种质系指农作物亲代传递给子代的遗传物质，它往往存在于特定品种之中。如古老的地方品种、新培育的推广品种、重要的遗传材料以及野生近缘植物等。

小黑麦是由小麦和黑麦经过属间杂交,应用染色体工程育种方法人工培育的新物种。它既保持了小麦的优良品质和丰产性,又结合了黑麦的抗病性和繁茂性,同时还具备蛋白质和赖氨酸含量高于双亲的特性[1]。小黑麦的耐盐碱性及其生物改良盐碱地的作用日益受到关注。土地盐渍化是严重影响农业生态环境,限制农业生产的一个重要因素。土壤盐渍化会造成土壤溶液的渗透压增大，土体通气性、透水性变差，养分有效性降低，植物不能正常生长，使得地表植被群落退化。因此，土壤盐渍化成为许多生态学家研究的一个热点问题[2-4]。培育耐盐碱的植物品种是改良和利用盐碱地资源比较经济、有效的措施之一,它对盐碱地区尽快建立合理的地貌结构,加速抑盐脱盐进程,提高作物产量都具有重要意义,可能是长远而有效地利用盐渍化土壤资源的一条根本途径[5]。

小黑麦耐盐种质资源的筛选在国内起步较晚。王白羽等[3]以耐盐胁迫性能具有差异的六倍体小黑麦材料为对象，通过cDAN-AFLP技术筛选在盐胁迫下差异表达的基因片段,进而利用RACE技术克隆其DNA全长,并对其功能进行检验，旨在为小黑麦耐盐基因工程育种提供候选基因，同时为从分子水平上理解小黑麦的耐盐机理提供理论依据。任丽彤等[6]为了解不同基因型小黑麦萌发期的耐盐能力，以87份小黑麦品种(系)为材料，分析了不同浓度NaCl溶液(100～250 mmol/L)处理后小黑麦种子萌发的变化，结果表明，200～250 mmol/L NaCl对小黑麦种子萌发影响显著。在200 mmol/L NaCl胁迫下，可以鉴别不同小黑麦材料的耐盐性差异。利用200 mmol/L NaCl胁迫下的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数及幼苗干重的耐盐系数进行聚类分析，87份材料中，耐盐性较强的材料有32份，中间型有14份，盐敏感型41份。这些试验对小黑麦耐盐种质资源的筛选起到重大作用。

本研究采用47个小黑麦材料，探讨一定浓度盐胁迫对各品种(系)萌发的影响，旨在为新疆麦区小黑麦的推广奠定坚实的基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料来源于石河子大学麦类作物研究所(材料编号与名称见表1)，均为春性六倍体小黑麦，材料名称为石河子大学麦类作物研究所命名，无改动。

1.2 方法与测定指标

1.2.1 方法

称量NaCl(分析纯)固体，用蒸馏水配置成200 mmol/L的NaCl溶液，清水(蒸馏水)作为对照(ck)。选择健康饱满的小黑麦种子，用0.4%的高锰酸钾处理5 min，然后用自来水冲洗3遍，用蒸馏水冲洗2遍，再用200 mmol/L的NaCl溶液浸种2 h备用。试验用的培养皿、镊子、剪刀、滤纸等器具均用75%的酒精进行消毒。单因素完全随机试验设计，3次重复。发芽床为纸床，每个发芽床准备50粒种子，然后将种子均匀放入干净并垫有4层滤纸的培养皿中，滤纸事先要用相应浓度的盐溶液浸透，再将培养皿置于25 ℃恒温光照培养箱中进行培养。培养期间每天统计发芽种子数，以便计算发芽率、发芽指数及其它指标；第7天对每个培养皿中种子的幼苗生长情况进行调查，测定幼苗高度、幼根长度、幼根数目、幼苗干重以及幼根干重等，然后对数据资料进行统计分析。

表1 试验材料名称及编号

编号材料名称编号材料名称编号材料名称1HJ10⁃61710鉴133311鉴62HJ10⁃4318H07⁃134H11⁃13H09⁃21910鉴1935H11⁃5410鉴1620HJ10⁃153610鉴17510鉴921H11⁃43710鉴156H10⁃422H10⁃638H11鉴87H11⁃223HJ10⁃173911鉴3808鉴A24HJ10⁃340HJ10⁃40911鉴125HJ10⁃241H10⁃710H010⁃126H10⁃242H11⁃81111鉴132711鉴124311鉴1612HJ10⁃2928H11⁃34411鉴1413新小黑麦4号2909鉴445H08⁃11411鉴73011鉴114611鉴101511鉴153110鉴347H11⁃71610鉴63211鉴4

1.2.2 测定指标

种子萌发标准：胚根与种子等长、胚芽长度达到种子长度的一半。

发芽势：第3天发芽数占种子总数的百分数。

发芽率：第7天发芽数占种子总数的百分数。

发芽指数：∑(Gt/Dt)，其中，Gt为在时间Dt的种子萌发数，Dt为从萌发开始的天数。

活力指数：种苗生长量(幼苗干重)×发芽指数。

相对盐害指数[7]：按下列公式计算；0～20.0%为1级，20.1%～40.0%为2级，40.1%～60.0%为3级，60.1%～80.0%为4级，80.1%～100.0%为5级。盐害指数随材料对盐的敏感性增加而增大。

盐害指数(%)=(对照发芽率-处理发芽率)/对照发芽率×100%。

1.3 数据处理方法

对所有数据用Excel、DPS软件进行处理，计算最大值、最小值、平均值、极差、标准差、变异系数、多样性指数。不同种质间性状的差异用变异系数和多样性指数表示，多样性指数[8]的计算采用Shannon-Weaver信息指数表示，计算公式：H’=-∑PiLnPi，其中Pi为某一性状第i个级别出现的概率，Ln为自然对数。多样性指数的划级方法如下：先计算参试材料总体平均数(μ)和总体标准差(δ)，然后划分为10级，从第一级[xilt;(μ-2δ)]到第十级[xigt;(μ+2δ)]，每0.5δ为一级。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫下小黑麦种子萌发性状的方差分析

表2 盐胁迫下小黑麦种子萌发性状方差分析

性状平方和均方F值p值发芽势(%)54202．271178．315．820．0001发芽率(%)94870．582062．409．330．0001发芽指数16236．03352．969．200．0001活力指数16555．31359．907．190．0001幼苗长度(cm)77．411．684．700．0001幼根长度(cm)125．482．732．840．0001幼根个数(个)133．392．904．870．0001幼苗干重(g)0．340．0137．260．0001幼根干重(g)1．950．043638．760．0001

从方差分析结果(表2)可看出，发芽势的F=5.82，p=0.000 1，说明不同品种(系)的小黑麦间发芽势有着极显著的差异。发芽率F=9.33，p=0.000 1，说明不同品种(系)的小黑麦间发芽率有着极显著的差异。从表2可看出，尽管小黑麦种子萌发性状的F值不同，但它们的p值都等于0.000 1，说明不同品种(系)的小黑麦间的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、幼苗长度、幼根长度、幼根个数、幼苗干重、幼根干重都有着极显著的差异。

表3 盐胁迫下小黑麦种子萌发性状表现

性状最大值最小值平均值极差标准差变异系数多样性指数发芽势(%)96．00000．000020．4397296．000019．710230．961．6139 发芽率(%)100．00000．000041．4043100．000028．46530．692．0119 发芽指数46．83330．000014．243746．833311．87000．831．8672 活力指数74．84800．000010．629874．848010．54770．991．5501 幼苗长度(cm)4．18210．18931．28283．99280．90540．711．8247 幼根长度(cm)8．90000．00003．24778．90001．25380．391．8928 幼根个数(个)6．00000．00004．19506．00001．15560．281．8304 幼苗干重(g)0．30160．01460．13780．28690．06140．451．8939 幼根干重(g)0．87880．01930．21540．85950．14580．681．4569

表4 小黑麦种子耐盐性表现

编号材料名称盐害指数耐盐级别编号材料名称盐害指数耐盐级别编号材料名称盐害指数耐盐级别1HJ10⁃613．51级1710鉴1329．32级3311鉴646．03级2HJ10⁃4344．73级18H07⁃167．34级34H11⁃174．04级3H09⁃243．33级1910鉴1988．05级35H11⁃540．73级410鉴1626．72级20HJ10⁃1568．74级3610鉴1726．72级510鉴923．32级21H11⁃463．34级3710鉴1520．01级6H10⁃438．02级22H10⁃688．05级38H11鉴894．05级7H11⁃24．71级23HJ10⁃1723．32级3911鉴340．73级808鉴A71．04级24HJ10⁃362．74级40HJ10⁃4096．05级911鉴132．72级25HJ10⁃275．34级41H10⁃778．04级10H010⁃183．05级26H10⁃270．74级42H11⁃886．05级1111鉴1356．03级2711鉴1250．03级4311鉴1679．34级12HJ10⁃2965．04级28H11⁃343．03级4411鉴1487．05级13新小黑麦4号48．73级2909鉴420．01级45H08⁃166．74级1411鉴774．04级3011鉴1117．31级4611鉴1092．75级1511鉴1554．03级3110鉴353．33级47H11⁃784．05级1610鉴684．75级3211鉴465．34级

2.2 盐胁迫下小黑麦种子萌发性状表现

盐胁迫下小黑麦种子萌发性状(表3)表明，47个小黑麦材料在9个萌发性状上均表现出一定的差异，不同材料间变异系数存在较大的差异，除幼根长度、幼根个数、幼苗干重的变异系数在50%以下之外，其他性状的变异系数均在60%以上，特别是活力指数和发芽势的变异系数达到99%和96%。其中活力指数的变异系数最大达到了99%，其观察值变化范围为0～74.848 0，其次是发芽势，其变异系数为96%，观察值变化范围为0～96，再就是发芽指数，变异系数达到了83%。从多样性指数可以看出，发芽率的多样性指数最高，为2.011 9，其它性状由高到低依次为幼苗干重gt;幼根长度gt;发芽指数gt;幼根个数gt;幼苗长度gt;发芽势gt;活力指数gt;幼根干重。统计分析结果表明，小黑麦种子萌发各性状差异较大，具有丰富的多样性，平均多样性指数为1.771 3，多样性指数最大的为发芽率，最小的为幼根干重，可为小黑麦育种以及后代选择提供较大的选择空间。

2.3 小黑麦种子耐盐性表现

盐害指数随着材料对盐敏感程度的增加而增大，从小黑麦种子耐盐性(表4)可以看出，HJ 10-6、H 11-2、09鉴4、11鉴11、10鉴15的耐盐性为1级，占全部材料的10.64%；10鉴16、10鉴9、H 10-4、11鉴1、10鉴13、HJ 10-17、10鉴17的耐盐性为2级，占全部材料的14.89%；HJ 10-43、H 09-2、11鉴13、新小黑麦4号、11鉴15、11鉴12、H 11-3、10鉴3、11鉴6、H 11-5、11鉴3的耐盐性为3级，占全部材料的23.40%；08鉴A、HJ 10-29、11鉴7、H 07-1、HJ 10-15、H 11-4、HJ 10-3、HJ 10-2、H 10-2、11鉴4、H 11-1、H 10-7、11鉴16、H 08-1的耐盐性为4级，占全部材料的29.79%；H 010-1、10鉴6、10鉴19、H 10-6、H 11鉴8、HJ 10-40、H 11-8、11鉴14、11鉴10、H 11-7的耐盐性为5级，占全部材料的21.28%。耐盐性为1级即耐盐性最好，盐害指数为0～20%，耐盐性最差为5级，盐害指数为80%～100%。统计分析结果表明，在47个小黑麦材料中盐害指数最小的是H 11-2，为4.7%，即耐盐性最好；盐害指数最大的是HJ 10-40，为96%，即耐盐性最差，此结果可为小黑麦耐盐性的选择提供参考。

3 结论与讨论

萌发期的耐盐试验测试是对小麦耐盐性早期鉴定及耐盐个体与品种早期选择的基础，试验是以发芽率、发芽势、幼苗生长作为抗盐性指标的[13-14]。本研究结果表明，不同小黑麦品种在盐胁迫下发芽率、发芽势、幼苗长度等萌发性状有着极显著的差异，说明在同一种盐同一浓度下，不同品种(系)小黑麦耐盐程度不同。盐胁迫下小黑麦萌发性状均表现出一定的差异，变异系数波动很大，其中活力指数和发芽势的变异系数最大，为99%和96%；另外从多样性性指数看出，发芽率的多样性指数最大，不同品种(系)小黑麦具有丰富的多样性，为小黑麦耐盐种质资源的筛选奠定了理论基础。

通过计算相对盐害指数可将小黑麦的耐盐程度分为5级，试验材料中12份小黑麦材料为1～2级，表现出较高的耐盐性；24份小黑麦材料为4～5级，表现出较差的耐盐性，其发芽率、发芽势等萌发性状显著受到盐胁迫而与其他品种(系)小黑麦产生极大的差距；11份小黑麦材料为3级，即在盐胁迫条件下，影响到小黑麦种子的萌发，但比4～5级的材料表现略好。综合所有测试指标，HJ 10-6、H 11-2、09鉴4、11鉴11、10鉴15表现出较高的耐盐性，H 010-1、10鉴6、10鉴19、H 10-6、H 11鉴8、HJ 10-40、H 11-8、11鉴14、11鉴10、H 11-7对盐胁迫较为敏感，耐盐性差。

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Screening on Salt-tolerant Germplasm Resources of Triticale

ZHANGRongqing1，CHENHui2，WANGRuiqing2

2016-06-13

张荣庆(1972—)，男，甘肃人；高级农艺师，主要从事农业技术推广工作。