燕麦种子抗盐碱特性研究

2018-10-23侯鑫狄贾玉山范美超赵牧其尔格根图

草原与草业 2018年3期

侯鑫狄，贾玉山，包健，范美超，赵牧其尔，荣荣，张静，格根图

(内蒙古农业大学草原与资源环境学院/农业部饲草栽培、加工及高效利用重点实验室，内蒙古呼和浩特 010019)

1 前言

燕麦(ArenasativaL.)为禾本科植物,《本草纲目》中称之为雀麦、野麦子。燕麦不易脱皮，所以被称为皮燕麦。耐寒、抗旱，对土壤的适应性很强，能自播繁衍。是一种低糖、高营养、高能食品，在贫苦地区是不可缺少的干粮。燕麦富含膳食纤维、能促进肠胃蠕动、利于排便、热量低、升糖指数低和降脂降糖，也是高档补品之一。它性味甘平，能益脾养心、敛汗，有较高的营养价值。可用于体虚自汗、盗汗或肺结核病人。煎汤服或“去皮作面蒸食及作饼食”。1997年美国FDA认定燕麦为功能性食物，具有降低胆固醇、平稳血糖的功效。燕麦在美国《时代》杂志评选的“全球十大健康食物”中燕麦位列第五，是唯一上榜的谷类。

1.1 国内外研究进展

燕麦在我国栽培历史悠久，栽培始于战国时期，遍及各山区、高原与北部寒冷地带〔1〕。在我国，燕麦粮饲兼用是北方农牧交错带必不可少的主栽作物，如果燕麦产业能得到发展，对贫困地区人民群众脱贫致富有十分重要的作用〔2-3〕。我国生产的燕麦成本低、品质好，在国际市场上有很强的竞争力。目前，我国有关部门对燕麦的种植和产业化开发重视程度日益提高。国内从事燕麦科研工作的，目前主要有中国农科院、山西、内蒙古、河北、吉林省和白城市农业科学院等科研机构，在燕麦育种、栽培技术等研究在国内领先，达到国际水平〔4-7〕。国内对燕麦的重视程度和研究不够，因此造成有些地方品种退化，引进品种较少，导致我国燕麦育种工作长期以来没有重大突破，制约了生产区粮食生产的发展〔8-12〕。

近10多年来，国外对燕麦开展了大量工作。在燕麦遗传转化方向，1992年美国的Sumers等人采用基因枪法将外源抗除草剂基因uidA和bar基因倒入燕麦中，首次获得了可育基因转基因燕麦〔13〕。接着分别用成熟胚、未成熟胚愈伤、幼叶作为受体转化燕麦成功。

1.2 研究目的及意义

内蒙古地区多干旱少雨、盐碱化区域不断扩大、饲草种植受到一定的限制。近年对禾本科牧草耐盐性研究较少〔14〕。燕麦是一种禾本科作物，且具有广泛的生态适应性，耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、抗寒等特点。在世界范围内广泛栽培，目前被广泛认为是盐碱地改良的替代作物之一。因此，深入研究燕麦的抗盐碱性及品种间的差异，对于开发利用盐碱地资源有重要的意义〔15-17〕。

目前关于植物耐盐碱的研究多集中于小麦、向日葵、棉花以及牧草，对这种作物在盐碱胁迫下的生长发育，渗透调节等方面都取得了一定的进展。而任长忠等研究指出，低浓度单盐胁迫对燕麦幼苗生长指标有促进作用，高盐碱化土壤严重威胁到植物的生态环境，因此开发盐碱地的利用功在当下，利在千秋〔18〕。本论文主要研究在盐碱胁迫下饲用燕麦的耐盐碱性，为指导我国盐碱地种植饲用燕麦提供一定的依据。

2 研究内容与方法

2.1 试验材料

本研究选用的6个燕麦品种分别为：牧王、燕王、贝勒、贝勒2 、领袖和爱沃。

2.2 试验设计

本试验品种拟定种植区土壤盐碱程度调研如表1。

通过配置不同浓度为0(对照)、1.5g/kg(低)、2.5g/kg(中)、3.5gl/kg(高)的NaCI盐溶液，对6个燕麦品种进行培养，做种子萌发抗盐碱试验，测定不同浓度NaCI盐溶液对6个燕麦品种盐胁迫差异。

表1 土壤成分测定结果与分析

2.3 实验具体方法及理由

2.3.1 药液的配制

NaCl盐溶液：称取NaCl粉末1.5g、2.5g、3.5g分别加入998.5ml、997.5ml、996.5ml蒸馏水使其混合均匀，得到浓度分别为1.5g/kg、2.5g/kg、3.5g/kg的NaCl盐溶液。

2.3.2 试验与方法

(1)步骤：取均匀一致燕麦种子，用0.1%的升汞进行消毒，冲洗3-5次；将50粒均匀一致的供试牧草种子置于有双层滤纸的9cm培养皿中，分别加入等量的浓度为0、1.5g/kg、2.5g/kg、3.5g/kgNaCl盐溶液；常温培养，干燥时补加盐溶液；观测记录发芽率、发芽势、胚芽长、胚根长。

(2)测定方法：(芽长超过种子长50%记为发芽)

1.发芽率(%)：Gp=n/N ×100% (n为发芽到第八天共积累发芽数,N为供试种子总数) 。

2.发芽势(%)：Gp=n/N ×100%(n为发芽达到高峰期发芽种子数,N为供试种子总数)。

3.发芽指数：(GI)=∑Gt/Dt (Gt为时间在第t天的发芽个数，Dt为至t天的发芽天数) 。

4.发芽率下降百分比：处理组发芽率-对照组发芽率。

5.胚芽长：为未发育的幼枝,位于胚先端的子叶内，用毫米尺测量。

6.胚根长：植物胚轴或苗轴的下部;特指末端或根部,用毫米尺测量。

7.隶属函数值公式：

X(ij)=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

X(ij)表示 i 品种 j 指标的隶属值

Xij表示 i 品种 j 指标的均值

Xjmax、Xjmin分别表示各品种 j 指标均值的最大值和最小值

3 结果与分析

3.1 不同浓度NaCI盐溶液对6个燕麦品种发芽率的影响(%)

从表2可得出，对照组中，牧王的发芽率最高，为86.67%；爱沃的发芽率最低，为73.33%；牧王和燕王没有显著差异(P>0.05)，贝勒、燕王和贝勒2没有显著差异(P>0.05)，领袖、贝勒和贝勒2也没有显著差异(P>0.05)，领袖、贝勒2和爱沃之间也没有显著差异(P>0.05)。

在1.5g/kgNaCl盐溶液胁迫下牧王和燕王的发芽率76.67%，较对照组下降约10百分点，是6个品种中发芽率下降最显著的(P<0.05)；贝勒2和爱沃的发芽率较对照组下降最明显，约下降45百分点；在1.5盐胁迫下牧王、领袖、贝勒和燕王的发芽率高于贝勒2和爱沃，其中牧王、领袖、贝勒、燕王的发芽率没有显著差异(P>0.05)。

在2.5g/kgNaCl盐溶液胁迫下牧王的发芽率56.67%，较对照组下降30百分点；燕王和贝勒的发芽率较对照组下降于35百分点，贝勒2和爱沃的发芽率较对照组下降于40百分点，是6个品种中发芽率下降最多的；领袖的发芽率较对照组下降约15百分点，6个品种中发芽率下降最低的。在2.5盐胁迫下牧王和领袖发芽率显著高于贝勒和燕王，贝勒和燕王发芽率显著高于贝勒2和爱沃，牧王跟领袖之间没有显著差异(P>0.05)，贝勒和燕王之间没有显著差异(P>0.05),贝勒2和爱沃之间没有显著差异(P>0.05)。

在3.5g/kgNaCl盐溶液胁迫下的燕王和贝勒发芽率为27%左右，较对照组下降于50百分点，贝勒2、爱沃的发芽较对照组下降于60百分点左右，是6个品种中发芽率下降最多的，牧王和领袖的发芽率较对照组下降于40百分点，为6个品种中发芽率下降最低的。在3.5盐胁迫下牧王和领袖发芽率显著高于贝勒和燕王，贝勒和燕王发芽率显著高于贝勒2和爱沃。这表明NaCI对六种燕麦品种的萌发能力有极大抑制作用，牧王跟领袖之间没有显著差异(P>0.05)，贝勒和燕王之间没有显著差异(P>0.05),贝勒2和爱沃之间没有显著差异(P>0.05)。

对照组的发芽率整体高于试验组，随着盐溶液浓度的增加，所有燕麦品种发芽率都呈下降趋势。当盐溶液浓度为1.5g/kg时牧王、领袖、贝勒、燕王的发芽率之间差异不显著(P>0.05)，但显著高于贝勒2和爱沃；当盐溶液浓度为2.5g/kg时，牧王、领袖发芽率显著高于贝勒、燕王、贝勒2、爱沃，同时贝勒，燕王的发芽率显著高于后两者；单从发芽率来看，牧王和领袖抗盐性强于贝勒、燕王，而贝勒2和爱沃的抗盐性较弱。

表2 不同浓度NaCI盐溶液对6个燕麦品种发芽率的影响(%)

3.2 不同浓度NaCI盐溶液对6个燕麦品种发芽势的影响(%)

从表3可得出，对照组中，牧王的发芽势最高，为71.33%；爱沃和领袖的发芽势最低，为61.33%；牧王、贝勒2和燕王没有显著差异(P>0.05)，贝勒、燕王和贝勒2没有显著差异(P>0.05)，领袖、贝勒和爱沃也没有显著差异(P>0.05)。

在1.5g/kgNaCl盐溶液牧王和燕王的牧王发芽势为60%以上，较对照组下降约8百分点左右，贝勒2和爱沃的发芽势较对照组下降约20-30百分点,6个品种中发芽率下降最高；贝勒和燕王的发芽势较对照组下降约30百分点以上，6个品种中发芽势下降最低；牧王和燕王没有显著差异(P>0.05)，领袖、贝勒和燕王没有显著差异(P>0.05),贝勒2和爱沃也没有显著差异(P>0.05)。

在2.5g/kgNaCl盐溶液下的贝勒2和爱沃发芽势为26%，较对照组下降约35-40百分点，6个品种中发芽势下降最高；牧王和领袖的发芽势；较对照组下降于10-20百分点，6个品种中发芽势下降最低；贝勒和燕王较对照组下降于30百分点。牧王跟领袖之间没有显著差异(P>0.05)，贝勒和燕王之间没有显著差异(P>0.05),贝勒2和爱沃之间没有显著差异(P>0.05)。

在3.5g/kgNaCl盐溶液下的贝勒2和爱沃发芽势为15.33%,较对照组下降约50百分点，6个品种中发芽势下降最高；燕王和贝勒的发芽势；较对照组下降约45百分点，牧王和领袖的发芽势较对照组下降约25-30百分点，6个品种中发芽势下降最低。牧王跟领袖之间无显著差异(P>0.05)，贝勒和燕王之间无显著差异(P>0.05)，燕王、贝勒2和爱沃之间无显著差异(P>0.05)。

对照组的发芽势整体高于试验组，随着盐溶液增加所有品种燕麦发芽率都呈下降趋势。当盐溶液浓度增加为1.5g/kg时牧王和燕王的发芽势显著高于领袖、贝勒和燕王(P<0.05)，领袖、贝勒和燕王发芽势显著高于贝勒2和爱沃(P<0.05)；当盐溶液浓度增加为2.5g/kg时，牧王和领袖发芽势显著高于贝勒和燕王(P<0.05)，贝勒和燕王发芽势显著高于贝勒2和爱沃(P<0.05)；在盐溶液浓度为3.5g/kg盐胁迫下牧王和领袖发芽率显著高于贝勒和燕王(P<0.05)，贝勒和燕王发芽率显著高于贝勒2和爱沃(P<0.05)。

表3 不同浓度NaCI盐溶液对6个燕麦品种发芽势的影响(%)

3.3 不同浓度NaCI盐溶液对6个燕麦品种胚根长的影响(cm)

由表4可知，对照组中，牧王的胚根最长，为8.22cm；领袖的胚根最短，为5.89cm；领袖、贝勒、燕王和贝勒2之间没有显著差异(P>0.05)，牧王和爱沃之间有显著差异(P<0.05)。

在1.5g/kgNaCl盐溶液牧王的胚根长为7.30 cm，较对照组缩短了不到1cm，6个品种中胚根长缩的最少的；领袖的胚根长较对照组缩短了1cm，贝勒的胚根长较对照组缩短了近2cm，燕王的胚根长较对照组缩短了3cm，贝勒2的胚根长较对照组缩短了2.90cm，爱沃的胚根长较对照组缩短了3.60cm，为6个品种中胚根长缩的最多。贝勒2和爱沃之间没有显著差异(P>0.05)，但跟其它品种之间都有显著差异(P<0.05)，在1.5盐胁迫下牧王>燕王>贝勒>贝勒2、爱沃>燕王的胚根长之间都有显著差异(P<0.05)。

2.5g/kgNaCl盐溶液的牧王的胚根长为5.90cm，较对照组缩短了2.30cm；领袖的胚根长较对照组缩短了1cm，6个品种中胚根长缩的最少的；贝勒、贝勒2的胚根长较对照组缩短了6.00cm；燕王的胚根长较对照组缩短了3.50cm；爱沃的胚根长较对照组缩短了4.80cm，是6个品种中胚根长缩的最多的。贝勒和贝勒2之间没有显著差异(P>0.05)，燕王和爱沃之间没有显著差异(P>0.05)，与牧王、领袖之间有显著差异(P<0.05)。在2.5盐胁迫下牧王胚根长显著高于领袖，领袖胚根长显著高于燕王和爱沃(P<0.05)，燕王和爱沃胚根长显著高于贝勒2和贝勒(P<0.05)。

3.5g/kgNaCl盐溶液的牧王胚根长为5.93cm，较对照组缩短了2.30cm，6个品种中胚根长缩的最少的；领袖的胚根长较对照组缩短了2.70cm；贝勒的胚根长较对照组缩短了1.30cm；燕王的胚根长较对照组缩短了3.70cm；爱沃和贝勒2的胚根长为最短1cm以下，为6个品种中胚根长缩的最多的；6个燕麦之间都有显著差异(P<0.05)，在3.5g/kg盐胁迫下牧王>领袖>燕王>贝勒>贝勒2和爱沃。

对照组的胚根长整体长于试验组，随着盐溶液增加所有品种燕麦胚根长都呈下降趋势。当盐溶液浓度增加为1.5g/kg盐胁迫下牧王、燕王、贝勒、贝勒2、爱沃、燕王的胚根长之间都有显著差异(P<0.05)；在2.5g/kg盐胁迫下牧王胚根长显著高于领袖(P<0.05)，领袖胚根长显著高于燕王和爱沃(P<0.05)，燕王和爱沃胚根长显著高于贝勒2和贝勒(P<0.05)；在3.5g/kg盐胁迫下牧王、领袖、燕王、贝勒、贝勒2、爱沃胚根长之间都有显著差异(P<0.05)。

表4 不同浓度NaCI盐溶液对6个燕麦品种胚根长的影响(cm)

3.4 不同浓度NaCI盐溶液对6个燕麦品种胚芽长的影响(cm)

由表5可知，对照组中，贝勒的胚芽最长，为8.32cm；贝勒2的胚芽最短，为6.97cm；牧王、领袖和爱沃之间没有显著差异(P>0.05)，贝勒、燕王和贝勒2之间有显著差异(P<0.05)。

在1.5g/kg的NaCl盐溶液牧王胚芽长为最长5.31cm，较对照组缩短了2.30cm,6个品种中胚芽长缩的最少的；爱沃的胚芽长为最短3.10cm，较对照组缩短了4.61cm，6个品种中胚芽长缩的最少的；领袖的胚芽长较对照组缩短了2.50cm，贝勒胚芽长较对照组缩短了5.00cm，6个品种中胚芽长缩的最多的；燕王的胚芽长较对照组缩短了4.50cm，贝勒2的胚芽长较对照组缩短了2.75cm。牧王和领袖、贝勒和爱沃、贝勒和燕王都没有显著差异(P>0.05)。

在2.5g/kg的NaCl盐溶液领袖的胚芽长为最长5.21cm，较对照组缩短了3.4cm；6个品种中胚芽长缩的最少的；贝勒2的胚芽长为最短1.01cm，较对照组缩短了5.90cm；牧王和贝勒胚芽长较对照组缩短了3.5cm以上；燕王的胚芽长较对照组缩短了5.70cm；爱沃的胚芽长较对照组缩短了6.00cm以上，是6个品种中胚芽长缩的最多的。牧王和贝勒之间没有显著差异(P>0.05)但跟其他品种都有显著差异(P<0.05)。

在3.5g/kg的NaCl盐溶液领袖胚芽长为最长5.22cm，较对照组缩短了2.50cm,6个品种中胚芽长缩的最少的；牧王的胚芽长较对照组缩短了3.70cm，贝勒的胚芽长较对照组缩短了7.40cm，为6个品种中胚芽长缩的最多的；燕王的胚芽长较对照组缩短了5.70cm，贝勒2胚芽长为最短0.41cm，较对照组缩短了6.56cm，爱沃的胚芽长为2.21cm,较对照组缩短了5.50cm。贝勒和爱沃没有显著差异(P>0.05)，牧王、领袖、燕王和贝勒2之间都有显著差异(P<0.05)。

对照组的胚芽长整体长于试验组，随着盐溶液增加所有品种燕麦胚芽长都呈下降趋势。当盐溶液增加为1.5g/kg盐胁迫下牧王和领袖的胚芽长显著高于贝勒2(P<0.05)，贝勒2的胚芽长显著高于贝勒和燕王(P<0.05)，领袖、贝勒和燕王胚芽长显著高于贝勒和爱沃(P<0.05)；在2.5g/kg、3.5g/kg盐胁迫下领袖、牧王、贝勒、燕王、爱沃、贝勒2之间都有显著差异(P<0.05)。

表5 不同浓度NaCI盐溶液对6个燕麦品种胚芽长的影响(cm)

3.5 对6个燕麦品种耐盐系数的分析

如表6所示，贝勒的发芽率在1.5g/kg的NaCl盐溶液处理下耐盐碱系数最大，牧王的发芽势在1.5g/kg的NaCl盐溶液处理下耐盐碱系数最大，领袖的胚根长在1.5g/kg的NaCl盐溶液处理下耐盐碱系数最高，领袖的胚芽长在1.5g/kg的NaCl盐溶液处理下耐盐碱系数最高。牧王在每个2.5g/kg的NaCl盐溶液处理下耐盐碱系数都最高。牧王的发芽率和发芽势在3.5g/kg的NaCl盐溶液处理下耐盐碱系数最大，领袖的胚根长以及胚芽长在3.5g/kg的NaCl盐溶液处理下耐盐碱系数最高。

表6 6个燕麦品种耐盐系数的分析

3.6 对6个燕麦品种发芽趋势的影响隶属值的分析

单一指标不能准确确定品种的耐盐性强度顺序，通过求隶属函数值来综合评定。

表7 对6个燕麦品种发芽趋势的影响隶属值的分析

隶属值反映了不同品种的表现受盐碱影响的程度，隶属值越大，盐胁迫造成的影响越小，燕麦的耐盐碱性越强。对6个燕麦品种的耐盐碱系数进行隶属值函数分析，结果表明，牧王和领袖耐盐碱性最强,贝勒2和爱沃耐盐碱性最弱。

4 讨论

刘凤岐在研究4种燕麦对NaCl胁迫的耐盐性表明，在植物学研究中，种子萌发过程盐浓度直接影响了种子的发育，盐胁迫对燕麦种子的发芽势、发芽率及株高有显著影响，这与本研究的研究结论基本一致〔15-17〕。在本研究中，无盐浓度处理时，牧王的发芽率达到86.67%，发芽势也最高，而在盐浓度最大时，牧王的发芽率为47.33%，6种饲用燕麦品种发芽率及发芽势均在无盐浓度情况下比试验组的高。胚根长及胚芽长也在无盐浓度处理下发育最好，随着浓度增加，胚根长及胚芽长在6个饲用燕麦品种的数值来看，都呈下降趋势。例如贝勒在无盐浓度时胚芽长为6.97cm，在本试验最高盐浓度处理则下降到0.94cm，显然盐浓度对燕麦的生长有及其显著地抑制作用。

在本试验中，隶属函数值是评判6个燕麦品种在盐胁迫下的综合指标，也反映了燕麦品种受盐浓度影响的程度，隶属值越大，该燕麦品种的抗盐性越强，6个品种中，牧王的抗盐性最大，受盐胁迫的影响最小。爱沃则受盐胁迫的影响最大。所以本研究得出盐胁迫对燕麦品种有一定的抑制作用。