盐胁迫对商洛主栽玉米品种苗期生理特性的影响

张 军， 周嘉嘉， 张 侂， 王钰璇， 王新军

(商洛学院/商洛市秦岭植物良种繁育中心， 陕西 商洛 726000)

0 引言

【研究意义】土壤盐渍化是造成作物减产的重要因素之一。据统计，世界范围内约有9.5亿hm2的盐碱地。全球每年农业生产因盐害造成的损失超过120亿美元[1]。随着人类活动的加剧，盐渍化正在恶化，开发和利用盐渍化土地对于提高土地利用率和稳定粮食产量具有重要意义。选用(育)耐盐性好的作物是开发利用盐碱地的有效措施[2]。玉米是重要的粮食、饲料作物及工业原料，苗期是整个玉米生长周期的关键阶段，遭受盐胁迫后幼苗长势弱，胚根少且短，苗弱，进而影响其后期生长发育及产量形成[3-4]。【前人研究进展】RUBIO等[5]试验表明，玉米遭受盐胁迫后叶片内相对电导率和丙二醛(MDA)含量增加，导致质膜受损。AHMED等[6]研究表明，植物遭受盐胁迫后脯氨酸含量会显著增加，以改善植物的生长状态。已有研究为后续研究提供了较好地借鉴和参考。【研究切入点】玉米是商洛乃至整个秦巴山地区的主要粮食作物，常年播种面积约16万hm2[7]。目前有关商洛玉米研究多集中在病虫害防治[8]或某一特定品种的高产栽培技术[7]，有关品种的耐盐性研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】以商洛6个主栽玉米品种为材料，测定不同浓度NaCl处理下的相对电导率等指标，应用加权隶属函数法综合评价其耐盐性，以期筛选出苗期耐盐性较强的玉米品种，为商洛玉米适栽品种的选择提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 玉米品种 选用6份商洛主栽玉米品种为试验材料，依次为安森7号、秦鑫1708、万瑞6号、兆玉951、正大658和登海11，其中，以本地区较大面积种植的登海11为对照。种子由商洛市种子管理站提供。

1.1.2 试剂 10%的NaClO，Hoagland营养液、NaCl，硫代巴比妥酸，蒽酮，考马斯亮蓝G-250，磺基水杨酸。药品均由商洛学院生物医药与食品工程学院提供。

1.1.3 设备 UV-110紫外分光光度计，上海美析仪器有限公司；雷磁DDSJ-318电导率仪，上海仪电科仪股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 材料预处理 人工挑选大小一致的玉米种子，用10%的NaClO消毒理10 min，蒸馏水冲洗4次后置于含适宜水分的培养皿中，培养至种子露白，挑选长势一致的露白种子植入铺有纱布的水培篮中。Hoagland营养液培养至3叶一心时备用。

1.2.2 试验设计 根据盐胁迫浓度设4个处理：0 mmol/L(CK)、50 mmol/L(S1)、100 mmol/L(S2)和150 mmol/L(S3)。将培养液换成用Hoagland营养液配置的添加NaCl的上述浓度盐胁迫溶液。每个处理10株幼苗，4次重复。

1.2.3 指标测定 参考文献[9]的方法，于处理7 d后选取生长状况相对一致的幼苗相同部位的叶，测定MDA含量、相对电导率、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量，3次重复,取平均值。

1.2.4 耐盐性评价 以耐盐系数为依据，利用加权隶属函数法对参试玉米品种耐盐性进行综合评价。其中，若指标与抗逆性呈正相关，则u(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)；若呈负相关，则u(Xj)=1-[(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)]。式中：u(Xj)为隶属函数值；Xj表示第j个指标的耐盐系数，Xmin和Xmax表示第j个指标耐盐系数的最小值和最大值。参考张军等[10]设定S1、S2和S3的权重分别为1/4、1/3和3/7，与相对应的隶属度相乘求得的平均值为该玉米品种耐盐性的最终值(D)。最终D值越大，表明该品种的耐盐性越强，反之耐盐性越差。

耐盐系数=各指标测定值/对应品种对照指标测定值

1.3 数据统计与分析

采用Excel 2003进行数据整理，Spss 22.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫处理各玉米品种叶片的质膜氧化程度

2.1.1 MDA含量 由表1看出，盐胁迫后供试品种的叶片MDA较对照(CK)均显著增加。其中，S1各品种的增幅为22.96%～47.03%，以安森7号增幅最大，为47.03%，其次是兆玉951，为41.42%，登海11增幅最小，是22.96%；表现为安森7号>兆玉951>万瑞6号>正大658>秦鑫1708>登海11。S2各品种的增幅为54.17%～75.51%，以秦鑫1708增幅最大，为75.51%，其次是兆玉951，为71.61%，正大658增幅最小，是54.17%；表现为秦鑫1708>兆玉951>登海11>万瑞6号>安森7号>正大658。S3各品种的增幅为70.39%～87.24%，以秦鑫1708增幅最大，为87.24%，其次是兆玉951，为84.62%，登海11增幅最小，是70.39%；表现为秦鑫1708>兆玉951>安森7号>万瑞6号>正大658>登海11。随着盐胁迫浓度增加，除登海11和秦鑫1708在S3和S2间增幅不显著外，其余品种各处理间增幅均达显著水平。

表1 不同浓度盐胁迫各玉米品种叶片的MDA含量

2.1.2 相对电导率 从表2看出，供试品种的叶片相对电导率随盐胁迫强度增加而显著增加。其中，S1各品种相对电导率较对照的增幅为56.01%～90.44%，以秦鑫1708增幅最大，为90.44%，其次是万瑞6号，为89.73%，登海11增幅最小，是56.01%；表现为秦鑫1708>万瑞6号>兆玉951>安森7号>正大658>登海11。S2各品种较S1的增幅为49.05%～144.03%，以秦鑫1708最大，为144.03%，其次是万瑞6号，为119.86%，登海11最小，是49.05%；表现为秦鑫1708>万瑞6号>兆玉951>安森7号>正大658>登海11。S3各品种较S2的增幅为70.83%～112.85%，以安森7号增幅最大，为112.85%，其次是登海11，为88.71%；兆玉951最小，是70.83%；表现为安森7号>登海11>万瑞6号>秦鑫170>正大658>兆玉951。

表2 不同浓度盐胁迫各玉米品种叶片的相对电导率

2.2 盐胁迫处理各玉米品种叶片的渗透调节物质含量

2.2.1 可溶性糖含量 由表3可知，盐胁迫后供试品种叶片可溶性糖含量较对照均呈增加趋势，但增幅因品种而异。其中，S1各品种可溶性糖含量较对照的增幅为13.59%～58.74%，以登海11增幅最大，为58.74%，其次是正大658，为45.12%，万瑞6号最小，为13.59%；表现为登海11>正大658>安森7号>秦鑫1708>兆玉951>万瑞6号。S2和S3均是正大658增幅最大，兆玉951最小，其中，S2各品种较对照的增幅为20.91%～71.95%，以正大658最大，为71.95%，万瑞6号其次，为67.48%，兆玉951最小，为20.91%；表现为正大658>万瑞6号>登海11>秦鑫1708>安森7号>兆玉951。S3各品种较对照的增幅为29.85%～93.51%，以正大658最大，为93.51%，登海11其次，为91.26%，兆玉951最小，为29.85%；表现为正大658>登海11>万瑞6号>安森7号>秦鑫1708>兆玉951。

表3 不同浓度盐胁迫各玉米品种叶片的可溶性糖含量

2.2.2 可溶性蛋白含量 由表4看出，盐胁迫后供试品种叶片可溶性蛋白含量在品种间变化趋势不尽一致，随盐浓度增加可溶性蛋白含量登海11呈增加趋势，其余品种均呈先增后减趋势；S1和S2较对照有不同程度地增加，S3除登海11较S2继续增加外，其余5个品种则有不同程度下降。S1各品种可溶性蛋白含量较对照的增幅为6.31%～42.79%，以万瑞6号增幅最大，登海11其次(为27.31%)，兆玉951最小；表现为万瑞6号>登海11>秦鑫1708>正大658>安森7号>兆玉951。S2各品种较对照的增幅为32.51%～95.92%，正大658增幅最大，登海11其次(为93.93%)，兆玉951最小，表现为正大658>登海11>万瑞6号>秦鑫1708>安森7号>兆玉951。S3除登海11外的其余5个品种的可溶性蛋白含量较S2有不同程度地下降，其降幅为0.16%～12.02%，以兆玉951降幅最大，秦鑫1708其次(为11.93%)，正大658最小；降幅表现为兆玉951>秦鑫1708>安森7号>万瑞6号>正大658。

表4 不同浓度盐胁迫各玉米品种叶片的可溶性蛋白含量

2.2.3 脯氨酸含量 由表5可知，随盐胁迫强度增加各品种的叶片脯氨酸含量较对照均不同程度增加。其中，S1各品种叶片脯氨酸含量较对照的增幅为2.93%～19.81%，以登海11增幅最大，兆玉951其次(为16.94%)，万瑞6号最小，表现为登海11>兆玉951>秦鑫1708>安森7号>正大658>万瑞6号；登海11、安森7号和兆玉951脯氨酸含量S1较对照增幅达显著水平，其余品种增幅不显著。S2各品种较对照的增幅为18.13%～36.64%，以安森7号增幅最大，登海11其次(为34.74%)，正大658最小，表现为安森7号>登海11>秦鑫1708>兆玉951>万瑞6号>正大658；除正大658和万瑞6号外，其余品种脯氨酸含量S2较对照增幅达显著水平。S3各品种较对照的增幅为21.43%～53.79%，均达显著水平；以登海11增幅最大，安森7号其次(为51.53%)，万瑞6号最小，表现为登海11>安森7号>秦鑫1708>兆玉951>正大658>万瑞6号。

表5 不同浓度盐胁迫各玉米品种叶片的脯氨酸含量

2.3 隶属函数综合评价耐盐性

从表6看出3个盐胁迫浓度下各指标的隶属函数值存在差异。以S1为例，登海11的u(X1)最大，为1.00，说明在MDA上其耐盐性最好；安森7号的u(X1)最小，为0.00，说明其耐盐性最差。将各个指标的u(Xj)值求和得D值，不同品种的D值为登海11>正大658>秦鑫1708>万瑞6号>兆玉951>安森7号，登海11的D值最大，表明其对此盐胁迫耐受性最好。S2不同品种的D值为登海11>正大658>安森7号>万瑞6号>秦鑫1708>兆玉951，登海11的D值最大，表明其对此盐胁迫耐受性最好。S3不同品种的D值为登海11>正大658>万瑞6号>安森7号>兆玉951>秦鑫1708，登海11的D值最大，表明其对此盐胁迫耐受性最好。将S1、S2和S3的D值进行加权求和得出，6个品种的综合耐盐性为登海11>正大658>万瑞6号>安森7号>秦鑫1708>兆玉951。

表6 不同浓度盐胁迫各玉米品种的耐盐性综合评价

3 讨论

植物受到盐胁迫时，体内活性氧大量积累，质膜的选择透性发生改变，质膜透性的变化可显示细胞膜结构和功能的受损程度。6个供试品种叶片MDA含量和相对电导率在盐胁迫后均较对照呈显著性增加，且随着盐胁迫强度加剧进一步增大。与王宝增等[11]的研究结果一致。盐胁迫打破了活性氧产生与清除间的平衡，活性氧的积累加剧了质膜氧化[12]，表现为MDA含量和相对电导率的增加。就增幅看，存在品种间差异，登海11在相同盐胁迫强度下增幅最小，表明不同品种在相同胁迫强度下组织所受损伤程度不同。

植物遭受逆境后，渗透胁迫施加在细胞上，为了维持细胞内渗透势平衡，植物会积累渗透调节物质[10]。汤华等[13]研究表明，盐胁迫玉米幼苗叶片脯氨酸含量有不同程度地增加。杨艳艳等[14]对辽宁主栽玉米进行盐胁迫试验发现，随着盐胁迫浓度的增加，玉米幼苗脯氨酸和可溶性糖含量有所增加。该研究也得出类似结果。究其原因，可能与二者作为渗透调节物质[9，13-14]和信号分子[15]的双重作用所致。另外，该试验150 mmol/L盐胁迫处理安森7号等5个品种可溶性蛋白含量较100 mmol/L处理呈下降趋势，可能是盐胁迫强度过大破坏了氨基酸的合成[16]。此外，试验在渗透调节物质含量整体增加情况下，MDA含量和相对电导率继续增加，未表现出缓解盐胁迫，可能与盐胁迫提高渗透压，一定程度上造成植物的生理干旱[16]有关。

作物的抗逆性是一个综合性状，单一性状很难准确反映作物的抗逆性。需要测定多项指标进行共同评价[13，16]。隶属函数法是一种重要的等级评价方法，在作物抗逆性评价中广泛应用[9]。根据D值可以判定，登海11苗期耐盐性最好，其次为正大658，兆玉951最弱。100 mmol/L处理和150 mmol/L处理的D值和最终加权综合D值结果基本一致，表明具有一定强度胁迫的逆境可能更有利于品种耐盐性的筛选，而浓度阀值需要结合供试材料等因素来综合确定。

4 结论

盐胁迫后各品种叶片的MDA和相对电导率随盐胁迫强度增加而显著增加，可溶性糖含量较对照均呈增加趋势，但增幅因品种而异；可溶性蛋白含量在品种间变化趋势不尽一致，盐浓度为50～100 mmol/L时各品种较对照有不同程度增加，盐浓度为150 mmol/L时除登海11较100 mmol/L处理继续增加外，其余5个品种则有不同程度下降；随盐胁迫强度增加各品种的叶片脯氨酸含量较对照均不同程度增加。

通过将50 mmol/L、100 mmol/L和150 mmol/L处理的D值进行加权求和得出，6个品种的综合耐盐性为登海11>正大658>万瑞6号>安森7号>秦鑫1708>兆玉951。研究结果可为商洛玉米适栽品种的选择提供参考。