水稻品种资源苗期耐盐性评价指标分析

刘艳 王宝祥 邢运高 陈庭木 徐波 杨波 孙志广 刘金波 迟铭 李健 卢百关 方兆伟 秦德荣 徐大勇

摘要：采用国际水稻所标准营养液培养63份水稻种质资源，在水稻幼苗长至3叶期对种质资源进行0.5%盐胁迫处理。盐胁迫7 d后，根据盐害症状评价水稻耐盐级别，并测量和计算苗期苗高、根长、地上部和根部的干（鲜）质量的相对值，分析各项生长指标与盐害等级的相关性。结果表明，茎叶鲜质量和幼苗整体鲜质量这2个指标与盐害等级呈极显著负相关，幼苗的根干（鲜）质量、茎叶干质量、整体干质量和苗长与盐害等级呈负相关，相对根长与盐害等级无相关性。运用统计学方法，将与盐害等级有显著相关性的生长指标对63份种质资源苗期的耐盐性进行综合评价及分类，以幼苗的整体干质量和整体鲜质量2个综合评价指标较为合理，并作为分类依据。供试品种分为强耐盐、耐盐、轻度感盐和感盐4个类群，且类群间呈显著性差异。利用本方法筛选出的7个耐盐品种资源在青口盐场盐碱地实地种植，均表现出良好的耐盐性。本鉴定方法利用了生长指标评价和主成分分析等统计学方法相结合，有效避免了盐害等级评价中主观因素的影响，可以作为一种快速有效的水稻品种资源苗期耐盐性鉴定方法。

关键词：水稻;幼苗;耐盐性;评价

中图分类号：S511.01   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）17-0075-05

收稿日期：2020-06-29

基金项目：国家科技支撑计划 （编号：2015BAD01B01）;国家水稻产业技术体系专项（编号：CARS-01-04B）;江苏省科技支撑计划 （编号：BE2016370-3）;江苏省连云港市财政资金专项 （编号：QNJJ1704）。

作者简介：刘 艳（1982—），女，山西高平人，博士，副研究员，主要研究方向为水稻抗性育种。E-mail：lyrice7701@163.com。

通信作者：徐大勇，博士，研究员，主要研究方向为作物遗传育种。E-mail：xudayong3030@sina.com。

我国有大量的盐碱地土地资源，开发利用好沿海滩涂以及内陆的盐碱地对保障耕地面积具有重要意义。水稻已作为沿海滩涂盐碱地种植的首选作物[1]，培育耐盐碱水稻新品种是保证盐碱稻作区粮食的安全生产和改善生态环境的有效途径之一。

丰富的种质资源是育种的基础，筛选、鉴定耐盐水稻种质，发掘优良耐盐新基因，通过常规育种和分子标记辅助选择相结合聚合耐盐基因，是当前耐盐新品种选育的主要方向。不少研究者对水稻萌发期[2-3]、苗期和成熟期[4-5]不同时期的耐盐性进行了评价。水稻萌发期盐分的影响主要会导致种子发芽不齐、发芽势降低[2-3]。潘晓飚等以水稻种子的发芽率、芽长、主根长和根数等评价指标筛选出了发芽期强耐盐组合桂源优500、11优1040、11优1050、南优12号[2]。其中从盐碱地种稻实际情况出发，水稻各生育期以苗期对盐胁迫的响应最为敏感，导致盐渍地种植水稻出苗差、成苗率低、保苗难，影响后期产量[6]，因此，筛选出苗期耐盐性较强的水稻种质资源对全生育期耐盐材料的筛选及生产实践具有重要意义。

笔者所在课题组在大量收集国内外水稻品种资源的基础上，对其苗期的耐盐性进行了筛选，测定了相关生长指标，分析探讨了与耐盐性显著相关的评价指标，初步筛选出耐盐性强的水稻种质资源，旨在建立一种简便快捷的耐盐分类筛选方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

63份水稻地方品种资源，其名称及序号见表1。

1.2 试验时间和地点

2015年在实验室内进行了水稻苗期耐盐性鉴定，2016年和2017年在连云港青口耐盐试验基地（119.38°E、34.47°N）进行了全生育期耐盐性初步鉴定分析。

1.3 试验方法

1.3.1 种子处理

挑选大小均匀、籽粒饱满的不同品种种子， 用70%乙醇浸种 2 min， 在用3% H2O2消毒2次，然后使用蒸馏水冲洗干净。将种子整齐排列在铺有滤纸的培养皿中，于25 ℃恒温培养箱培养。待种子露白后转入液体培养箱中培养。

1.3.2 幼苗處理

待种子露白后转入液体培养液中，在光照培养箱中继续培养，08：00—20：00控温在25 ℃，20：00至第二天08：00控温在18 ℃。当幼苗长到2叶1心时，分别用浓度为0.1%、0.3%、0.5%的NaCl溶液处理，以营养液作为对照。试验设3次重复。培养皿中的盐溶液每3 d更换1次。

1.3.3 各项生长指标的测定

盐处理7 d后，分别测定幼苗的根和茎叶鲜质量（fresh weight，FW）、干质量（dry weight，DW）、苗高、根长和叶片死亡率。

计算各性状的耐盐性相对值（relative value，RV）：RV=盐胁迫值/对照值。用国际水稻所沿用的水稻苗期盐害等级（standard evaluation score，SES）作为水稻品种（系）的耐盐性评价指标（表2）[7]。

1.4 数据处理与统计分析

通过马氏距离，采用单因素重复观察模型作方差分析，将水稻品种资源各项生长指标进行耐盐相关性分析。系统聚类方法采用WARD方法，均采用笔者所在单位编写C++类库（软件著作权《连农统计类库软件V1.0》编号：2016SR266205），数据交换接口采用C++类库（软件著作权《连农DSML文件读写程序软件V1.0》编号：2017SR562716）处理。相关分析、偏相关分析及通径分析采用文献[8]的方法。

2 结果与分析

2.1 水稻幼苗在营养液对照及0.1%、0.3%、0.5%盐分含量下盐害分析

在营养液对照、0.1%、0.3%和0.5%盐分含量4个处理下，测量了水稻品种的根长和盐害等级，从10个水稻品种在4种盐浓度溶液处理下的盐害等级和根长（表3）来看，随着盐浓度的升高，根长总体呈下降趋势，在0.1%、0.3%和0.5%3个处理浓度下并无明显的显著性差异。从盐害等级结果来看，盐浓度为0.5%时盐害等级出现了明显差异，可作为耐盐性筛选浓度。在后续试验中也采用了0.5%盐浓度。

2.2 0.5%盐分下性状指标分析

盐胁迫下水稻幼苗茎叶和根的干质量、鲜质量以及整体干质量、鲜质量相对值与盐害等级（表4）的关系如图1所示。茎叶和根的干质量、鲜质量以及整体干质量、鲜质量相对值随品种盐害等级的提高呈逐渐下降的趋势，与盐害等级呈负相关，说明水稻幼苗在盐胁迫下生长受到不同程度的抑制。根长和苗长相对值随着品种耐盐等级的提高呈逐渐降低的趋势，与耐盐等级呈负相关，但相关不显著。幼苗的根干（鲜）质量、茎叶干质量、幼苗整体干质量与耐盐等级在0.05水平呈显著负相关，茎叶鲜质量、幼苗整体鲜质量与耐盐等级在0.01水平呈极显著负相关，说明这2个性状与水稻品种苗期耐盐性关系密切。

2.3 水稻品种资源耐盐性状指标的聚类分析

将与盐害等级有显著相关的相对叶鲜质量、叶干质量、根鲜质量、根干质量、整体干质量和整体鲜质量等指标对63份水稻品种资源进行了分类，其中只有相对整体干质量和整体鲜质量在4类间有显著差异（表5），其他指标差异性不显著（数据太多，未列出）。为了选择更好的分类指标，以相对整体干质量和整体鲜质量2个指标做主成分分析，取第1主成分（方差贡献率为91.7%）做综合指标，并以综合指标作系统聚类分析（WARD法）。分类分析结果表明，整体干质量和鲜质量综合指标4类类群间呈显著性差异（表6）。

2.4 不同水稻品种资源耐盐性评价

根据水稻幼苗整体相对鲜质量和干质量综合指标对63份水稻品种资源进行了分类，将品种资源分为四大类：强耐盐（3个）、耐盐（4个）、轻度感盐（22个）和感盐（34个），筛选出7个耐盐水稻品种黄板所、芭蕉根白、安宁旱谷、南京11、二九青、三二矮和广陆矮。为了进一步验证品种资源的耐盐性，将筛选出的7个品种资源于2016年和2017年正季在连云港青口耐盐试验基地种植，进行全生育期耐盐性观察。经过连续2年的观察，耐盐品种资源在盐分含量0.5%左右的土壤上种植，活苗率均达75%以上。

3 讨论

水稻耐盐性是一种复杂的生理特性，是一个由多基因控制的数量性状。目前对水稻耐盐性的评价主要通过表型指标和生理生化指标进行。表型指标主要包括盐胁迫下种子的发芽率、苗期盐害级别、相对苗长和相对根长等[9-14];生理生化指标包括盐离子浓度[15-16]、小分子物质[17]、与盐胁迫相关的酶活性以及质膜透性[18-21]等。直接的表型鉴定可以直观、简便地进行大量材料的表型鉴定，适用于大批种质资源的耐盐性评价，但表型鉴定受环境影响较大，也要求研究人员具有较丰富的表型鉴定经验，主观因素的影响较大[7];生理生化指标测定方法繁琐，只适用于研究，不适合大批量种质资源的鉴定[22]。

水稻在幼苗期（2叶1心）对盐分表现出较高的敏感性。前期研究者对苗期的耐盐性一般采用形态指标结合生理指标考查的方法。谢留杰等采用盐害级别、相对苗高、相对茎叶干质量和钠钾离子比值等指标对水稻3～4叶期幼苗进行了耐盐性评价[5];方先文等利用叶片相对受害率、苗高和出叶速率相对受害率筛选出苗期极端耐盐品种6份[9];吴家富等研究将叶片死亡率作为苗期耐盐鉴定的关键指标[10];王娜等对粳稻种质资源苗期根系形态特征与耐盐性进行了相关分析，结果表明，苗期耐盐级别与根总表面积、平均直径、根系总体积、0.5～1.0 mm 直径根的总长度、总表面积和总体积均呈极显著正相关[11]。吕学莲等通过形态指标（平均死叶率、地上部和根部干鲜质量等）和生理指标（可溶性糖的积累等）相结合筛选出相对死叶率较低、可溶性糖积累量较多的长白10号、D-10、节10、D-13、天井4号等耐盐种质[12]。田蕾等研究利用叶片伤害率和丙二醛含量这2个指标来区分苗期耐盐和盐敏感水稻品种[18]。索巍巍等通过测量幼苗苗高、单株总根长、种子贮藏物质利用率和（α+β）淀粉酶总活性等各项指标综合分析，对水稻种质资源进行了耐盐性分析[23]。

前人报道的耐盐性筛选主要利用生长指标进行了水稻耐盐性分析，但水稻各項生长指标与盐害等级的相关性分析较少。本研究在0.5%盐浓度下测量苗期苗高、根长、地上部和根部的干（鲜）质量的相对值，分析了各项性状指标与盐害等级的相关性。结果表明，茎叶鲜质量和幼苗整体鲜质量这2个指标与盐害等级呈极显著负相关，幼苗的根干（鲜）质量、茎叶干质量、整体干质量与盐害等级呈负相关。继而，将与盐害等级有显著相关性的生长指标对63份品种资源进行了分类，以幼苗的整体干质量和整体鲜质量2个指标作为综合评价指标作为分类依据，63份品种资源分为了四大类（强耐盐、耐盐、轻度感盐和感盐），且类群间呈显著性差异。筛选出的7个耐盐品种资源通过在连云港青口耐盐试验基地种植，均表现出良好的耐盐性。

4 结论

本研究对水稻大量苗期表型性状与耐盐等级进行相关性分析，应用统计学方法确定了幼苗的整体干质量和整体鲜质量2个指标为最佳表型鉴定指标，此鉴定方法克服了人为主观因素的影响，既有利于大量水稻品种资源的耐盐性鉴定，且使水稻苗期耐盐性鉴定既简单方便又快速准确，为水稻品种资源的耐盐性评价提供了有效方法。

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