玉米種質(zhì)耐鹽性鑒定體系篩選和耐鹽性評(píng)價(jià)

郝德榮,程玉靜,冒宇翔,薛 林,陸虎華,陳國(guó)清,石明亮,黃小蘭,張振良,周廣飛

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇 南通 226541)

玉米種質(zhì)耐鹽性鑒定體系篩選和耐鹽性評(píng)價(jià)

郝德榮,程玉靜,冒宇翔,薛 林,陸虎華,陳國(guó)清,石明亮,黃小蘭,張振良,周廣飛

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇 南通 226541)

以玉米自交系為試驗(yàn)材料,采用土壤盆栽耐鹽性鑒定方式,探討玉米種質(zhì)的耐鹽性鑒定技術(shù)體系,對(duì)184份玉米種質(zhì)進(jìn)行耐鹽性鑒定。結(jié)果表明:NaCl占土壤干重3‰的鹽處理濃度為玉米耐鹽性鑒定的適宜濃度,鮮重、干重耐鹽系數(shù)和苗情可以作為玉米耐鹽性的鑒定指標(biāo)。綜合3種指標(biāo)的鑒定結(jié)果,將184份玉米自交系劃分為高耐、耐鹽、中耐、敏感和高感5種類型。

玉米;耐鹽性;鑒定體系;土壤盆栽

土壤鹽漬化是限制植物生長(zhǎng)和影響農(nóng)作物產(chǎn)量的重要環(huán)境脅迫因子之一[1-2]。為最大限度地發(fā)揮鹽漬土的生產(chǎn)潛力,選育適應(yīng)逆境的品種是最主要的途徑。玉米作為主要的糧飼兼用作物,培育耐鹽品種對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重大的意義。但是玉米對(duì)鹽分中度敏感,耐鹽性相對(duì)較差[3-4]。因此,構(gòu)建玉米耐鹽篩選鑒定體系尤為重要。以往對(duì)玉米耐鹽性研究多集中在耐鹽機(jī)理方面,對(duì)玉米種質(zhì)耐鹽性鑒定報(bào)道較少,也沒(méi)有形成合適的耐鹽性鑒定體系。本研究旨在探索玉米耐鹽性篩選適宜濃度和玉米耐鹽性篩選適宜指標(biāo),對(duì)184個(gè)玉米自交系進(jìn)行耐鹽性分析,研究結(jié)果將為玉米耐鹽種質(zhì)資源選育提供試驗(yàn)依據(jù),為進(jìn)一步開(kāi)展玉米耐鹽性遺傳研究、品種選育以及提高我國(guó)鹽堿地區(qū)玉米生產(chǎn)能力提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為184份在玉米遺傳育種上較為重要的自交系,包含111份普通玉米自交系和73份糯玉米自交系,所有材料均由江蘇沿江地區(qū)農(nóng)科所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 玉米種質(zhì)耐鹽性鑒定濃度篩選處理 試驗(yàn)于2012年5-10月在江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)基地塑料大棚內(nèi)進(jìn)行。采用土壤盆栽鹽脅迫方法進(jìn)行鑒定,將曬干的大田土過(guò)篩后與細(xì)沙按2∶1的體積比混勻,裝入塑料花盆中,每盆裝土量為7 kg。以玉米自交系T5和鄭58為試驗(yàn)材料,每盆播種量為20粒,二葉一心期定苗,每盆保留10株生長(zhǎng)一致的健壯幼苗。待幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí),進(jìn)行1次性鹽脅迫(NaCl)處理。分別以分析純NaCl占土壤干重的2‰、3‰、4‰、6‰和8‰設(shè)置5個(gè)處理濃度,1個(gè)對(duì)照(CK,無(wú)NaCl),3次重復(fù)。將配制好的不同濃度的鹽溶液,分別澆入對(duì)應(yīng)的花盆中,對(duì)照澆入等量的自來(lái)水,以保證每盆土壤含水量為最大田間持水量的70%左右。盆下放一盆墊,以防鹽分外滲,脅迫試驗(yàn)開(kāi)始后,每天根據(jù)土壤水分的蒸發(fā)情況,澆入適量的水,以保證土壤含水量相對(duì)恒定不變。脅迫7 d后,對(duì)植株表觀性狀進(jìn)行觀察。

1.2.2 玉米種質(zhì)耐鹽性鑒定處理 采用土壤盆栽鹽脅迫方法鑒定184份自交系耐鹽性,試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。每一品種種植1盆,每一品種設(shè)置鹽脅迫(分析純NaCl占土壤干重的3‰(此濃度為1.2.1中篩選出的適合玉米鹽脅迫鑒定的鹽濃度)和對(duì)照(CK,無(wú)NaCl)兩個(gè)處理,每一處理3次重復(fù)。鹽脅迫7 d后,對(duì)植株表觀性狀進(jìn)行觀察,并測(cè)定幼苗的鮮重、干重和存活率。

1.2.3 耐鹽性分級(jí) 參考農(nóng)業(yè)部NY/PZT001-2002《小麥耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》[5],根據(jù)苗情將玉米苗期耐鹽性分為5類(表1)。1類為高耐品種:生長(zhǎng)基本正常,無(wú)明顯受害癥狀,有3～4片綠葉;2類為耐鹽品種:生長(zhǎng)基本正常,有3片綠葉,第1片真葉的葉片變黃或葉尖青枯;3類為中耐品種:生長(zhǎng)受抑制,有2片綠葉,第1、2片真葉的葉片變黃或葉尖青枯;4類為敏感品種:嚴(yán)重受害,僅有1片綠葉或僅心葉存活;5類為高感品種:整個(gè)植株枯死或接近死亡。

鹽處理后,取出完整植株,用水快速?zèng)_洗掉根部基質(zhì),用吸水紙吸干植株表面殘留的水后稱重即為鮮重,然后將植株放入烘箱以105℃殺青10 min,80℃烘干至恒重后稱重即為干重。存活率為鹽脅迫10 d時(shí)存活的苗數(shù)與處理前成活的總苗數(shù)的百分比。(鮮重或干重)耐鹽系數(shù)=(鮮重或干重)脅迫測(cè)定值/(鮮重或干重)對(duì)照測(cè)定值。計(jì)算鮮重和干重的耐鹽系數(shù),按鮮重、干重耐鹽系數(shù)和存活率確定各材料的耐鹽等級(jí)。

表1 玉米苗期耐鹽性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The classification standard for salt tolerance of maize at seedling stage

2 結(jié)果分析

2.1 玉米鹽脅迫處理濃度篩選

試驗(yàn)選取2個(gè)耐鹽性不同的玉米自交系進(jìn)行5個(gè)不同濃度的鹽脅迫處理,即NaCl占土壤干質(zhì)量比為0(CK)、2‰、4‰、6‰和8‰5個(gè)處理濃度。結(jié)果表明(圖1),2個(gè)不同的品種在CK處理下,生長(zhǎng)正常,存活率為100%,基本無(wú)鹽害癥狀。2‰NaCl濃度以上的各種鹽處理中,各玉米幼苗均表現(xiàn)出不同的鹽害癥狀。6‰和8‰NaCl鹽處理濃度下2品種玉米幼苗均枯死,存活率為0,此2個(gè)濃度可剔除。2‰NaCl濃度鹽處理下玉米幼苗鹽害癥狀很輕微,存活率達(dá)90%以上,而4‰NaCl濃度鹽處理下玉米幼苗的鹽害癥狀較嚴(yán)重,存活率僅有30%左右,無(wú)法達(dá)到鑒定不同玉米種質(zhì)耐鹽性的目的。因此增加了3‰NaCl鹽處理濃度進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)。結(jié)果表明,3‰NaCl鹽處理濃度下玉米幼苗表現(xiàn)出一定的鹽害癥狀,但存活率基本上在50%左右,因此篩選3‰NaCl作為玉米耐鹽性鑒定的鹽處理濃度。

圖1 玉米鹽脅迫鑒定濃度篩選圖Fig.1 Screening of salt concentration for identification of salt-tolerant maize

2.2 玉米種質(zhì)耐鹽性鑒定

2.2.1 供試玉米自交系耐鹽性表現(xiàn) 不同鑒定指標(biāo)下的耐鹽性評(píng)價(jià)結(jié)果表明(表2):依據(jù)苗情,在184份自交系中共鑒定出22份玉米自交系屬于高度耐鹽自交系,包括4S、農(nóng)大1145、N18、7922、Y85、鄭25F、神農(nóng)糯等,占供試材料的11.96%;有51份自交系屬于耐鹽自交系,如T75、蘇951、沈137、U8112、鄭58、掖478等,占供試材料的27.72%;有60份材料屬于中度耐鹽自交系,如4377、T877、齊319、武314、YJ7等,占供試材料的32.61%;有33份材料屬于鹽敏感自交系,如C7-2、T249、丹598、Mo17、DH65232等,占供試材料的17.93%;有18份材料屬于高敏感自交系,如蘇195、丹340、A498、RF、Hu-1等,占供試材料的9.78%。

供試材料的鮮重耐鹽系數(shù)平均數(shù)為0.44。有3份材料鑒定為高度耐鹽自交系,包括4S、中江糯M和新紅T5T5,占供試材料的1.63%;有20份材料鑒定為耐鹽自交系,占供試材料的10.87%;有88份自交系屬于中度耐鹽自交系,占供試材料的47.83%;有42份自交系鑒定為鹽敏感自交系,占供試材料的22.83%;有31份材料屬于高感自交系,占供試材料的16.85%。

供試材料的干重耐鹽系數(shù)平均數(shù)為0.5。有9份材料鑒定為高度耐鹽自交系,包括4S、農(nóng)大1145、S6、中江糯M、T5V,占供試材料的4.89%;有26份材料鑒定為耐鹽自交系,占供試材料的14.13%;有85份自交系屬于中度耐鹽自交系,占供試材料的46.19%;有43份自交系鑒定為鹽敏感自交系,占供試材料的23.37%;有21份材料屬于高感自交系,占供試材料的11.41%。

供試材料的存活率平均數(shù)是0.74。有34份材料鑒定為高度耐鹽自交系,包括4S、農(nóng)大1145、N3、7922,占供試材料的18.48%;有47份材料鑒定為耐鹽自交系,占供試材料的25.54%;有61份自交系屬于中度耐鹽自交系,占供試材料的33.15%;有34份自交系鑒定為鹽敏感自交系,占供試材料的18.48%;有8份材料屬于高感自交系,占供試材料的4.35%。

表2 供試玉米自交系耐鹽性評(píng)價(jià)Table 2 Evaluation of salt tolerance of maize inbred lines

2.2.2 耐鹽性鑒定指標(biāo)的相關(guān)性 耐鹽指標(biāo)間Person相關(guān)分析結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出,4種鑒定指標(biāo)間存在極顯著的正相關(guān),鮮重耐鹽系數(shù)、干重耐鹽系數(shù)、存活率和苗情任兩者間的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.5以上,說(shuō)明4個(gè)耐鹽性評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)184份自交系進(jìn)行耐鹽性分級(jí)的結(jié)果基本一致。而且鮮重耐鹽系數(shù)、干重耐鹽系數(shù)和苗情任兩者間的相關(guān)系數(shù)均在0.7以上,表明這3個(gè)指標(biāo)可以作為玉米耐鹽性鑒定的評(píng)價(jià)指標(biāo)。綜合鮮重耐鹽系數(shù)、干重耐鹽系數(shù)和苗情3個(gè)鑒定指標(biāo)的鑒定結(jié)果平均值分析得出,高耐、耐鹽、中耐、敏感和高敏感類型玉米自交系所占供試材料比率分別為3.26%、21.2%、44.57%、19.57%和11.41%。4S、農(nóng)大1145、中江糯M、神農(nóng)糯、T5.T2和E77.T366等6個(gè)自交系高耐;S51F、22M、丹340、K22和L162等15個(gè)自交系高感。

表3 各指標(biāo)鑒定分級(jí)結(jié)果的相關(guān)性分析Table 3 Correlations among the classification results of different identification index

3 討論與結(jié)論

前人對(duì)玉米耐鹽性鑒定體系的探討主要集中在沙子、蛭石及營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)方面,對(duì)于土壤盆栽鑒定體系探討的不多。如湯華等[2]用120 m M NaCl作為玉米沙培鹽脅迫的下限濃度,劉芳[4]研究表明250 m M NaCl濃度可以作為蛭石培養(yǎng)的玉米鹽脅迫鑒定的適宜濃度。本試驗(yàn)探討玉米土壤盆栽鑒定體系的適宜鹽濃度,結(jié)果表明占土壤干重3‰的NaCl濃度可以作為玉米苗期耐鹽性鑒定的適宜濃度。

在中重度鹽害條件下,玉米苗情的表現(xiàn)是玉米鹽害的最直接表現(xiàn),苗情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)也就成為較為簡(jiǎn)便、可靠的耐鹽性評(píng)價(jià)指標(biāo)。本研究在對(duì)玉米耐鹽性的鑒定過(guò)程中,參考農(nóng)業(yè)部NY/PZT001-2002《小麥耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》中小麥苗情分類將玉米苗情的表現(xiàn)作為玉米耐鹽性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),在同一濃度鹽脅迫條件下,不同自交系的苗情表現(xiàn)不同,有的植株萎蔫,有的植株矮小、細(xì)弱、易倒伏,部分葉片枯黃,有的植株受害嚴(yán)重而死亡。苗情較好地區(qū)分了不同自交系的耐鹽性差異。存活率作為苗情的表現(xiàn)形式之一,因此本試驗(yàn)也選取了存活率來(lái)鑒定不同自交系的耐鹽性。

生長(zhǎng)量是植物對(duì)鹽脅迫響應(yīng)的綜合體現(xiàn)及對(duì)鹽脅迫的綜合適應(yīng)。本研究結(jié)果表明,鹽脅迫下玉米苗期的生長(zhǎng)受到明顯的抑制,干重明顯下降,這與前人的研究結(jié)果相一致[6-7]。這2個(gè)指標(biāo)的鑒定結(jié)果也能夠較好地反映出不同自交系的耐鹽性差異。

進(jìn)一步對(duì)鮮重耐鹽系數(shù)、干重耐鹽系數(shù)、存活率和苗情這4個(gè)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分析結(jié)果的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),鮮重耐鹽系數(shù)、干重耐鹽系數(shù)和苗情這3個(gè)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的分級(jí)結(jié)果中任何兩個(gè)變量之間的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平,且任2者間的相關(guān)系數(shù)均在0.7以上,說(shuō)明用這3個(gè)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)玉米苗期耐鹽性進(jìn)行鑒定的結(jié)果較為一致。因此在玉米耐鹽育種中可采用這3個(gè)指標(biāo)作為玉米苗期土壤盆栽耐鹽性鑒定的鑒定指標(biāo)。

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(責(zé)任編輯:譚彩霞)

Screening of Identification System and Evaluation for Salt Tolerance of Maize Germplasms

HAO De-rong,CHENG Yu-jing,MAO Yu-xiang,XUE Lin,LU Hu-hua,CHEN Guo-qing, SHI Ming-liang,HUANG Xiao-lan,ZHANG Zhen-liang,ZHOU Guang-fei (Jiangsu Agricultural Institute of Riparian Areas,Nantong 226541,China)

Identification system for salt tolerance of maize is screened by the method of soil-potted identification,and the salt-tolerance of 184 maize inbred lines are evaluated in this study. The results suggest that the salt concentration of 3‰(the proportion of salt to total soil dry weight)is the suitable concentration for salt-tolerance identification in maize.Salt-tolerant coefficient of fresh weight and dry weight,as well as the growth of the seedlings,can be used as indicators to identify salt tolerance in maize.184 maize inbred lines are clustered into high salt-tolerant,salt-tolerant,moderate salt-tolerant,salt-sensitive and high salt-sensitive type.

maize;salt tolerance;identification system;soil potting

S513

A

1672-755X(2014)03-0053-05

2014-07-11

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目(CX(12)3067);江蘇省科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目(BM2013391);南通市科技項(xiàng)目(HL2013017)

郝德榮(1974—),男,江蘇南通人,副研究員,博士,主要從事玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新與育種研究。