結(jié)縷草屬植物兩種耐鹽評(píng)價(jià)方法的比較

陳 宣，郭海林，陳靜波，劉建秀

(1．江蘇省中國科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園)，江蘇 南京 210014；2．海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園林花卉研究所，海南 海口 571100)

結(jié)縷草屬植物兩種耐鹽評(píng)價(jià)方法的比較

陳 宣1，2，郭海林1，陳靜波1，劉建秀1

(1．江蘇省中國科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園)，江蘇 南京 210014；2．海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園林花卉研究所，海南 海口 571100)

為了建立操作簡(jiǎn)單而高效的結(jié)縷草屬(Zoysia)植物耐鹽性評(píng)價(jià)體系，本研究對(duì)水培方法的兩種鹽脅迫處理方法(不同鹽濃度平行處理和鹽濃度逐漸增加處理)進(jìn)行了比較和探討，通過測(cè)定葉片枯黃率和枝葉修剪干質(zhì)量，并進(jìn)行Pearson相關(guān)分析和一元多次回歸分析，比較結(jié)縷草耐鹽性。結(jié)果表明，兩個(gè)鹽處理方式結(jié)果基本一致，鹽濃度逐漸增加的處理方法操作簡(jiǎn)便，成本較低，試驗(yàn)誤差較小，具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。該處理方法為結(jié)縷草種質(zhì)資源的大規(guī)模耐鹽性評(píng)價(jià)試驗(yàn)提供了可靠依據(jù)。

結(jié)縷草屬；耐鹽性；評(píng)價(jià)方法；比較

結(jié)縷草屬(Zoysia)植物具有較強(qiáng)的耐鹽性，是鹽堿地綠化和鹽水灌溉綠地的首選材料。目前，國內(nèi)外許多學(xué)者也已經(jīng)對(duì)暖季型草坪草的耐鹽性進(jìn)行了研究，涉及耐鹽性評(píng)價(jià)、耐鹽機(jī)理、耐鹽有關(guān)基因克隆等多個(gè)方面[1-3]。草坪草的耐鹽性評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的問題，國內(nèi)外對(duì)草坪草進(jìn)行耐鹽評(píng)價(jià)時(shí)，不同的研究者常使用不同的培養(yǎng)方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)、處理時(shí)間、處理鹽分種類及鹽度等[2-3]，而且草坪草的耐鹽性也易受修剪程度、基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀況、通氣狀況和pH、環(huán)境溫濕度、光照強(qiáng)度和時(shí)間等環(huán)境條件和管理方法等多種因素影響[4-7]，其評(píng)價(jià)結(jié)果可能會(huì)有較大差異，因此，耐鹽性評(píng)價(jià)結(jié)果只是一個(gè)相對(duì)的結(jié)果，即耐鹽性是相對(duì)的[4-5]。進(jìn)行草坪草耐鹽評(píng)價(jià)的培養(yǎng)方法有水培法(包括沙培法)、瓊脂法、盆栽法以及田間栽培評(píng)價(jià)法等，其中水培法最常用[6，8-9]。

瓊脂法多數(shù)用于種子萌芽期及幼苗期的耐鹽評(píng)價(jià)[10]，但由于暖季型草坪草多數(shù)使用無性繁殖，所以此法較少使用，而在冷季型草坪草上使用較多。盆栽法由于草坪草種植在土中，比水培法更接近實(shí)際鹽堿地環(huán)境，但是該方法的土壤水溶液的鹽度容易變化，給試驗(yàn)增加了誤差。田間栽培評(píng)價(jià)法反映了草坪草在鹽堿地的生長(zhǎng)情況，最貼近實(shí)際的耐鹽能力，但由于受氣候、地形等多方面因素影響，試驗(yàn)環(huán)境難以控制到一致，影響試驗(yàn)結(jié)果的不定因素較多，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的誤差增大。水培法是在草坪草培養(yǎng)過程中均使用營(yíng)養(yǎng)液來為其提供營(yíng)養(yǎng)，溶液培養(yǎng)法的環(huán)境比較穩(wěn)定，多數(shù)用于成熟的草皮塊或匍匐莖的耐鹽評(píng)價(jià)，一些草坪草苗期的評(píng)價(jià)也用此法，操作簡(jiǎn)便，環(huán)境穩(wěn)定，鹽濃度容易控制，對(duì)于暖季型草坪草而言，大規(guī)模的種質(zhì)資源進(jìn)行耐鹽性評(píng)價(jià)可以采用水培法來進(jìn)行[7，11-12]。

目前，國內(nèi)外已經(jīng)對(duì)暖季型草坪草進(jìn)行了廣泛的耐鹽性研究，但是由于草坪草耐鹽性育種時(shí)，種質(zhì)資源和雜交后代的耐鹽性評(píng)價(jià)是大規(guī)模的試驗(yàn)，在操作過程中必須考慮操作的方便性和成本投入，因此，篩選耐鹽品種(系)時(shí)，建立操作更加簡(jiǎn)單而高效的評(píng)價(jià)系統(tǒng)顯得尤為重要[13-14]。本研究在考慮處理時(shí)間、操作的方便性和成本投入的基礎(chǔ)上，對(duì)水培法的兩種鹽脅迫處理方法進(jìn)行比較和探討，擬為結(jié)縷草屬種質(zhì)資源和雜交后代的大規(guī)模耐鹽性評(píng)價(jià)試驗(yàn)提供可靠依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為6份坪用價(jià)值較高的優(yōu)良品種和品系(表 1)。

表1 供試材料及其來源

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)參照陳靜波等的方法[15]，取直徑5 cm的草皮塊，以石英沙為基質(zhì)種植于底部已經(jīng)打孔的塑料杯中(直徑6 cm×深度9 cm)，然后懸掛于周轉(zhuǎn)箱(45 L)上水培(1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液)，鐵為螯合的二價(jià)鐵，培養(yǎng)期間進(jìn)行不間斷通氣，期間每周進(jìn)行一次修剪并更換營(yíng)養(yǎng)液。培養(yǎng)兩個(gè)月使其生長(zhǎng)健壯一致，然后分別依據(jù)以下兩種方式進(jìn)行鹽處理，鹽濃度分別為0、290、580和870 mmol·L-1，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)定葉片枯黃率(Leaf Firing Percentage，LF)和枝葉修剪干質(zhì)量(Shoot Clipping Weight，SCW)。

處理方法一：常規(guī)鹽處理，選擇生長(zhǎng)健壯一致的一批材料，用不同的周轉(zhuǎn)箱按照4個(gè)濃度分別同時(shí)進(jìn)行處理，在營(yíng)養(yǎng)液中加入不同濃度的NaCl，其濃度分別為0(對(duì)照)、290、580和870 mmol·L-1，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。每一次加NaCl時(shí)為防止鹽急性傷害，NaCl以42 mmol·L-1的濃度逐日增加，直到規(guī)定的適合濃度為止，NaCl處理期間不進(jìn)行修剪。

處理方法二：鹽濃度逐級(jí)遞增處理，即選擇生長(zhǎng)健壯一致的材料，在相同的周轉(zhuǎn)箱中依據(jù)鹽濃度從低到高處理同一批材料，其濃度分別為0(對(duì)照)、290、580和870 mmol·L-1，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。從0始，每一次加NaCl時(shí)為防止鹽急性傷害，以42 mmol·L-1的鹽濃度逐日增加，直到規(guī)定的NaCl濃度至290 mmol·L-1為止，該鹽濃度維持兩周以后進(jìn)行評(píng)價(jià)和修剪，然后在該鹽濃度的基礎(chǔ)上繼續(xù)加鹽，直到規(guī)定的濃度580 mmol·L-1為止，該鹽濃度維持兩周以后進(jìn)行評(píng)價(jià)和修剪，依此方法直到NaCl濃度為870 mmol·L-1為止，該濃度維持兩周以后進(jìn)行評(píng)價(jià)和修剪，最后結(jié)束試驗(yàn)。每次換培養(yǎng)液時(shí)一次性加入，維持NaCl濃度穩(wěn)定，處理期間不修剪。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Excel和SPSS軟件分析各指標(biāo)。根據(jù)葉片枯黃率和枝葉修剪干質(zhì)量的大小，來比較各份材料耐鹽性的強(qiáng)弱。以上各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值(除葉片枯黃率和操作時(shí)間)分別與各自的對(duì)照相比較，用Excel 2003轉(zhuǎn)換成相對(duì)值，然后用SPSS 16.0對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析和一元多次回歸分析。根據(jù)回歸方程求出鹽度50%(葉片枯黃率為50%和枝葉修剪干質(zhì)量為對(duì)照的50%時(shí)的鹽度)。

2 結(jié)果與分析

通過回歸方程的Pearson相關(guān)系數(shù)分析(表2)，在兩種鹽脅迫水培處理方法中，葉片枯黃率(LF)相對(duì)值均與鹽濃度極顯著正相關(guān)(P<0.01)，即隨著鹽濃度的提高，葉片枯黃率相對(duì)值越大，葉片受傷害越嚴(yán)重，可作為鹽脅迫水培處理方法的首要觀測(cè)指標(biāo)。而枝葉修剪干質(zhì)量(SCW)相對(duì)值與鹽濃度具有顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著鹽濃度的提高，枝葉修剪干質(zhì)量相對(duì)值越小，結(jié)縷草的生長(zhǎng)速度下降甚至停止生長(zhǎng)。

表2 鹽濃度同兩個(gè)指標(biāo)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)

注：*和**表示在0.05和0.01水平上顯著相關(guān)。

Note：*and**mean correlation is significant at 0.05 and 0.01 level, respectively.

依據(jù)葉片枯黃率，常規(guī)鹽處理結(jié)果顯示，耐鹽性強(qiáng)弱序列為Z123>Z061>Z105>Z119>Z049>Z31-3(表3)。鹽濃度逐級(jí)遞增處理結(jié)果顯示，耐鹽性強(qiáng)弱序列為Z123>Z119>Z105>Z061>Z049>Z31-3(表4)。兩個(gè)處理方式結(jié)果都說明耐鹽性最強(qiáng)的是Z123，最弱的是Z31-3，而Z061、Z105、Z119則介于中間，說明這些材料具有中等的耐鹽性。

依據(jù)枝葉修剪干質(zhì)量，常規(guī)鹽處理結(jié)果顯示耐鹽性強(qiáng)弱序列為Z061>Z119>Z123>Z31-3>Z049>Z105(表3)。鹽濃度逐級(jí)遞增處理的結(jié)果顯示耐鹽性強(qiáng)弱序列為Z061>Z123>Z119>Z31-3>Z049>Z105(表4)。可見依據(jù)枝葉修剪干質(zhì)量，兩個(gè)處理方法結(jié)果基本一致，耐鹽性最強(qiáng)再生能力最好的是Z061，其次是Z123和Z119，最弱的是Z105。

總體上，兩個(gè)鹽處理方法結(jié)果基本一致，常規(guī)鹽處理中Z123鹽度50%為1 026 mmol·L-1，鹽濃度逐級(jí)遞增處理中Z123鹽度50%為1 107 mmol·L-1，均為最大值，表明其耐鹽性最強(qiáng)。而Z31-3、Z049在兩個(gè)處理方式中無論葉片枯黃率還是枝葉修剪干質(zhì)量，這兩份材料對(duì)鹽脅迫最敏感，耐鹽性最弱，評(píng)價(jià)結(jié)果完全一致。Z061依據(jù)葉片枯黃率評(píng)價(jià)具有中等的耐鹽性，而依據(jù)枝葉修剪干質(zhì)量卻顯示其具有很強(qiáng)的耐鹽性，說明在一定的鹽濃度下，可促進(jìn)其較好的生長(zhǎng)，具有一定的耐鹽性，但是鹽濃度過高則對(duì)其造成嚴(yán)重傷害。Z105依據(jù)葉片枯黃率具有中等的耐鹽性，而依據(jù)枝葉修剪干質(zhì)量卻表現(xiàn)為對(duì)鹽脅迫非常敏感，表明在一定的鹽濃度下，Z105停止生長(zhǎng)，但是在葉片上的表現(xiàn)卻不明顯，說明它具有一定的耐鹽性。

表3 常規(guī)鹽處理的回歸分析及鹽度50%

注：x表示鹽濃度(mmol·L-1)，y表示各個(gè)指標(biāo)在某一鹽度下的相對(duì)值。下表同。

Note:xandymean salt concentration and the relative value, respectively.The same below.

表4 鹽濃度逐級(jí)遞增處理的回歸分析及鹽度50%

3 討論

由于不合理的灌溉以及水質(zhì)劣化所帶來的土壤鹽漬化正以前所未有的速度蔓延，因此，耐鹽草坪植物的培育及規(guī)?；a(chǎn)將是草坪業(yè)的發(fā)展方向，通過栽培耐鹽草坪草，既可增加地面覆蓋以減少地表蒸發(fā)，又可實(shí)現(xiàn)改良土壤，抑制土地的鹽漬化。利用水培方法進(jìn)行結(jié)縷草屬草坪草耐鹽性評(píng)價(jià)，操作簡(jiǎn)便，生長(zhǎng)環(huán)境穩(wěn)定，鹽濃度比較容易控制[6]，相關(guān)的觀測(cè)指標(biāo)很多，有葉片枯黃率[4]、綠葉蓋度、枝葉修剪干質(zhì)量[14]、枝葉總干質(zhì)量、根系修剪干質(zhì)量、植株總干質(zhì)量、脯氨酸含量、無機(jī)離子(Na+、Cl-、K+等)含量[4]等，其中脯氨酸含量、無機(jī)離子含量等生理指標(biāo)做大規(guī)模評(píng)價(jià)時(shí)需要相關(guān)的檢測(cè)儀器，操作繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而葉片枯黃率、枝葉修剪干質(zhì)量、枝葉總干質(zhì)量、植株總干質(zhì)量等指標(biāo)操作相對(duì)簡(jiǎn)單、效率高、準(zhǔn)確性強(qiáng)。

本研究對(duì)水培法的兩種鹽脅迫處理方法進(jìn)行了分析比較，結(jié)果表明，這兩種方法對(duì)于結(jié)縷草耐鹽性最強(qiáng)的材料Z123和對(duì)鹽脅迫最敏感、耐鹽性最弱的材料Z31-3都能夠明確區(qū)分開來，可見這兩種方法對(duì)于結(jié)縷草耐鹽性的評(píng)價(jià)結(jié)果是一致的。在Marcum等[1]、Qian等[14]和陳靜波等[16-17]的試驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn)Z123具有最強(qiáng)的耐鹽性，本研究同樣表明，Z123具有很強(qiáng)的耐鹽性。葉片枯黃率和枝葉修剪干質(zhì)量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)都能夠直觀表明結(jié)縷草的耐鹽性，在兩種處理方法中，不同材料的枝葉修剪干質(zhì)量相對(duì)于葉片枯黃率而言，評(píng)價(jià)結(jié)果具有高度一致性，這可能是由于結(jié)縷草屬本身復(fù)雜的耐鹽機(jī)制所導(dǎo)致的結(jié)果，通過相關(guān)系數(shù)分析表明葉片枯黃率同鹽濃度具有顯著相關(guān)關(guān)系，因此，對(duì)于結(jié)縷草的耐鹽性評(píng)價(jià)應(yīng)該以葉片枯黃率為首要指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合枝葉修剪干質(zhì)量進(jìn)行分析，可以獲得更加可靠的結(jié)果，該分析結(jié)果同陳靜波等[10]以結(jié)縷草相對(duì)綠葉蓋度和相對(duì)枝葉修剪干質(zhì)量為指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的結(jié)論是統(tǒng)一的。

兩種鹽脅迫處理方法相比較而言各有優(yōu)缺點(diǎn)。常規(guī)鹽處理中，4個(gè)鹽濃度處理所需時(shí)間分別為14、21、28和35 d，即完成全部試驗(yàn)所需時(shí)間最長(zhǎng)為35 d，而鹽濃度逐級(jí)遞增處理，即在原有鹽濃度的基礎(chǔ)之上從低濃度至高濃度進(jìn)行脅迫處理的，自始至終所需時(shí)間為63 d。鹽脅迫時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)結(jié)縷草耐鹽性的評(píng)價(jià)影響不大，陳靜波等[13]通過鹽水灌溉的方法，比較了短期(6周)和長(zhǎng)期(9個(gè)月)鹽脅迫對(duì)溝葉結(jié)縷草Z123、結(jié)縷草Z080、狗牙根C291和海雀稗P006共4個(gè)新選系生長(zhǎng)影響的差異，研究表明，短期的和長(zhǎng)期的相對(duì)耐鹽性評(píng)價(jià)結(jié)果是基本一致的。盡管鹽濃度逐級(jí)遞增處理所需時(shí)間比較長(zhǎng)，但是結(jié)縷草經(jīng)過鹽濃度的逐級(jí)遞增，其耐鹽性不斷得到馴化和加強(qiáng)[18-19]，試驗(yàn)結(jié)果更加直觀地表明了結(jié)縷草在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)受到鹽脅迫的生長(zhǎng)狀態(tài)，降低了試驗(yàn)評(píng)價(jià)的誤差，對(duì)于篩選獲得強(qiáng)耐鹽性結(jié)縷草品種結(jié)果更加可靠。常規(guī)鹽處理中4個(gè)不同鹽濃度同時(shí)開始處理，同鹽濃度逐級(jí)遞增處理比較而言，其操作重復(fù)量大，鹽脅迫持續(xù)時(shí)間比較短，評(píng)價(jià)誤差比較大，同時(shí)試驗(yàn)所需的容器、溶液、設(shè)備等是后者的兩倍，成本比較高。

4 結(jié)論

總之，對(duì)于結(jié)縷草屬植物的耐鹽性評(píng)價(jià)和優(yōu)良耐鹽品系的篩選，兩種鹽脅迫處理方法都是有效可靠的，如果進(jìn)行大規(guī)模的結(jié)縷草材料評(píng)價(jià)和篩選，從耐鹽性評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性、操作便利性和降低成本等方面考慮，鹽濃度逐級(jí)遞增處理具有更明顯的優(yōu)勢(shì)，值得推廣應(yīng)用。葉片枯黃率和枝葉修剪干質(zhì)量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)均可直接指示結(jié)縷草的耐鹽性強(qiáng)弱，相關(guān)性分析表明葉片枯黃率同鹽濃度的相關(guān)系數(shù)更高，因此，對(duì)于結(jié)縷草的耐鹽性評(píng)價(jià)應(yīng)以葉片枯黃率為首要觀測(cè)指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合枝葉修剪干質(zhì)量進(jìn)行綜合分析，可獲得更加可靠的研究結(jié)果。

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(責(zé)任編輯 武艷培)

Comparison of salinity tolerance evaluation system of Zoysiagrass

CHEN Xuan1,2, GUO Hai-lin1, CHEN Jing-bo1, LIU Jian-xiu1

(1.Institute of Botany, Jiangsu Province and the Chinese Academy of Sciences,Nanjing Botanical Garden Mem. Sun Yat-Sen, Nanjing 210014, China；2.Institute of Garden&Flower, Hainan Academy of Agricultural Sciences, Haikou 571100, China)

In order to establish efficient and convenient evaluation system of salinity tolerance for Zoysiagrass, the effects of different NaCl levels on leaf firing percentage and dry shoot clipping weight were investigated with parallel processing and gradually increasing processing. The results showed that two processing methods were consistent with each for salt tolerance of Zoysiagrass. The gradually increasing processing method could be used to quick evaluation of large-scale germplasm resources of Zoysiagrass because it was convenient, low cost, stable and reliable.

Zoysia; salt-tolerance; methods of evaluation; comparison

LIU Jian-xiu E-mail:turfunit@yahoo.com.cn

10.11829j.issn.1001-0629.2013-0441

2013-08-02 接受日期：2013-09-27

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAD13B09、2012BAB03B04)；江蘇省農(nóng)業(yè)支撐項(xiàng)目(BE2010309)

陳宣(1983-)，男，海南定安人，助理研究員，碩士，主要從事園林花卉植物育種與栽培研究。E-mail:chenxuan06@sina.com

劉建秀(1964-)，女，陜西寶雞人，研究員，博導(dǎo)，博士，主要從事草坪草育種研究。E-mail: turfunit@yahoo.com.cn

S543+.903.4;Q945.78

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1001-0629(2014)06-1052-06*1