鹽脅迫對(duì)高粱種子萌發(fā)及芽期生長(zhǎng)的影響

范娜，白文斌，曹昌林，彭之東，史麗娟，張建華，李光，郭瑞峰，江佰陽

（1高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西晉中030600；2山西省農(nóng)科院高粱研究所，山西晉中030600）

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鹽脅迫對(duì)高粱種子萌發(fā)及芽期生長(zhǎng)的影響

范娜1，2，白文斌1，2，曹昌林1，2，彭之東1，2，史麗娟1，2，張建華1，2，李光1，2，郭瑞峰1，2，江佰陽2

（1高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西晉中030600；2山西省農(nóng)科院高粱研究所，山西晉中030600）

本研究以60份高粱品系為材料，對(duì)不同高粱品系種子萌發(fā)及芽期生長(zhǎng)耐鹽性進(jìn)行分析，旨在篩選出高粱芽期耐鹽品系，為耐鹽高粱新品種及耐鹽種質(zhì)資源的開發(fā)利用提供一定的理論依據(jù)，最終建立高效、快捷、準(zhǔn)確的高粱耐鹽性篩選體系。試驗(yàn)表明：150 mmol/L NaCl脅迫下，60份高粱親本材料的萌發(fā)、芽期生長(zhǎng)指標(biāo)基本都低于對(duì)照，不同品種降低幅度不同。各品種（系）發(fā)芽率呈降低趨勢(shì)。其中TX430.RHMC、晉五/R111-2、SSA-1、470312CD、吉7030-2×JW等材料在鹽脅迫條件下萌發(fā)指標(biāo)值均較大而003533矮、9710B等材料在鹽脅迫下的萌發(fā)指標(biāo)表現(xiàn)一般，說明其對(duì)鹽脅迫較敏感。本試驗(yàn)篩選出一級(jí)耐鹽品種14個(gè)，芽期敏感品種12個(gè)。

高粱；耐鹽；萌發(fā)；芽期生長(zhǎng)

0　引言

在自然或人為因素的影響下，鹽分在土壤中長(zhǎng)期積累，導(dǎo)致土壤類型逐漸向鹽漬土演變的過程稱為土壤鹽漬化［1］。土壤鹽漬化導(dǎo)致土壤肥力水平降低、地表植被稀疏甚至寸草不生，最終影響了植物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量［2］。國內(nèi)外研究證明，在鹽堿地上種植耐鹽植物，可以有效地改良鹽堿地、提高地力，是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的有效途徑之一［3］。利用耐鹽植物發(fā)展多元化經(jīng)濟(jì)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。高粱作為全球農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重要的作物，具有抗逆性強(qiáng)，光合效率高等顯著特性，是干旱、鹽堿和瘠薄等邊際農(nóng)田生長(zhǎng)的先鋒作物、相對(duì)高產(chǎn)作物［4］。

植物耐鹽性的研究開始受到植物生理學(xué)和生態(tài)學(xué)研究專家的關(guān)注［5-6］。特別是近幾年，有關(guān)耐鹽堿性的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，如在水果、蔬菜、牧草等許多種植物上都進(jìn)行過研究。耐鹽研究的內(nèi)容十分廣泛［7-8］，主要研究鹽脅迫對(duì)植物形態(tài)發(fā)育、生理生化特性、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響以及鹽害機(jī)理、耐鹽機(jī)制等多個(gè)方面。而對(duì)高粱耐鹽性的篩選與評(píng)價(jià)也主要集中于芽期和苗期采取室內(nèi)模擬試驗(yàn)，諸多的研究中對(duì)高粱耐鹽性綜合評(píng)價(jià)研究較少［9-10］。

1　材料和方法

1.1供試材料

選取高粱育種親本材料60份，其中國內(nèi)材料28份，國外材料32份。具體品種名稱及來源見表1。

表1　高粱育種親本材料一覽表

1.2試驗(yàn)方法

將材料用酒精、次氯酸鈉進(jìn)行前期消毒處理，然后用去離子水沖洗多次。選擇直徑為9 cm的培養(yǎng)皿，將種子表面水分吸干，置于培養(yǎng)皿中，每培養(yǎng)皿放高粱種子50粒。在潔凈烘干的培養(yǎng)皿中放入濾紙。用蒸餾水作為對(duì)照，3次重復(fù)。每培養(yǎng)皿中加入0（CK）或150 mmol/L NaCl溶液20 mL。溫度28℃/25℃，濕度為60%，光照/黑暗為12 h/12 h，定時(shí)補(bǔ)充水分［11-13］。

1.3試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)［14-15］

統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率及相對(duì)鹽害率，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率計(jì)算如（1）～（2）所示。發(fā)芽以種子胚根達(dá)種子長(zhǎng)的二分之一為標(biāo)準(zhǔn)。鹽害系數(shù)計(jì)算如（3）所示。

第10天測(cè)定葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)和植株鮮重等指標(biāo)。每培養(yǎng)皿測(cè)定3株，取平均值。

1.4分析軟件和分析方法

定理2.2 設(shè)f:X→Y為連續(xù)映射,若Y為可數(shù)sober空間,則存在唯一連續(xù)映射ξ:csX→Y使得f=ξη。此時(shí)我們稱csX為X的可數(shù)sober化。

用Excel 2003和DPS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算各處理性狀的平均數(shù)，并進(jìn)行方差分析。

續(xù)表1

2　結(jié)果與分析

2.1鹽分處理對(duì)高粱種子萌發(fā)的影響

筆者測(cè)定的種子萌發(fā)性狀包括發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率。發(fā)芽勢(shì)反映種子發(fā)芽的快慢和整齊度，發(fā)芽率反映種子發(fā)芽的多少。測(cè)量結(jié)果如表2所示。

由表2可知：在150 mmol/L NaCl脅迫下，60份高粱親本材料的萌發(fā)指標(biāo)基本都低于對(duì)照，不同品種降低幅度不同［16-17］。

表2　鹽分處理對(duì)高粱種子萌發(fā)的影響%

2.2鹽分處理對(duì)高粱芽期生長(zhǎng)的影響

于試驗(yàn)第10天測(cè)定葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)和植株鮮重等指標(biāo)。每培養(yǎng)皿測(cè)定3株，取平均值。

試驗(yàn)結(jié)果表明，150 mmol/L NaCl脅迫下，60份高粱親本材料的芽期生長(zhǎng)指標(biāo)指標(biāo)基本都低于對(duì)照，各品種（系）發(fā)芽率呈降低趨勢(shì)。其中TX430.RHMC、晉五/R111-2、SSA-1、470312CD、吉7030-2×JW等材料在鹽脅迫條件下萌發(fā)指標(biāo)值均較大；而003533矮、9710B等材料在鹽脅迫下的萌發(fā)指標(biāo)表現(xiàn)一般，說明其對(duì)鹽脅迫較敏感。

表3　鹽分處理對(duì)高粱種子芽期生長(zhǎng)的影響cm

表4　不同高粱品種在鹽脅迫條件下各指標(biāo)的鹽害系數(shù)及其平均值%

2.3不同高粱各指標(biāo)的鹽害系數(shù)

不同高粱各指標(biāo)的鹽害系數(shù)及各鹽害系數(shù)的平均值在萌發(fā)階段的鹽害系數(shù)各不相同［17］。本試驗(yàn)通過各項(xiàng)指標(biāo)鹽害系數(shù)的平均值作為最終指標(biāo)。不同高粱品種在鹽脅迫條件下各指標(biāo)的鹽害系數(shù)見表4。

根據(jù)芽期耐鹽性評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：芽期耐鹽級(jí)別1級(jí)為“高耐”，鹽害系數(shù)［0.0，10.0］；芽期耐鹽級(jí)別2級(jí)為“耐”，鹽害系數(shù)（10.0，20.0］；芽期耐鹽級(jí)別3級(jí)為“中耐”，鹽害系數(shù)（20.0，30.0］；芽期耐鹽級(jí)別4級(jí)為“中敏”：鹽害系數(shù)（30.0，40.0］；芽期耐鹽級(jí)別5級(jí)為“敏感”，鹽害系數(shù)（40.0，100.0］。本試驗(yàn)篩選出一級(jí)耐鹽品種14個(gè)；芽期敏感品種12個(gè)。

續(xù)表4

3　結(jié)論與討論

（1）土壤中鹽分含量過高，會(huì)影響植株的正常出苗和植株的生長(zhǎng)。鹽分脅迫時(shí)，植株生長(zhǎng)過程中會(huì)表現(xiàn)出一系列癥狀，如葉片發(fā)黃、生長(zhǎng)緩慢甚至死亡的現(xiàn)象。非鹽生植物生長(zhǎng)在鹽脅迫下，輸入能量減少，輸出能量增加，即能量消耗增大，植物在鹽脅迫下滲透調(diào)節(jié)耗能和維持滲透勢(shì)耗能增大了能量支出，導(dǎo)致碳素同化作用降低和用于器官建成的基本能耗減少，必然會(huì)造成生長(zhǎng)量的降低［18-20］。

（2）應(yīng)根據(jù)作物的不同以及鑒定的需要，選擇適宜的鹽濃度，綜合評(píng)價(jià)作物的耐鹽性［21］。本試驗(yàn)選用150 mmol/L NaCl的鹽分濃度。

（3）植物在不同時(shí)期對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)不同，耐鹽性也不同，因此，本研究篩選出的指標(biāo)是否適合于其他環(huán)境和生長(zhǎng)發(fā)育階段，還有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

（4）本試驗(yàn)只是進(jìn)行了室內(nèi)鹽分模擬試驗(yàn)。下一步將篩選出的耐鹽材料進(jìn)行鹽堿地大田驗(yàn)證，以期為高粱育種提高耐鹽材料。

［1］班乃榮，陳興會(huì)，張永宏，等.耐鹽植物對(duì)鹽堿地的改良效果試驗(yàn)［J］.寧夏農(nóng)林科技，2004（1）:26-27.

［2］曹禮.旱稻對(duì)鹽脅迫的生理響應(yīng)［D］.蘭州:蘭州大學(xué)，2006.

［3］陳潔，林棲鳳.植物耐鹽生理及耐鹽機(jī)理研究進(jìn)展［J］.海南大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（2）:177-182.

［4］范娜.2種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)高粱生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究［J］.中國農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2015，5（10）:6-10.

［5］李豐先，周宇飛，王藝陶，等.高粱品種萌發(fā)期耐堿性篩選與綜合鑒定［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（9）:1762-1771.

［6］Khalil R M.Molecular and biochemical markers associated with salt tolerance in some sorghum genotypes［J］.World Appl Sci J.，2013（22）:459-469.

［7］Hefny M M，Metwali E M，RMohamed A I.Assessment of genetic diversity of sorghum（Sorghum bicolor L.Moench）genotypes under saline irrigation water based on some selection indices［J］. Austr J Crop Sci.，2013，7（12）:1935.

［8］Wang H，Lin X，Cao S，et al.Alkali tolerance in rice（Oryza sativa L.）:growth，photosynthesis，nitrogenmetabolismandion homeostasis［J］.Photosynthetica，2015，53（1）:55-65.

［9］何磊，陸兆華，管博，等.鹽堿脅迫對(duì)甜高粱種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，40（3）:67-71.

［10］Kausar A，Ashraf M Y，Ali I，et al.Evaluation of sorghum varieties/ lines for salt tolerance using physiological indices as screening tool［J］.Pakistan J Bot.，2012，44（1）:47-52.

［11］張永印，寇賀，趙福才，等.作物耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)方法［J］.遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，11（2）:6-10.

［12］王軍，粱長(zhǎng)東，張燦宏，等.作物耐鹽堿性鑒定評(píng)價(jià)方法探討［J］.大麥與谷類科學(xué)，2010，3:35-37.

［13］朱志華，李為喜，劉方.高粱種質(zhì)資源主要品質(zhì)性狀鑒定與評(píng)價(jià)［J］.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2003，4（4）:326-330.

［14］張世蘋.高粱種質(zhì)資源抗鹽性鑒定［J］.遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，1992，5:49-52.

［15］王秀玲，程序，謝光輝等.NaCl脅迫對(duì)甜高粱發(fā)芽期生理生化特性的影響［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19（10）:2285-2290.

［16］孫璐，周宇飛，汪澈，等.高粱品種萌發(fā)期耐鹽性篩選與鑒定［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（9）:1714-1722.

［17］朱志華，李為喜，劉方.高粱種質(zhì)資源主要品質(zhì)性狀鑒定與評(píng)價(jià)［J］.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2003，4（4）:326-330.

［18］張世蘋.高粱種質(zhì)資源抗鹽性鑒定［J］.遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，1992，5:49-52.［19］趙可夫.植物抗鹽生理［M］.北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社，1993，9-10.

［20］徐云嶺.植物適應(yīng)鹽逆境過程的能量消耗閉［J］.植物生理學(xué)通訊，1990，26（6）:70-73.

［21］陳志德，仲維功，楊杰，等.水稻新種質(zhì)資源的耐鹽性鑒定與評(píng)價(jià)［J］.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2004，5（4）:351-355.

Salt Stress on Seed Germination and Bud Growth of Sorghum

Fan Na1，2，Bai Wenbin1，2，Cao Changlin1，2，Peng Zhidong1，2，Shi Lijuan1，2，Zhang Jianhua1.2，Li Guang1.2，Guo Ruifeng1，2，Jiang Baiyang2
（1Key Laboratory of Sorghum Genetic and Germplasm Innovation in Shanxi Province，Jinzhong 030600，Shanxi，China；2Sorghum Research Institute of Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Jinzhong 030600，Shanxi，China）

In order to select salt tolerance sorghum in bud stage and provide reference for the development and application of salt tolerance new variety and germplasm resource，and establish an efficient，fast and exact sorghum salt tolerance screening system，60 sorghum lines were used as materials，the salt tolerance of different lines were studied by the measurement of seed germination and bud growth.The results showed that under 150 mmol/L NaCl stress，the germination，bud growth indexes of 60 sorghum parent materials were lower than that of CK，but the decreasing rate was different.The germination rate of 60 varieties（lines）showed a decreasing trend.The germination indexes of TX430.RHMC，Shanxi five/R111-2，SSA-1，470312CD and Kyrgyzstan 7030-2×JW were higher，while that of 003533 short and 9710B were ordinary under salt stress，which indicated that they were sensitive to salt stress.The test screened out 14 first class salt tolerant varieties and 12 bud sensitive varieties.

sorghum；salt tolerance；germination；bud growth

S513

A論文編號(hào)：cjas16040014

高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目“粒用高粱耐鹽種質(zhì)資源鑒選研究”（2015Q-03）；國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“優(yōu)質(zhì)高粱高效生產(chǎn)技術(shù)研究與示范”（2014BAD07B02）；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目“高粱深加工關(guān)鍵技術(shù)研究—醋糟在土壤改良中的應(yīng)用研究”（20150311003-1）。

范娜，女，1981年出生，山西太原人，助理研究員，碩士，主要從事高粱栽培技術(shù)和生物有機(jī)肥研究工作。通信地址：030600山西省晉中市榆次區(qū)蘊(yùn)華西街238號(hào)，0354-8593518，E-mail：glszps@163.com。

白文斌，男，1983年出生，山西長(zhǎng)治人，副研究員，碩士，主要從事高粱栽培技術(shù)及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究工作。通信地址：030600山西省晉中市榆次區(qū)蘊(yùn)華西街238號(hào)，Tel：0354-8593657，E-mail：baiwenbin1983@126.com。

2016-04-13，

2016-06-17。