鹽脅迫下不同玉米品種耐鹽性篩選

賈丹莉，郭軍玲，王永亮，郭彩霞，楊治平

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031；3.土壤環(huán)境與養(yǎng)分資源山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

鹽脅迫下不同玉米品種耐鹽性篩選

賈丹莉1，2，3，郭軍玲2，3，王永亮2，3，郭彩霞2，3，楊治平2，3

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031；3.土壤環(huán)境與養(yǎng)分資源山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

針對(duì)不同玉米品種篩選出耐鹽性較強(qiáng)的玉米品種，為進(jìn)一步開(kāi)展鹽堿土田間研究奠定基礎(chǔ)。試驗(yàn)選用蛭石為介質(zhì)，在人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)比不同NaCl濃度梯度對(duì)不同玉米品種的株高、地上部生物量、地下部生物量等生長(zhǎng)指標(biāo)，研究不同濃度下不同品種各指標(biāo)的變化趨勢(shì)和規(guī)律，對(duì)玉米品種進(jìn)行耐鹽性篩選。結(jié)果表明，不同濃度梯度鹽脅迫下，隨著鹽濃度的增加，玉米苗期株高、地上部生物量、地下部生物量顯著下降，根冠比增大，不同品種間表現(xiàn)出明顯的差異；綜合比較可以得出，金蘋(píng)618是鹽脅迫下敏感的玉米品種，先玉335、奧玉3007、雅玉8號(hào)次之，潞玉39和華農(nóng)618屬于耐鹽能力較強(qiáng)的玉米品種，更適宜在鹽堿土上進(jìn)一步進(jìn)行田間研究。試驗(yàn)結(jié)果可為晉北鹽堿地區(qū)玉米品種篩選提供參考。

玉米品種；耐鹽性；NaCl脅迫；苗期

鹽堿土是中低產(chǎn)土壤類型之一，其影響植物的生長(zhǎng)、限制農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。山西省鹽堿地分布面積廣，其中以晉北地區(qū)最多。大面積的土地鹽堿化，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，改良和利用鹽堿地意義重大。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于改良和利用鹽堿地的研究很多[2-4]，其中，采用化學(xué)和水利措施改良等已取得了顯著成效。在土壤改良的基礎(chǔ)上，挖掘作物本身的耐鹽能力，篩選耐鹽品種也是加快利用鹽堿土壤最為經(jīng)濟(jì)有效的途徑。王寶山等[5]研究結(jié)果表明，甜菜、大麥等為強(qiáng)耐鹽性作物，高粱、小麥等為較強(qiáng)耐鹽性作物，玉米、水稻為較好耐鹽性作物。然而，同種作物不同品種間耐鹽性差異也很大。桂枝等[6]對(duì)6種紫花苜蓿進(jìn)行了耐鹽性篩選，結(jié)果得出，中苜1號(hào)的耐鹽性最強(qiáng)，新疆大葉、愛(ài)樂(lè)高和甘農(nóng)3號(hào)次之，隴東和甘農(nóng)1號(hào)的耐鹽性較差；李源等[7]對(duì)紫花苜蓿的18個(gè)品種進(jìn)行了耐鹽性篩選，篩選出M7，M9，M15，810共4份耐鹽性較強(qiáng)的種質(zhì)。

玉米是山西省的第一大糧食作物，開(kāi)展玉米品種的耐鹽性篩選具有實(shí)踐意義。玉米在生育期對(duì)鹽堿比較敏感，不同玉米品種的敏感程度與基因型有密切關(guān)系[8-9]。目前，對(duì)于玉米品種耐鹽性的研究大多集中在生理生化方面[10-11]，而關(guān)于玉米不同品種間耐鹽性篩選的報(bào)道相對(duì)較少。作物在幼苗期對(duì)鹽分最敏感[12]，因此可在幼苗期進(jìn)行耐鹽性篩選[13]。

為了研究玉米苗期對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)以及篩選耐鹽玉米品種，本試驗(yàn)選用晉北地區(qū)6個(gè)玉米品種，研究不同NaCl濃度梯度對(duì)不同玉米品種幼苗的株高、地上部生物量及地下部生物量的影響，并對(duì)不同玉米品種的耐鹽性進(jìn)行比較，旨在為進(jìn)一步開(kāi)展田間試驗(yàn)研究提供支持，也為晉北鹽堿地區(qū)玉米品種篩選提供依據(jù)或參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選取6個(gè)玉米品種，即華農(nóng)618、先玉335、潞玉39、奧玉3007、金蘋(píng)618、雅玉8號(hào)。介質(zhì)選用蛭石。

1.2 試驗(yàn)方法

選用飽滿度一致的玉米種子，在室溫清水中浸泡12 h，然后將種子播種于裝有等量蛭石的塑料杯中，每杯播種5粒種子，同時(shí)澆灌等量的Hoagland-NaCl溶液（澆灌用量為蛭石持水量的80%）。以后每次按稱重法澆灌Hoagland營(yíng)養(yǎng)液[14]，分別設(shè)置0（CK），45，95，145，195，245，295 mmol/L共7個(gè)NaCl溶液濃度梯度處理。每處理5次重復(fù)，于人工氣候培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。培養(yǎng)箱的光強(qiáng)為4 000 lx，相對(duì)濕度60%，晝/夜溫度為（25±2）℃/（20±2）℃，每天光照12 h，黑暗12 h。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

玉米幼苗的株高：其是以苗地上部分最高點(diǎn)的拉直高度為標(biāo)準(zhǔn)，每處理5次重復(fù)。

玉米幼苗鮮質(zhì)量和干質(zhì)量：取出完整植株，用去離子水沖洗掉蛭石，用吸水紙吸干植株表面殘留的去離子水后稱質(zhì)量，即為鮮質(zhì)量；然后將植株放進(jìn)烘箱中，設(shè)置105℃殺青10 min，80℃烘干至恒質(zhì)量后稱質(zhì)量，即為玉米幼苗的干物質(zhì)質(zhì)量。

根冠比：將測(cè)完干物質(zhì)質(zhì)量的植株，在根連處將其切開(kāi)，分別對(duì)地上部分和地下部分稱質(zhì)量，計(jì)算根冠比[6]。

根冠比＝地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

主要采用Graphpad prism6軟件和Minitable 15軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下玉米苗期株高及苗情的表現(xiàn)

由表1可知，鹽脅迫下6個(gè)玉米品種株高均表現(xiàn)出隨鹽濃度的升高而降低的趨勢(shì)；當(dāng)鹽濃度為195 mmol/L時(shí)，不同玉米品種株高間都表現(xiàn)出顯著差異，其可作為本試驗(yàn)研究玉米耐鹽的臨界值。高鹽濃度對(duì)金蘋(píng)618、奧玉3007、先玉335、潞玉39株高影響較為顯著，當(dāng)鹽濃度為295 mmol/L時(shí)，與對(duì)照相比，金蘋(píng)618株高降幅最大，高達(dá)95.8%；雅玉8號(hào)降幅為81.3%；先玉335、奧玉3007降幅約70.0%；華農(nóng)618降幅為67.0%；潞玉39的株高降幅最小，為61.9%。

表1 不同鹽濃度下不同玉米品種株高的多重比較 cm

由圖1可知，6個(gè)玉米品種苗情的變化規(guī)律與株高表現(xiàn)較為一致，其中，與對(duì)照相比，雅玉8號(hào)、潞玉39、華農(nóng)618生長(zhǎng)都較好；先玉335在鹽濃度為245 mmol/L時(shí)表現(xiàn)出鹽害癥狀；華農(nóng)618、潞玉39、奧玉3007在鹽濃度為195 mmol/L時(shí)，表現(xiàn)出明顯的鹽害癥狀；而金蘋(píng)618在鹽濃度為145 mmol/L時(shí)，表現(xiàn)出明顯的鹽害癥狀。金蘋(píng)618為差異變化最明顯的品種。

2.2 鹽脅迫對(duì)玉米苗期地上部生物量、地下部生物量的影響

從圖2可以看出，在不同濃度NaCl溶液脅迫下，6個(gè)玉米品種苗期地上部生物量的變化趨勢(shì)與其株高變化趨勢(shì)相似，即鹽脅迫下6個(gè)玉米品種均表現(xiàn)出隨鹽濃度的升高而降低的趨勢(shì)。在鹽濃度低于45 mmol/L時(shí)，只有潞玉39地上部生物量高于對(duì)照，但隨著鹽濃度的增加，其生物量逐漸減少；其他5個(gè)品種在低鹽濃度下，地上部生物量所受影響較?。辉跐舛仍黾拥?95 mmol/L時(shí)，華農(nóng)618地上部生物量降幅最少，金蘋(píng)618降幅最大；當(dāng)鹽濃度上升到295 mmol/L時(shí)，與對(duì)照相比，金蘋(píng)618地上部生物量降幅最大，為86%，雅玉8號(hào)降幅為63%，先玉335、奧玉3007和華農(nóng)618降幅約55%，潞玉39的降幅最小，為45%。

從圖3可以看出，在不同濃度NaCl溶液脅迫條件下，6個(gè)玉米品種苗期地下部生物量的變化趨勢(shì)與其地上部變化趨勢(shì)相似，即鹽脅迫下，6個(gè)玉米品種均表現(xiàn)出隨鹽濃度的升高而降低的趨勢(shì)。當(dāng)鹽濃度低于45 mmol/L時(shí)，先玉335地下部生物量與對(duì)照沒(méi)有變化，其他品種都有所下降；當(dāng)鹽濃度為195 mmol/L時(shí)，所有品種的地下部生物量減少量都不大，其中，華農(nóng)618最少；當(dāng)鹽濃度上升到295 mmol/L時(shí)，與對(duì)照相比，金蘋(píng)618的地下部生物量降幅最大，為45%，雅玉8號(hào)的降幅為41%，先玉335和奧玉3007的降幅約為40%，華農(nóng)618的降幅為37%，潞玉39的地下部生物量降幅最小，為34%。

2.3 鹽脅迫對(duì)玉米苗期根冠比的影響

Munns等[15]研究表明，在NaCl脅迫下，植物的葉片生長(zhǎng)先受到為害，如果長(zhǎng)期在高鹽為害環(huán)境下根部的生長(zhǎng)就會(huì)受到影響，鹽脅迫會(huì)致使植物的根冠比增高。從圖4可以看出，6個(gè)玉米品種的根冠比隨著鹽脅迫濃度的增大而增大，當(dāng)鹽濃度為195 mmol/L時(shí)，各品種的根冠比顯著增加，但增幅有所不同，其中，潞玉39的增幅最大，先玉335、奧玉3007和雅玉8號(hào)增幅次之，潞玉39、華農(nóng)618增幅最小。

3 討論與結(jié)論

植物的耐鹽性表現(xiàn)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，耐鹽性的強(qiáng)弱往往是隨著不同植物品種以及不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的變化而變化，這增加了耐鹽性篩選的難度。選擇苗期鑒定玉米的耐鹽性優(yōu)點(diǎn)主要有：便于觀察培養(yǎng)、便于鑒定、重復(fù)性好、環(huán)境負(fù)面影響小、鹽濃度調(diào)控方便、周期短等[6]。

表征受鹽害輕重經(jīng)常使用的生長(zhǎng)指標(biāo)是植物高生長(zhǎng)、生物量累積及生物量累積分配（即根冠比值），其中，植物對(duì)鹽脅迫反應(yīng)的綜合體現(xiàn)是地上部生物量與地下部生物量，即生物量是植物耐鹽堿能力的直接指標(biāo)[16-17]。因此，這3個(gè)經(jīng)常使用的生長(zhǎng)指標(biāo)為評(píng)價(jià)鹽脅迫強(qiáng)度及植物耐鹽堿的能力提供了非?？煽康臉?biāo)準(zhǔn)[18]。

本研究結(jié)果表明，6個(gè)玉米品種在不同NaCl濃度梯度下生物量下降、株高降低、根冠比增高，并且隨著鹽脅迫濃度的增加，其降低或增加幅度增大，這與劉芳等[19]、魏秀君等[20]、戴海芳等[21]的研究結(jié)果類似。但不同品種的玉米幼苗株高及生長(zhǎng)量的降幅存在顯著差異，當(dāng)NaCl濃度＜100mmol/L時(shí)，6個(gè)玉米品種與對(duì)照相比變化較??；當(dāng)鹽濃度為195mmol/L時(shí)，6個(gè)玉米品種的株高和生物量迅速下降，顯著低于對(duì)照，但品種之間的減少量不同。一般采用一定時(shí)間鹽脅迫條件下生物量的累積比對(duì)照下降的百分比來(lái)衡量植物的耐鹽性[22]。本研究結(jié)果表明，不同品種耐鹽性從強(qiáng)到弱排序?yàn)椋郝河?9＞華農(nóng)618＞先玉335＞奧玉3007＞雅玉8號(hào)＞金蘋(píng)618。說(shuō)明金蘋(píng)618是對(duì)鹽脅迫敏感的玉米品種，通過(guò)抑制其生長(zhǎng)、擴(kuò)大根冠比來(lái)適應(yīng)逆境，以維持正常生理活動(dòng)；而潞玉39、華農(nóng)618的生長(zhǎng)受抑制程度相對(duì)較小，屬于耐鹽能力較強(qiáng)的玉米品種。

本試驗(yàn)僅是探討了NaCl對(duì)不同玉米品種幼苗的耐鹽性篩選，但是實(shí)際上鹽土經(jīng)常含有的鹽分種類較多，不同的無(wú)機(jī)鹽離子之間也存在著相互聯(lián)系。因此，關(guān)于不同玉米品種在實(shí)際的鹽堿土壤中耐鹽性的狀況還需進(jìn)一步研究。

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Screening of Salt Tolerance of Different Maize Varieties under Salt Stress

JIADanli1，2，3，GUOJunling2，3，WANGYongliang2，3，GUOCaixia2，3，YANGZhiping2，3
（1.College ofBiological Engineering，Shanxi University，Taiyuan 030006，China；2.Institute ofAgricultural Environment& Resources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；3.KeyLaboratory ofSoil Environment and Nutrient Resources ofShanxi Province，Taiyuan 030031，China）

Screening stronger salt tolerance variety according to different maize varieties,to lay the foundation for further study of saline-alkali soil,this paper took Vermiculite as medium,which was cultured in a climatic chamber.This assay compared different varieties of maize plant height,aboveground biomass,belowground biomass and other growth indicators in different NaCl concentration gradient,and studied each indicator trends and patterns of different varieties at different concentrations,and made screening of maize varieties salt tolerance.The results showed that under different salt gradient,with the increase of salt concentration,plant height,above ground biomass and belowground biomass of maize significantly decreased and shoot ratio increased.Different varieties showed obvious differences.After comprehensive comparison,we drewa conclusion that Jinping 618 was a sensitive variety under the salt stress,Xianyu 335,Aoyu 3007,Yayu 8 took second place,Luyu 39 and Huanong 618 were strong saline-alkaline tolerance maize varieties,which were more suitable for further field studies on saline-alkali soil.This result offers reference for the screening of corn varieties in the saline soil area ofnorthern Shanxi province.

maize varieties;salt tolerance;NaCl coercion;seedlingstage

S513.01

A

1002-2481（2016）08-1083-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.08.07

2016-03-30

國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)（2015DF90990）；山西省國(guó)際科技合作項(xiàng)目（2014081036）

賈丹莉（1991-），女，山西永和人，在讀碩士，研究方向：鹽堿土改良。楊治平為通信作者。