油菜苗期耐鹽性差異與耐鹽指標選擇

申玉香， 李洪山， 封功能， 徐 華， 程秀珠

(鹽城工學院海洋與生物工程學院，江蘇鹽城 224051)

土壤鹽堿化是全球面臨的重要環(huán)境問題。目前我國擁有的鹽堿土面積為2 700萬hm2，大量的鹽堿土和不斷出現(xiàn)的土壤次生鹽漬化是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中糧食安全的主要障礙之一。提高鹽堿土作物的生產(chǎn)能力一直是農(nóng)業(yè)工作者追求的目標，其中最為直接有效的方法是選育耐鹽作物品種。

油菜為中度耐鹽作物，選擇合適的耐鹽油菜品種在沿海灘涂種植，不僅可以改良鹽堿土，而且對增加油菜種植面積、滿足市場對油料和蛋白質(zhì)的需求意義重大。

早期(發(fā)芽期和苗期)的耐鹽生理指標選擇對縮短育種年限的意義較大。龍衛(wèi)華等通過不同濃度的鹽分脅迫芽期試驗，研究鹽分脅迫下發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長、胚芽長、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量等指標，鑒定出一批芽期耐鹽的油菜品種資源，并對芽期耐鹽指標進行了探索[1-3]。多數(shù)研究認為，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與耐鹽性關系密切，李源龍認為，低鹽處理可以通過株高區(qū)分耐鹽性，高鹽處理可以通過干質(zhì)量來區(qū)分[4]。油菜芽期耐鹽亦與內(nèi)部生理有關，低鹽和高鹽處理可以通過超氧化物歧化酶(SOD)的增加量差別來區(qū)分耐鹽性，高鹽處理可以通過過氧化物酶(POD)來區(qū)分。劉自剛等認為，耐鹽品種(系)游離脯氨酸含量、抗氧化酶活性高于鹽敏感品種[5]；丁娟等研究了苗期鹽分脅迫對各生理指標的影響，認為苗期耐鹽性與芽期一致[6]。

相對于芽期研究結(jié)果來說，鹽分脅迫對油菜苗期生長與生理影響的研究并不多。本研究以3個芽期耐鹽性不同的油菜品種浙雙72、滬油雜4號、黔油28為材料，研究不同NaCl濃度對3個品種苗期生長與生理指標的影響，鑒定其苗期耐鹽性，同時選出適合油菜的耐鹽性評價指標，為油菜耐鹽品種選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

3個油菜品種分別為浙雙72、滬油雜4號、黔油28，經(jīng)芽期耐鹽性鑒定分別為耐鹽、中等、敏感品種，購于鹽城市種子公司。

1.2 試驗設計與方法

采用單因素隨機區(qū)組設計，設5個NaCl處理濃度，分別為0、75、150、225、300 mmol/L。

采用盆栽試驗的方法，每個花盆(12 cm×10 cm×15 cm)放入2.5 kg經(jīng)過過篩處理的土壤，澆透水后于每個盆中相對應地加入顆粒飽滿、大小相近的10粒油菜種子，當種子發(fā)芽長成幼苗后，每盆留5株長勢相近的植株，幼苗長至5葉1心時進行不同濃度的NaCl處理，每盆澆200 mL NaCl溶液，每 4 d 處理1次，5次處理后第10天采集油菜植株樣品，用于生長指標(株高、葉面積、干質(zhì)量)和生化指標[丙二醛含量(MDA)、SOD活性、POD活性、葉綠素和可溶性蛋白含量]的測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，用SPSS 22.0軟件進行方差分析與多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度鹽分脅迫對油菜苗期生長的影響

由表1可知，隨著NaCl脅迫濃度的增加，3個油菜品種的株高逐漸下降。但是對于不同品種而言NaCl濃度對株高的影響不同，在75～150 mmol/L NaCl濃度脅迫下，浙雙72的幼苗株高與對照相比未達到顯著差異，≥225 mmol/L NaCl脅迫下其幼苗株高與對照相比差異達到極顯著水平；在 75 mmol/L NaCl脅迫下，滬油雜4號幼苗株高與對照相比未達到顯著水平，≥150 mmol/L NaCl脅迫下其幼苗株高與對照相比差異達到極顯著水平；所有NaCl脅迫下黔油28幼苗株高與對照相比差異達到極顯著水平。3個油菜品種在 300 mmol/L NaCl脅迫下其株高與對照相比下降幅度分別為14.20%、26.49%、30.73%，排序為浙雙72<滬油雜4號<黔油28。3個油菜品種的葉面積隨著NaCl濃度的增加而下降，除了75 mmol/L NaCl濃度脅迫下浙雙72的幼苗葉面積與對照相比差異不顯著外，其他品種和濃度處理的葉面積與對照相比差異均達到極顯著水平，各個濃度下葉面積的減少幅度表現(xiàn)為浙雙72<滬油雜4號<黔油28，NaCl濃度為 300 mmol/L 時，3個油菜品種葉面積的下降幅度分別為32.06%、55.20%、60.59%；與葉面積趨勢一致，3個油菜品種的地上部干質(zhì)量隨著NaCl濃度的增加而下降，地上部干質(zhì)量在3個品種間的變化趨勢同葉面積，NaCl濃度為300 mmol/L 時，地上部干質(zhì)量的下降幅度分別為42.21%、55.55%、67.22%。NaCl對油菜生長有明顯影響，對葉面積的影響明顯大于對株高的影響，進而影響地上部干質(zhì)量。綜合株高、葉面積、干質(zhì)量3個生長指標，3個油菜品種的耐鹽性依次為浙雙72>滬油雜4號>黔油28。

表1 不同濃度鹽分脅迫下的油菜幼苗生長指標

2.2 不同濃度鹽分脅迫對油菜幼苗葉片膜脂過氧化指標及保護酶活性的影響

由表2可知，隨著NaCl處理濃度的增加，3個品種油菜葉片中丙二醛含量呈現(xiàn)上升的趨勢。在低鹽濃度脅迫下，丙二醛含量的增加幅度小于高鹽濃度。3個品種中，丙二醛含量上升幅度存在差異，在低鹽脅迫下(75 mmol/L NaCl)滬油雜4號和浙雙72丙二醛含量與對照相比差異不顯著，黔油28丙二醛含量與對照相比差異極顯著。各鹽分濃度下的丙二醛含量增加幅度均表現(xiàn)為浙雙72<滬油雜4 號< 黔油28；當鹽濃度為300 mmol/L時，各品種油菜的丙二醛含量均達到了試驗濃度范圍內(nèi)的最大值，相較于對照分別增長51.86%、140.35%、189.03%。隨著NaCl濃度的增加，黔油28的SOD活性隨著鹽濃度的升高而降低，與對照相比，SOD活性均達極顯著水平；滬油雜4號和浙雙72的SOD活性隨著鹽濃度的升高先上升后下降，滬油雜4號在NaCl濃度為150 mmol/L時達到峰值，浙雙72在NaCl濃度為 225 mmol/L 時達到峰值，2個品種在各鹽濃度下的SOD活性均極顯著高于對照；3個品種中，浙雙72的SOD活性明顯高于滬油雜4號和黔油28，黔油28的SOD活性除了在對照條件下高于滬油雜4號，在其他濃度鹽分脅迫下均低于滬油雜4號。

表2 不同濃度鹽分脅迫下的油菜幼苗葉片膜脂過氧化指標

在0～150 mmol/L鹽濃度范圍內(nèi)，浙雙72的POD活性呈現(xiàn)下降趨勢，在150 mmol/L濃度時POD活性降到最低值，在150～300 mmol/L濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)上升趨勢，但POD活性始終未能超過對照組。滬油雜4號的POD活性隨著鹽濃度的升高呈現(xiàn)上升趨勢，黔油28的POD活性變化不是很明顯。黔油28的POD活性低于其他2個品種，對于減輕活性氧對機體產(chǎn)生的傷害的效果最弱。

2.3 不同濃度鹽分脅迫對油菜葉綠素含量的影響

由表3可知，隨著NaCl濃度的增加，3個油菜品種葉片中葉綠素含量(SPAD值)呈先上升后下降的趨勢。在0～225 mmol/L NaCl濃度范圍內(nèi)，隨著鹽分濃度增加，葉綠素含量(SPAD值)增加，NaCl濃度為225 mmol/L時達到最大值，NaCl濃度為300 mmol/L時下降。3個油菜品種中浙雙72葉綠素含量(SPAD值)受鹽分脅迫影響最小，各處理間差異未達顯著水平，其次為滬油雜4號，僅在NaCl濃度為225 mmol/L 時與對照相比差異達顯著水平，黔油28受鹽分脅迫的葉綠素含量(SPAD值)變化最大，75～225 mmol/L NaCl處理時與對照相比差異均達極顯著水平。

表3 不同濃度鹽分脅迫下的油菜葉片葉綠素含量(SPAD值)

所有處理中，3個品種油菜葉片中葉綠素含量(SPAD值)均表現(xiàn)為滬油雜4號>黔油28>浙雙72。

2.4 不同濃度鹽脅迫對油菜葉片中可溶性蛋白含量的影響

由表4可知，鹽分濃度對油菜葉片中可溶性蛋白含量的影響規(guī)律不明顯。經(jīng)過鹽分脅迫的浙雙72可溶性蛋白含量均比對照高，但差異均未達顯著水平。低鹽脅迫下滬油雜4號可溶性蛋白含量顯著低于對照，在300 mmol/L高鹽脅迫下高于對照。經(jīng)過鹽分脅迫的黔油28可溶性蛋白含量均比對照低，差異達到極顯著水平。

2.5 鹽分濃度與生長、生理指標的相關性分析

由表5可知，鹽分濃度與3個品種的株高、葉面積、干質(zhì)量、丙二醛含量和SOD活性的相關性達顯著或極顯著水平，鹽分濃度與滬油雜4號的POD活性和葉綠素含量的相關性達顯著或極顯著水平，鹽分濃度與黔油28和浙雙72的POD活性和葉綠素含量的相關性不顯著，鹽分濃度與3個品種的蛋白質(zhì)含量的相關性不顯著。

表4 不同濃度鹽分脅迫下油菜葉片中可溶性蛋白含量

表5 鹽分濃度與生長、生理指標的相關性

3 結(jié)論與討論

油菜苗期生長對鹽分脅迫的響應效應明顯。研究表明，鹽分脅迫導致植株外部形態(tài)出現(xiàn)矮小，葉色變濃，葉片皺縮。植株生長指標隨著鹽分濃度的增加，株高、葉面積、干物質(zhì)質(zhì)量下降，油菜品種不同，株高、葉面積、干物質(zhì)質(zhì)量下降幅度不同，與大多數(shù)研究結(jié)果[7-10]一致。綜合考察表明，3個品種的耐鹽性表現(xiàn)為浙雙72>滬油雜4號>黔油28，與筆者發(fā)芽試驗研究的結(jié)果一致，即利用芽期的耐鹽性可以預測苗期的耐鹽性，與丁娟等研究結(jié)果[6]相同。

鹽分導致油菜生長指標下降與鹽分脅迫下油菜幼苗葉片膜脂過氧化有關。鹽分脅迫下3個油菜品種的MDA含量隨著鹽分濃度的增加而增加。品種間的耐鹽性差異與葉片SOD活性有關，鹽敏感品種黔油28的SOD活性隨著鹽分濃度增加而降低，耐鹽品種浙雙72的SOD活性僅在 300 mmol/L 高鹽脅迫下下降。POD活性對于油菜品種耐鹽性的影響不如SOD活性明顯。與李源龍的低鹽和高鹽處理可以通過SOD的增加量差別來區(qū)分耐鹽性，高鹽處理可以通過POD的增加量來區(qū)分的研究結(jié)果[4]相似。

鹽分脅迫引起油菜葉色變濃，與中低鹽導致油菜葉綠素含量增加有關。鹽分脅迫下耐鹽品種浙雙72的葉綠素含量相對穩(wěn)定，鹽敏感品種黔油28的葉綠素含量受鹽分脅迫波動較大。與丁娟等在油菜中的研究結(jié)果[6]和孫璐等在高粱中的研究結(jié)論[11]一致。

鹽分脅迫下不同油菜品種的可溶性蛋白質(zhì)含量亦可能與品種的耐鹽性有關[12-13]，鹽敏感品種黔油28的可溶性蛋白質(zhì)含量極顯著低于對照，耐鹽品種浙雙72的可溶性蛋白質(zhì)含量相對穩(wěn)定，對鹽分脅迫有一定滲透調(diào)節(jié)作用。與前人研究的耐鹽品種的可溶性蛋白含量要么不受鹽分脅迫影響，要么擁有相對高的蛋白質(zhì)含量結(jié)論[14-15]一致。

根據(jù)鹽分濃度與生理指標的相關性分析可以看出，3個品種中，株高、葉面積、干質(zhì)量、丙二醛含量、SOD活性與鹽分濃度間的相關性較大，這些指標可以作為油菜耐鹽性鑒定的依據(jù)，POD活性、蛋白質(zhì)含量和葉綠素含量與鹽分濃度間的相關性存在品種間差異，不宜作為油菜苗期耐鹽性鑒定的指標，可以作為參考指標。