8份大麥種質(zhì)材料種子萌發(fā)期的耐鹽性比較

白 云，張雨桐

(1.內(nèi)蒙古興安盟烏蘭浩特市草原工作站，內(nèi)蒙古烏蘭浩特 137400；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院/草地資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部飼草栽培、加工與高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/內(nèi)蒙古自治區(qū)草地管理與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018)

大麥(HordeumvulgareL.)是世界上重要的栽培作物，具有生育期短、產(chǎn)量高、耐鹽性強(qiáng)等特點(diǎn)，在我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中有較好的市場(chǎng)前景，同時(shí)也是改良和利用鹽堿地的良好作物[1,2]。國(guó)內(nèi)外對(duì)大麥的耐鹽性和耐鹽機(jī)理的研究較多，毛才良等[3]通過對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，耐鹽大麥品種葉片中Na+含量和Na+/K+比率明顯低于不耐鹽的品種,而根中Na+含量和Na+/K+比率則高于不耐鹽品種，這表明由于細(xì)胞膜的選擇性Na+和K+從根向地上部的運(yùn)輸存在差異；陳沁等[4]研究得出，大麥根部具有拒鹽性和排鹽性以減少鹽害。在土壤鹽分脅迫下,大麥還通過調(diào)節(jié)體內(nèi)有機(jī)物,使得細(xì)胞滲透勢(shì)等于或低于環(huán)境滲透勢(shì),進(jìn)而保證植株可從環(huán)境中吸收足夠的水分,同時(shí)維持細(xì)胞正常膨壓勢(shì),保持細(xì)胞的正常生長(zhǎng)[5,6]。在鹽脅迫下，根中游離態(tài)亞精胺、游離多胺和游離脯氨水平之間的平衡以及結(jié)合態(tài)之間的平衡，對(duì)大麥幼苗的耐鹽性至關(guān)重要[7,8]。OMT基因在耐鹽的大麥根中組成性表達(dá)，并且在鹽脅迫下表達(dá)水平提高了1.5倍，而對(duì)鹽敏感的大麥在根和葉中均未表達(dá)該基因[9]。大多數(shù)作物在種子萌發(fā)和早期幼苗階段對(duì)環(huán)境脅迫最為敏感[10],所以種子在發(fā)芽階段的耐鹽狀況在一定程度上反映了該物種的耐鹽程度。不同大麥種子萌發(fā)NaCl脅迫的程度不同，大致分為3個(gè)等級(jí)：耐鹽品種、不耐鹽品種和中等耐鹽品種[11]。本試驗(yàn)擬對(duì)8份大麥材料種子萌發(fā)期的耐鹽性進(jìn)行比較，以篩選出耐鹽性比較強(qiáng)的材料，為今后鹽堿地區(qū)大麥的種植提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試種子來源于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所牧草種質(zhì)中期庫(kù)，詳見表1。

表1 不同大麥種質(zhì)材料的來源及千粒重

1.2 鹽脅迫種子萌發(fā)試驗(yàn)方法

首先將各材料種子用0.1%的高錳酸鉀溶液浸泡消毒5min，再以蒸餾水沖洗3次。將培養(yǎng)皿與濾紙一起用紫外照射消毒15min，然后數(shù)取50粒凈種子整齊、均勻地?cái)[放其內(nèi)。配制不同濃度的NaCl溶液(0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、1.8%、2.1%、2.4%、2.7%、3.0%)進(jìn)行處理，3次重復(fù)，以蒸餾水為對(duì)照(CK)。將培養(yǎng)皿放置在溫度為25℃、光照為7200LX(16h)的人工氣候箱中進(jìn)行培養(yǎng)。觀察種子發(fā)芽情況，連續(xù)4d不再有種子發(fā)芽時(shí)為發(fā)芽結(jié)束期。在發(fā)芽期間，每天定量補(bǔ)充蒸發(fā)的水分,每日記載種子萌發(fā)情況及發(fā)芽粒數(shù),發(fā)芽完畢后測(cè)幼苗干重，計(jì)算下列指標(biāo)：發(fā)芽率(GP)=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；相對(duì)發(fā)芽率(RGi)=處理種子的發(fā)芽率/對(duì)照種子的發(fā)芽率×100%；發(fā)芽指數(shù)(GI)=ΣGt/Dt(Gt為t時(shí)間內(nèi)的發(fā)芽數(shù),Dt為發(fā)芽天數(shù))；相對(duì)發(fā)芽指數(shù)=處理種子的發(fā)芽指數(shù)/對(duì)照種子的發(fā)芽指數(shù)×100%；活力指數(shù)(GVI)=GI×幼苗的平均干重(重量單位:g)；相對(duì)活力指數(shù)=處理種子的活力指數(shù)/對(duì)照種子的活力指數(shù)×100%。

1.3 耐鹽性評(píng)價(jià)

依據(jù)相對(duì)耐鹽適宜濃度和耐鹽臨界濃度評(píng)價(jià)各種質(zhì)材料的耐鹽能力；以相對(duì)發(fā)芽率達(dá)75%的鹽分濃度作為植物種子耐鹽適宜濃度；以相對(duì)發(fā)芽率達(dá)50%的鹽分濃度作為植物種子耐鹽半致死濃度；以相對(duì)發(fā)芽率達(dá)10%的鹽分濃度作為植物種子耐鹽臨界濃度。同時(shí),依各個(gè)指標(biāo)的方差分析結(jié)果來打分,A=1分,B=2分,C=3分，D=4分，E=5分，F(xiàn)=6分,G=7分，因此總分高的耐鹽性弱，總分低的耐鹽性強(qiáng)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

利用SAS 9.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)不同大麥種質(zhì)材料種子萌發(fā)的影響

由表2可知，在鹽濃度為0.3%～0.6%時(shí)，1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)和8號(hào)材料的相對(duì)發(fā)芽率均高于對(duì)照，說明低濃度鹽脅迫有促進(jìn)種子萌發(fā)的作用。其中，1號(hào)材料在鹽濃度≤2.4%時(shí)的相對(duì)發(fā)芽率都較高(與對(duì)照相當(dāng))，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽性；1號(hào)、8號(hào)材料的種子相對(duì)發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)出隨著鹽濃度的增加先升高后降低的趨勢(shì)，而其余材料均呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。在鹽濃度為低鹽濃度0.3%和0.6%時(shí)，8號(hào)材料的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)均較高。1號(hào)材料表現(xiàn)了對(duì)鹽分的不敏感性，隨著鹽濃度的升高，其相對(duì)發(fā)芽指數(shù)下降平緩。當(dāng)鹽濃度達(dá)2.7%時(shí)，各材料間相對(duì)發(fā)芽指數(shù)差異不顯著。8號(hào)材料在低鹽濃度下表現(xiàn)出較高相對(duì)活力指數(shù)，1號(hào)、4號(hào)材料在0.6%濃度下，相對(duì)活力指數(shù)也有明顯的提高。隨著鹽濃度的提高，相對(duì)活力指數(shù)在緩慢降低，在1.2%鹽濃度下各材料的相對(duì)活力指數(shù)差異很大：3號(hào)、4號(hào)材料受鹽分抑制嚴(yán)重，相對(duì)活力指數(shù)值較??；而1號(hào)、8號(hào)材料對(duì)鹽脅迫不敏感，受鹽脅迫程度淺，相對(duì)活力指數(shù)值較高。在高鹽濃度下，除1號(hào)材料外其他材料均受到了強(qiáng)抑制作用，相對(duì)活力指數(shù)值很低,接近于0。

表2 鹽脅迫下8份大麥材料的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)

注：表中完全不同字母表示在P<0.05水平下差異顯著。

2.2 大麥材料耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

對(duì)各材料的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)活力指數(shù)等指標(biāo)在不同鹽濃度脅迫下的分析表明，在1.5%鹽濃度下差異性顯著(小于1.5%時(shí)各材料之間差異不顯著，大于1.5%時(shí)對(duì)大麥材料萌發(fā)的抑制作用很大)。因此，利用在1.5%鹽濃度下各指標(biāo)的方差分析結(jié)果，結(jié)合耐鹽致死濃度和耐鹽適宜范圍(表3)，對(duì)供試材料各指標(biāo)進(jìn)行賦值打分(表4)并進(jìn)行耐鹽性大小評(píng)價(jià)，最后根據(jù)分值大小(總分高的耐鹽性弱，總分低的耐鹽性強(qiáng))得出各材料的耐鹽順序?yàn)?號(hào)>2號(hào)>5號(hào)、6號(hào)、8號(hào)>7號(hào)>3號(hào)>4號(hào)。

表3 相對(duì)活力指數(shù)與鹽濃度的回歸分析

表4 供試大麥材料種子萌發(fā)期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

3 討論

鹽脅迫的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)均隨著鹽濃度的增加而呈下降趨勢(shì)，但在0.3%、0.6%低鹽濃度下，1號(hào)、4號(hào)、8號(hào)材料的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)值均高于對(duì)照，并達(dá)到了顯著水平，說明較低濃度的NaCl溶液對(duì)種子發(fā)芽有一定的促進(jìn)作用。在2.7%、3.0%等高鹽濃度脅迫下，不同材料間相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)下降率無差異，說明高鹽脅迫對(duì)大麥種子起到了較大的抑制作用。低鹽濃度脅迫可促進(jìn)植物種子萌發(fā)，而高濃度則顯著抑制，這與很多研究結(jié)果是一致的[10～13]。低鹽濃度NaCl脅迫對(duì)不同材料種子萌發(fā)都有促進(jìn)作用，這是因?yàn)榉N子在一定濃度的鹽脅迫條件下，無機(jī)鹽小分子在水溶液中可以解離為相應(yīng)的離子，滲透進(jìn)入細(xì)胞降低了細(xì)胞水勢(shì)，控制種子的吸水速度，使種子緩慢吸水，增加水分的吸收量，從而提高發(fā)芽整齊度、出苗速率和成苗率。因此，在今后的大麥種子抗逆性播種中可以利用低濃度鹽溶液(0.3%、0.6%)對(duì)種子進(jìn)行處理，以提高種子的出苗率。

由于不同種子的初始發(fā)芽率和初始活力指數(shù)等存在較大差異，所以選用相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)活力指數(shù)來評(píng)價(jià)材料間的耐鹽性差異。另外，耐鹽半致死濃度和耐鹽適宜范圍在本試驗(yàn)中也很好地反映了種子的耐鹽程度，因此可將其作為種子耐鹽能力評(píng)價(jià)指標(biāo)的一部分。

4 結(jié)論

供試8份大麥材料的耐鹽性強(qiáng)弱順序?yàn)?號(hào)>2號(hào)>5號(hào)、6號(hào)、8號(hào)>7號(hào)>3號(hào)>4號(hào)，耐鹽性最強(qiáng)的1號(hào)材料其耐鹽適宜濃度范圍為1.16%以下，半致死濃度為1.72%，致死濃度為2.62%，可以作為耐鹽育種的親本材料，也可在鹽堿地引種栽培。在低鹽濃度下，8號(hào)材料表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽性，可以考慮在低濃度鹽堿地引種栽培。