耐鹽小麥種質篩選、鑒定與評價

韓冉，解樹斌，李欣，郭憲峰，宮文萍，汪曉璐，劉愛峰，李豪圣，劉成，劉建軍

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所／農(nóng)業(yè)部黃淮北部小麥生物學與遺傳育種重點實驗室／小麥玉米國家工程實驗室，山東 濟南 250100；2.山東魯研農(nóng)業(yè)良種有限公司，山東 濟南 250100；3.山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西 太原 030031；4.菏澤市牡丹區(qū)種子資源開發(fā)保護中心，山東 菏澤 274000）

全球土壤鹽漬化面積逐年上升，嚴重影響農(nóng)作物生長，導致其產(chǎn)量降低［1］。我國鹽漬土總面積約有3 600×104hm2，占全國可利用土地面積的4.88%［2］。開展耐鹽作物種質資源的篩選、鑒定與評價，是培育耐鹽新品種的基礎。相對于成熟期，芽期鑒定小麥耐鹽性，操作簡單且成本低，相關研究報道最多。趙旭等［3］研究了不同濃度鹽脅迫對4種不同基因型冬小麥種子發(fā)芽及出苗的影響，認為150～200 mmol／L（約0.88% ～1.17%）鹽濃度可能是影響小麥種子萌發(fā)的臨界濃度。彭智等［4］認為，小麥芽期耐鹽性鑒定的最適濃度為1.2%，并利用該濃度鑒定獲得21份芽期耐鹽材料。王萌萌等［5］在350 mmol／L（約2.03%）鹽濃度下對882份小麥資源進行耐鹽鑒定，篩選出芽期耐鹽性較好品種328份。張巧鳳等［6］在1.5%鹽濃度下對293份小麥種質進行耐鹽鑒定，篩選出芽期高耐鹽種質16份。

李樹華等［7］在鹽堿地上對13份小麥品種（系）進行耐鹽性鑒定，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫對小麥主要性狀的影響程度依次為產(chǎn)量＞單位面積穗數(shù)＞株高＞千粒重＞穗粒數(shù)＞穗長，其產(chǎn)量受限制的主要因素是單位面積穗數(shù)和千粒重等。許興等［8］在鹽堿地上對17份小麥品種（系）進行耐鹽性鑒定，篩選出4份耐鹽性及農(nóng)藝性狀表現(xiàn)較好者，并指出鹽脅迫對這些性狀影響的次序為單位面積穗數(shù)＞穗粒數(shù)＞株高＞穗長＞千粒重。吳儒剛等［9］在不同濃度鹽池中對黃淮麥區(qū)132個小麥品種進行耐鹽性鑒定，調查其農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀，發(fā)現(xiàn)隨著鹽濃度的升高，單株穗數(shù)、穗下莖節(jié)長和單株產(chǎn)量變異系數(shù)較大。

上述研究表明，小麥芽期耐鹽性鑒定方面，不同研究者所得鹽濃度各不相同，因此還需開展耐鹽最適濃度篩選試驗，同時利用選出的最適濃度進一步對1 526份小麥品種（系）進行芽期耐鹽鑒定，以期篩選獲得高耐鹽種質用于后續(xù)耐鹽主效位點定位和耐鹽分子育種研究。

無論在鹽池還是鹽堿地條件下，小麥產(chǎn)量均受影響，然而二者因含鹽離子不同，對小麥耐鹽性鑒定結果及農(nóng)藝性狀的影響程度可能存在差異。因此，本研究同時在鹽池和鹽堿地上對利用最適鹽濃度篩選出的耐鹽性較強品種以及國內第一大小麥品種濟麥22和即將替換濟麥22的新育成品種濟麥23進行鑒定，以期為耐鹽高產(chǎn)小麥品種篩選、培育及其推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種（系）共計1 526份，其中424份由美國NPGS（National Plant Germplasm System）的Harold Bockelman博士提供，26份由日本農(nóng)業(yè)生物資源研究中心李超博士提供，206份由德州市農(nóng)業(yè)科學研究院劉鵬研究員提供，220份由河南省農(nóng)業(yè)科學院王永霞博士提供，68份由河北農(nóng)業(yè)大學閆紅飛教授提供，79份和39份分別由山西省農(nóng)業(yè)科學院閆金龍研究員和李欣研究員提供，9份由江蘇省農(nóng)業(yè)科學院吳紀忠研究員提供，15份由南京農(nóng)業(yè)大學張守忠教授提供，21份由電子科技大學楊足君教授提供，49份由四川省農(nóng)業(yè)科學院楊恩年研究員提供，20份由四川農(nóng)業(yè)大學唐宗祥教授提供，其余350份由山東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所小麥遺傳育種室從國內多家育種單位收集引進。

1.2 耐鹽性鑒定

1.2.1 芽期耐鹽性鑒定 試驗設計參考文獻［10］，并用鹽害指數(shù)判定供試小麥的耐鹽性［6］。鹽害指數(shù)＝（CK1+CK2+CK3-T1-T2-T3）／（CK1+CK2+CK3），其中CK1、CK2、CK3分別代表對照組3個重復的發(fā)芽率，T1、T2、T3分別代表3個處理組的發(fā)芽率。鹽害指數(shù)越小，表明其耐鹽性越強。

1.2.2 苗期耐鹽性鑒定 對選取的6個小麥品種，用1.0% NaCl溶液進行苗期耐鹽性處理，處理方法參考文獻［11］。每個處理和對照均選取10株生長狀況較均勻植株測量苗高、根長。計算不同品種的相對生長量［6］并將其作為研究小麥苗期對鹽脅迫反應的指標，其中，相對苗高＝處理苗高／對照苗高；相對根長＝處理根長／對照根長。

1.2.3 鹽池種植及農(nóng)藝性狀調查 2016—2017年，試驗在德州市農(nóng)業(yè)科學研究院試驗農(nóng)場人工鹽池（成分：NaCl）進行。鹽池大小為11 m×3 m×1 m（長×寬×深），除上口與外界發(fā)生水分及養(yǎng)分流通外，其它部分與外圍土壤無水分及鹽分交換。田間管理措施同大田。鹽池鹽濃度分別為正常（非鹽堿土）、0.1%、0.2%、0.3%（w／w）。于10月5日播種。每個鹽池各供試小麥品種（濟麥21、濟麥262、德抗961、青麥6號、濟麥23和濟麥22）種植6行，行長3 m，行距0.25 m。小區(qū)面積4.5 m2。隨機區(qū)組排列，重復3次。材料周邊各種植3行青麥6號，避免邊角效應。各品種隨機選取10株于灌漿后期調查株高、旗葉長寬、穗長及小穗數(shù)。

1.2.4 鹽堿地種植及產(chǎn)量測定 2016—2017年，試驗在山東匯邦渤海農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司（東營）進行。試驗地鹽濃度為0.2% ～0.4%，用2265FS便攜式鹽分計（北京易科泰生態(tài)技術有限公司）測定。供試小麥品種及播種日期同鹽池試驗，每品種種植2 000 m2。成熟后隨機選取3個點，每點1 m2統(tǒng)計穗數(shù)，計算每公頃穗數(shù)；每點隨機取20 穗計數(shù)穗粒數(shù)；稱千粒重。產(chǎn)量（kg／hm2）＝每公頃穗數(shù)×穗粒數(shù)×千粒重（g）×0.85×10-6。產(chǎn)量由山東省農(nóng)業(yè)技術推廣總站、山東省種子管理總站、山東農(nóng)業(yè)大學、青島農(nóng)業(yè)大學和東營市種子管理站專家組成的驗收組按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《全國糧食高產(chǎn)創(chuàng)建測產(chǎn)驗收辦法（試行）》進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)和作圖，利 用 在 線 軟 件 QuickCalcs（https：／／www.graphpad.com／quickcalcs／ttest1.cfm？Format＝SD）進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及顯著性差異（P＜0.05）分析。

2 結果與分析

2.1 芽期耐鹽性鑒定濃度篩選

以耐鹽小麥品種德抗961、青麥6號和普通小麥品種濟麥22、濟麥23為試材，從1.2% ～2.4%共設置7個鹽（NaCl）濃度梯度進行耐鹽性鑒定發(fā)芽試驗，結果（圖1）顯示，隨著鹽濃度的升高，各品種發(fā)芽率逐漸降低。1.2% ～1.8%鹽濃度下，供試品種發(fā)芽率均超過50%，即未達到半致死濃度；2.2%鹽濃度下，除青麥6號外其它3個品種發(fā)芽率均低于50%，因此該濃度僅可用于高耐鹽品種篩選；2.4%鹽濃度下，供試4個品種發(fā)芽率均低于50%，不適合小麥耐鹽性篩選；而2.0%鹽濃度下，德抗961和青麥6號的發(fā)芽率分別為69%和68%，濟麥22和濟麥23分別為39%和32%，可以很好地將耐鹽品種和普通品種區(qū)分開，實現(xiàn)有效篩選，因此可以作為耐鹽篩選鑒定濃度。

圖1 小麥芽期耐鹽性濃度的篩選

2.2 供試小麥材料耐鹽性初選

利用2.0% NaCl溶液對1 526份小麥材料進行耐鹽篩選，結果（圖2）顯示，其鹽害指數(shù)從0.19～1.00不等，且隨著鹽害指數(shù)升高，供試材料數(shù)呈拋物線式上升。其中，鹽害指數(shù)0.8～1.0之間的有889份，0.6～0.8之間的有440份，小于0.6的有197份，小于0.5、0.4、0.3的材料分別有60、19、3份。

鹽害指數(shù)小于0.5的小麥材料見表1，其中芽期耐鹽性最好的3個材料分別是濟麥21、濟麥262和晉麥20，鹽害指數(shù)分別為0.19、0.25和0.28；耐鹽對照德抗961和青麥6號的鹽害指數(shù)分別為0.31和0.32。與耐鹽對照鹽害指數(shù)相當?shù)?份材料分別為PI601070和石麥15。

圖2 1 526份小麥材料的鹽害指數(shù)

表1 芽期耐鹽篩選出的60份耐鹽小麥品種（系）

2.3 部分供試小麥品種的苗期耐鹽性鑒定

利用1.0% NaCl溶液對選取的濟麥21、濟麥262、德抗961、青麥6號、濟麥23、濟麥22共6個小麥品種進行處理，鑒定其苗期耐鹽性，結果顯示，濟麥262的相對根長和相對苗高均大于其它5個品種（圖3），德抗961的相對根長和濟麥22的相對苗高僅次于濟麥262。這表明濟麥262的苗期耐鹽性強于其它5個品種。

2.4 小麥品種鹽池農(nóng)藝性狀鑒定

由表2可以看出，0.1%鹽（NaCl）脅迫下，供試品種的株高與對照無顯著差異；0.2%和0.3%鹽脅迫下各品種的株高較對照均顯著降低，降幅在7.4%～33.0%之間。其中濟麥262在0.2%、0.3%鹽脅迫下株高的降幅均最小，分別為7.4%和12.6%。0.1%鹽脅迫下，除濟麥22的旗葉長與對照無顯著差異外，其它均顯著低于對照；0.2%和0.3%鹽脅迫下，各供試品種的旗葉均顯著變短。

圖3 1.0%鹽濃度下6個小麥品種的相對根長和相對苗高

0.1%鹽脅迫下，德抗961、濟麥23和濟麥22的旗葉寬與對照無顯著差異，0.2%和0.3%鹽脅迫下各品種的旗葉均顯著變窄。

由表3可以看出，0.1%鹽脅迫下，除青麥6號、濟麥22和濟麥23外其它3個品種的穗顯著變短；0.2%和0.3%鹽脅迫下，各供試品種的穗均顯著變短，0.3%鹽濃度下濟麥22的降幅最小，其次為德抗961。

0.1%鹽脅迫下，除德抗961和濟麥22外其它4個品種的小穗數(shù)顯著減少；0.2%和0.3%鹽脅迫下，各供試品種的小穗數(shù)均顯著減少；0.3%鹽濃度下，德抗961的降幅最小，其次為青麥6號。

表2 鹽脅迫下供試小麥品種的株高、旗葉長和旗葉寬

表3 鹽脅迫下供試小麥品種的穗長、小穗數(shù)

2.5 鹽堿地中小麥品種產(chǎn)量性狀表現(xiàn)與分析

6個供試小麥品種于鹽濃度0.2%～0.4%鹽堿地中的產(chǎn)量結果見表4，顯示：濟麥22和青麥6號的每公頃穗數(shù)較高，濟麥262的穗粒數(shù)較多；濟麥22、青麥6號、濟麥262、濟麥23的產(chǎn)量依次為7 281.9、7 221.8、7 128.6、6 107.9 kg／hm2，而濟麥21和德抗961產(chǎn)量較低，分別為4 197.0、3 765.9 kg／hm2。

表4 供試小麥品種鹽堿地中的產(chǎn)量性狀表現(xiàn)

3 討論

我國鹽堿土具有類型多、分布廣、利用率低等特點，嚴重阻礙我國農(nóng)業(yè)發(fā)展。種植耐鹽小麥有利于鹽堿化土壤改良［12］，因此，耐鹽小麥材料的篩選鑒定則成為利用鹽堿土壤資源的有效途徑。萌發(fā)期（芽期）耐鹽測試是對小麥早期耐鹽性鑒定的基礎［13］。鹽脅迫會影響種子正常萌發(fā)，鹽濃度越大，萌發(fā)力越?。?4］，因此種子發(fā)芽率高低可以反映植物對鹽的承受能力和耐鹽性。本研究利用2.0%鹽濃度對1 526份小麥材料進行芽期耐鹽性鑒定，共獲得耐鹽性較好材料60份，為深入開展芽期小麥耐鹽基因發(fā)掘提供了物質基礎。

芽期耐鹽性鑒定發(fā)現(xiàn)，青麥6號在2.2%鹽濃度下，發(fā)芽率遠高于其它3個品種，表明青麥6號具有高鹽承受能力。苗期耐鹽性鑒定結果顯示，濟麥262的相對根長和相對苗高大于包括青麥6號在內的5個供試品種，說明濟麥262的苗期耐鹽性優(yōu)于青麥6號。因此，青麥6號和濟麥262的芽期和苗期的耐鹽性不一致。王萌萌［5］、劉妍妍［15］等也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。因此，小麥芽期與苗期耐鹽性之間不存在顯著相關性。因為芽期和苗期是植物能否在鹽漬環(huán)境下建植成功最關鍵的時期，是小麥生育期中對鹽害較敏感的時期［16］，所以，在鑒定小麥耐鹽性時需綜合考慮其芽期和苗期的耐鹽性結果。

鹽脅迫嚴重影響植物的生長發(fā)育，不僅使作物根系吸水困難造成作物的生理干旱，還會影響光合產(chǎn)物的積累及向籽粒的運輸，造成作物產(chǎn)量降低［17］。本研究發(fā)現(xiàn)不同鹽濃度鹽池小麥的株高、旗葉長、旗葉寬、穗長和小穗數(shù)均發(fā)生變化。在0.2%和0.3%鹽池中，濟麥262株高降幅較小，該結果與苗期耐鹽鑒定結果相同。在0.1%鹽脅迫下，濟麥22的株高、旗葉長、旗葉寬、穗長和穗粒數(shù)與對照相比均無顯著差異，說明低鹽脅迫對濟麥22的影響較小。另外，在0.1%鹽池中，供試品種的株高與對照無顯著差異，但多數(shù)品種的旗葉長、旗葉寬均發(fā)生變化，說明鹽池脅迫對小麥旗葉的影響大于對株高的影響。

Saqib等［18］指出，小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重在鹽脅迫下均顯著降低，導致小麥產(chǎn)量也顯著降低；袁海濤等［19］認為，鹽脅迫下各性狀對產(chǎn)量影響程度的順序為單位面積穗數(shù)＞穗粒數(shù)＞千粒重。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿地中供試品種的每公頃穗數(shù)以濟麥22最高，這可能是其高產(chǎn)的主要原因；青麥6號的產(chǎn)量較高，可能與其每公頃穗數(shù)和穗粒數(shù)均較高有關。而孟祥浩［20］的研究結果認為濟麥22的產(chǎn)量低于青麥6號，這可能是由小麥栽培及管理方式等不同所造成［21］。濟麥262的苗期和芽期耐鹽性均較好，鹽堿地中其穗粒數(shù)大幅高于其它品種，加上其千粒重中等偏上，這可能是其在鹽堿地中獲得高產(chǎn)的關鍵因素。

4 結論

本研究以耐鹽小麥品種青麥6號、德抗961以及普通小麥品種濟麥22、濟麥23為材料，進行7個鹽濃度梯度篩選，結果表明，2.0%鹽濃度可以作為小麥芽期耐鹽性篩選濃度。利用該鹽濃度對1 526份小麥品種（系）進行篩選，發(fā)現(xiàn)其相對鹽害指數(shù)從0.19～1.00不等，隨著鹽害指數(shù)升高，供試材料數(shù)呈拋物線式上升；其中鹽害指數(shù)低于0.5、0.4、0.3的材料分別有60、19、3份。以青麥6號和德抗961為對照，對鹽害指數(shù)低于0.3的濟麥21、濟麥262以及濟麥22、濟麥23進行室內苗期耐鹽性鑒定和鹽堿地條件下的農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀測定，結果顯示：濟麥262的苗期耐鹽性優(yōu)于其它5個小麥品種；低鹽（0.1%）脅迫對濟麥22的農(nóng)藝性狀影響較?。畸}脅迫對小麥旗葉的影響大于對株高的影響；濟麥22、青麥6號和濟麥262的產(chǎn)量較高。

致謝：感謝德州市農(nóng)業(yè)科學研究院劉鵬研究員在人工鹽池構建和小麥農(nóng)藝性狀統(tǒng)計方面給予的幫助；感謝武城縣農(nóng)業(yè)局種子站李洪振站長在鹽堿地小麥農(nóng)藝性狀統(tǒng)計方面給予的幫助；感謝濟南大學秦余香教授和劉秀芝碩士在美國引進小麥實驗室耐鹽性鑒定方面給予的大力幫助；感謝山東匯邦渤海農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司付希強老師在鹽堿地小麥播種、管理及收獲中給予的大力協(xié)助。