鹽脅迫對(duì)商洛主栽玉米品種苗期生理特性的影響

張 軍， 周嘉嘉， 張 侂， 王鈺璇， 王新軍

(商洛學(xué)院/商洛市秦嶺植物良種繁育中心， 陜西 商洛 726000)

0 引言

【研究意義】土壤鹽漬化是造成作物減產(chǎn)的重要因素之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)約有9.5億hm2的鹽堿地。全球每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)因鹽害造成的損失超過(guò)120億美元[1]。隨著人類(lèi)活動(dòng)的加劇，鹽漬化正在惡化，開(kāi)發(fā)和利用鹽漬化土地對(duì)于提高土地利用率和穩(wěn)定糧食產(chǎn)量具有重要意義。選用(育)耐鹽性好的作物是開(kāi)發(fā)利用鹽堿地的有效措施[2]。玉米是重要的糧食、飼料作物及工業(yè)原料，苗期是整個(gè)玉米生長(zhǎng)周期的關(guān)鍵階段，遭受鹽脅迫后幼苗長(zhǎng)勢(shì)弱，胚根少且短，苗弱，進(jìn)而影響其后期生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成[3-4]。【前人研究進(jìn)展】RUBIO等[5]試驗(yàn)表明，玉米遭受鹽脅迫后葉片內(nèi)相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛(MDA)含量增加，導(dǎo)致質(zhì)膜受損。AHMED等[6]研究表明，植物遭受鹽脅迫后脯氨酸含量會(huì)顯著增加，以改善植物的生長(zhǎng)狀態(tài)。已有研究為后續(xù)研究提供了較好地借鑒和參考?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】玉米是商洛乃至整個(gè)秦巴山地區(qū)的主要糧食作物，常年播種面積約16萬(wàn)hm2[7]。目前有關(guān)商洛玉米研究多集中在病蟲(chóng)害防治[8]或某一特定品種的高產(chǎn)栽培技術(shù)[7]，有關(guān)品種的耐鹽性研究鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以商洛6個(gè)主栽玉米品種為材料，測(cè)定不同濃度NaCl處理下的相對(duì)電導(dǎo)率等指標(biāo)，應(yīng)用加權(quán)隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)其耐鹽性，以期篩選出苗期耐鹽性較強(qiáng)的玉米品種，為商洛玉米適栽品種的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 玉米品種 選用6份商洛主栽玉米品種為試驗(yàn)材料，依次為安森7號(hào)、秦鑫1708、萬(wàn)瑞6號(hào)、兆玉951、正大658和登海11，其中，以本地區(qū)較大面積種植的登海11為對(duì)照。種子由商洛市種子管理站提供。

1.1.2 試劑 10%的NaClO，Hoagland營(yíng)養(yǎng)液、NaCl，硫代巴比妥酸，蒽酮，考馬斯亮藍(lán)G-250，磺基水楊酸。藥品均由商洛學(xué)院生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院提供。

1.1.3 設(shè)備 UV-110紫外分光光度計(jì)，上海美析儀器有限公司；雷磁DDSJ-318電導(dǎo)率儀，上海儀電科儀股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 材料預(yù)處理 人工挑選大小一致的玉米種子，用10%的NaClO消毒理10 min，蒸餾水沖洗4次后置于含適宜水分的培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)至種子露白，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的露白種子植入鋪有紗布的水培籃中。Hoagland營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)至3葉一心時(shí)備用。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)鹽脅迫濃度設(shè)4個(gè)處理：0 mmol/L(CK)、50 mmol/L(S1)、100 mmol/L(S2)和150 mmol/L(S3)。將培養(yǎng)液換成用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配置的添加NaCl的上述濃度鹽脅迫溶液。每個(gè)處理10株幼苗，4次重復(fù)。

1.2.3 指標(biāo)測(cè)定 參考文獻(xiàn)[9]的方法，于處理7 d后選取生長(zhǎng)狀況相對(duì)一致的幼苗相同部位的葉，測(cè)定MDA含量、相對(duì)電導(dǎo)率、可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量，3次重復(fù),取平均值。

1.2.4 耐鹽性評(píng)價(jià) 以耐鹽系數(shù)為依據(jù)，利用加權(quán)隸屬函數(shù)法對(duì)參試玉米品種耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中，若指標(biāo)與抗逆性呈正相關(guān)，則u(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)；若呈負(fù)相關(guān)，則u(Xj)=1-[(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)]。式中：u(Xj)為隸屬函數(shù)值；Xj表示第j個(gè)指標(biāo)的耐鹽系數(shù)，Xmin和Xmax表示第j個(gè)指標(biāo)耐鹽系數(shù)的最小值和最大值。參考張軍等[10]設(shè)定S1、S2和S3的權(quán)重分別為1/4、1/3和3/7，與相對(duì)應(yīng)的隸屬度相乘求得的平均值為該玉米品種耐鹽性的最終值(D)。最終D值越大，表明該品種的耐鹽性越強(qiáng)，反之耐鹽性越差。

耐鹽系數(shù)=各指標(biāo)測(cè)定值/對(duì)應(yīng)品種對(duì)照指標(biāo)測(cè)定值

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，Spss 22.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫處理各玉米品種葉片的質(zhì)膜氧化程度

2.1.1 MDA含量 由表1看出，鹽脅迫后供試品種的葉片MDA較對(duì)照(CK)均顯著增加。其中，S1各品種的增幅為22.96%～47.03%，以安森7號(hào)增幅最大，為47.03%，其次是兆玉951，為41.42%，登海11增幅最小，是22.96%；表現(xiàn)為安森7號(hào)>兆玉951>萬(wàn)瑞6號(hào)>正大658>秦鑫1708>登海11。S2各品種的增幅為54.17%～75.51%，以秦鑫1708增幅最大，為75.51%，其次是兆玉951，為71.61%，正大658增幅最小，是54.17%；表現(xiàn)為秦鑫1708>兆玉951>登海11>萬(wàn)瑞6號(hào)>安森7號(hào)>正大658。S3各品種的增幅為70.39%～87.24%，以秦鑫1708增幅最大，為87.24%，其次是兆玉951，為84.62%，登海11增幅最小，是70.39%；表現(xiàn)為秦鑫1708>兆玉951>安森7號(hào)>萬(wàn)瑞6號(hào)>正大658>登海11。隨著鹽脅迫濃度增加，除登海11和秦鑫1708在S3和S2間增幅不顯著外，其余品種各處理間增幅均達(dá)顯著水平。

表1 不同濃度鹽脅迫各玉米品種葉片的MDA含量

2.1.2 相對(duì)電導(dǎo)率 從表2看出，供試品種的葉片相對(duì)電導(dǎo)率隨鹽脅迫強(qiáng)度增加而顯著增加。其中，S1各品種相對(duì)電導(dǎo)率較對(duì)照的增幅為56.01%～90.44%，以秦鑫1708增幅最大，為90.44%，其次是萬(wàn)瑞6號(hào)，為89.73%，登海11增幅最小，是56.01%；表現(xiàn)為秦鑫1708>萬(wàn)瑞6號(hào)>兆玉951>安森7號(hào)>正大658>登海11。S2各品種較S1的增幅為49.05%～144.03%，以秦鑫1708最大，為144.03%，其次是萬(wàn)瑞6號(hào)，為119.86%，登海11最小，是49.05%；表現(xiàn)為秦鑫1708>萬(wàn)瑞6號(hào)>兆玉951>安森7號(hào)>正大658>登海11。S3各品種較S2的增幅為70.83%～112.85%，以安森7號(hào)增幅最大，為112.85%，其次是登海11，為88.71%；兆玉951最小，是70.83%；表現(xiàn)為安森7號(hào)>登海11>萬(wàn)瑞6號(hào)>秦鑫170>正大658>兆玉951。

表2 不同濃度鹽脅迫各玉米品種葉片的相對(duì)電導(dǎo)率

2.2 鹽脅迫處理各玉米品種葉片的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量

2.2.1 可溶性糖含量 由表3可知，鹽脅迫后供試品種葉片可溶性糖含量較對(duì)照均呈增加趨勢(shì)，但增幅因品種而異。其中，S1各品種可溶性糖含量較對(duì)照的增幅為13.59%～58.74%，以登海11增幅最大，為58.74%，其次是正大658，為45.12%，萬(wàn)瑞6號(hào)最小，為13.59%；表現(xiàn)為登海11>正大658>安森7號(hào)>秦鑫1708>兆玉951>萬(wàn)瑞6號(hào)。S2和S3均是正大658增幅最大，兆玉951最小，其中，S2各品種較對(duì)照的增幅為20.91%～71.95%，以正大658最大，為71.95%，萬(wàn)瑞6號(hào)其次，為67.48%，兆玉951最小，為20.91%；表現(xiàn)為正大658>萬(wàn)瑞6號(hào)>登海11>秦鑫1708>安森7號(hào)>兆玉951。S3各品種較對(duì)照的增幅為29.85%～93.51%，以正大658最大，為93.51%，登海11其次，為91.26%，兆玉951最小，為29.85%；表現(xiàn)為正大658>登海11>萬(wàn)瑞6號(hào)>安森7號(hào)>秦鑫1708>兆玉951。

表3 不同濃度鹽脅迫各玉米品種葉片的可溶性糖含量

2.2.2 可溶性蛋白含量 由表4看出，鹽脅迫后供試品種葉片可溶性蛋白含量在品種間變化趨勢(shì)不盡一致，隨鹽濃度增加可溶性蛋白含量登海11呈增加趨勢(shì)，其余品種均呈先增后減趨勢(shì)；S1和S2較對(duì)照有不同程度地增加，S3除登海11較S2繼續(xù)增加外，其余5個(gè)品種則有不同程度下降。S1各品種可溶性蛋白含量較對(duì)照的增幅為6.31%～42.79%，以萬(wàn)瑞6號(hào)增幅最大，登海11其次(為27.31%)，兆玉951最?。槐憩F(xiàn)為萬(wàn)瑞6號(hào)>登海11>秦鑫1708>正大658>安森7號(hào)>兆玉951。S2各品種較對(duì)照的增幅為32.51%～95.92%，正大658增幅最大，登海11其次(為93.93%)，兆玉951最小，表現(xiàn)為正大658>登海11>萬(wàn)瑞6號(hào)>秦鑫1708>安森7號(hào)>兆玉951。S3除登海11外的其余5個(gè)品種的可溶性蛋白含量較S2有不同程度地下降，其降幅為0.16%～12.02%，以兆玉951降幅最大，秦鑫1708其次(為11.93%)，正大658最??；降幅表現(xiàn)為兆玉951>秦鑫1708>安森7號(hào)>萬(wàn)瑞6號(hào)>正大658。

表4 不同濃度鹽脅迫各玉米品種葉片的可溶性蛋白含量

2.2.3 脯氨酸含量 由表5可知，隨鹽脅迫強(qiáng)度增加各品種的葉片脯氨酸含量較對(duì)照均不同程度增加。其中，S1各品種葉片脯氨酸含量較對(duì)照的增幅為2.93%～19.81%，以登海11增幅最大，兆玉951其次(為16.94%)，萬(wàn)瑞6號(hào)最小，表現(xiàn)為登海11>兆玉951>秦鑫1708>安森7號(hào)>正大658>萬(wàn)瑞6號(hào)；登海11、安森7號(hào)和兆玉951脯氨酸含量S1較對(duì)照增幅達(dá)顯著水平，其余品種增幅不顯著。S2各品種較對(duì)照的增幅為18.13%～36.64%，以安森7號(hào)增幅最大，登海11其次(為34.74%)，正大658最小，表現(xiàn)為安森7號(hào)>登海11>秦鑫1708>兆玉951>萬(wàn)瑞6號(hào)>正大658；除正大658和萬(wàn)瑞6號(hào)外，其余品種脯氨酸含量S2較對(duì)照增幅達(dá)顯著水平。S3各品種較對(duì)照的增幅為21.43%～53.79%，均達(dá)顯著水平；以登海11增幅最大，安森7號(hào)其次(為51.53%)，萬(wàn)瑞6號(hào)最小，表現(xiàn)為登海11>安森7號(hào)>秦鑫1708>兆玉951>正大658>萬(wàn)瑞6號(hào)。

表5 不同濃度鹽脅迫各玉米品種葉片的脯氨酸含量

2.3 隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)耐鹽性

從表6看出3個(gè)鹽脅迫濃度下各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值存在差異。以S1為例，登海11的u(X1)最大，為1.00，說(shuō)明在MDA上其耐鹽性最好；安森7號(hào)的u(X1)最小，為0.00，說(shuō)明其耐鹽性最差。將各個(gè)指標(biāo)的u(Xj)值求和得D值，不同品種的D值為登海11>正大658>秦鑫1708>萬(wàn)瑞6號(hào)>兆玉951>安森7號(hào)，登海11的D值最大，表明其對(duì)此鹽脅迫耐受性最好。S2不同品種的D值為登海11>正大658>安森7號(hào)>萬(wàn)瑞6號(hào)>秦鑫1708>兆玉951，登海11的D值最大，表明其對(duì)此鹽脅迫耐受性最好。S3不同品種的D值為登海11>正大658>萬(wàn)瑞6號(hào)>安森7號(hào)>兆玉951>秦鑫1708，登海11的D值最大，表明其對(duì)此鹽脅迫耐受性最好。將S1、S2和S3的D值進(jìn)行加權(quán)求和得出，6個(gè)品種的綜合耐鹽性為登海11>正大658>萬(wàn)瑞6號(hào)>安森7號(hào)>秦鑫1708>兆玉951。

表6 不同濃度鹽脅迫各玉米品種的耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

3 討論

植物受到鹽脅迫時(shí)，體內(nèi)活性氧大量積累，質(zhì)膜的選擇透性發(fā)生改變，質(zhì)膜透性的變化可顯示細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的受損程度。6個(gè)供試品種葉片MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率在鹽脅迫后均較對(duì)照呈顯著性增加，且隨著鹽脅迫強(qiáng)度加劇進(jìn)一步增大。與王寶增等[11]的研究結(jié)果一致。鹽脅迫打破了活性氧產(chǎn)生與清除間的平衡，活性氧的積累加劇了質(zhì)膜氧化[12]，表現(xiàn)為MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率的增加。就增幅看，存在品種間差異，登海11在相同鹽脅迫強(qiáng)度下增幅最小，表明不同品種在相同脅迫強(qiáng)度下組織所受損傷程度不同。

植物遭受逆境后，滲透脅迫施加在細(xì)胞上，為了維持細(xì)胞內(nèi)滲透勢(shì)平衡，植物會(huì)積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[10]。湯華等[13]研究表明，鹽脅迫玉米幼苗葉片脯氨酸含量有不同程度地增加。楊艷艷等[14]對(duì)遼寧主栽玉米進(jìn)行鹽脅迫試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著鹽脅迫濃度的增加，玉米幼苗脯氨酸和可溶性糖含量有所增加。該研究也得出類(lèi)似結(jié)果。究其原因，可能與二者作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[9，13-14]和信號(hào)分子[15]的雙重作用所致。另外，該試驗(yàn)150 mmol/L鹽脅迫處理安森7號(hào)等5個(gè)品種可溶性蛋白含量較100 mmol/L處理呈下降趨勢(shì)，可能是鹽脅迫強(qiáng)度過(guò)大破壞了氨基酸的合成[16]。此外，試驗(yàn)在滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量整體增加情況下，MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率繼續(xù)增加，未表現(xiàn)出緩解鹽脅迫，可能與鹽脅迫提高滲透壓，一定程度上造成植物的生理干旱[16]有關(guān)。

作物的抗逆性是一個(gè)綜合性狀，單一性狀很難準(zhǔn)確反映作物的抗逆性。需要測(cè)定多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行共同評(píng)價(jià)[13，16]。隸屬函數(shù)法是一種重要的等級(jí)評(píng)價(jià)方法，在作物抗逆性評(píng)價(jià)中廣泛應(yīng)用[9]。根據(jù)D值可以判定，登海11苗期耐鹽性最好，其次為正大658，兆玉951最弱。100 mmol/L處理和150 mmol/L處理的D值和最終加權(quán)綜合D值結(jié)果基本一致，表明具有一定強(qiáng)度脅迫的逆境可能更有利于品種耐鹽性的篩選，而濃度閥值需要結(jié)合供試材料等因素來(lái)綜合確定。

4 結(jié)論

鹽脅迫后各品種葉片的MDA和相對(duì)電導(dǎo)率隨鹽脅迫強(qiáng)度增加而顯著增加，可溶性糖含量較對(duì)照均呈增加趨勢(shì)，但增幅因品種而異；可溶性蛋白含量在品種間變化趨勢(shì)不盡一致，鹽濃度為50～100 mmol/L時(shí)各品種較對(duì)照有不同程度增加，鹽濃度為150 mmol/L時(shí)除登海11較100 mmol/L處理繼續(xù)增加外，其余5個(gè)品種則有不同程度下降；隨鹽脅迫強(qiáng)度增加各品種的葉片脯氨酸含量較對(duì)照均不同程度增加。

通過(guò)將50 mmol/L、100 mmol/L和150 mmol/L處理的D值進(jìn)行加權(quán)求和得出，6個(gè)品種的綜合耐鹽性為登海11>正大658>萬(wàn)瑞6號(hào)>安森7號(hào)>秦鑫1708>兆玉951。研究結(jié)果可為商洛玉米適栽品種的選擇提供參考。