江蘇省冬麥區(qū)小麥種質(zhì)資源耐鹽性評價(jià)

楊紅燕，張代娣，丁 穎，張英虎，欒海業(yè)，徐 肖，臧 慧，喬海龍，陶 紅，陳 健，陳 和，沈會(huì)權(quán)*

（1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 鹽城 224000；2.青州市東夏鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務(wù)中心，山東 青州 262514）

土壤鹽漬化是限制農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要非生物脅迫因子之一。全球約有3.8億hm2土地存在不同程度的鹽漬化，由于不合理的灌溉和耕作，農(nóng)田發(fā)生次生鹽漬化的現(xiàn)象不斷加劇[1-2]。我國是世界上鹽堿地較多的國家，有4 000萬hm2以上的鹽堿地（不包含次生鹽漬化土壤），鹽堿地多分布在華北、東北、濱海和西北等地[3]。由于特殊的地理?xiàng)l件，江蘇省現(xiàn)有沿海灘涂面積76萬hm2，約占全國沿海灘涂面積的1/4，每年還在不斷增加[4]。根據(jù)《江蘇沿海灘涂圍墾開發(fā)利用規(guī)劃綱要》，全省圍墾土地中大部分列為農(nóng)業(yè)用地。然而新圍墾的沿海灘涂土壤鹽度較高，淡水資源相對缺乏，發(fā)展灘涂農(nóng)業(yè)最大的技術(shù)難題是缺乏耐鹽作物及品種。

小麥（Triticum aestivumL.）是世界上主要的糧食作物之一，世界上40%的人口以小麥為主要食物[5-6]。在我國，小麥的年產(chǎn)量占糧食總量的20%左右，小麥的生產(chǎn)情況關(guān)系到我國的糧食安全[7]。小麥對鹽漬環(huán)境敏感，鹽脅迫往往造成其產(chǎn)量和品質(zhì)大幅下降[8]。國內(nèi)外的學(xué)者們一直致力于研究鹽堿脅迫下小麥的生長狀況及提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的方法[9-10]。然而小麥的培育經(jīng)歷了長期的定向選擇，遺傳基礎(chǔ)逐漸狹窄，尤其是耐鹽性上無法取得突破[11]。雖然國內(nèi)外在耐鹽小麥種質(zhì)的篩選方面開展了深入的研究[12-13]，但這些研究僅局限于單鹽脅迫，且利用自然海水和人工鹽池進(jìn)行脅迫的研究較少。因此，挖掘適合沿海灘涂種植的耐鹽小麥種質(zhì)資源，對培育小麥耐鹽新品種具有重要意義。

本試驗(yàn)通過對12個(gè)小麥品種芽期耐鹽性評價(jià)，同時(shí)結(jié)合江蘇省80份小麥種質(zhì)資源鹽池全生育期耐鹽性鑒定，以期為我國江蘇沿海地區(qū)小麥耐鹽品種（系）的篩選提供依據(jù)，同時(shí)挖掘適合沿海地區(qū)生長的高耐鹽小麥資源，為小麥耐鹽的遺傳研究提供物質(zhì)和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

小麥芽期試驗(yàn)材料為江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所收集和保存的鹽麥6032、揚(yáng)麥20、中國春、農(nóng)麥516、揚(yáng)輻麥2049、揚(yáng)江麥580、寧麥9號、鎮(zhèn)麥9號、寧麥18號、徐麥29、小偃12和淮麥32這12個(gè)耐鹽性差異明顯的小麥品種。小麥全生育期試驗(yàn)材料為江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所收集和保存的江蘇省小麥種質(zhì)資源，共計(jì)80份。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 小麥品種芽期耐鹽性鑒定。在發(fā)芽盒（12 cm×12 cm）中預(yù)先鋪3層合適大小的濾紙，挑選飽滿的小麥種子，經(jīng)10%的次氯酸鈉溶液浸泡30 min，去離子水洗凈，均勻排布于發(fā)芽盒濾紙上，種子腹溝向下，每盒用種100粒。自然海水取自江蘇省鹽城市濱海縣月亮灣（120.28°E、34.25°N）。海水pH值為8.37，全鹽量（質(zhì)量濃度，下同）為51.00 g/L，K+含量為0.32 g/L，Ca2+含量為0.35 g/L，Na+含量為11.80 g/L，Mg2+含量為1.24 g/L，Cl-含量為14.40 g/L，SO42-含量為1.94 g/L，CO32-的物質(zhì)的量濃度為0.36 mol/L，HCO3-的物質(zhì)的量濃度為1.19 mol/L。發(fā)芽盒內(nèi)分別加入20 mL濃度為0（T0，清水）及20%（T1）、40%（T2）、60%（T3）和80%（T4）不同稀釋梯度的海水，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。發(fā)芽盒置于25℃的光照培養(yǎng)箱[光照時(shí)間為12 h，相對濕度為75%，光照度為50μmol/(m2·s)]中，每2 d替換溶液1次，1周后記錄試驗(yàn)處理的小麥發(fā)芽率，并計(jì)算相對發(fā)芽率。種子發(fā)芽率=（發(fā)芽粒數(shù)/總種子粒數(shù)）×100%。相對發(fā)芽率=處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率×100%。耐鹽指數(shù)=（T0-T）/T×100%，式中：T0為清水處理種子的發(fā)芽率；T為海水脅迫處理種子的發(fā)芽率。

1.2.2 小麥種質(zhì)資源鹽池全生育期鹽土適應(yīng)性鑒定。試驗(yàn)設(shè)置在江蘇省鹽城市南洋試驗(yàn)場（120.21°E、33.42°N）鹽池內(nèi)，試驗(yàn)設(shè)置對照區(qū)（CK）和處理區(qū)（T）2個(gè)部分，其中對照試驗(yàn)的土壤為長期栽培農(nóng)作物的正常土壤，0～20 cm土壤層含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08%～0.10%，鹽池處理區(qū)域的土壤0～20 cm含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%～0.30%鹽漬土。行距25 cm，行長2 m，每行100粒，每份材料種植1行區(qū)，重復(fù)2次，隨機(jī)區(qū)組排列，管理同大田。測每行株高、千粒質(zhì)量。株高每行測定2次，取平均值。千粒質(zhì)量是取1 000粒種子，測定3次，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019和SPSS 22.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和描述統(tǒng)計(jì)分析。小麥耐鹽性分級標(biāo)準(zhǔn)（表1）參照文獻(xiàn)[14]，對小麥12個(gè)品種的芽期耐鹽性劃分為5個(gè)等級：高耐鹽、耐鹽、中耐、敏感和高感。耐鹽指數(shù)越小，則表明小麥的耐鹽性越強(qiáng)。

表1 小麥品種芽期耐鹽性分級標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度海水處理對小麥發(fā)芽率的影響

由表2可以看出，不同濃度的海水處理對小麥種子萌發(fā)的影響明顯不同。隨著處理濃度的不斷增加，小麥品種相對發(fā)芽率呈現(xiàn)顯著的下降趨勢。T4處理時(shí)，有6個(gè)品種（揚(yáng)麥20、農(nóng)麥516、揚(yáng)江麥580、寧麥9號、小偃12和淮麥32）相對發(fā)芽率大于20.00%，其中淮麥32的相對發(fā)芽率為50.00%；其他品種變化范圍僅在0～14.75%，其中鹽麥6032的相對發(fā)芽率為0，表明T4（80%海水）處理具有抑制小麥種子萌發(fā)的作用。4種不同體積分?jǐn)?shù)（T1、T2、T3和T4）海水處理后，小麥相對發(fā)芽率隨海水濃度的升高呈現(xiàn)降低的趨勢（表3）。T2處理時(shí)，12個(gè)小麥品種的相對發(fā)芽率在同一海水濃度處理下，差異具有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。

表2 不同濃度海水處理后12個(gè)小麥品種的平均相對發(fā)芽率

表3 不同濃度海水處理后小麥相對發(fā)芽率的單因素方差分析

2.2 鹽池鹽土脅迫對小麥種質(zhì)資源株高和千粒質(zhì)量的影響

由表4可知，鹽池鹽土脅迫下小麥的株高和千粒質(zhì)量都有不同程度的降低，不同品種農(nóng)藝性狀對鹽脅迫的反應(yīng)不同。80個(gè)小麥種質(zhì)資源對照區(qū)（CK）株高的平均值為83.79 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為6.14 cm，鹽脅迫（T）株高的平均值為78.82 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為6.49 cm。對照區(qū)（CK）千粒質(zhì)量的平均值為53.67 g，標(biāo)準(zhǔn)差為3.96 g；鹽脅迫（T）千粒質(zhì)量的平均值為52.03 g，標(biāo)準(zhǔn)差為4.50 g。80份材料中，株高的耐鹽指數(shù)變幅在80.45%～100.00%，其中株高降低程度最小的材料是淮麥30、A09、Y606和Y614，降低程度最大的是寧12188。與對照相比，不同材料千粒質(zhì)量降低的程度也不相同，耐鹽指數(shù)變幅在76.59%～99.98%。其中，耐鹽指數(shù)最高的材料是A07和寧13103，降低程度最大的是寧麥13號。

（續(xù)表）

（續(xù)表）

3 討論與小結(jié)

江蘇省沿海灘涂土壤為NaCl為主的鹽土，其特點(diǎn)是土壤中鹽分組成與海水一致。所以本文采用濱海取樣的自然海水進(jìn)行小麥的耐鹽脅迫試驗(yàn)，可真實(shí)有效地模擬鹽土植物生長的脅迫環(huán)境。耐鹽小麥種質(zhì)資源是小麥耐鹽育種的基礎(chǔ)。研究不同小麥種質(zhì)資源的耐鹽性，對耐鹽小麥遺傳改良意義重大。種子萌發(fā)期是對鹽分脅迫最敏感的時(shí)期。種子萌發(fā)是小麥整個(gè)生命的開始，采用芽期耐鹽性鑒定的方法作為小麥品種耐鹽性初步評價(jià)，是品種早期選擇的基礎(chǔ)，有利于小麥耐鹽性的快速篩選。本研究對12個(gè)小麥品種的芽期海水鹽脅迫鑒定表明，各小麥品種的相對發(fā)芽率隨海水濃度的升高呈現(xiàn)減小的趨勢，這與劉妍妍等的研究結(jié)果[15]一致。另外，淮麥32的耐鹽性較為突出，鹽麥6032的耐鹽性較差。

本研究結(jié)果表明，不同小麥品種（系）的株高和千粒質(zhì)量性狀對鹽脅迫的反應(yīng)不同。有些資源表現(xiàn)出較高的耐鹽性。鹽脅迫下80份種質(zhì)資源群體株高和千粒質(zhì)量的均值都明顯降低。李樹華等研究發(fā)現(xiàn)，千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)及穗數(shù)等在鹽脅迫下也降低[16-17]。同時(shí)，試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)鹽池土壤鹽脅迫下小麥品種的分蘗數(shù)、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)等出現(xiàn)不同程度的降低。此外，對于小麥耐鹽種質(zhì)的鑒定，還應(yīng)結(jié)合生理生化指標(biāo)、基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)等加以輔助，從而提高小麥耐鹽鑒定的準(zhǔn)確性，最終篩選到高效的耐鹽小麥種質(zhì)資源，以便在小麥育種中加以利用。