NaCl脅迫對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響及耐鹽性分析

何進(jìn)尚　馮偉東　劉旺清　白海波　張維軍

摘要：為了研究NaCl脅迫對(duì)小麥發(fā)芽率的影響，探明小麥芽期的耐鹽能力。以寧夏已審定的78個(gè)小麥品種和新品系為供試材料，以純凈水處理為對(duì)照，設(shè)置1、2、3、4、5、6、7 g/kg的NaCl溶液處理，測(cè)定其發(fā)芽率。結(jié)果表明，小麥種子發(fā)芽率隨著鹽濃度的增加而降低。當(dāng)NaCl濃度≤2 g/kg時(shí)，發(fā)芽率均保持在80%以上；NaCl濃度為3 g/kg時(shí)，發(fā)芽率在70%左右；NaCl濃度為4 g/kg時(shí)，發(fā)芽率降至40%左右；NaCl濃度為5 g/kg時(shí)，發(fā)芽率降至20%以下；NaCl濃度為7 g/kg時(shí)，發(fā)芽率接近于零。說(shuō)明NaCl濃度3 g/kg是小麥芽期耐鹽臨界值。結(jié)合聚類分析，初步篩選出芽期耐中度鹽分的小麥品種6份，分別為春小麥品種HJ437、寧春8號(hào)、寧春48號(hào)、寧春49號(hào)，灌區(qū)冬小麥品種冬寧春4號(hào)、冬育10號(hào)。

關(guān)鍵詞：NaCl脅迫；小麥；發(fā)芽率；耐鹽性

中圖分類號(hào)：S512.1? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2097-2172（2023）03-0229-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.03.008

Abstract： To study the effect of NaCl stress on wheat germination rate and to explore salt tolerance of wheat during germination stage. Seeds from 78 Wheat varieties and new lines in Ningxia were used and treated with NaCl solution with concentration gradients of CK（purified water）， 1 g/kg， 2 g/kg， 3 g/kg， 4 g/kg， 5 g/kg， 6 g/kg and 7 g/kg， respectively， and the germination rates were determined. Results showed that germination rates of wheat seeds decreased with the increase of salt concentration. Germination rates were above 80% when the salt concentration was ≤2 g/kg， germination rates were around 70% when the salt concentration was 3 g/kg， germination rates were around 40% when the salt concentration was 4 g/kg， germination rates were below 20% when the salt concentration was 5 g/kg， and germination rates were nearly 0 when the salt concentration was 7 g/kg， which indicated that the salt concentration of 3 g/kg was the critical threshold for salt tolerance during wheat germination. Combined with cluster analysis， 6 wheat varieties with moderate salt tolerance were screened， namely spring wheat varieties HJ437， Ningchun 8， Ningchun 48 and Ningchun 49， and irrigated winter wheat varieties Dongningchun 4 and Dongyu 10.

Key words： NaCl stress; Wheat; Germination rate; Salt tolerance

鹽漬化土壤是由自然或人類活動(dòng)引起的，嚴(yán)重影響作物生長(zhǎng)發(fā)育。河套平原鹽堿地面積較大，由于水資源短缺和效益驅(qū)動(dòng)，鹽堿地種植水稻的面積大幅下降，旱作條件下如何充分和高效利用鹽堿地成為當(dāng)前迫切需要解決的技術(shù)問(wèn)題。小麥?zhǔn)侵匾募Z食作物，也是鹽堿地輪作倒茬的首選作物，研究篩選耐鹽小麥品種對(duì)提高鹽堿地利用率，確保糧食持續(xù)增產(chǎn)增收意義重大。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究人員進(jìn)行了大量的耐鹽性選育鑒定試驗(yàn)，豐富了小麥耐鹽種質(zhì)資源［1 - 3 ］，為提高小麥品種耐鹽能力提供了技術(shù)儲(chǔ)備［4 ］，明確了耐鹽小麥光合作用、蛋白質(zhì)等生理指標(biāo)變化［5 - 6 ］，以及鹽脅迫下小麥抗氧化系統(tǒng)、滲透性調(diào)節(jié)等［7 - 9 ］。關(guān)于耐鹽小麥發(fā)展，應(yīng)該加強(qiáng)種質(zhì)資源鑒定評(píng)價(jià)和育種創(chuàng)新［10 ］，改變政策導(dǎo)向，加大支持力度，加強(qiáng)耕作栽培管理［11 ］。寧夏小麥在耐鹽性鑒定篩選方面的研究較少，可研究利用的潛力較大。我們通過(guò)研究NaCl脅迫對(duì)寧夏小麥發(fā)芽率的影響，探明芽期耐鹽能力，以了解和掌握寧夏小麥品種的芽期耐鹽能力，為強(qiáng)化耐鹽小麥新品種選育推廣提供種質(zhì)資源支撐。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

參試材料共計(jì)78份，其中春小麥品種（系）62份，分別為寧春1號(hào)至寧春62號(hào)（寧春25號(hào)、寧春28號(hào)除外）、寧3015、HJ437，以寧春4號(hào)為對(duì)照（CK1）；冬小麥品種（系）16份，分別為寧夏灌區(qū)的冬育5號(hào)至冬育17號(hào)、寧冬10號(hào)、寧冬11號(hào)、冬寧春4號(hào)，以寧冬11號(hào)為對(duì)照（CK2）。以上材料為寧夏國(guó)審和區(qū)審冬春小麥品種以及新育成的高代新品系，均由寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所品種資源研究室種質(zhì)資源庫(kù)提供。

1.2? ?試驗(yàn)方法

每份參試材料選取100 粒均勻一致、飽滿度好的籽粒，置于培養(yǎng)皿中，先用過(guò)氧化氫浸泡30 min。然后采用不同梯度的NaCl溶液浸泡（純凈水溶解），分別為CK、1、2、3、4、5、6、7 g/kg共8個(gè)處理，以純凈水為對(duì)照（CK），3次重復(fù)。每處理加相對(duì)應(yīng)濃度的NaCl溶液30 mL。各處理每隔2 d加入相應(yīng)的濃度NaCl溶液10 mL，持續(xù)培養(yǎng)7～10 d，調(diào)查發(fā)芽率。

1.3? ?數(shù)據(jù)處理

采用Excel 和DPS7.05對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和作圖

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?NaCl脅迫對(duì)小麥發(fā)芽率的影響

2.1.1? ? 發(fā)芽率趨勢(shì)分析? ? 發(fā)芽率表征種子在適宜條件下發(fā)芽的能力，用NaCl脅迫下種子的發(fā)芽率可評(píng)價(jià)品種芽期耐鹽能力。由圖1可知，小麥種子發(fā)芽率隨著NaCl濃度的增加而降低，總體呈現(xiàn)緩慢下降、快速下降、緩慢下降3個(gè)階段。當(dāng)NaCl濃度≤2 g/kg時(shí)，發(fā)芽率均保持在80%以上；NaCl濃度為3 g/kg時(shí)，種子發(fā)芽率保持在70%左右；NaCl濃度為4 g/kg時(shí)，發(fā)芽率降至40%左右；NaCl濃度為5 g/kg時(shí)，發(fā)芽率降至20%以下；NaCl濃度為7 g/kg時(shí)，小麥芽率接近于零。說(shuō)明寧夏小麥耐鹽品種耐最大NaCl濃度為7 g/kg，NaCl濃度大于3 g/kg時(shí)發(fā)芽率急劇下降，說(shuō)明小麥芽期NaCl濃度3 g/kg是耐鹽臨界值。當(dāng)NaCl濃度為1～2 g/kg時(shí)冬小麥發(fā)芽率高于春小麥，NaCl濃度大于3 g/kg時(shí)春小麥發(fā)芽率高于冬小麥，說(shuō)明冬小麥芽期對(duì)NaCl濃度的敏感性強(qiáng)于春小麥。

2.1.2? ? 芽期耐鹽春小麥篩選? ? NaCl濃度為1、2、3、4、5、6、7 g/kg處理的參試春小麥品種（系）的平均發(fā)芽率分別為87.8%、79.3%、69.4%、45.4%、20.4%、13.2%、5.7%，CK為93.7%。表明春小麥品種（系）的發(fā)芽率隨著NaCl濃度的增高而降低。從62份春小麥材料中選取NaCl濃度4 g/kg以下時(shí)平均發(fā)芽率80%以上的14個(gè)品種（表1），研究發(fā)現(xiàn)，不同品種在相同NaCl濃度下發(fā)芽率差異較大，說(shuō)明不同品種芽期對(duì)鹽分的敏感性不同，耐鹽程度各不相同。對(duì)NaCl濃度下各品種發(fā)芽率排序發(fā)現(xiàn)，HJ437的發(fā)芽率在NaCl濃度為1 g/kg時(shí)排第1，NaCl濃度為4 g/kg時(shí)排第2，NaCl濃度為2、3 g/kg時(shí)排第3。寧春8號(hào)的發(fā)芽率在NaCl濃度為2、3、4 g/kg時(shí)均排第1，NaCl濃度為5 g/kg時(shí)排第2，NaCl濃度為7 g/kg發(fā)芽率排第3。綜合評(píng)價(jià)，HJ437耐鹽能力最強(qiáng)，寧春8號(hào)、寧春48號(hào)、寧春49號(hào)較強(qiáng)。

2.1.3? ? 春小麥發(fā)芽率分析? ? 對(duì)不同NaCl濃度下參試春小麥品種發(fā)芽率進(jìn)行分析（表2）表明，當(dāng)NaCl濃度為1 g/kg時(shí)，發(fā)芽率 > 80%的品種有57個(gè)，占比91.9%。當(dāng)NaCl濃度為2 g/kg時(shí)，發(fā)芽率 > 80%的品種有38個(gè)，占比61.3%；發(fā)芽率70%～79%的品種有11個(gè)，占比17.7%。當(dāng)NaCl濃度為3 g/kg時(shí)，發(fā)芽率 > 80%的品種有17個(gè)，占比27.4%；發(fā)芽率70%～79%的品種有26個(gè)，占比41.9%。當(dāng)NaCl濃度為4 g/kg時(shí)，發(fā)芽率 > 80%的品種有3個(gè)，占比4.8%；發(fā)芽率60%～69%的品種有6個(gè)，占比9.7%；50%～59%的品種有14個(gè)，占比22.6%；發(fā)芽率30%～39%的品種有22個(gè)，占比35.5%。即NaCl濃度為1、2 g/kg時(shí)，60%的品種發(fā)芽率≥80%；當(dāng)NaCl濃度為3 g/kg時(shí)，有近30%的品種發(fā)芽率達(dá)到80%以上；當(dāng)NaCl濃度為4 g/kg時(shí)，僅有不到5%的品種發(fā)芽率達(dá)到80 %，有60%以上的品種發(fā)芽率急劇下降至50%以下；當(dāng)NaCl濃度為5 g/kg以上時(shí)，所有品種發(fā)芽率均下降至50%以下。分析認(rèn)為，寧夏春小麥品種芽期耐鹽程度主要以輕度（≤3 g/kg）為主，能耐鹽4 g/kg的品種，這部分品種是重要的耐鹽種質(zhì)資源，也是耐鹽品種篩選的目標(biāo)對(duì)象。

2.1.4? ? 芽期耐鹽冬小麥篩選? ? NaCl濃度為1～7 g/kg處理的參試冬小麥品種平均發(fā)芽率分別為88.4%、80.8%、65.8%、37.6%、9.2%、6.1%、0.2%，CK為91.5%。選取NaCl濃度4 g/kg以下時(shí)平均發(fā)芽率80%以上的5個(gè)品種（表3），對(duì)其在不同NaCl濃度處理下的發(fā)芽率進(jìn)行分析表明，冬寧春4號(hào)表現(xiàn)最好，冬育10號(hào)、冬育7號(hào)較好；這5個(gè)品種在NaCl濃度1、2、3 g/kg發(fā)芽率均能達(dá)到80%以上，在NaCl濃度4 g/kg下發(fā)芽率下降至50%左右。

2.1.5? ? 冬小麥發(fā)芽率分析? ? 不同NaCl濃度處理下參試冬小麥品種發(fā)芽率統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表4）表明，冬小麥品種（系）平均發(fā)芽率隨著NaCl濃度的增高而降低。NaCl濃度為1、2 g/kg時(shí)，有近70%的品種發(fā)芽率能達(dá)到80%以上；NaCl濃度為3 g/kg時(shí)，僅有不到40%的品種發(fā)芽率達(dá)到80%；NaCl濃度為4 g/kg時(shí)，所有品種發(fā)芽率均降到60%以下。說(shuō)明寧夏灌區(qū)冬小麥品種（系）芽期耐鹽程度以輕度為主。

2.2? ?聚類分析

2.2.1? ? 春小麥品種（系）聚類分析? ? 根據(jù)不同NaCl濃度下春小麥發(fā)芽率指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，按照距離進(jìn)行分類（圖2）。距離41.20分為2大類，即寧春10號(hào)和其他品種。進(jìn)一步分析表明，隨著距離的縮短表現(xiàn)出多個(gè)類型，距離為16.48時(shí)，寧春2號(hào)、寧春27號(hào)等9個(gè)品種為Ⅰ類，寧春17號(hào)、寧春38號(hào)等21個(gè)品種為Ⅱ類，寧春26號(hào)、寧春29號(hào)、寧3015、寧春30號(hào)為Ⅲ類（發(fā)芽率較高），寧春8號(hào)、HJ437為Ⅳ類（發(fā)芽率高），寧春58號(hào)、59號(hào)、60號(hào)、61號(hào)為Ⅴ類（發(fā)芽率低），寧春4號(hào)、寧春9號(hào)、寧春48號(hào)單獨(dú)成為Ⅵ類。

2.2.2? ? 冬小麥品種（系）聚類分析? ? 根據(jù)不同NaCl濃度下冬小麥發(fā)芽率指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，按照距離進(jìn)行分類（圖3）。距離24.35分為兩大類，距離為19.48可分為四類，冬寧春4號(hào)、冬育7號(hào)、冬育8號(hào)、冬育9號(hào)、冬育10號(hào)、冬育11號(hào)、冬育12號(hào)為Ⅰ類（發(fā)芽率高），寧冬11號(hào)、冬育5號(hào)為Ⅱ類（發(fā)芽率低），冬育6號(hào)、冬育14號(hào)、冬育15號(hào)、冬育16號(hào)、冬育17號(hào)為Ⅲ類（發(fā)芽率較高），寧冬10號(hào)、冬育13號(hào)為Ⅳ類（發(fā)芽率較低）。隨著距離的縮短表現(xiàn)出多個(gè)類型。

3? ?討論與結(jié)論

研究表明，寧夏小麥種子的發(fā)芽率隨著NaCl濃度的增加而下降，說(shuō)明種子的發(fā)芽率對(duì)NaCl的脅迫濃度具有較強(qiáng)的敏感性。種子萌發(fā)期耐鹽性是品種耐鹽早期選擇的基礎(chǔ)，決定其后期正常生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵。當(dāng)NaCl濃度為3 g/kg時(shí)種子發(fā)芽率保持在70%左右，即在輕度鹽分（≤3 g/kg）條件下保持了較高的發(fā)芽率，說(shuō)明寧夏小麥品種芽期具有耐輕度鹽分的能力。早期育成小麥品種的芽期耐鹽性較近年育成的品種差，說(shuō)明近年來(lái)在親本選擇上注重了品種的耐鹽性，如新品系HJ437具有很強(qiáng)的耐鹽性。當(dāng)NaCl濃度為5～6 g/kg時(shí)，部分品種種子發(fā)芽率降至20%以下，說(shuō)明部分小麥品種芽期具有耐中度鹽分的能力，如HJ437、寧春8號(hào)。當(dāng)NaCl濃度達(dá)7 g/kg時(shí)種子芽率接近于零，表明寧夏小麥芽期最大耐NaCl濃度為6、7 g/kg。

本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NaCl濃度為1、2 g/kg時(shí)，參試春小麥品種60%的品種發(fā)芽率≥80%；NaCl濃度為3 g/kg時(shí)，有近30%的品種發(fā)芽率能達(dá)到80%以上； NaCl濃度為4 g/kg時(shí)，僅有不到5%的品種發(fā)芽率達(dá)到80 %，有近1/2品種發(fā)芽率急劇下降至40%以下； NaCl濃度至5 g/kg以上時(shí)，發(fā)芽率均下降至50%以下。由此說(shuō)明，在輕度鹽分條件下春小麥品種均能保持較高的發(fā)芽率，說(shuō)明寧夏60%的春小麥品種芽期具有耐輕度鹽分的能力，且NaCl濃度3 g/kg是臨界值。NaCl濃度為4 g/kg時(shí)，發(fā)芽率仍然能夠達(dá)到80%的品種是重要的小麥耐鹽種質(zhì)資源，也是品種篩選的目標(biāo)對(duì)象，利用潛力較大。通過(guò)不同NaCl濃度對(duì)寧夏小麥品種的芽期耐鹽性分析，篩選出芽期耐中度鹽分的小麥品種6份，其中春小麥品種為HJ437、寧春8號(hào)、寧春48號(hào)、寧春49號(hào)，灌區(qū)冬小麥品種為冬寧春4號(hào)、冬育10號(hào)。

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