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小黑麦萌发期耐盐性评价



全 文 :麦类作物学报 2012,32(5):926-931
Journal of Triticeae Crops
网络出版时间:2012-08-23 17:19
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20120823.1719.201205.0_002.html
小黑麦萌发期耐盐性评价

任丽彤1,孔广超1,2,邵红雨3,程远征2,曹连莆1,2
(1.新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室,新疆石河子832003;2.石河子大学农学院,
新疆石河子832003;3.新疆农业科学院粮食作物研究所,新疆乌鲁木齐830091)
摘 要:为了解不同基因型小黑麦萌发期的耐盐能力,以87份小黑麦品种(系)为材料,分析了不同浓度
NaCl溶液(100~250mmol·L-1)处理后小黑麦种子萌发的变化。结果表明,200~250mmol·L-1 NaCl对
小黑麦种子萌发影响显著。在200mmol·L-1 NaCl胁迫下,可以鉴别不同小黑麦材料的耐盐性差异。利用
200mmol·L-1 NaCl胁迫下的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数及幼苗干重的耐盐系数进行聚类分析,87
份材料中,耐盐性较强的材料有32份,中间型有14份,盐敏感型41份。
关键词:小黑麦;萌发期;耐盐性
中图分类号:S512.4;S311    文献标识码:A    文章编号:1009-1041(2012)05-0926-06
Evaluation of Salt Tolerance of Triticale Cultivars at Seed Germination Stage
REN Li-tong1,KONG Guang-chao1,2,SHAO Hong-yu3,CHENG Yuan-zheng2,CAO Lian-pu1,2
(1.Key Laboratory of Oasis Ecological Agriculture,Xinjiang Bingtuan Production and Construction Group,Shihezi,Xinjiang
832003,China;2.Colege of Agriculture,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832003,China;3.Institute of Grain Crops,
Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi,Xinjiang 830091,China)
Abstract:To understand and assess the salinity resistance of triticale,8triticale cultivars were investi-
gated under five sodium chloride(NaCl in H2O)concentrations(up to 250mmol·L-1)at germina-
tion stage,then 87triticale cultivars were evaluated under 200mmol·L-1 NaCl based on the results
obtained,and germinating energy,germination percentage,germination index,vigor index and dry
weight were investigated.The results showed that the stress of 200~250mmol·L-1 NaCl had statis-
ticaly significant effects on seed germination and seedling growth of triticale,respectively.Based on
the results of salt tolerance coefficients of germinating energy,germination percentage,germination
index,vigor index and seedling dry weight,the tested 87triticale cultivars could be clustered into 3
groups,32cultivars were in the stronger salinity resistance group,14shares in the moderate salt tol-
erance group,and 41in the weak salt tolerance group.These results wil provide some references for
breeding of tritciale with higher salt resistance.
Key words:Triticale;Germination stage;Salt stress
  土壤盐碱化是世界农业生产中主要的非生物
胁迫因子之一,全世界6%的土地面积正遭受盐
碱影响[1]。新疆是我国土壤盐渍化最严重的地区
之一,全区现有耕地的31.1%已受到盐碱危
* 收稿日期:2012-02-26   修回日期:2012-05-08
基金项目:国家自然科学基金项目(30960194);兵团科技局重点领域科技攻关项目(2011BA002)。
作者简介:任丽彤(1971-),女,在读博士,主要从事植物逆境生理研究,E-mail:renlitong@163.com
通讯作者:曹连莆(1939-),男,教授,博士生导师,主要从事麦类作物育种研究。E-mail:caolianpu@126.com
孔广超(1970-),男,副教授,主要从事麦类育种作物育种研究。E-mail:kgch001@126.com
害[2]。利用生物进行盐碱土地改良被认为是开发
利用以及改良盐碱土地的最切实有效的途径之
一。小黑麦是人工将小麦与黑麦进行属间杂交,
并对其杂种染色体数目进行加倍培育而成的新型
作物,不仅结合了小麦产量高、品质优的特性,也
继承了黑麦适应性、抗病、抗逆性强以及生物产量
高等优势,已成为一种重要的新型粮、饲等多用途
作物[3-5]。在前期的研究和实践中,人们发现小黑
麦具有较高的耐盐能力[6-11],同时不同小黑麦材
料的耐盐性能具有较大差异[12-16]。但这些研究采
用的小黑麦材料数量都较少,其结果给小黑麦耐
盐育种提供的参考信息有限。鉴于此,本试验对
87份小黑麦材料萌发期耐盐性进行评价,以期筛
选出耐盐性能较强的小黑麦材料,为小黑麦耐盐
育种提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试的87份小黑麦品种(系)材料均由石河
子大学麦类作物研究所提供,名称及编号见表1。
表1 参试小黑麦材料
Table 1 Tested triticale cultivars
编号 名称 编号 名称 编号 名称 编号 名称 编号 名称
1  02鉴1  19  04鉴3  37 H草04-7  55  02草鉴14  73 NTH2183
2  04鉴12  20  04鉴11  38 NSHW15  56  03草鉴4  74 新小黑麦3号
3  03鉴1  21  04鉴8  39 H1890  57  03草鉴17  75  51-1F
4  03鉴9  22  04鉴9  40 NTH139  58  03草鉴20  76  100061-1
5  03鉴12  23 NTH2351-1  41  02草鉴7  59  04草鉴1  77 NTH2351
6  04鉴4  24 NTH2351-3  42  02-8  60  04草鉴3  78 NTH1993
7  04鉴7  25 NTH2351-2  43 新小黑麦1号 61  04草鉴4  79  100057-3
8  03鉴14  26 H草04-3  44  04-9  62  04草鉴5  80  100028F
9  04鉴6  27 H草04-1  45  04-6  63  04草鉴6  81  100070-4
10  04-8  28 H草01-2  46  04鉴5  64  04草鉴7  82  100070-2
11  03鉴20  29 H02-3  47  04草鉴9  65  03-16  83 中饲237
12  04鉴1  30 H草03-5  48 新小黑麦5号 66  04-1  84  03-14
13 NTH1048  31 H草03-7  49 NTH2337  67  02-4  85  04草鉴8
14 NSHW11  32 H草03-9  50  04草鉴10  68  02-9  86  100070-1
15 中引70  33 H草04-2  51  04草鉴11  69  03-13  87  100020F
16  03鉴11  34 H草04-4  52  04草鉴12  70  04-2
17  03鉴1  35 H草04-5  53  03草鉴1  71  04-3
18  04鉴2  36 H草04-6  54  03草鉴3  72  04-4
1.2 试验方法
首先从供试的87份小黑麦材料中随机选取
8份(表2)。供试种子先用0.1%H2O2 消毒15
min,用去离子水冲洗干净。选取消过毒的饱满、
完好种子100粒,将其均匀播于铺有双层滤纸且
经75%乙醇灭菌的发芽盒中,3次重复。向发芽
床上加入15mL NaCl溶液(浓度分别为100、
150、175、200和250mmol·L-1,以去离子水为
对照)。将发芽盒置于20℃恒温下进行发芽。发
芽期间,每天记录正常发芽种子数,中间以去离子
水补给所失水分。发芽第8天,测定正常发芽幼
苗的鲜重,再将幼苗置于105℃烘箱中杀青15
min,60℃烘干至恒重,测其干重。
  根据上述实验结果,确定出适宜于小黑麦耐
盐性能鉴定的NaCl浓度为200mmol·L-1。将
供试的87份小黑麦材料在200mmol·L-1 NaCl
胁迫处理下进行发芽试验,以去离子水为对照,重
复3次,种子发芽过程与调查内容同前。
  依据上述实验结果,分别计算如下指标:
发芽势(Ge)=n4/N×100% (n4:第4天发
芽种子数;N:种子总数)
发芽率(Gr)=n/N×100% (n:发芽种子
数;N:种子总数)
发芽指数(Gi)= ∑Gt/Dt(Gt:在时间t(d)
的发芽数;Dt:相应的发芽天数)
活力指数(Vi)=S∑Gt/Dt(S:百株幼苗鲜
重,g)
耐盐系数(Sc)= NaCl胁迫下的指标平均
·729·第5期                任丽彤等:小黑麦萌发期耐盐性评价
值/对照的相应指标平均值×100[15]
采用dpsV13.5对试验数据进行方差分析及
聚类分析。
2 结果与分析
2.1 NaCl浓度对小黑麦种子发芽率和发芽势影响
随NaCl浓度的升高,8个小黑麦材料的种子
发芽势(Ge)和发芽率(Gr)均呈下降趋势(表2)。
在100~175mmol·L-1 NaCl胁迫下,8个供试
小黑麦材料发芽势和发芽率与对照差异均不显
著。在200mmol·L-1 NaCl胁迫下,8个小黑麦
材料中,除第43、45号外,其余6个材料的两个指
标均较对照显著降低。在250mmol·L-1 NaCl
胁迫下,8个供试小黑麦材料的发芽势和发芽率
均较对照显著下降。说明利用200~250mmol·
L-1 NaCl胁迫可对小黑麦种质的耐盐性能进行
筛选。
2.2 200mmol·L-1 NaCl胁迫下萌发期小黑麦
性状的差异
以200mmol·L-1 NaCl为胁迫压,对87份
供试小黑麦材料在萌发期的发芽势(Ge)、发芽率
(Gr)、发芽指数(Gi)、活力指数(Vi)和百株幼苗
表2  不同浓度NaCl胁迫下小黑麦的发芽势(Ge)和发芽率(Gr)
Table 2  Germinating energy and germination percentage of triticale cultivars under five NaCl concentations
调查项目 材料编号
NaCl浓度/(mmol·L-1)
0  100  150  175  200  250
Ge/% 1  93±1(100)a  94±2(101)a  91±2(98)a  74±4(80)b  30±5(33)c  6±4(7)d
26  96±1(100)a  95±2(99)a  95±1(99)a  89±1(93)a  11±5(11)b  0±1(0)b
43  97±0(100)a  98±1(101)a  97±1(100)a  93±1(96)a  88±2(91)a  26±4(26)b
45  96±1(100)a  99±1(103)a  98±2(102)a  95±1(99)a  96±2(100)a  30±4(31)b
49  96±1(100)a  95±1(99)a  90±3(94)a  82±2(85)a  34±4(35)b  4±3(4)c
52  95±1(100)a  94±1(99)a  60±3(63)b  54±2(57)b  4±3(5)c  1±1(1)c
74  98±1(100)a  97±0(99)a  98±1(100)a  96±1(98)a  80±2(82)b  50±3(51)c
76  94±1(100)a  95±0(101)a  91±1(97)a  88±1(94)a  6±2(6)b  2±2(2)b
平均 96±2a 96±2a 90±13a 84±12a 44±38b 15±18c
Gr/% 1  98±1(100)a  99±1(101)a  96±0(98)a  96±3(98)a  34±4(35)b  25±3(26)b
26  98±0(100)a  97±0(99)a  97±0(99)a  97±1(99)a  42±4(43)b  1±1(1)c
43  99±0(100)a  100±0(101)a  99±1(100)a  98±1(99)a  94±2(95)a  72±2(73)b
45  99±1(100)a  100±0(101)a  98±2(99)a  98±0(99)a  97±1(98)a  85±4(86)b
49  98±0(100)a  98±0(100)a  97±1(99)a  91±3(93)a  50±7(51)b  12±5(12)c
52  97±1(100)a  96±1(99)a  87±2(90)b  64±3(66)c  10±3(10)d  1±1(1)e
74  100±1(100)a  100±0(100)a  98±1(98)a  97±1(97)a  82±2(82)b  74±4(74)b
76  96±0(100)a  97±0(101)a  95±0(99)a  92±1(96)a  28±2(29)b  17±5(18)b
平均 98±1a 98±2a 96±4a 92±12a 54±32b 36±35b
  括号中的数字为耐盐系数(Sc);同行中不同字母表示处理间在0.01水平上差异显著。
表3 87份供试材料萌发期性状表现
Table 3 Parameters of examined traits of 87cultivars
指标
CK
变幅 均值 变异系数
200mmoloL-1 NaCl
变幅 均值 变异系数
Ge/% 93~99  95.5  0.015  0~97  35.2  0.944
Gr/% 96~100  98.3  0.014  0~100  56.5  0.587
Gi  40.1~45.3  42.2  0.056  0~55.6  21.1  0.771
Vi  4.6~7.1  6.3  0.100  0.0~3.9  1.5  0.817
Dw/g  1.0~1.8  1.5  0.118  0.1~1.3  0.7  0.368
·829· 麦 类 作 物 学 报                  第32卷
干重(Dw)5个指标进行了调查,结果(表3)表明,
各指标的平均值较对照明显降低,且材料间的变
异幅度和变异系数均明显高于对照,进一步表明
在200mmol·L-1 NaCl胁迫下,可以鉴别不同
小黑麦材料耐盐性差异。
与对照相比,盐胁迫下小黑麦幼苗活力指数
下降幅度最大,达76.6%;发芽势下降幅度次之,
为63.1%;发芽率下降减幅最小,仅为42.5%。
从变异系数看,盐胁迫下,发芽势变异系数最大,
百株幼苗干重最小。说明小黑麦不同指标对盐胁
迫的响应敏感程度存在差异。进一步的方差分析
表明,供试87份小黑麦材料间以及胁迫与对照间
所调查的5项指标的差异均达到极显著水平(表
4),表明不同小黑麦材料对200mmol·L-1 NaCl
胁迫响应差异显著,也反映出不同小黑麦材料间
的遗传特性。因此需要通过综合分析才能真实了
解这些小黑麦材料对NaCl胁迫的耐受能力。
表4 供试材料萌发期性状的方差分析(F值)
Table 4 Variance analysis of investigated traits for 87triticale cultivars(Fvalue)
变异来源 Ge  Gr  Gi  Vi  Dw
处理间 8.99** 9.42** 13.05** 4.17** 3.31**
材料间 285.00** 140.80** 193.26** 691.66** 329.96**
  **表示在1%水平上达到显著;处理间指200mmol·L-1 NaCl胁迫和对照之间;材料间指87份供试材料之间。
表5 3组不同材料耐盐系数(Sc)的均值及变化范围
Table 5 Variation and means of Salinity-resistance coefficient(Sc)of 3triticale cultivar clusters
项目
变化范围
第1组 第2组 第3组
平均值
第1组 第2组 第3组
Ge  29.5~45.2  52.1~99.0  0.0~16.3  35.0  78.3  5.1
Gr  44.9~78.0  76.0~102.0  0.0~68.0  65.3  92.2  27.3
Gi  40.7~60.0  67.3~122.7  0.0~38.2  53.1  88.6  14.8
Vi  18.4~27.4  36.8~60.8  0.2~11.4  24.1  47.8  4.1
Dw  42.2~58.7  56.8~80.5  11.8~50.0  54.1  70.7  27.8
平均值 35.1~53.8  57.8~93.0  2.4~36.8  46.3  75.5  15.8
表6 第2组中9份材料的耐盐系数(Sc)
Table 6 Salinity resistance-coefficient(Sc)of 9triticale cultivars in Group 2
材料编号 Ge  Gr  Gi  Vi  Dw 平均值
15  94.8  101.0  122.7  60.8  65.2  88.9
27  88.7  102.0  97.3  56.4  76.9  84.3
34  90.3  98.0  99.0  54.1  70.1  82.3
37  90.5  86.9  93.8  54.6  75.2  80.2
45  93.9  96.0  107.0  54.5  67.7  83.8
47  99.0  100.0  108.4  56.5  70.1  86.8
48  98.9  100.0  104.9  57.8  77.0  87.7
54  87.2  101.0  92.7  55.8  80.5  83.5
56  95.8  96.0  100.6  47.1  62.1  80.3
平均值 93.2  97.9  102.9  55.3  71.6  84.2
·929·第5期                任丽彤等:小黑麦萌发期耐盐性评价
图1 供试材料耐盐系数聚类
Fig.1 Cluster analysis of 87tested triticale cultivars
based on salt-resistant coefficients
2.3 不同材料的聚类分析
以发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和百
株幼苗干重的耐盐系数进行欧氏聚类分析87份
小黑麦材料分为3组(图1)。第1组包括第1和
49号在内共14份材料;第2组包括第43、45和
74号材料在内的32份材料;第3组包括第26、52
和76号材料在内共41份材料。
从表5可知,第1组材料所调查的五项指标
的耐盐系数(Sc)平均值为46.3,所调查的5项指
标无论从变化范围还是平均值,均居于这三组材
料相应指标的中间水平,属于中等耐盐性。
第2组材料5项指标耐盐系数的平均值达
75.5,其中发芽率耐盐系数最高,达92.2。这5
项指标平均值和变化范围均位于3组材料之首。
可见这组小黑麦材料在萌发期对NaCl胁迫表现
出较高的耐性,可归为耐盐型。在第2组耐盐型
的32份材料中,5项测试指标的耐盐系数平均值
均大于80的材料有第15、27、34、37、45、47、48、
54和56号(表6),可作为小黑麦耐盐育种中的亲
本或直接作为耐盐小黑麦材料使用。
第3组材料所调查5项测试指标的耐盐系数
平均值仅为15.8,其发芽率耐盐系数数平均值为
27.3,与百株幼苗干重耐盐系数平均值的27.8接
近,发芽势和活力指数两项指标的耐盐系数平均
值仅分别为5.1和4.4。该组5项指标的耐盐系
数的最低值和最大值在3组中均最小,说明这组
材料在参试的材料中属于耐盐性较差类型,可归
为盐敏感型。
3 讨 论
培育耐盐作物新品种是解决作物盐害的最为
有效的方法之一,科学、准确地进行耐盐材料的筛
选尤为重要。在利用水培方法鉴定小黑麦耐盐性
中,选择适当胁迫压力具有重要意义。本研究通
过5个 NaCl浓度胁迫处理的比较,发现200
mmol·L-1 NaCl浓度胁迫对小黑麦材料的萌发
产生显著的影响,因此在供试材料萌发期的耐盐
性筛选中,采用200mmol·L-1 NaCl胁迫是适
宜有效的。此外,选择科学的评价指标对于作物
耐盐胁迫性能的鉴定至关重要。丁顺华等[16]认
为,发芽率、发芽指数和活力指数3个指标可用于
初步筛选小麦耐盐品种。本实验通过对小黑麦幼
苗的发芽率、发芽指数和活力指数等在盐胁迫下
变化敏感度比较,也发现发芽率、发芽指数和活力
指数可用于小黑麦耐盐性幼苗期评价,但活力指
数对盐胁迫更为敏感,可作为盐胁迫下小黑麦耐
盐性能评价的重要指标,发芽势也可用作初步筛
选指标。
通过87份小黑麦在萌发期对 NaCl胁迫的
反应,可依据其耐盐能力不同聚为3组,第1组材
·039· 麦 类 作 物 学 报                  第32卷
料共14份,耐盐能力中等;第2组共32份小黑麦
材料,耐盐能力较高,其中第15、27、34、37、45、
47、48、54和56号表现突出,可作为耐盐亲本或
直接作为耐盐小黑麦材料使用;第3组材料共41
份,耐盐能力较差。该聚类结果可为小黑麦耐盐
育种提供技术参考。但由于作物在不同生育阶段
的耐盐性能不尽一致[17],故在萌发阶段筛选出的
32份耐盐小黑麦材料在其他生育阶段的耐盐力
有待进一步研究。
本试验中部分耐盐小黑麦材料发芽受200
mmol·L-1 NaCl和250mmol·L-1 NaCl胁迫
的影响不甚显著,对于这部分材料可进一步加大
胁迫程度来区分,这也表明部分小黑麦材料萌发
期耐盐胁迫的浓度还可能高于200mmol·L-1。
此外,生长在盐碱土壤上的作物常受到多种盐离
子的协同作用,如新疆盐碱土壤中 K+、Na+、
SO42- 和 Cl- 离 子 占 到 了 土 壤 离 子 总 和 的
89.54%,且主要以SO42- 为主[18]。本研究仅在
NaCl胁迫下分析了小黑麦耐盐性能的差异,所筛
选出的耐盐性能较强的小黑麦材料还有待进一步
以复合盐为筛选压力进行验证,以便更全面地评
价其耐盐性能。
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