全 文 ：收稿日期:2004-09-16
基金项目:河北省自然科学基金 (2004000697)、 河北省农林科学院重点项目 (A03-1-01-05)资助
作者简介:智　慧 (1963-), 女 , 河北武安人 , 副研究员 , 主要从事品种资源及种植技术研究。
通迅作者:刁现民 (1963-), 男 , 河北南和人 , 研究员, 博士 , 博士生导师 , 河北省农林科学院一级学术带头人 , 主要从事禾谷
类作物基因组和生物技术研究。
文章编号:1008-1631(2004)04-0015-04
人工盐胁迫法鉴定谷子及狗尾草物种耐盐基因型
智　慧1 , 刁现民1＊ , 吕　 1 , 李　伟1 , Zoya Akolavo2
(1.国家谷子改良中心 、 河北省农林科学院谷子研究所 , 河北 石家庄　050031;
2.Department of Plant and Microbal Biology , University of Califonia , Berkeley , Berkeley , 94720 , CA , USA)
摘要:研究分析了发芽生理法和盐床法在鉴定谷子和狗尾草属其它物种耐盐性基因中的应
用。结果表明:发芽生理法可对谷子的耐盐性基因型进行有效筛选鉴定 , 适宜 NaCl浓度为
1.00%～ 1.50%;但狗尾草属的青狗尾草 、法式狗尾草和金色狗尾草等野生种 , 由于受种子
休眠性的影响 , 发芽生理法受到一定限制 , 0.25%盐床法较为适用;并鉴定出了数个耐盐基
因型 , 为谷子耐盐生理和基因研究提供了基础。
关键词:狗尾草;谷子;耐盐性;发芽生理法;盐床法
中图分类号:S515.01　　　文献标识码:A
Methodology Analysis on Screening of Salt Tolerant Genotypes
from Foxtail Millet and other Setaria Species
ZHI Hui1 , DIAO Xian-min1＊ , LU Peng1 , LI Wei1 , Zoya Akolavo2
(1.Chinese National Millet Improvement Center , Institute of Millet Crops , Hebei Academy of Agriculture and
Forestry Sciences , Shijiazhuang　050031 , China;2.Department of Plant and Microbal Biology , University of
Califonia , Berkeley , Berkeley , 94720 , CA , USA)
Abstract:The species of Setaria are known for drought and salt tolerant and frequentily found growing in salty con-
ditions such as seaside.To effectively screen salt tolerant genotypes of Setaria species , mothodology research were
carried out in this paper.The primary result shows that salty water germination method can be used for foxtail millet
salt tolerant genotypes screening , but not suitable for Setaria wild species due to their seed dormancy characters.
Salty soil bed was used to identify tolerant wild genotypes and some primary result was shown in this paper.
Key words:Setaria;Foxtail millet;Salt-tolerant;Germination method;Salty soil method
干旱和盐害是目前影响和危害大田农作物 、 蔬菜及果树生产的最主要环境因素 , 而且随着水资源
的日趋减少 、化肥的大量应用和工业污染的加重 , 干旱和盐害越来越严重 。解决干旱和盐害问题最经
济 、 有效的方法就是培育抗旱耐盐的农作物品种 。狗尾草属在禾本科属黍亚科黍族 , 禾谷类作物遗传
进化中占有重要地位 。谷子等狗尾草属物种在禾本科中属突出耐旱耐盐性植物 , 在极度干旱情况下 ,
金色狗尾草仍能够成活 , 青狗尾草时常被发现生长在海边等盐化严重的土壤中 , 这些现象均说明了狗
尾草属物种的耐盐抗旱性的突出表现 , 但至今对狗尾草属物种耐盐抗旱性的系统研究工作很少[ 1 ,2] 。
李荫梅[ 3]采用苗期反复干旱法 , 对我国农家谷子品种资源进行了抗旱性鉴定 , 筛选出了 150多份抗旱
第8卷 　第4期
2004年 　12月
河北农业科学
Journal of Hebei Agricultural Sciences
Vol.8 No.4
　Dec.2004
DOI :10.16318/j.cnki.hbnykx.2004.04.003
性一级的材料;但对谷子等狗尾草属物种的耐盐性很少有研究报道 。本研究从鉴定筛选谷子等狗尾草
属物种的耐盐性基因型方法入手 , 力图为狗尾草属物种的耐盐基因研究奠定基础。
1　材料与方法
1.1　材料
谷子材料 260份 , 系我国河北 、 山东的农家品种及近几年的新育成品种;狗尾草属野生种材料 97
份 , 包含青狗尾草 S.viridis , 法式狗尾草 S.febrei , 轮生狗尾草 S.verticilata , S.glauca , S.pumila ,
S.gracilis和S.sphacelata 等 7个种 , 收集自世界各地 , 以欧亚大陆来源居多。
1.2　方法
1.2.1　盐水着床发芽生理法　共设计 0.00%(CK)、 0.50%、 1.00%、 1.50%和2.00%的NaCl溶液梯
度。用盐溶液滤纸 4层置床于培养皿中 , 每皿放供试种子 100粒 , 恒温 (28 ℃)进行标准发芽试验。
判定发芽标准按谷子的标准发芽试验执行。自处理的第 2天起 , 每天记录发芽种子数 。每个品种设蒸
馏水为对照 , 重复 2次 。计算所有处理的发芽率 , 用相对发芽率 (处理发芽率与对照发芽率的百分
数)表示耐盐性 , 从中找出最适合谷子耐盐鉴定的NaCl溶液浓度 。
1.2.2　土壤盐床法　按土壤的质量比 , 配备含 NaCl 0.00%(CK)、 0.25%、 0.50%和 1.00%的土壤 ,
在防渗塑料盒置床;每份材料播种 50粒 , 调查各时期主茎株高 、 叶长和穗长 , 每处理调查 5株计算
平均数 , 与对照相比计算相对生长率 , 再依相对生长率划分耐盐性等级 , 划分标准为:相对生长率大
于70%的为 1级 , 60%～ 70%为 2级 , 以 10%为级差 , 共 5级 。其中 4级和5级认定为不耐盐。
2　结果与分析
2.1　发芽生理法筛选的适宜盐水浓度
首先用安矮 3号 、 豫谷 5号 、 小青苗 、 十里香等 20个品种试验筛选适合的盐水浓度 , 用 0.00%
(CK)、 0.50%、 1.00%、 1.50%和 2.00%的盐水 、 4层滤纸着床 , 进行标准发芽试验 。结果表明:
0.50%NaCl处理供试品种的发芽率虽稍低于对照 , 但二者之间 X2 测验差异不显著 , 说明谷子品种基
本都能耐受0.50%NaCl , 基本能正常发芽 。因此 , 0.50%NaCl不能作为鉴定耐盐品种与敏感品种的适
宜浓度。
2.00%的盐水处理 , 20个品种中仅1个品种 (小青苗)出现了 6%的发芽露白 , 但露白后即基本
停止生长 , 种子根伸长生长很少;其它 19个品种 , 发芽率为零 , 即完全不发芽 。说明 2.00%的盐水
完全抑制了谷子的生理代谢 , 超过了谷子所能忍受的极限 , 也不能作为鉴定谷子耐盐基因型的适合浓
度。用1.00%和1.50%的盐水处理 , 供试品种的相对发芽率区别很大 , 相对发芽率从 3%到 100%均
有 , 而且表现正态或偏正态分布 , 说明这2个浓度可以作为谷子耐盐性鉴定适宜浓度 。在对 20个品
种进行初试的基础上 , 从谷子亲本材料中选取既包含农家种又包含新育成品种材料 260 份 , 进行
1.00%和 1.50%的盐水处理鉴定。从图 1显示的 1.00%盐水处理相对发芽率可以看出 , 相对发芽率
0%～ 20%的品种29个 , 21%～ 50%的 45个 , 51%～ 90%的 153个 , 大于 90%的 33个 。说明 1.00%
盐水处理能明显区别不同品种的耐盐性;耐盐性表现为偏正态分布 , 相对发芽率高的 (51%～ 90%)
占相对多数 , 相对发芽率大于 90%的达 33个 , 约占供试品种的 13%, 说明需进一步筛选鉴定突出耐
盐的基因型。
用1.50%的盐水处理结果 (图 2)也能明显区分不同品种的耐盐性。与 1.00%盐水的处理结果相
比 , 其偏正态分布的众数向相对发芽率低的方向偏移 , 相对发芽率 21%～ 40%的品种占多数;但耐
性强的品种比例变化不大 , 相对发芽率 90%以上的品种占供试品种总数的 16%, 说明需加大浓度筛
选耐盐性突出的品种 。
2.2　耐盐品种的发芽走势
筛选出的相对耐盐品种 (相对发芽率 90%左右), 虽然最终发芽率与对照接近或相同 , 但发芽过
程却有根本区别 。对照组表现了很强的发芽势 , 在试验的第2天和第 3天 , 发芽率即达到最大值 , 以
后5 d的发芽率基本无变化 , 或增加极小 。而在1.00%和 1.50%的盐水处理组 , 最初 2 d基本无发芽 ,
·16· 河北农业科学 第 8卷
第3天开始有少量发芽 , 以后每天有一定的发芽 , 到第 6至第 7天才达到对照水平 , 结果见图 3。
图 1　1%氯化钠处理发芽率变化
Fig.1　Germination ratio of 1% NaCl treatment 图 2　1.5%氯化钠处理发芽率变化Fig.2　Germination ratio of 1.5% NaCl treatment
图 3　诱导抗性图
Fig.3　Induced salt tolarence
2.3　狗尾草属野生种耐盐性鉴定
为打破野生种的休眠性 , 试验前用细沙
纸研压去除颖壳 , 然后用不同浓度盐水着床
进行标准发芽试验。结果表明 , 野生狗尾草
种子因休眠性等因素作用 , 不同处理之间以
及同一处理的不同重复之间 , 发芽率表现了
很大的差异 , 这可能是休眠因素 、 耐盐因
素 、 休眠因素同耐盐因素互作 , 以及其它影
响因子之间相互作用的结果。如果延长发芽
时间至10 ～ 15 d , 种子在高温高湿环境下很
容易发生霉变 , 进而影响到耐盐性的试验结果。因此盐水发芽生理法鉴定筛选野生狗尾草还需做进一
步的基础试验工作。
土壤盐床法鉴定狗尾草野生种的耐盐性 , 1.00%的盐床虽有一定的出苗 , 但几乎所有幼苗会在出
苗后的 10 ～ 15 d死亡 , 因此 , 可断定 1.00%的盐床盐浓度偏高 , 不能鉴定狗尾草植物的耐盐性;且
0.50%的盐床也表现为不出苗或出苗后死亡 , 盐床浓度偏高;而 0.25%盐床的不同批次处理 , 有
11%～ 15%的样品未出苗或死亡 , 85%的材料能够生长。鉴定结果以 0.25%的盐床为标准 , 鉴定出 1
级耐盐材料 2份 (法式狗尾草 2425和 J1816), 2级耐盐材料 7份 (青狗尾草 3份 、 金色狗尾草 2份 、
轮生狗尾草2份), 3级耐盐材料 9份 。
3　讨论与结论
3.1　植物耐盐性鉴定方法
耐盐性是一个及其复杂的植物学性状 , 越来越多的研究结果表明:植物在长期适应自然环境的进
化中 , 形成了多种机制来抵御盐害[ 4] 。耐盐性的复杂程度远超过了株高 、 穗长等其它植物学数量性
状。目前 , 耐盐性鉴定应用最多的有发芽生理法 、苗期盐胁迫盐害指数法和全生育期盐床鉴定法等 ,
但在无任何研究基础情况下对众多品种资源进行初筛 , 发芽生理法则是简单可行的首选方法 , 对小
麦 、 水稻和高粱等众多研究中都采用了这种方法[ 5～ 8] 。谷子的耐盐性研究只有很少的报道 , Sreeniva-
sulu等[ 9 , 10]用盐胁迫下芽生长量比较了一个耐盐品种和一个敏感品种的差异 , 分析了它们的过氧化物
酶和超氧物歧化酶在胁迫下的表现;大规模的谷子及近缘种耐盐鉴定未见报道 。本研究的结果表明:
发芽生理法可用于谷子耐盐性基因型鉴定的初筛 , 1.00%～ 1.50%的NaCl水溶液是较为适合的浓度 ,
但要选出极端耐盐或敏感材料 , 需用筛选出的耐盐或敏感品种在略微增加或减少盐浓度条件下进一步
筛选 。
3.2　谷子的芽期耐盐性很可能是一种诱导耐性
·17·第4期 智　慧等:人工盐胁迫法鉴定谷子及狗尾草物种耐盐基因型
分析筛选出的耐盐基因型的发芽过程 , 发现耐盐品种的发芽多发生在处理的第 4 、 第 5天及以
后;而对照的发芽多发生在第 2 、 第 3天 , 第 4天及以后基本不发芽 (表 1和图 3), 由此可以推断 ,
盐胁迫抑制了正常发芽 , 因而盐处理的第 2 、第 3天很少有发芽形成;耐盐品种在盐胁迫条件下 , 内
部耐盐机制启动 , 在一定程度上平衡掉盐害的作用 , 进而完成发芽过程;而盐敏感品种由于不具备平
衡盐害的机制或平衡作用相对小 , 不能解除盐害 , 也就不能完成进一步的发芽 。郭望模等[ 6]对水稻芽
期耐盐性的研究也发现了同本研究基本相似的现象。由此可以初步认为 , 谷子的芽期耐盐性是一种诱
导耐性 , 其相关基因的表达受盐胁迫的诱导 。
表 1　1.5% NaCl处理耐盐基因型谷子发芽发生时间表现
Table 1　Germination time of foxtail millet salt tolerant genotypes treated with 1.5% NaCl
基因型 处理 第 2天 第 3天 第 4天 第 5天 第 6天 第 7天 发芽率 (%) 与对照比率 (%)
安 97-2730 1.5%NaCl 0 3 2 22 5 8 80 89
CK 38 5 2 90
90-46 1.5%NaCl 4 21 13 5 0 4 94 98
CK 40 3 4 1 96
太原 9554 1.5%NaCl 0 4 8 7 14 9 84 93
CK 41 4 90
3.3　法式狗尾草的耐盐性同其发达到根系密切相关
野生种由于长期适应各种自然环境的选择 , 形成了丰富的遗传多样性 , 多种作物从中筛选耐盐材
料用于遗传和育种研究。本研究试图从谷子的近缘野生种中鉴定耐盐材料 , 由于野生材料的种子休眠
性 , 未能利用发芽生理法开展此工作。用土壤盐床法 0.50%和 1.00%NaCl胁迫浓度太高 , 0.25%NaCl
可以用于狗尾草属物种的耐盐性鉴定 , 但仍显偏高 , 更适宜的盐含量有待更细致的试验 。本研究用此
法鉴定出的最耐盐材料均为法式狗尾草 , 考种发现法式狗尾草较青狗尾草 、谷子等其它材料有着相对
较为发达的根系 , 根量大且下扎深 。由于本研究采用塑料盒置床 , 土床深度仅 18 ～ 20 cm , 可能对试
验结果有一定影响 , 但为进一步的细致分析奠定了基础。
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[责任编辑　张贯生]
·18· 河北农业科学 第 8卷