全 文 ：第 10卷 第 1期 衡水学院学报 Vol. 10, No. 1
2008年 2月 Journal of Hengshui University Feb. 2008

收稿日期：2007-10-25
基金项目：河北省科技攻关项目(052201130)
作者简介：时丽冉(1970-),女,河北深州市人,衡水学院生命科学系副教授,理学硕士.
盐胁迫对旱稻/长芒稗、高粱及三属杂交后代幼
苗的影响
课题组
（衡水学院 生命科学系，河北 衡水 053000）
摘 要：用不同浓度的 NaCl 模拟盐害处理旱稻/长芒稗杂交后代、高粱及三属杂交后代幼苗，实验结果表明，随 NaCl
浓度的增大，3 种材料幼苗光合速率、蒸腾速率均呈下降趋势，但水分利用率提高，幼苗叶片丙二醛含量逐渐上升，脯氨
酸含量上升，POD 活性也呈上升趋势，SOD 活性增大．相比之下，父本高粱有较强的抗盐能力，旱稻抗盐性弱，但三属杂
交后代的表现优于母本旱稻/长芒稗．
关键词：旱稻；杂交后代；盐害；抗性
中图分类号：Q945.78 文献标识码：A 文章编号: 1673-2065(2008)01-0045-03
淡水资源短缺已成为当今农业发展的一个突出问题．在水资源总量有限的情况下, 旱稻作为一种新
兴粮作已显示出极大的优越性，因此旱稻的推广是节水型农业的发展趋势[1]．但目前全球约有 10%的耕
地存在不同程度的盐渍化，盐碱胁迫是影响农作物产量的重要因素．为进一步提高稻类的抗逆性及增产
潜力，必须利用远缘杂交及转基因技术，通过引入外源基因培育超高产种质．C4 植物由于具有 CO2 浓缩
机制，能在干旱、盐胁迫条件下有较高的光合效率、营养、水分利用率，是理想的远缘杂交亲本．通过
多属间远缘杂交，导入 C4 植物有利基因，能够丰富旱稻遗传背景，创造抗逆高产旱稻种质．因此将 C4
高光合性状导入 C3 作物，提高作物光合效率和抗逆性，具有重要意义．赵凤梧等[2]通过将高光效、高抗
性的 C4 植物稗草作为父本与旱稻进行两属杂交，后代 F5 与高粱进行三属杂交，得到的后代光合效率提
高，并从形态上发生变异，具备了父本的部分特点．通过对杂交后代和父本、母本进行聚丙烯酰胺凝胶
电泳分析，证实杂交后代与母本相比，叶片酯酶同工酶和过氧化物同工酶均有新的条带出现，从蛋白质
水平证明了三属杂交后代中有新的基因表达[3]．
盐胁迫对植物的影响主要表现在渗透胁迫和离子胁迫效应，植物体内几乎所有生命活动都会不同程
度地受到盐胁迫效应的影响．本试验旨在研究上述旱稻/长芒稗、高粱及三属杂交后代幼苗在盐处理下有
关生理指标的变化，从生理角度探讨远缘杂交后代对环境因子变化的响应．
1 材料与方法
1.1 试验材料
旱稻 65(Oryza sativa )/长芒稗(Echinochloa caudata)稳定杂交后代种子、高粱（Sorghum bicolor）沈
农 133种子、旱稻 65(Oryza sativa )/长芒稗(Echinochloa caudata)/高粱（Sorghum bicolor）三属杂交后代
种子，以上均由河北省农林科学院旱作研究所提供．
1.2 试验方法
旱稻、高粱种子用 0.1%HgCl2浸泡消毒 10 min，自来水冲洗干净，种植于装满细砂的盆中，保持湿
润，待幼苗长出后用营养液进行浇灌，每天 200 ml．每盆保留生长一致的幼苗 50棵，幼苗三叶一心期时
用不同浓度的 NaCl 模拟盐害进行盐处理， 设定 3 个 NaCl 浓度，即 50 mmol·L-1，150 mmol·L-1和
250 mmol·L-1．为避免盐冲击，NaCl 浓度每日递增 50 mmol·L-1．对照用营养液继续浇灌．培养温度
46 衡水学院学报 第 10卷
20~28℃，自然光照．每个处理 3个重复，在盐处理第 5 d时测定幼苗叶片各项生理指标．
TPS-1便携式光合测定系统测定第 3叶片净光合速率和蒸腾速率．
丙二醛测定采用硫代巴比妥酸法，脯氨酸测定用酸性茚三酮法，愈创木酚法测定过氧化物酶活性，
NBT法测定 SOD活性[4]．
2 结果与分析
2.1 不同浓度NaCl胁迫下旱稻 /长芒稗、高粱及其杂交后代幼苗净光合速率、蒸腾速率和水分利用率的变化
光合作用是植物体内最为重要的代谢过程，它的强弱对于植物生长、产量及其抗逆性都具有十分重
要的影响，因而可用光合作用的相关指标净光合速率和蒸腾速率作为判断植物生长和抗逆性强弱的指
标．从表 1 可以看出，无论是对照还是盐处理，父本高粱净光合速率远高于旱稻，表现出 C4植物的高光
合效率的特点．三属杂交后代的光合速率要高于母本，说明后代在生长量上优于母本．处理随着 NaCl浓
度的增加，无论是母本、父本还是三属杂交后代，其净光合速率均呈下降趋势．但杂交后代一直高于母
本的净光合速率．
水分利用效率（WUE）是植物消耗单位重量水分所固定 CO2 的数量，用净光合速率/蒸腾速率表示
植物对水分的利用水平．所以，净光合速率/蒸腾速率比值在任何环境和任何水资源不丰富的条件下，对
植物的初级生产力是非常关键的，当植物的供水出现紧张时显得尤其重要．植物一般趋向于通过调节气
孔的开放程度以达到高的水分利用效率，同时维持较高的光合速率，尤其是环境水分供应出现不足时，
植物会尽量降低蒸腾速率，提高水分的利用效率，这是植物明显的适应特征[5]．实验结果证明了这一理
论．盐胁迫不可避免地会引起渗透胁迫，因此植物可能通过强迫气孔关闭来降低蒸腾速率保持水分．C4
植物高粱较耐盐，因此相对于旱稻有较高的水分利用率，三属杂交后代的水分利用率和母本相比也有一
定程度的提高．
表 1 不同浓度 NaCl 胁迫对旱稻 /长芒稗、高粱及其杂交后代幼苗光合性能的影响
NaCl浓度/
mmol·L-1 净光合速率 /(umol·m
-2s-1) 蒸腾速率/(mmol·m-2s-1) 水分利用率/WUE
母本旱稻
/长芒稗
父本高
粱
三属杂
交后代
母本旱稻
/长芒稗
父本高
粱
三属杂
交后代
母本旱稻
/长芒稗
父本高
粱
三属杂
交后代
对照 11.1 21.8 13.3 3.13 4.54 3.41 3.54 4.80 3.90
50 9.2 18.7 10.5 2.46 3.69 2.59 3.73 5.06 4.05
150 6.8 15.2 8.1 1.80 2.90 1.86 3.77 5.24 4.35
250 4.5 11.8 5.8 1.14 2.09 1.28 3.94 5.64 4.53
2.2 不同浓度 NaCl 胁迫下旱稻 /长芒稗、高粱及其杂交后代幼苗丙二醛和脯氨酸含量的变化
细胞膜是逆境对植物伤害的原初位点，质膜的伤害尤为严重．质膜在受到各种逆境胁迫后发生膜脂
和膜蛋白的过氧化反应, 从而损害膜的正常生理功能，进而影响细胞的代谢作用．盐胁迫会引起膜透性
增大和小分子醛类物质丙二醛(MDA)含量的上升，MDA 是膜质过氧化作用中的产物，其含量的多少代表膜
损害程度[6]．本实验结果表明，随 NaCl 处理浓度的增大，幼苗叶片中的 MDA 含量增大，但杂交后代 MDA
含量要低于母本旱稻和父本高粱．
植物遭受盐胁迫时，由于环境中渗透势低，往往造成植物吸水困难．为了减少伤害，植物本身会合
成一些可溶性物质来降低细胞渗透势，利于从外界吸收水分．脯氨酸是其中一类重要的有机渗透调节物
质．从表 2可以看出，盐处理使幼苗中的脯氨酸含量大幅度上升，杂交后代在 250 mmol·L-1NaCl 胁迫下
比对照高出 9.8 倍．但父本高粱脯氨酸含量比母本和杂交后代要低很多，说明除脯氨酸外，可能还有其
它物质对高粱渗透势的降低起到了重要作用，有待于进一步研究．
2.3 不同浓度 NaCl 胁迫下旱稻 /长芒稗、高粱及其杂交后代幼苗 POD 和 SOD 活性的变化
植物由于受到环境胁迫而造成的伤害至少有一部分应该归因于植株体内活性氧的产生和其清除系统
的关闭．在盐胁迫下 ,植物体内的高盐环境导致细胞严重缺水 ,打破体内的氧化还原平衡 ,从而导致产
生活性氧．清除活性氧的酶系统 SOD、POD 等活性上升．SOD 将超氧化物歧化为 H2O2，POD 是含铁的蛋白
第 1期 课题组 盐胁迫对旱稻 /长芒稗、高粱及三属杂交后代幼苗的影响 47
酶，将 SOD 的歧化产物 H2O2分解为 H2O，使植物免受毒害[7]．根据这一理论，若测得植物中 SOD、POD 的
活性越低，植物的抗性就越低．相反，植物中 SOD、POD 的活性越高，植物的抗性也就越高．SOD、POD
活性高低及其在逆境胁迫时的变化幅度是判定植物抗性强弱较为肯定的酶学指标之一．表 3表明，NaCl
处理后母本、父本高粱和杂交后代幼苗 SOD、POD 活性均增大，但 POD 活性在母本旱稻中活性最高，高粱
中活性最低，而 SOD 活性在高粱和杂交后代中较高．表明作为清除活性氧的保护酶系统，POD 和 SOD 在
不同植物中变化趋势有一定差异．
表 2 不同浓度 NaCl 胁迫对旱稻 /长芒稗、高粱及其杂交后代幼苗丙二醛和脯氨酸含量的影响
丙二醛含量/(umol·g-1) 脯氨酸含量/(µg·g-1) NaCl浓度/
(mmol·L-1) 母本旱稻 /
长芒稗 父本高粱
三属杂交
后代
母本旱稻 /
长芒稗 父本高粱
三属杂交
后代
对照 3.886 3.089 2.659 73.825 8.765 21.137
50 4.189 3.818 2.903 117.062 11.8892 69.048
150 4.955 4.376 3.142 178.163 20.906 155.886
250 6.946 5.213 4.627 256.180 31.099 207.385
表 3 不同浓度 NaCl 胁迫对旱稻 /长芒稗、高粱及其杂交后代幼苗 POD 和 SOD 活性的影响
POD活性/
(∆470/min.gFw)
SOD活性/
(U/gFw) NaCl浓度
/mmol·L-1 母本旱稻 /
长芒稗 父本高粱
三属杂交
后代
母本旱稻 /
长芒稗 父本高粱
三属杂交
后代
对照 2.821 1.251 2.346 0.129 0.136 0.127
50 4.608 1.582 3.526 0.194 0.197 0.199
150 6.240 2.115 4.663 0.208 0.220 0.227
250 7.748 3.062 5.137 0.267 0.289 0.281
3 讨论
远缘杂交作为一种传统的遗传育种有效手段，能导入异源物种所携带的有利基因，是创造新物种和
改进现有品种的一条重要途径，已在多种栽培作物上取得成功．本实验结果表明，C4 植物高粱作为父本
与母本旱稻 65/长芒稗杂交获得的三属杂交后代在抗盐性能上好于其母本，用评价植物抗逆性指标的 MDA
含量、脯氨酸含量、POD、SOD 活性以及光合速率、水分利用率比较母本、父本和杂交后代在受到盐胁迫
后的生理表现，可以得出父本高粱的部分抗逆性基因有可能导入了后代基因组中，并稳定遗传下来．但
还有待从分子生物学角度进一步证明．
（执笔人：时丽冉；课题组其他成员有：白丽荣，刘志华，李书珍）
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（下转第 51 页）

第 1 期 牛玉璐，等 衡水湖湿地被子植物多样性及群落初步研究 51
列中有一定的代表性．
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Preliminary Study on Diversity of Angiospermae and Plant Community of Hengshui
Lake Wetland
NIU Yu-lu, BAI Li-rong
(Department of Life Science, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)
Abstract: An investigation was conducted in Hengshui Lake Wetland. There are 55 families, 166 genera, 271 species
(contain under species unit) of Angiospermae flora. The dominate Life Form types of Angiospermae were Geophytes and
Therophytes. The ecotypes mainly consis to fxero-phytes, which accounts for 39% of all the species. The areal-type of the
genus of Pteridophyte in this florar eflects the distinctive temperate trait, Temperate type takes the large proportion of the
florar which accounts for 53%, The following is Cosmopolitans type, which accounts for 28%.
Plant Community types in Hengshui Lake Wetland are diversity, but Species Composition of them are lower diversity, Dis-
tribution regularity of Plant Community is the line distribution in changing hypsography parts.
Key words: Hengshui Lake Wetland; Angiospermae; life form; ecotype; flora; plant community
（责任编校：李建明 英文校对：徐常兰）

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The Effect of Salt Stress to Oryza sativa/Echinochloa caudata,Sorghumbicolor and Their
Generic Subsequent Generations Seedlings
Research Group
(Department of Life Science, Hengshui University, Hengshui, hebei 053000, China)
Abstract: Oryza sativa/Echinochloa caudata, sorghumbicolor and their generic crossing subsequent generations seedlings
were treated with different concentration of NaCl. The results showed that the net photosynthetic rate and transpiration rate
decreased, but the water use efficiency of seedlings increased with the increasing of salt concentration . At the same time, the
content of MDA and proline increased. The activities of SOD and POD increased with NaCl stress. The salt-tolerant abilities
of Sorghumbicolo were better than female and their generic crossing subsequent generations. The generic crossing subse-
quent generations were better than the female..
Key words: oraza sativa; generic crossing subsequent generations;salt stress;stress resistance
（责任编校：李建明 英文校对：徐常兰）