全 文 ：第 17 卷
第 6 期

Vol. 17
No . 6
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2009 年
11 月

Nov.

2009
转 rstB基因苜蓿耐盐性评价(简报)
王玉祥1, 2 , 张
博1, 2, 王
涛2*
( 1.新疆草地资源与生态自治区重点实验室, 乌鲁木齐
830052; 2.中国农业大学农业生物技术国家重点实验室, 北京
10094)
关键词: 转 r stB 基因苜蓿;保定苜蓿; NaCl;耐盐性;
中图分类号: S812




文献标识码: A




文章编号: 1007
0435( 2009) 06
0837
04
Identification of Salt Tolerance in Transgenic Alfalfa of the rstB
WANG Yu
x iang1, 2 , ZHANG Bo1, 2 , WANG Tao2*
( 1. Key Laboratory of Gras sland Resource and Ecology of Xinjian g , Xin jiang Agricultural U niver sity , Urum qi 830052;
2. State Key Laboratory for Agrobiotech nology, Ch ina Agricu ltural U nivers ity; Bei jing 100193; China)
Key words: T ransgenic r stB gene Alfalfa; Baoding Alfalfa; N aCl; Salt
tolerance;


紫花苜蓿(M edicago sat iv a L. ) (以下简称苜
蓿)是一种比较耐盐的豆科牧草,能在轻度盐碱地种
植[ 1]。rstB 基因来源于费氏中华根瘤菌耐盐菌株
RT 19,可使费氏中华根瘤菌盐敏感突变体 RC3
3
恢复耐盐性,推测该读码框编码的基因与渗透调节
相关。r stB 基因定位在细胞壁上,是一个分泌型蛋
白,有在根部表达(或积累)的偏好性,属于细胞壁缔
合蛋白类成员, 可以提高植物的耐盐性[ 2~ 6] 。
本试验以转入 r stB 基因的保定苜蓿(以下简称
转基因苜蓿)和未转基因的保定苜蓿为材料, 利用农
作物和牧草种质资源鉴定上广泛采用的农艺性状的
方法,研究苜蓿在不同浓度 NaCl胁迫下的反应, 讨
论其耐盐能力, 为今后转基因苜蓿的育种利用提供
依据。
1
试验材料与方法
1. 1
供试材料
转入 r stB 基因的保定苜蓿和未转基因的保定
苜蓿材料由中国农业大学生物技术国家重点实验室
提供。转基因苜蓿种子由中国农业大学生物技术国
家重点实验室提供[ 4] 。
1. 2
试验方法
试验地设在中国农业大学上庄试验站, 土壤取
自该站试验地1~ 10 cm 土层,经检测该站试验地的
土为非盐碱土, 以不加 NaCl为对照 ( CK ) , 不足的
使用 NaCl进行调配(试验所记录均为土壤中的含
盐总量)。试验设置 0% ( CK) , 0. 3%, 0. 5%, 0. 7%
4个盐浓度( NaCl质量百分比)梯度,每个梯度 3个
重复[ 7] ,每个重复 15盆,每盆 2株。挑选籽粒饱满
的转基因苜蓿和保定苜蓿的种子,在育种床上育苗,
当苜蓿幼苗长出 5~ 6片子叶后,选取长势一致的植
株移栽到调配好盐浓度的花盆中, 花盆进行防渗处
理,土壤持水量保持在 40%~ 60% [ 7]。
1. 3
测定指标
测定指标有死亡率、生长速度、生育期、茎叶比、
干/鲜比和根/干鲜比。
死亡率: 移栽到花盆 30 d 后统计死亡情况; 生
长速度:移栽 30 d后, 每个浓度随机 5- 8株,每隔5
d测量一次绝对株高;试验观测到花期( 30%开花) ,
每个浓度随机选取 3- 6 株进行刈割, 测量单株的
茎/叶比、干/鲜比和根的干/鲜比。
收稿日期: 2009
02
01;修回日期: 2009
09
14
基金项目:新疆维吾尔自治区高新技术研究发展计划项目( 200711101)、新疆维吾尔自治区教育厅创新群体项目( XJEDU2007G02)和草业
科学国家重点学科共同资助
作者简介:王玉祥( 1980
) ,男,在职博士,助教,研究方向为牧草遗传育种, E
mail: w yx9868@ 163. com; * 通讯作者 Au thor for cor resp on

den ce, E
mail: w angtao632@ 126. com
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报 第 17卷
1. 4
数据处理
使用 Excel 2003和 SPSS 10. 0软件进行数据
处理和方差分析。
2
结果与分析
2. 1
盐胁迫对苜蓿死亡率的影响
由图 1可知,随着土壤中盐浓度的增大, 苜蓿的
死亡率呈现上升趋势。当盐浓度增加到 0. 7% 时,
保定苜蓿植株超过半数死亡, 死亡率高达 57. 6% ,
是转基因苜蓿的 2倍。在高盐胁迫下, 转基因苜蓿
的成活率明显高于保定苜蓿, 说明 r stB 基因提高了
植株的耐盐性。
图 1
盐胁迫对两种苜蓿品种的死亡率对比
F ig . 1
Effect o f salt stress to the mo rtality
of t wo Alfalfa v ariet ies
2. 2
盐胁迫对苜蓿生育期的影响
植物在逆境下, 生育期一般会提前,即过早完成
生活史以抵御逆境。而盐浓度越高,苜蓿的生育期
就越短。当 NaCl浓度为 0% 时, 转基因苜蓿的生
育期比保定苜蓿提前了 28 d; 当 NaCl浓度为 0. 3%
时,转基因苜蓿的现蕾期和花期均比保定苜蓿提前
36 d;盐浓度增至 0. 5% 时, 转基因苜蓿的生育期比
保定苜蓿早 38 d, 而且保定苜蓿有 28% 不能够开
花;当盐浓度增至0. 7% 时,转基因苜蓿的生育期比
保定苜蓿早 33 d,转基因苜蓿有 85% 可以开花, 保
定苜蓿只有15% 能够达开花。说明在低盐胁迫下,
苜蓿都可以完成生活史; 但在高盐胁迫下,转基因苜
蓿大部分可以完成生活史, 保定苜蓿仅很少一部分
可以完成生活史。
2. 3
盐胁迫对苜蓿株高的影响
在整个盐胁迫过程中, 保定苜蓿的株高一直呈
现下降趋势, 而转基因苜蓿在盐浓度从 0. 3% 到
0. 5%时, 株高开始上升, 到 0. 7%时,又开始下降。
说明盐胁迫对苜蓿株高具有影响,尤其对未转基因
的保定苜蓿株高的影响较大(图 2)。
图 2
盐胁迫对两种苜蓿品种株高的对比
Fig. 2
Effect of salt str ess to the average height
of tw o A lfalfa var ieties
2. 4
盐胁迫对苜蓿茎叶比的影响
茎叶比是衡量牧草经济性状的基本指标[ 8] 。苜
蓿茎叶比值大,说明苜蓿茎秆家畜可食用部分就相
对较少,其利用率就少。由图 3可知,随着盐浓度的
增加,苜蓿的茎叶比波动较大。转基因苜蓿的茎叶
比在 NaCl含量为 0. 3%达到最大,为 0. 8765; 保定
苜蓿的值在 NaCl 含量为 0. 5% 时达到最大, 为
0. 8948;当 NaCl浓度为 0. 7% 时, 转基因苜蓿和保
定苜蓿均出现最小值, 分别是 0. 448和 0. 6008, 此
时苜蓿植株的叶片数量最多(图 3)。表明高盐胁迫
条件下,转基因苜蓿的叶片数量比保定苜蓿的多,其
经济价值相对较高。
图 3
盐胁迫对两种苜蓿品种茎叶比的对比
F ig. 3
Effect of salt stress to the stem/ leaf ratio
of tw o A lfalfa var ieties
2. 5
盐胁迫对苜蓿干鲜比的影响
2. 5. 1
苜蓿茎叶干鲜比
苜蓿产量与干鲜比有密
切关系,其干鲜比越高,干草的产量就越高;反之,干
草产量则变低。盐胁迫对苜蓿的干鲜比影响较大,
总体表现为下降的趋势。同等条件下, 转基因苜蓿
的干鲜比高于保定苜蓿, 尤其是在 0. 5%、0. 7%盐
胁迫下,表现得相当明显。NaCl含量为0. 5% 时,
838
第 6期 王玉祥等:转 rstB基因苜蓿耐盐性评价(简报)
转基因苜蓿的值是 0. 2738,而保定苜蓿是 0. 2165;
当 NaCl增加到 0. 7% 时, 转基因苜蓿是 0. 2668,
保定苜蓿仅为 0. 2008。并且在盐胁迫下,保定苜蓿
的叶片出现褐化现象,盐浓度为 0. 3%时,褐化率为
15% ,盐浓度达到 0. 7%时,褐化率达 75%, 转基因
苜蓿仅为 8%。盐胁迫对苜蓿的干草产量影响很
大,但转基因苜蓿的干草产量优于保定苜蓿(图 4)。
图 4
盐胁迫对两种苜蓿品种株高干鲜比的对比
F ig . 4
Effect o f salt stress to the dry / fr esh r at io
of t wo Alfalfa v ariet ies
2. 5. 2苜蓿根的干鲜比
如图 5 所示, 随着盐浓度
的增加,转基因苜蓿根部干物质量有所增加, 而保定
苜蓿呈现降低趋势。盐浓度为 0. 3%时,保定苜蓿
根部积累的干物质最低, 转基因苜蓿在盐浓度为
0. 5% ,根部干物质积累最多。而在各个处理中, 转
基因苜蓿根的干鲜比都高于保定苜蓿, 说明转基因
苜蓿的抗逆能力高于对照保定苜蓿。
图 5
盐胁迫对两种苜蓿品种根干鲜比的对比
F ig . 5
Effect of salt stress to the ro ot dry / fr esh r atio
of t wo Alfalfa v ariet ies
2. 6
盐胁迫对苜蓿根长的影响
植物根系越发达,
其抗逆性就越强, 适应性也就越强[ 9, 10]。如图 6 所
示,随着盐浓度增大,苜蓿根的长度逐渐减少。随着
NaCl含量增加,转基因苜蓿的根长变化比较小, 即
对盐胁迫较不敏感; 保定苜蓿的降低速度较快, 即
对盐胁迫较敏感。而且, 转基因苜蓿的须根数以及
须根长度均多于保定苜蓿, 当盐浓度达到 0. 3%时,
保定苜蓿有 30% 根出现褐化现象, 在盐浓度达到
0. 7%时,褐化率达 90% ,而转基因苜蓿仅为 15%。
图 6
盐胁迫对两种苜蓿品种根长的对比
F ig. 6
Effect of salt stress to the ro ot leng th
of tw o A lfalfa var ieties
2. 6
抗盐性指标分析
由表 1可知,盐胁迫对转基因苜蓿和保定苜蓿
的根长、干鲜比、茎叶比、根干鲜比具有明显影响。
方差分析表明,转基因苜蓿和保定苜蓿各个指标之
间均具有一定差异。其中, 根长在盐浓度为 0时,差
异显著 ( P < 0. 05) ; 干鲜比、茎叶比在盐浓度为
0. 3%时,差异显著( P< 0. 05) ; 根干鲜比在盐浓度
为0. 3%时, 差异显著( P< 0. 05)。
3
讨论与结论
NaCl胁迫不但可以降低苜蓿种子的发芽率,而
且对苜蓿的株高、根长、茎叶比、干鲜比、死亡率以及
根长等都产生很大的影响[ 10~ 12] 。在盐胁迫下, 苜蓿
的上述指标都产生了变化, 不同指标变化趋势不同,
且不同材料间变化量差异显著。大量试验表
明[ 4 , 8, 9, 11~ 15] ,耐盐性较强苜蓿种的株高以及根长都
优于耐盐性较弱的种, 且植株死亡率小。在盐胁迫
下,保定苜蓿的叶片和根部褐化率较为严重,在盐浓
度为 0. 7%时,分别高达 75%、90%, 而转基因苜蓿仅
为 8%、15%,说明转基因苜蓿具有较强的耐盐性。


本试验结果显示[ 4, 9, 13] ,盐胁迫下转基因苜蓿和
保定苜蓿的农艺指标均发生了明显变化, 2种苜蓿
各个指标间的差异均达到显著或极显著水平。其
中,死亡率、根长、株高都与盐浓度呈现一定的变化
关系,即与盐浓度高度相关,这说明盐胁迫对它们的
影响显著,与前人的研究结果一致[ 4, 9~ 14, 15]。因此,株
高、根长和植株死亡率等指标能够反映出供试材料的
耐盐性,故可将其作为苜蓿耐盐性研究的主要指标。
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表 1
耐盐性比较
T able 1
Comparision of the salt to ler ence




NaCl 浓度 NaCl Content
( % ) 0 0. 3 0. 5 0. 7
根干/鲜比
Dry/ Fresh of Root
转基因苜蓿
Transg enic Alfalfa
0. 3211
0. 02Aa 0. 3249
0. 03Aa 0. 33
0. 02Aa 0. 3231
0. 04Aa
保定苜蓿
Baoding Alfal fa
0. 2787
0. 06Aa 0. 2232
0. 03Aa 0. 2488
0. 06Ab 0. 2635
0. 06Ab
干/鲜比
Dry/ Fresh
转基因苜蓿
Transg enic Alfalfa
0. 2765
0. 03Aa 0. 2528
0. 02Aa 0. 2738
0. 02Aa 0. 2648
0. 02Aa
保定苜蓿
Baoding Alfal fa
0. 2571
0. 05Aa 0. 2185
0. 02Ab 0. 2165
0. 22Bb 0. 2218
0. 03Bb
茎/叶比
L eaf/ Stem
转基因苜蓿
Transg enic Alfalfa
0. 7788
0. 23Aa 0. 7935
0. 17Aa 0. 7283
0. 08Aa 0. 4912
0. 07Aa
保定苜蓿
Baoding Alfal fa
0. 819
0. 01Aa 0. 2158
0. 02Ab 0. 8948
0. 03Ab 0. 6008
0. 18Ab
根长( cm)
Root length
转基因苜蓿
Transg enic Alfalfa
43. 0
11. 8Aa 33. 4
8. 2Aa 30. 78
6. 3Aa 30. 9
6. 2Aa
保定苜蓿
Baoding Alfal fa
30. 6
6. 9Ab 26. 7
10. 1Ab 12. 4
3. 5Bb 12. 6
4. 5Bb


注:不同小写字母表示差异显著( P< 0. 05) ,不同大写字母表示差异极显著( P< 0. 01)
Note: Dif feren t sm all let ters represent signif icant di ff erence at the 0. 05 level, diff erent capital let ter s represent ext remely sign ificant diff er

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