全 文 :1052-1057
06/2014
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
31卷06期
Vol.31,No.06
DOI:10.11829\j.issn.1001-0629.2013-0441
结缕草属植物两种耐盐评价方法的比较
陈 宣1,2,郭海林1,陈静波1,刘建秀1
(1.江苏省中国科学院植物研究所(南京中山植物园),江苏 南京210014;
2.海南省农业科学院园林花卉研究所,海南 海口571100)
摘要:为了建立操作简单而高效的结缕草属(Zoysia)植物耐盐性评价体系,本研究对水培方法的两种盐胁迫处理
方法(不同盐浓度平行处理和盐浓度逐渐增加处理)进行了比较和探讨,通过测定叶片枯黄率和枝叶修剪干质量,
并进行Pearson相关分析和一元多次回归分析,比较结缕草耐盐性。结果表明,两个盐处理方式结果基本一致,
盐浓度逐渐增加的处理方法操作简便,成本较低,试验误差较小,具有更明显的优势。该处理方法为结缕草种质
资源的大规模耐盐性评价试验提供了可靠依据。
关键词:结缕草属;耐盐性;评价方法;比较
中图分类号:S543+.903.4;Q945.78 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2014)06-1052-06*
Comparison of salinity tolerance evaluation system of Zoysiagrass
CHEN Xuan1,2,GUO Hai-lin1,CHEN Jing-bo1,LIU Jian-xiu1
(1.Institute of Botany,Jiangsu Province and the Chinese Academy of Sciences,
Nanjing Botanical Garden Mem.Sun Yat-Sen,Nanjing 210014,China;
2.Institute of Garden&Flower,Hainan Academy of Agricultural Sciences,Haikou 571100,China)
Abstract:In order to establish efficient and convenient evaluation system of salinity tolerance for Zoysia-
grass,the effects of different NaCl levels on leaf firing percentage and dry shoot clipping weight were in-
vestigated with paralel processing and gradualy increasing processing.The results showed that two pro-
cessing methods were consistent with each for salt tolerance of Zoysiagrass.The gradualy increasing pro-
cessing method could be used to quick evaluation of large-scale germplasm resources of Zoysiagrass because
it was convenient,low cost,stable and reliable.
Key words:Zoysia;salt-tolerance;methods of evaluation;comparison
Corresponding author:LIU Jian-xiu E-mail:turfunit@yahoo.com.cn
结缕草属(Zoysia)植物具有较强的耐盐性,是
盐碱地绿化和盐水灌溉绿地的首选材料。目前,国
内外许多学者也已经对暖季型草坪草的耐盐性进行
了研究,涉及耐盐性评价、耐盐机理、耐盐有关基因
克隆等多个方面[1-3]。草坪草的耐盐性评价是一个
复杂的问题,国内外对草坪草进行耐盐评价时,不同
的研究者常使用不同的培养方法、评价指标、处理时
间、处理盐分种类及盐度等[2-3],而且草坪草的耐盐
性也易受修剪程度、基质营养状况、通气状况和
pH、环境温湿度、光照强度和时间等环境条件和管
理方法等多种因素影响[4-7],其评价结果可能会有较
大差异,因此,耐盐性评价结果只是一个相对的结
果,即耐盐性是相对的[4-5]。进行草坪草耐盐评价的
培养方法有水培法(包括沙培法)、琼脂法、盆栽法以
* 收稿日期:2013-08-02 接受日期:2013-09-27
基金项目:国家科技支撑计划项目(2011BAD13B09、2012BAB03B04);江苏省农业支撑项目(BE2010309)
第一作者:陈宣(1983-),男,海南定安人,助理研究员,硕士,主要从事园林花卉植物育种与栽培研究。E-mail:chenxuan06@sina.com
通信作者:刘建秀(1964-),女,陕西宝鸡人,研究员,博导,博士,主要从事草坪草育种研究。E-mail:turfunit@yahoo.com.cn
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及田间栽培评价法等,其中水培法最常用[6,8-9]。
琼脂法多数用于种子萌芽期及幼苗期的耐盐评
价[10],但由于暖季型草坪草多数使用无性繁殖,所
以此法较少使用,而在冷季型草坪草上使用较多。
盆栽法由于草坪草种植在土中,比水培法更接近实
际盐碱地环境,但是该方法的土壤水溶液的盐度容
易变化,给试验增加了误差。田间栽培评价法反映
了草坪草在盐碱地的生长情况,最贴近实际的耐盐
能力,但由于受气候、地形等多方面因素影响,试验
环境难以控制到一致,影响试验结果的不定因素较
多,导致试验结果的误差增大。水培法是在草坪草
培养过程中均使用营养液来为其提供营养,溶液培
养法的环境比较稳定,多数用于成熟的草皮块或匍
匐茎的耐盐评价,一些草坪草苗期的评价也用此法,
操作简便,环境稳定,盐浓度容易控制,对于暖季型
草坪草而言,大规模的种质资源进行耐盐性评价可
以采用水培法来进行[7,11-12]。
目前,国内外已经对暖季型草坪草进行了广泛
的耐盐性研究,但是由于草坪草耐盐性育种时,种质
资源和杂交后代的耐盐性评价是大规模的试验,在
操作过程中必须考虑操作的方便性和成本投入,因
此,筛选耐盐品种(系)时,建立操作更加简单而高效
的评价系统显得尤为重要[13-14]。本研究在考虑处理
时间、操作的方便性和成本投入的基础上,对水培法
的两种盐胁迫处理方法进行比较和探讨,拟为结缕
草属种质资源和杂交后代的大规模耐盐性评价试验
提供可靠依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为6份坪用价值较高的优良品种和品
系(表1)。
表1 供试材料及其来源
Table 1 Zoysiagrass in this study
材料
Accession
种名
Species
来源
Sources
经度
Longitude
纬度
Latitude
Z31-3
日本结缕草×细叶结缕草
Zoysia japonica×Z.tenuifolia
江苏南京中山植物园
Nanjing,Jiangsu
118°28′E 32°02′N
Z049 日本结缕草Z.japonica 安徽省滁州市Chuzhou,Anhui 118°03′E 32°30′N
Z061 日本结缕草Z.japonica 江苏南京Nanjing,Jiangsu 118°28′E 32°02′N
105 中华结缕草Z.sinica 山东烟台Yantai,Shangdong 121°24′E 37°30′N
Z119 日本结缕草Z.japonica 江苏响水Xiangshui,Jiangsu 119°34′E 34°12′N
Z123 沟叶结缕草Z.matrella 美国引进品种 America - -
1.2 试验方法
试验参照陈静波等的方法[15],取直径5cm的
草皮块,以石英沙为基质种植于底部已经打孔的塑
料杯中(直径6cm×深度9cm),然后悬挂于周转箱
(45L)上水培(1/2Hoagland营养液),铁为螯合的
二价铁,培养期间进行不间断通气,期间每周进行一
次修剪并更换营养液。培养两个月使其生长健壮一
致,然后分别依据以下两种方式进行盐处理,盐浓度
分别为0、290、580和870mmol·L-1,试验结束时
测定叶片枯黄率(Leaf Firing Percentage,LF)和枝
叶修剪干质量(Shoot Clipping Weight,SCW)。
处理方法一:常规盐处理,选择生长健壮一致的
一批材料,用不同的周转箱按照4个浓度分别同时
进行处理,在营养液中加入不同浓度的 NaCl,其浓
度分别为0(对照)、290、580和870mmol·L-1,每
个处理3个重复。每一次加NaCl时为防止盐急性
伤害,NaCl以42mmol·L-1的浓度逐日增加,直到
规定的适合浓度为止,NaCl处理期间不进行修剪。
处理方法二:盐浓度逐级递增处理,即选择生长
健壮一致的材料,在相同的周转箱中依据盐浓度从
低到高处理同一批材料,其浓度分别为0(对照)、
290、580和870mmol·L-1,每个处理3个重复。
从0始,每一次加NaCl时为防止盐急性伤害,以42
mmol·L-1的盐浓度逐日增加,直到规定的 NaCl
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浓度至290mmol·L-1为止,该盐浓度维持两周以
后进行评价和修剪,然后在该盐浓度的基础上继续
加盐,直到规定的浓度580mmol·L-1为止,该盐浓
度维持两周以后进行评价和修剪,依此方法直到
NaCl浓度为870mmol·L-1为止,该浓度维持两周
以后进行评价和修剪,最后结束试验。每次换培养
液时一次性加入,维持NaCl浓度稳定,处理期间不
修剪。
1.3 数据分析
用Excel和SPSS软件分析各指标。根据叶片
枯黄率和枝叶修剪干质量的大小,来比较各份材料
耐盐性的强弱。以上各项指标的实测值(除叶片枯
黄率和操作时间)分别与各自的对照相比较,用Ex-
cel 2003转换成相对值,然后用SPSS 16.0对所有
数据进行Pearson相关分析和一元多次回归分析。
根据回归方程求出盐度50%(叶片枯黄率为50%和枝
叶修剪干质量为对照的50%时的盐度)。
2 结果与分析
通过回归方程的 Pearson相关系数分析(表
2),在两种盐胁迫水培处理方法中,叶片枯黄率
(LF)相对值均与盐浓度极显著正相关(P<0.01),
即随着盐浓度的提高,叶片枯黄率相对值越大,叶片
受伤害越严重,可作为盐胁迫水培处理方法的首要
观测指标。而枝叶修剪干质量(SCW)相对值与盐
浓度具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)负相
关关系,即随着盐浓度的提高,枝叶修剪干质量相对
值越小,结缕草的生长速度下降甚至停止生长。
表2 盐浓度同两个指标之间的Pearson相关系数
Table 2 The Pearson correlation coefficient between the concentration with two indicators
材料
Accession
常规盐处理
Different concentrations paralel processing
LF相对值
LF Relative value
SCW相对值
SCW Relative value
盐浓度逐级递增处理
Gradual increase processing
LF相对值
LF Relative value
SCW相对值
SCW Relative value
Z31-3 0.867** -0.824** 0.962** -0.638*
Z049 0.872** -0.557 0.950** -0.646*
Z061 0.866** -0.504 0.948** -0.739**
Z105 0.849** -0.752** 0.968** -0.612*
Z119 0.941** -0.650* 0.947** -0.757**
Z123 0.903** -0.690* 0.801** -0.698*
注:*和**表示在0.05和0.01水平上显著相关。
Note:*and**mean correlation is significant at 0.05and 0.01level,respectively.
依据叶片枯黄率,常规盐处理结果显示,耐盐性
强弱序列为Z123>Z061>Z105>Z119>Z049>
Z31-3(表3)。盐浓度逐级递增处理结果显示,耐盐
性强弱序列为Z123>Z119>Z105>Z061>Z049>
Z31-3(表4)。两个处理方式结果都说明耐盐性最
强的是Z123,最弱的是Z31-3,而Z061、Z105、Z119
则介于中间,说明这些材料具有中等的耐盐性。
依据枝叶修剪干质量,常规盐处理结果显示耐
盐性强弱序列为 Z061>Z119>Z123>Z31-3>
Z049>Z105(表3)。盐浓度逐级递增处理的结果显
示耐盐性强弱序列为Z061>Z123>Z119>Z31-3>
Z049>Z105(表4)。可见依据枝叶修剪干质量,两
个处理方法结果基本一致,耐盐性最强再生能力最
好的是Z061,其次是Z123和Z119,最弱的是Z105。
总体上,两个盐处理方法结果基本一致,常规盐
处理中Z123盐度50%为1 026mmol·L-1,盐浓度
逐 级 递 增 处 理 中 Z123 盐 度50% 为 1 107
mmol·L-1,均为最大值,表明其耐盐性最强。而
Z31-3、Z049在两个处理方式中无论叶片枯黄率还
是枝叶修剪干质量,这两份材料对盐胁迫最敏感,耐
盐性最弱,评价结果完全一致。Z061依据叶片枯黄
率评价具有中等的耐盐性,而依据枝叶修剪干质量
却显示其具有很强的耐盐性,说明在一定的盐浓度
下,可促进其较好的生长,具有一定的耐盐性,但是
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表3 常规盐处理的回归分析及盐度50%
Table 3 Salinity50%of LF and SCW by different concentrations paralel processing
指标
Indicator
种源
Accession
回归方程
Regression equation
盐度50%
Salinity50%/mmol·L-1
P
叶片枯黄率
LF
Z31-3 y=0.000 29x2-0.002 1x+0.131 0 676 0.001
Z049 y=0.000 19x2+0.002 6x+0.100 0 677 0.001
Z061 y=0.000 14x2+0.001x+0.058 3 903 0.001
Z105 y=0.000 25x2-0.002 5x+0.100 0 776 0.002
Z119 y=0.000 18x2+0.003 3x+0.056 3 708 0.000
Z123 y=0.000 11x2+0.001 1x+0.039 6 1 026 0.000
枝叶修剪干质量
SCW
Z31-3 y=-0.000 23x2-0.000 6x+0.967 1 750 0.007
Z049 y=-0.000 35x2+0.010 9x+0.689 8 746 0.063
Z061 y=-0.000 55x2+0.017 9x+1.139 1 926 0.058
Z105 y=-0.000 24x2-0.025 1x+0.884 5 232 0.009
Z119 y=-0.000 63x2+0.024 7x+0.834 3 854 0.031
Z123 y=-0.000 66x2+0.026 7x+0.707 4 807 0.029
注:x表示盐浓度(mmol·L-1),y表示各个指标在某一盐度下的相对值。下表同。
Note:xand y mean salt concentration and the relative value,respectively.The same below.
表4 盐浓度逐级递增处理的回归分析及盐度50%
Table 4 Salinity50%of LF and SCW by gradual increase processing
指标
Indicator
材料
Accession
回归方程
Regression equation
盐度50%
Salinity50%/mmol·L-1
P
叶片枯黄率
LF
Z31-3 y=0.000 082x2+0.010 4x+0.033 4 602 0.000
Z049 y=0.000 096x2+0.007 5x+0.10 623 0.001
Z061 y=0.000 18x2+0.003 3x+0.077 1 688 0.001
Z105 y=-0.000 000 06x2+0.010 7x+0.038 1 743 0.000
Z119 y=0.000 036x2+0.007 7x+0.047 9 821 0.001
Z123 y=0.000 036x2+0.004 8x+0.039 6 1 107 0.003
枝叶修剪干质量
SCW
Z31-3 y=-0.000 66x2+0.023 9x+0.710 9 746 0.037
Z049 y=-0.000 85x2+0.030 3x+0.755 9 731 0.032
Z061 y=-0.000 85x2+0.033 3x+1.112 6 904 0.009
Z105 y=0.000 20x2-0.021 8x+0.891 9 389 0.033
Z119 y=-0.000 58x2+0.019 6x+0.831 1 790 0.005
Z123 y=-0.000 97x2+0.041 7x+0.668 3 800 0.029
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盐浓度过高则对其造成严重伤害。Z105依据叶片
枯黄率具有中等的耐盐性,而依据枝叶修剪干质量
却表现为对盐胁迫非常敏感,表明在一定的盐浓度
下,Z105停止生长,但是在叶片上的表现却不明显,
说明它具有一定的耐盐性。
3 讨论
由于不合理的灌溉以及水质劣化所带来的土壤
盐渍化正以前所未有的速度蔓延,因此,耐盐草坪植
物的培育及规模化生产将是草坪业的发展方向,通
过栽培耐盐草坪草,既可增加地面覆盖以减少地表
蒸发,又可实现改良土壤,抑制土地的盐渍化。利用
水培方法进行结缕草属草坪草耐盐性评价,操作简
便,生长环境稳定,盐浓度比较容易控制[6],相关的
观测指标很多,有叶片枯黄率[4]、绿叶盖度、枝叶修
剪干质量[14]、枝叶总干质量、根系修剪干质量、植株
总干质量、脯氨酸含量、无机离子(Na+、Cl-、K+等)
含量[4]等,其中脯氨酸含量、无机离子含量等生理指
标做大规模评价时需要相关的检测仪器,操作繁琐,
费时费力,而叶片枯黄率、枝叶修剪干质量、枝叶总
干质量、植株总干质量等指标操作相对简单、效率
高、准确性强。
本研究对水培法的两种盐胁迫处理方法进行了
分析比较,结果表明,这两种方法对于结缕草耐盐性
最强的材料Z123和对盐胁迫最敏感、耐盐性最弱
的材料Z31-3都能够明确区分开来,可见这两种方
法对于结缕草耐盐性的评价结果是一致的。在
Marcum等[1]、Qian等[14]和陈静波等[16-17]的试验中
均发现Z123具有最强的耐盐性,本研究同样表明,
Z123具有很强的耐盐性。叶片枯黄率和枝叶修剪干
质量作为评价指标都能够直观表明结缕草的耐盐性,
在两种处理方法中,不同材料的枝叶修剪干质量相对
于叶片枯黄率而言,评价结果具有高度一致性,这可
能是由于结缕草属本身复杂的耐盐机制所导致的结
果,通过相关系数分析表明叶片枯黄率同盐浓度具有
显著相关关系,因此,对于结缕草的耐盐性评价应该
以叶片枯黄率为首要指标,同时结合枝叶修剪干质量
进行分析,可以获得更加可靠的结果,该分析结果同
陈静波等[10]以结缕草相对绿叶盖度和相对枝叶修剪
干质量为指标进行综合评价的结论是统一的。
两种盐胁迫处理方法相比较而言各有优缺点。
常规盐处理中,4个盐浓度处理所需时间分别为14、
21、28和35d,即完成全部试验所需时间最长为35
d,而盐浓度逐级递增处理,即在原有盐浓度的基础
之上从低浓度至高浓度进行胁迫处理的,自始至终
所需时间为63d。盐胁迫时间的长短对结缕草耐盐
性的评价影响不大,陈静波等[13]通过盐水灌溉的方
法,比较了短期(6周)和长期(9个月)盐胁迫对沟叶
结缕草Z123、结缕草Z080、狗牙根C291和海雀稗
P006共4个新选系生长影响的差异,研究表明,短
期的和长期的相对耐盐性评价结果是基本一致的。
尽管盐浓度逐级递增处理所需时间比较长,但是结
缕草经过盐浓度的逐级递增,其耐盐性不断得到驯
化和加强[18-19],试验结果更加直观地表明了结缕草
在较长时间内受到盐胁迫的生长状态,降低了试验
评价的误差,对于筛选获得强耐盐性结缕草品种结
果更加可靠。常规盐处理中4个不同盐浓度同时开
始处理,同盐浓度逐级递增处理比较而言,其操作重
复量大,盐胁迫持续时间比较短,评价误差比较大,
同时试验所需的容器、溶液、设备等是后者的两倍,
成本比较高。
4 结论
总之,对于结缕草属植物的耐盐性评价和优良
耐盐品系的筛选,两种盐胁迫处理方法都是有效可
靠的,如果进行大规模的结缕草材料评价和筛选,从
耐盐性评价结果可靠性、操作便利性和降低成本等
方面考虑,盐浓度逐级递增处理具有更明显的优势,
值得推广应用。叶片枯黄率和枝叶修剪干质量作为
评价指标均可直接指示结缕草的耐盐性强弱,相关
性分析表明叶片枯黄率同盐浓度的相关系数更高,
因此,对于结缕草的耐盐性评价应以叶片枯黄率为
首要观测指标,同时结合枝叶修剪干质量进行综合
分析,可获得更加可靠的研究结果。
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(责任编辑 武艳培
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