不同多花黑麥草品種萌發期耐鹽性評價

許能祥，顧洪如，程云輝，張 霞，丁成龍

（江蘇省農業科學院畜牧研究所，江蘇 南京210014）

目前全世界鹽堿地面積已有9．5億hm2，而中國各類鹽堿地的總面積達9 913．3萬hm2，約占世界鹽堿地的10%［1］。土壤鹽堿化是影響全球農業生產和生態環境的嚴重問題［2］，加上不斷增長的人口增加了對土地的需求量。另一方面伴隨著全球氣候變化，淡水資源將成為未來世界的最大制約因子，傳統農業灌溉所依賴的淡水資源短缺將不可避免，因此，耐重鹽植物的培育及規模化生產將是未來農業發展方向［3］。有關鹽堿地對植物生長和生理生化影響的研究較多［4－6］，但田間試驗相對較少。

目前對植物耐鹽的分子機制缺乏透徹了解，在眾多已分離鑒定的鹽應答基因中，許多僅是鹽脅迫的產物，對植物抵抗鹽害并沒有作用或作用很小，因此，從適應鹽生環境的鹽生植物中直接開發耐鹽作物比將耐鹽基因導入傳統作物的路徑更容易獲得成功［6］。多花黑麥草（Lolium multiflourum）是一種再生性較強的優質牧草，具有很好的抗逆性，分布廣泛，種質資源豐富。由于國內登記的多花黑麥草品種很少，培育新的品種需要花費很多時間和精力，而引進國外耐鹽且飼草品質優良的多花黑麥草品種可以節省大量的時間和精力。當前對植物耐鹽性的研究多采用表型指標，且多采用單一指標，不能真實反映植物的耐鹽性。因此，需要建立一套客觀評價牧草耐鹽性的方法，對牧草種質資源的耐鹽性進行綜合評價［7］。本研究采用人工模擬不同鹽濃度脅迫處理的方法，對24個引進多花黑麥草品種的種子萌發進行綜合評價，以期為鹽堿地初步篩選和利用牧草種質資源提供依據。

1 材料與方法

1．1 供試材料 供試的材料為江蘇省農業科學院畜牧研究所于2007年從日本引進的24個多花黑麥草品種（表1）。

1．2 試驗方法

1．2．1 試驗處理 用 NaCl（純度達99．9%）配成23．4、35．1、46．8和58．5mol／L 4個處理的鹽溶液，每個處理3次重復，對照不加鹽。在直徑90mm洗凈干燥的培養器內放入適量脫脂棉，上蓋一層濾紙，然后每個培養器中加入30mL各處理的鹽溶液，再放入100粒經消毒處理的種子，置于溫箱中，在變溫條件下15℃16h和25℃8個h進行光照培養。每日補充所損失的水分，使各處理的鹽濃度維持不變。

1．2．2 測定項目 發芽率為鹽脅迫7d后種子的發芽數；苗（根）長為鹽脅迫7d后植株苗（根）的長度；生物量和葉片含水量均采用稱量法，于鹽脅迫7d后分別將植株和葉片放入烘箱中，70℃烘至質量不變，在干燥器內冷卻至室溫后稱量。

表1 試驗材料及來源

1．3 數據處理 采用Excel和SPSS．v16．0軟件進行數據分析。

2 結果

2．1 鹽脅迫對多花黑麥草種子相對發芽率、相對苗長和相對根長的影響 為了消除各材料本身的差異，均采用相對值作為衡量耐鹽性狀指標。相對發芽率、相對苗長、相對根長隨著鹽濃度的增加呈下降趨勢，其中參試的24個材料在23．4mol／L鹽溶液濃度下的相對發芽率、相對苗長、相對根長顯著高于46．8、58．5mol／L處理（P＜0．05）（表2）。

在23．4mol／L鹽脅迫下，參試材料的相對發芽率的變化在76．8%～95．5%，只有LM03、LM07、LM08、LM09、LM14、LM16、LM19和 LM24的相對發芽率低于90%；而在58．5mol／L鹽脅迫下，相對發芽率的變化在20．2%～67．1%，其中LM05、LM07、LM10、LM12、LM13、LM17、LM18、LM20和LM23的相對發芽率高于60%，受鹽害脅迫程度相對較輕。在23．4mol／L鹽溶液濃度脅迫下，參試材料的相對苗長的變化在77．8%～123．5%，其中LM02、LM04、LM09、LM14、LM16、LM18、LM22和LM24的相對苗長低于90%；在58．5mol／L鹽脅迫下，相對苗長的變化在32．9%～61．9%，其中LM03、LM07、LM10、LM11、LM12、LM15、LM17、LM19、LM20、LM22和LM23高于50%，表明有較強的耐鹽性。相對于相對發芽率和相對苗長，鹽脅迫對相對根長的影響更大，在23．4mol／L鹽溶液濃度脅迫下，參試材料的相對根長的變化在61．2%～102．0%，其中 LM03、LM05、LM08、LM11、LM12、LM19、LM20、LM21和LM24的相對根長高于90%；在58．5mol／L鹽溶液濃度脅迫下，相對根長的變化在6．0%～41．3%，下降幅度較大，不同材料間差異明顯，其中LM12、LM13、LM21和LM22的相對根長保持在25%以上，表現出較強的耐受性。不同品種、不同鹽濃度、品種和鹽濃度的互作效應分別對相對發芽率、相對苗長和相對根長的影響差異達極顯著水平（P＜0．01）。

2．2 鹽脅迫對多花黑麥草種子相對生物量和葉片相對含水量的影響 參試材料的相對生物量和相對葉片含水量呈下降趨勢（表3）。其中參試的24個材料在23．4mol／L鹽溶液濃度下的相對生物量和相對葉片含水量顯著高于46．8、58．5mol／L處理（P＜0．05）。在23．4mol／L鹽溶液濃度脅迫下，參試材料的相對生物量的變化在49．5%～131．8%，其中LM03、LM05、LM06、LM07、LM08、LM10、LM11、LM12、LM13、LM17、LM18、LM19、LM20、LM21和LM22的相對生物量高于100%，在較低鹽溶液濃度下的植株的生物量較對照有增加；在58．5mol／L鹽溶液濃度脅迫下，相對生物量的變化在29．3%～85．6%，其中 LM03、LM10、LM11、LM12、LM19和LM22保持在80%以上，表現出較好的生長狀態。在23．4mol／L鹽溶液濃度脅迫下，參試材料的相對葉片含水量的變化在90．4%～99．9%，在58．5mol／L鹽溶液濃度脅迫下，相對葉片含水量的變化在70．4%～81．7%。表明鹽脅迫對相對葉片含水量的影響較小，除LM02外，不同材料間相對葉片含水量差異不顯著，但同一品種不同濃度差異均顯著（P＜0．05）。不同品種、不同鹽濃度、品種和鹽濃度的互作效應分別對相對生物量和葉片相對含水量的影響差異達極顯著水平（P＜0．01）。

表2 不同鹽濃度對多花黑麥草種質資源萌發期耐鹽性狀的影響

3 討論

多花黑麥草種子的相對發芽率隨著鹽濃度的增加呈下降趨勢，特別是在鹽溶液濃度達46．8mol／L以后，大部分種子的相對發芽率急劇下降。沈艷等［8］認為鹽溶液濃度在35．1～70．2mol／L時，大部分高羊茅（Festuca arundinacea）種子的相對發芽率迅速下降，且相對發芽率下降速度越快說明品種耐鹽性越差。在高鹽溶液濃度脅迫下，多花黑麥草種子相對發芽率差異性很大，其中在58．5mol／L鹽溶液濃度脅迫下，LM20的相對發芽率為67．1%，而LM08只有20．2%，表明多花黑麥草種質材料的耐鹽性有較大差異。因此，通過耐鹽性評價，獲得耐鹽性較強的材料可在鹽堿地直接種植，可能成為鹽堿地的先鋒植物，可以為畜牧業的生產發展提供優質的青綠飼料，這是下一步的研究計劃。

在較低鹽溶液濃度時，部分種質材料（LM01、LM05、LM06、LM07、LM10、LM12、LM13、LM17等）的相對根長、相對苗長和相對生物量有所增加，這可能是因為種子在一定濃度的鹽脅迫條件下，無機鹽小分子在水溶液中可以解離為相應的離子，滲透進入細胞，降低細胞水勢，控制種子的吸水速度，增加水分的吸收量，從而提高發芽整齊度、出苗速率［9］。隨著鹽濃度的增加，24個多花黑麥草種子相對發芽率、根長、苗長、生物量等指標迅速下降。大部分品種相對根長在鹽溶液濃度達35．1mol／L以后迅速下降，在46．8mol／L以后，相對苗長和相對生物量迅速下降，而葉片相對含水量保持平穩下降。鹽脅迫對多花黑麥草種子幼苗生長狀況的影響大于對萌發的影響，對幼苗根系的影響大于對生物量的影響。這與王曉棟和石鳳翎［10］、楊勁松［11］、蘆翔等［12］的研究結果一致。生物量真實反映多花黑麥草在鹽脅迫下維持生產的能力，本研究材料（LM03、LM10、LM11、LM12等）相對生物量在58．5 mol／L鹽溶液濃度脅迫下仍保持在80%以上，表現出較強的耐鹽性。王寶山等［13］、Xu［14］、祁淑艷和儲誠山［15］認為鹽脅迫導致植物生長量減少的原因主要是植物在細胞內主動積累有機化合物和蛋白類保護劑，以其維持高滲透壓，保證植物在高鹽條件下對水分的吸收，然而過多合成保護劑會使用于細胞生長的碳源減少，抑制植物的生長發育。另一方面，葉片含水量在一定范圍內與光合作用成正相關，當葉片含水量不足時，葉片細胞膨壓減小，葉片氣孔減小或關閉，CO2的利用率降低，減少了植物生長的碳源，植株生物量的積累也隨之減少。

表3 不同鹽濃度對多花黑麥草幼苗相對生物量和葉片相對含水量的影響

4 結論

本研究采用NaCl直接對24個多花黑麥草品種種子處理，測定發芽率、苗長、根長、生物量等。24個多花黑麥草種質材料耐鹽性鑒定表明，耐鹽材料為LM05、LM07、LM10、LM20和LM23，鹽敏感材料為LM03、LM08、LM09和LM16、LM03、LM11、LM22等耐鹽性排名較低，但在高濃度鹽脅迫下，其相對生物量仍保持較高水平，可對這些材料進一步研究挖掘。

［1］ 劉小京，劉孟雨．鹽生植物利用與區域農業可持續發展［M］．北京：氣象出版社，2002：1－9．

［2］ 戴高興，彭克勤，皮燦輝．鈣對植物耐鹽性的影響［J］．中國農學通報，2003，19（3）：97－101．

［3］ 林棲鳳．耐鹽植物研究［M］．北京：科學出版社，2004．

［4］ Adele M，Maria R P，Maria S．Effects of salinity on growth，carbohydrate metabolism and nutritive properties of kikuyu grass （Pennisetum clandestinum Hochst）［J］．Plant Science，2003，164：1103－1110．

［5］ Sonali S，Arun L M．Insight into the salt tolerance factors of a wild halophytic rice，Porteresia coarctata：a physiological and proteomic approach［J］．Planta，2009，229：911－929．

［6］ 劉一明，程鳳枝，王齊，等．四種暖季型草坪植物的鹽脅迫反應及其耐鹽閾值［J］．草業學報，2009，18（3）：192－199．

［7］ 吐爾遜娜依，高輝遠，安沙舟，等．8種牧草耐鹽性綜合評價［J］．中國草地，1995（1）：30－32．

［8］ 沈艷，蘭劍，謝應忠．NaC1對高羊茅萌發的脅迫效應研究［J］．種子，2009，28（12）：44－47．

［9］ 張才喜，莊天明，謝黎君，等．NaC1脅迫對不同品種番茄種子發芽特性的影響［J］．上海交通大學學報（農業科學版），1998，16（3）：209－212．

［10］ 王曉棟，石鳳翎．17份紅豆草種質材料種子萌發期耐鹽性研究［J］．種子，2008，27（7）：38－41．

［11］ 楊勁松．作物對不同鹽脅迫和調控條件的響應特征與抗鹽性調控研究［D］．南京：南京農業大學，2006：82－91．

［12］ 蘆翔，汪強，趙惠萍，等．鹽脅迫對不同燕麥品種種子萌發和出苗影響的研究［J］．草業科學，2009，26（7）：77－81．

［13］ 王寶山，趙可夫，鄒琦．作物耐鹽機理研究進展及提高作物抗鹽性的對策［J］．植物學通報，1997，14：25－30．

［14］ Xu Y L．Energy consumption in adaptability to salt stress of plant［J］．Plant Physiology Communications，1990，26（6）：54－55．

［15］ 祁淑艷，儲誠山．鹽生植物鹽漬環境的適應及其生態意義［J］．天津農業科學，2005，11（2）：42－45．