結縷草屬草坪草種質資源的耐鹽性評價

李珊，陳靜波，郭海林，宗俊勤，張芳，禇曉晴，蔣喬峰，丁萬文，劉建秀＊

（1.南京農業大學園藝學院，江蘇 南京210095；2.江蘇省中國科學院植物研究所，江蘇 南京210014）

中國有各類鹽堿地約3 460萬hm2，主要分布在內陸干旱地區和沿海地區［1，2］。大量鹽堿地的存在縮小了耕地面積，草地退化的趨勢日益嚴重［3］，惡化了生態環境［4］，限制了中國農林經濟的發展和人民生活水平的提高。為改善生態條件和提高分布于鹽堿地區城鄉綠化美化的水平，作為主要陸地生態系統之一的草地［5］，任務艱巨，因此，選育抗鹽的草坪草種顯得越來越重要［6］。

在常見暖季型草坪草中，一般海雀稗（Paspalumvaginatum）、溝葉結縷草（Zoysiamatrella）、細葉結縷草（Z.tenuifolia）等耐鹽性最強，鈍葉草（Stenotaphrumsecundatum）耐鹽性較強，狗牙根（Cynodondactylon）耐鹽性中等，結縷草（Z.japonica）耐鹽性較弱，假儉草（Eremochloaophiuroides）對鹽敏感［7］。結縷草屬植物是應用較廣泛的暖季型草坪草，屬內耐鹽性變異較大，是耐鹽育種的理想材料［8－12］。我國是全球結縷草屬植物分布最廣泛、儲蓄量最大的國家，但我國結縷草屬植物耐鹽性的育種工作卻遠落后于美國和韓國，主要原因是我國結縷草種質資源的研究起步晚［8］。

耐鹽性的評價與鑒定是耐鹽品種篩選的基礎，是耐鹽性研究的基礎［13］。現在耐鹽評價的方法和指標很多，不同的研究者采用的方法及指標不同，得出的結論差異很大。李亞等［14］采用砂培法以耐鹽系數和耐鹽指數為指標對36份中國結縷草屬植物的匍匐莖小苗進行耐鹽評價，認為細葉結縷草和大穗結縷草（Z.macrostachya）的耐鹽性相當，強于中華結縷草（Z.sinica）。而Marcum［10］用水培法以葉片枯黃率為指標對57份結縷草屬草坪草的地下莖培育的材料進行耐鹽性評價，結果顯示中華結縷草耐鹽性強于大穗結縷草。Lee等［15］采用水培法以葉片枯黃率對結縷草屬4個種及4個雜交種進行耐鹽性評價，認為朝鮮結縷草（Z.koreana）最耐鹽。陳靜波等［16］通過鹽水灌溉的方法，比較了短期（6周）和長期（9個月）鹽脅迫對溝葉結縷草Z123、結縷草Z080、狗牙根C291和海雀稗P006四個新選系生長影響的差異，研究表明短期鹽脅迫下以綠葉蓋度和枝葉修剪干重為指標，相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重越大，耐鹽性越強，能夠較好地評價草坪草的相對抗鹽性，并且待試材料短期的和長期的相對抗鹽性評價結果是基本一致的。

如上所述，雖然國內外學者已經對結縷草屬植物的耐鹽性研究做了一些工作，但涉及的種類和種源都有限，研究方法也各有不同，研究結果差異較大。因此本研究在前人研究的基礎上［11，17］，對江蘇省中國科學院植物研究所草業中心收集的7種103份結縷草屬種質資源，以相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重為指標，系統地對原產中國的結縷草屬野生種質資源和少部分國外引進資源進行耐鹽性評價，為結縷草屬植物耐鹽種質篩選和耐鹽育種工作提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用的材料為7種103份結縷草屬種質資源，包括56份結縷草、20份中華結縷草、12份溝葉結縷草、9份細葉結縷草、4份朝鮮結縷草、1份大穗結縷草、1份太平洋結縷草（Z.pacifica），其中包括國內常用的品種‘馬尼拉’（溝葉結縷草Z014）和‘蘭引3號’（結縷草Z077）。這些資源除少數為國外引進外，絕大多數為中國各地收集的野生資源，具體見表1。所有材料均取自江蘇省中國科學院植物所草業中心試驗地（北緯32°02′，東經118°28′，海拔30m）。

1.2 培養方法

參照Marcum［10］及陳靜波等［11］的試驗方法：2010年5月底，所有試驗材料返青后，從試驗地取大小、生長一致的草皮塊，洗凈后種植于底部用尼龍紗網包裹的塑料杯（直徑6cm，深6.5cm）中，用酸洗過的石英砂固定，每份試驗材料種植6杯（對照和處理各3杯），然后懸掛在周轉箱（66.5cm×45.5cm×17.0cm）上放溫室內進行水培。每個周轉箱內裝1／2Hoagland［Hoagland營養液配方為：Ca（NO3）25mmol／L、KNO35mmol／L、MgSO42 mmol／L、KH2PO41mmol／L、EDTA－Fe 25μmol／L、H3BO346μmol／L、MnCl29μmol／L、ZnSO40.8μmol／L、CuSO40.3μmol／L、（NH4）6Mo7O240.1μmol／L］［11］營養液43L，整個試驗期間每周換1次營養液，并用增氧泵不斷進行通氣，以維持水中的氧含量。隔天檢查箱內水位，并用自來水補充由于液面蒸發和植物吸收及蒸騰而損失的水分，同時調節pH值，使維持在5.5～6.0。

為使草坪草適應水培環境和生長一致，減少同一材料杯間的生長差異，鹽處理前先進行為期3個月左右的預培養。期間每周進行1次修剪。

1.3 鹽處理

2010年9月初開始鹽處理，鹽度為20g／L NaCl，對照不加NaCl，每處理3個重復。為防止鹽沖擊效應，鹽以每天2.5g／L的濃度逐漸增加。第8天時（即達到設定鹽度后）按各份材料修剪高度進行最后一次修剪。過4周（期間不修剪）后用目測法按每杯中綠葉面積占總面積的百分比記錄各材料綠葉蓋度［18］，收集每份材料每杯修剪的枝葉，80℃烘48h用電子天平稱重，測枝葉修剪干重［15］。

1.4 數據整理和統計分析

每份材料的綠葉蓋度和枝葉修剪干重分別與各自不加NaCl的對照相比較，用Excel 2003轉換成相對值。用SPSS 13.0對所有數據進行Duncan多重比較和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 結縷草屬種質資源的耐鹽性差異

不同材料間的相對綠葉蓋度及相對枝葉修剪干重存在顯著差異（表1）。在20g／L NaCl處理下，不同材料間的相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重的變異系數平均值分別為27.74%和69.03%，其中相對枝葉修剪干重的變異系數較大。Z093和Z5185與對照相比枝葉修剪干重分別增加了26.42%和11.93%，這2份材料在20g／L NaCl濃度時生長受到促進，而Z158與對照相比減少89.61%，生長受到明顯的抑制；在相對綠葉蓋度上，Z123和Z120與對照相比分別減少5.66%和11.00%，而Z032與對照相比減少67.33%。相對綠葉蓋度是反映鹽脅迫下草坪草觀賞性的指標，比生產上常用品種‘馬尼拉’強的有28份，比‘蘭引3號’強的材料有46份；生長速度方面以相對枝葉修剪干重為指標，比‘馬尼拉’強的有11份，比‘蘭引3號’強的材料有25份。從2個指標的分析均能看出結縷草屬種質資源耐鹽性存在較大的差異，與生產上常用品種相比，野生結縷草屬植物種質資源在耐鹽性上有很大開發前景。

采自一個地區不同地點的同種草坪草耐鹽性差異較大，海邊的比內陸或山地采集的資源更耐鹽，在材料中非常有代表性的是Z139和Z140采自膠州海邊的結縷草耐鹽性明顯的強于Z017、Z020和Z024采自膠州內地的結縷草，其中Z024與Z139和Z140的差異達到顯著水平（表1）。

表1 鹽脅迫對103份材料相對綠葉蓋度、相對枝葉修剪干重的影響Table 1 Effect of salinity stress on relative green leaf coverage，relative dry shoot clipping weight of 103accessions

續表1 Continued

續表1 Continued

2.2 結縷草屬種間的耐鹽性差異

結縷草屬植物種間的耐鹽性變異較大（表2），其中太平洋結縷草的耐鹽性最強，朝鮮結縷草的耐鹽性最差，相對綠葉蓋度分別為87.67%和42.08%，相對枝葉修剪干重分別為111.99%和22.51%。結合2個指標綜合進行分析，耐鹽性最強的為太平洋結縷草，細葉結縷草、大穗結縷草和溝葉結縷草的耐鹽性較強，中華結縷草、結縷草和朝鮮結縷草的耐鹽性中等或較弱。結縷草和中華結縷草種內的耐鹽性變異較大且部分結縷草和中華結縷草種質資源的耐鹽性也較強。

2.3 聚類分析

以相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重為指標對103份結縷草屬種質資源進行聚類分析。從聚類分析結果上看出（圖1），在歐式距離6處將103份結縷草屬種質資源分成三大類。Ⅰ類包括太平洋結縷草Z5185和細葉結縷草Z093兩份材料，20g／L NaCl處理促進了地上部分生長，并具有高的相對綠葉蓋度（＞80%），為極耐鹽類型。Ⅱ類的相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重的平均值均較高（＞70%），在歐式距離2處將其分為耐鹽、中等耐鹽類，其中9份材料屬于耐鹽類，相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重的平均值分別為68.22%和89.92%，包括細葉結縷草及少數結縷草和中華結縷草；26份材料屬于中等耐鹽類，相對綠葉蓋度的平均值為79.39%，相對枝葉修剪干重的平均值為64.47%，這一類主要是溝葉結縷草、大穗結縷草以及部分細葉結縷草、結縷草、中華結縷草。Ⅲ類相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重的平均值較低，尤其是相對枝葉修剪干重的平均值很低（30%左右）。在歐式距離3處將Ⅲ類分為弱耐鹽、鹽敏感兩類。Ⅲ類是占比重最大的一類。弱耐鹽類包含40份材料，相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重的平均值分別為74.78%和37.17%，結縷草和中華結縷草是這一類的主要組成部分；鹽敏感類包含26份材料，相對綠葉蓋度的平均值為47.53%，相對枝葉修剪干重的平均值為22.99%，這一類主要是結縷草和朝鮮結縷草。

表2 結縷草屬不同種的相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重的變異分析Table 2 The variation analysis of relative green leaf coverage and relative dry shoot clipping weight among different species of Zoysia

3 結論與討論

結縷草屬草坪草耐鹽性評價的指標很多，有葉片枯黃率［7，9－11，15］、綠葉蓋度［18］、枝葉修剪干重［9－11，15］、枝葉總干重［17］、根系修剪干重［9，15］、植株總干重［17］、有機滲透調節物（脯氨酸、甜菜堿等）含量［7］、無機離子（Na＋、Cl－、K＋等）含量［7，9，15］、泌鹽能力［10］等。有機滲透調節物含量、無機離子含量、泌鹽能力等生理指標做大規模評價時費時費力，葉片枯黃率、枝葉修剪干重、枝葉總干重、根系修剪干重、植株總干重等指標相對簡單、效率高、準確性強。陳靜波等［17］研究表明枝葉修剪干重、枝葉總干重、植株總干重3個量3個指標之間的相關性非常高，均達到0.9以上；葉片枯黃率與其他指標之間的相關性相對較低；而且2個指標的評價結果不一樣，因此需要以相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重為指標結合進行評價。

本試驗以相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重為指標，初步評價7種103份結縷草屬種質資源的耐鹽性，結果表明供試材料間的耐鹽性差異很大，而耐鹽性最強的為太平洋結縷草，細葉結縷草、大穗結縷草和溝葉結縷草的耐鹽性較強，中華結縷草、結縷草和朝鮮結縷草的耐鹽性中等或較弱。Marcum［10］研究顯示耐鹽性細葉結縷草和溝葉結縷草＞中華結縷草＞大穗結縷草＞結縷草，陳靜波等［11］研究表明抗鹽性最強多為細葉結縷草和溝葉結縷草，部分結縷草、中華結縷草的抗鹽性也較強。本研究的結果基本上與Marcum［10］和陳靜波等［11］的結果一致。

宣繼萍等［19］利用SSR標記技術進行的種間關系研究表明，結縷草、中華結縷草、朝鮮結縷草和大穗結縷草聚為一類；溝葉結縷草、小結縷草（Z.minima）和細葉結縷草聚為一類；太平洋結縷草為一類。周志芳等［20］利用等位酶研究聚類結果顯示：結縷草、中華結縷草、長花結縷草（Z.sinicavar.nipponica）、大穗結縷草聚為一類；溝葉結縷草、細葉結縷草先聚為一類，然后小結縷草、太平洋結縷草、大花結縷草（Z.macrantha）也聚到這一類；而朝鮮結縷草自成一類。有的文獻中認為細葉結縷草是溝葉結縷草的亞種［21］，而在新的中國禾本科分類中，細葉結縷草和太平洋結縷草歸為同一個種［22］。由此可見種間關系較近的太平洋結縷草、細葉結縷草和溝葉結縷草耐鹽性相似，均具有較強的耐鹽性，而中華結縷草和結縷草的多數耐鹽性中等到弱，且種內變異較大。

圖1 103份結縷草屬植物的聚類分析圖Fig.1 Dendrogram of 103 Zoysia

在20g／L NaCl濃度時不同材料間的相對綠葉蓋度和相對枝葉修剪干重的變異系數平均值分別為27.74%和69.03%，其中相對枝葉修剪干重的變異系數較大，Z093和Z5185與對照相比增加26.42%和11.93%。長期以來，人們普遍認為Na＋是造成植物鹽害的主要因素。土壤中過多的鹽分會導致土壤水勢下降，產生水分脅迫，使植物根系吸水困難，從而導致生理干旱，嚴重時甚至出現細胞內水分外滲，發生質壁分離而死亡［23］。然而，雖然高濃度的Na＋對植物有害，但植物的生長也的確需要一定量的Na＋，低濃度的Na＋不僅對植物的生長無害，相反，還有利于植物的生長［24］。Qian等［9］也研究表明低濃度的鹽處理能促進強耐鹽性結縷草屬植物的地上部分生長。可見并不是鹽對所有的草坪草都有毒害作用，適宜的鹽濃度能促進耐鹽性強的結縷草屬植物的生長。在Marcum［10］、Qian等［9］和陳靜波等［11］的試驗中均發現‘Diamond’（Z123）具有最強的耐鹽性，本試驗結果同樣表明，‘Diamond’具有很強的耐鹽性。陳靜波等［11］研究表明Z077的耐鹽性強于Z008，而李亞等［14］的研究結果顯示Z077和Z008的耐鹽性相當，本研究結果與陳靜波等［11］的相同，試驗結果的差異可能是由于試驗方法及評價指標的不同造成的。

結合表1，可以看出Ⅰ、Ⅱ類的種源主要包括太平洋結縷草、大穗結縷草、溝葉結縷草、細葉結縷草及部分中華結縷草和結縷草，分布在沿海地區或鹽堿化程度較高的地區，Ⅲ類中結縷草、中華結縷草及朝鮮結縷草是其主要成分，主要分布區為內陸地區。Lee等［15］認為海邊或水質差的地方的結縷草屬資源更耐鹽。Weng和Chen［18］研究表明來自少雨地區的結縷草屬材料比多雨和石灰巖地區的材料更耐鹽。這些結果均說明結縷草屬種源的原生境對其耐鹽性有一定的影響。

總的來看，結縷草屬種質資源在耐鹽性上存在較大差異，且許多資源的耐鹽性比生產上常用的品種強。少部分資源耐鹽性非常強，甚至在20g／L NaCl處理下生長受到了促進。這說明部分強耐鹽性的結縷草屬資源在鹽堿地的綠化具有一定的應用潛力。由于結縷草屬內不同種間雜交比較容易［25，26］，并且抗鹽性可以通過雜交遺傳給下一代［8］，因此利用本研究中選出的耐鹽資源做親本，通過雜交等育種手段，可用于結縷草屬草坪草耐鹽性的進一步遺傳改良。

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