11個審定苜蓿品種種子萌發期耐鹽性評價

王瑞峰，王鐵梅，金曉明，盧欣石

(北京林業大學省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083)

植物生產層

11個審定苜蓿品種種子萌發期耐鹽性評價

王瑞峰，王鐵梅，金曉明，盧欣石

(北京林業大學省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083)

為確定苜蓿(Medicagosativa)種子萌發期耐鹽性鑒定的質量分數標準，明確不同鹽質量分數對苜蓿種子萌發的影響規律，從而科學、準確、快速地鑒定我國苜蓿品種的耐鹽性，分析比較了不同NaCl質量分數下的11個苜蓿審定品種的發芽勢、發芽率、苗高、根長等指標的差異。結果表明，在NaCl質量分數1.25%時各品種間的發芽勢、發芽率、苗高、根長差異均極顯著，且品種間各指標差異最大。聚類分析表明,1.25%可作為苜蓿種子萌發期耐鹽性鑒定的最佳NaCl質量分數。NaCl質量分數為0.30%時促進苜蓿根的生長，質量分數為1.00%時促進作用消失，1.25%時則抑制苜蓿根的生長。

苜蓿；萌發期；耐鹽性

我國約有667萬hm2鹽堿地[1]，土壤鹽漬化已成為當今世界農業發展所面臨的重要問題[2]。鹽分是影響作物生長和產量的一個重要環境因子，極大地制約了鹽堿地區苜蓿產業發展。培育耐鹽品種是對鹽堿地進行改良和利用的重要措施[3]。植物的耐鹽性與其遺傳因素及個體的發育階段有關，而種子在鹽堿地上能否萌發是成功定植的關鍵之一[4]。Al-khatib等[5]研究指出紫花苜蓿(Medicagosativa)在種子萌發期對鹽比較敏感，吳鳳萍等[2]認為種子能否萌發成苗是耐鹽性選擇的基礎，劉卓和徐安凱[6]認為早期進行耐鹽性選擇是最為經濟的方法，因而本試驗選取苗期對苜蓿進行耐鹽性研究。

苜蓿屬中等耐鹽植物，具有優質高產、適應性廣等特點[7]。我國擁有豐富的苜蓿資源，是苜蓿屬主要分布區之一，尤其適于栽培飼用的多年生苜蓿種[8]。劉春華和張文淑[9]對69個苜蓿品種進行苗期耐鹽性研究，指出苜蓿品種間存在耐鹽性差異,但是沒有對苜蓿萌發期進行研究。長期以來我國一直沒有形成統一的苜蓿耐鹽性鑒定標準，所以確定科學的苜蓿耐鹽性鑒定標準，快速、準確地鑒定我國苜蓿品種資源的耐鹽性，對苜蓿品種資源的合理利用具有重要的指導意義。本研究對11個審定苜蓿品種在不同NaCl質量分數脅迫下種子的發芽勢、發芽率、苗高、根長等指標進行比較，旨在分析苜蓿萌發期耐鹽性規律，為確定苜蓿耐鹽性鑒定標準奠定基礎。

1 材料與方法

1.1試驗材料 選取11份我國審定登記的苜蓿品種作為試驗材料，材料信息見表1。

1.2試驗方法 試驗參考北美苜蓿協會苜蓿種子耐鹽性鑒定校準方法[10]。配制5種不同質量分數的NaCl溶液，分別為0.30%、0.50%、0.75%、1.00%和1.25%，以蒸餾水為對照，設3次重復。挑選飽滿一致的試驗苜蓿種子，經0.50%的次氯酸鈉消毒5 min后，均勻擺放在鋪有雙層濾紙的潔凈培養皿中，每皿50粒種子，然后加入4.5 mL配制好的NaCl溶液，用塑料膜封好培養皿，放入25 ℃的培養箱中暗培養。

1.3指標測定 種子發芽(勢)率：

單項指標的相對抑制率(R)計算公式：

表1 材料及來源Table 1 List of experimental materials in this study

式中，T為某鹽質量分數下某指標的測定平均值，T0為對照下該指標的測定平均值。

單項指標耐鹽系數用下面公式計算：

苗高和根長測定：苗高和根長在加NaCl后第8天測定，每重復隨機選取10株苗，用直尺測定每株苗高和根長，以平均值表示。

1.4數據分析 用SPSS 16.0分析處理數據，用Excel作圖。

2 結果與分析

2.1鹽脅迫對種子發芽勢、發芽率的影響 方差分析表明(表2)，不同苜蓿品種的發芽勢在同一NaCl質量分數下差異均極顯著(Plt;0.01)。苜蓿種子發芽勢的變異系數隨著NaCl質量分數的增加而增加，到1.25%時達到最大，表明苜蓿品種間耐鹽性的差異隨著NaCl質量分數的增加而增大，在1.25%時差異達到最大。NaCl質量分數由1.00%到1.25%時，苜蓿種子的平均發芽勢下降了52.35%，說明NaCl質量分數1.25%時極大地抑制了苜蓿種子的萌發。

不同品種的發芽率在相同NaCl質量分數下差異顯著(Plt;0.05)或極顯著(Plt;0.01)(表3)。苜蓿品種間發芽率的變異系數隨著NaCl質量分數的增加而增大，在1.25%時達到最大。NaCl質量分數在1.25%時，中苜三號的發芽率最高，隴中的發芽率最低，此時苜蓿品種間差異極顯著(Plt;0.01)，說明在1.25%的NaCl質量分數下各品種發芽率的差異最大，可以鑒定苜蓿的耐鹽性。NaCl質量分數由1.00%到1.25%時，苜蓿品種的平均發芽率降低了40.78%，在各NaCl質量分數之間降低最大，說 明1.25%的NaCl質量分數對苜蓿種子的萌發具有強烈的抑制作用。

表2 不同質量分數NaCl脅迫下各品種間發芽勢的差異Table 2 Effects of different NaCl stress on seed germination potential of difference alfalfa cultivars

注：同列不同小寫字母表示各品種間差異顯著(Plt;0.05); *表示同列數據在0.05水平上差異顯著， **表示同列數據在0.01水平上差異極顯著。下表同。

Note: Different lower case letters within the same column show significant difference at 0.05 level. * and ** show significant difference at 0.05 and 0.01 level, respectively. The same below.

表3 不同質量分數NaCl脅迫下各品種間發芽率的差異Table 3 Effects of different NaCI stress on seed germination rate of different alfalfa cultivars

表4 不同質量分數NaCl脅迫下各品種間苗高和根長的差異Table 4 Effects of different NaCl stress on seedling height of different alfalfa cultivars

2.2鹽脅迫對苗高、根長的影響 鹽脅迫對苜蓿苗的生長有抑制作用。經方差分析表明(表4)，在NaCl質量分數為0.30%和1.25%時，不同品種間苗高呈極顯著差異(Plt;0.01)，0.50%的NaCl質量分數下差異顯著(Plt;0.05)。均值比較表明，1.25%的NaCl質量分數下苜蓿品種的平均苗高與對照的比值為0.514，苜蓿苗的生長被顯著抑制。且各品種間苗高的差異在1.25%時達到最大，說明該濃度可作為苜蓿品種耐鹽性鑒定的最佳鹽濃度。

在NaCl質量分數為0.30%時，各品種根長明顯大于對照，說明0.30%的NaCl能促進苜蓿根的生長。隨著NaCl質量分數的增加，促進苜蓿根生長的作用逐漸減弱，到1.00%時，接近于對照(0)。其中龍牧801、準格爾分別在0.50%和0.75%時即 降到對照值，其他品種則在1.00%接近于對照值。

隨著NaCl質量分數的進一步增加，到1.25%時，苜蓿根長明顯的小于對照值。方差分析表明(表4)，各品種的根長除在0.50%時差異不顯著(Plt;0.05)外，其他處理間呈顯著(Plt;0.05)或極顯著(Plt;0.01)差異。苜蓿根長的變異系數在NaCl質量分數1.25%時達到最大。

2.3不同指標的耐鹽系數比較及耐鹽性分析 方差分析(表5)表明，各品種表現在發芽率和根長的耐鹽系數呈極顯著差異(Plt;0.01)，各品種的苗高耐鹽系數呈顯著差異(Plt;0.05)。指標的耐鹽系數大則說明品種的耐鹽性強。以表5中各單項指標的耐鹽系數為依據，對其進行標準化處理，以歐氏距離的平方為相似尺度，采用離差平方和法對數據進行分層聚類(Hierarchical Cluster)，聚類結果如圖1所示。根據結果顯示，可以按耐鹽性將11個苜蓿品種分為3類，即強、中等、弱(表5)。

表5 NaCl脅迫下各品種間發芽率、苗高、根長耐鹽系數差異Table 5 Differences of salt tolerance coefficient of seed germination rate, seedling height, androot length of different alfalfa cultivars under NaCl stress

2.4在1.25%的鹽質量分數下個苜蓿品種的耐鹽性 方差分析表明(表6)，在NaCl質量分數1.25%的水平下，各品種間發芽率、根長、苗高的相對抑制率均呈極顯著差異(Plt;0.01)，以發芽率、根長、苗高的相對抑制率為依據，對11個苜蓿品種按照上述聚類方法進行聚類(圖2)，聚類結果顯示，按耐鹽性將11個苜蓿品種分為3類(表6)。兩種聚類結果有所差異，在1.25% NaCl質量分數下各指標相對抑制率的聚類結果中,中等耐鹽品種份數減少，表明該NaCl質量分數下更有利于不同品種間耐鹽性差異的表現。

圖1 各品種發芽率、苗高、根長耐鹽系數聚類樹狀圖Fig.1 Dengdrogramofdifferentcultivarsbasedonsalttolerancecoefficientofseedgerminationrate,seedlingheight,androotlength圖2 1.25%NaCl質量分數下各品種發芽率、苗高、根長抑制率聚類樹狀圖Fig.2 Dendrogramofdifferentcultivarsbasedongerminationrate,seedlingheight,rootlengthunder1.25%NaClstress

表6 1.25% NaCl脅迫下各品種間發芽率、苗高、根長相對抑制率差異Table 6 Effects of 1.25% NaCl stress on the inhibition rate of germination rate, seedling height, and root length of different alfalfa cultivars

3 討論與結論

苜蓿受鹽脅迫后表現出耐鹽性是一個極其復雜的過程，其耐鹽能力的大小是多種代謝的綜合表現[11]，用不同的指標評價同一個苜蓿品種可能得到不同的結果[12]，本試驗參考美國苜蓿種子鹽性鑒定的標準方法，即加固定體積的鹽溶液后密封培養皿[10]，這種方法有助于避免由加鹽和蒸發造成的試驗誤差，同時減少了由補充蒸餾水造成的工作量，適于大批量的苜蓿耐鹽性鑒定。通過對11個苜蓿品種進行耐鹽性研究，結果表明，NaCl質量分數為1.25%時，各苜蓿品種的發芽勢、發芽率、苗高及根長均達到極顯著差異(Plt;0.01)，且在該質量分數下各品種的發芽勢、發芽率、苗高、根長的變異系數最大，是耐鹽性鑒定的最佳NaCl質量分數。以發芽率、苗高、根長3個指標的耐鹽系數和1.25%NaCl質量分數對各指標的相對抑制率分別進行聚類分析，在1.25% NaCl質量分數下各指標相對抑制率的聚類結果中，中等耐鹽品種份數減少，表明該NaCl質量分數下不同品種間耐鹽性的差異表現更大。

不同NaCl質量分數對苜蓿種子萌發期根的生長影響不同。0.30%的NaCl質量分數促進苜蓿根的生長，NaCl質量分數為1.00%時促進作用消失，1.25%則抑制苜蓿根的生長，促進鹽敏感品種根生長的鹽質量分數值低于抗鹽品種。韓清芳等[13]、王征宏等[14]認為低鹽質量分數促進苜蓿根的生長，本試驗進一步揭示，低鹽質量分數促進苜蓿根的生長，尤其在NaCl質量分數為0.30%時，這時的促進作用最大，隨著NaCl質量分數的增加，促進作用減弱，在1.00%時促進作用消失。

[1] 王玉祥,陳愛萍,張博.不同苜蓿品種耐鹽性初探[J].草業科學,2010,27(3):102-106.

[2] 吳鳳萍,韓清芳,賈志寬.4個白花苜蓿品系種子萌發期耐鹽性研究[J].草業科學,2008,25(8):57-62.

[3] 楊青川,康俊梅,郭文山,等.輪回選擇培育紫花苜蓿耐鹽新品系[J].中國畜牧獸醫,2008,35(5):9-12.

[4] 秦峰梅,張紅香,武袆,等.鹽脅迫對黃花苜蓿發芽及幼苗生長的影響[J].草業學報，2010,19(4):71-78.

[5] A1-khatib M,Ncneilly T,Collins J C.The potential of selection and breeding for improved salt tolerance in lucerne[J].Euphytica,1993,65:43-51．

[6] 劉卓,徐安凱.紫花苜蓿耐鹽性研究進展[J].牧草與飼料,2009,3(4):15-18.

[7] 李紅,羅新義,王玉林,等.高產高蛋白質高抗性苜蓿品種選育[J].草業學報,2002,10(1):28-32.

[8] 盧欣石.中國苜蓿屬植物遺傳資源分類整理探究[J].中國草地學報,2009,31(5):17-22.

[9] 劉春華,張文淑.六十九個首落品種耐鹽性及其二個耐鹽生理指標的研究[J].草業科學,1993,10(6):16-22.

[10] Rumbaugh M D.Salt Tolerance of Germinating Alfalfa Seeds[S].USA:NAAIC,1991.

[11] 李源,劉貴波,高洪文,等.紫花苜蓿種質耐鹽性綜合評價及鹽脅迫下的生理反應[J].草業學報,2010,19(4):79-86.

[12] 劉大林,邱偉偉,馬晶晶,等.不同苜蓿品種種子萌發時期的耐鹽性比較[J].草業科學,2009,26(9):163-169.

[13] 韓清芳,李崇巍,賈志寬.不同苜蓿品種種子萌發期耐鹽性的研究[J].西北植物學報,2003,23(4):597-602.

[14] 王征宏，楊起，張貶冰.鹽脅迫下紫花苜蓿種子的萌發特性[J].河南科技大學學報(自然科學版),2006,27(1):67-69.

Evaluationofsalttoleranceof11approvedalfalfacultivarsatseedgerminationstage

WANG Rui-feng, WANG Tie-mei, JIN Xiao-ming, LU Xin-shi

(The Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

In order to determine the optimal concentration of salt tolerance standard and confirm the effect of different concentration of NaCl on alfalfa (Medicagosativa) seed germination, seeds of 11 approved alfalfa cultivars were germinated at different concentrations of NaCl solution. The differences of germination potential, germination rate, seedling height and root length were also compared. The results showed that there were significant differences (Plt;0.01) on above indexes among the 11 cultivars when the seeds were treated with the 1.25% NaCl concentration; and the differences were the largest compared with other treatments. By cluster analysis of three indexes of seed germination rate, seedling height and root length of alfalfa, it could conclude that 1.25% of NaCl concentration should be the optimal concentration for determining the salt tolerance in seed germination of alfalfa. In additional, by analysis the relationship between root length and salt stress, it seemed that root growth of alfalfa could be promoted with 0.30% salt concentration treatment, but stopped with 1.00% salt concentration treatment. 1.25% salt concentration treatment inhibited root growth of alfalfa.

alfalfa; germination period; salt tolerance

LU Xin-shi E-mail:luxinshi304@126.com

S551+.7;Q945.34

A

1001-0629(2012)02-0213-06

2011-03-31 接受日期：2011-06-30

國家農作物品種區域試驗草品種試驗項目“苜蓿標準對照品種篩選擴繁與秋眠生態區劃”課題;國家科技支撐項目“優質多抗牧草新品種選育與良種繁育關鍵技術研究與示范”(2011BAD178B01-05)

王瑞峰(1986-)，男，內蒙古涼城人,在讀碩士生,研究方向為苜蓿栽培育種。E-mail:ruifengwang09@163.com

盧欣石 E-mail:luxinshi304@126.com