旱鹽雙脅迫對小麥芽期的影響研究

朱永興， 郭生虎， 董建力， 關(guān)雅靜

寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究中心，寧夏銀川 750002)

?

旱鹽雙脅迫對小麥芽期的影響研究

朱永興， 郭生虎， 董建力， 關(guān)雅靜

寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究中心，寧夏銀川 750002)

[目的] 研究春小麥芽期的抗旱、耐鹽性。[方法] 以2個小麥品種寧春27號、寧春4號以及2個親本后代中13個小麥品系為研究對象，將不同小麥材料用0(CK)、1%NaCl+10%PEG、1%NaCl+15%PEG旱鹽復(fù)合處理后，測定并分析小麥芽期的發(fā)芽率、芽長、根長，計算發(fā)芽抑制率、芽長抑制率、根長抑制率。[結(jié)果] 在旱鹽雙脅迫下，芽期抗旱耐鹽性最強(qiáng)的是S129、 寧春27號(S127)、 S9，芽期抗旱耐鹽性最差的是S105、寧春4號(S126)、S75、S103。[結(jié)論] 該研究篩選出3個耐鹽性較強(qiáng)的小麥品種，為培育抗旱耐鹽品種提供材料基礎(chǔ)。

小麥；抗旱；芽期；耐鹽性

小麥作為世界上分布最廣、種植面積最大的糧食作物之一,其農(nóng)業(yè)地位的重要性不可忽視[1]。然而隨著水資源的日益匱乏及土地荒漠化、土壤鹽漬化的日趨嚴(yán)重,非生物脅迫如高鹽、干旱等對小麥品質(zhì)的提高及產(chǎn)量的增加形成了較大的負(fù)面影響[2-3]。加之非生物脅迫應(yīng)答是由多基因控制的復(fù)雜性狀,涉及到細(xì)胞防御、離子平衡、次生代謝以及能量代謝等諸多方面[4-5]。伴隨著人類社會的發(fā)展, 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中不合理灌溉現(xiàn)象愈加頻繁，全世界土壤鹽漬化問題日益嚴(yán)重[6]。小麥對鹽漬環(huán)境敏感，在鹽堿地區(qū)種植小麥，將造成其產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重下降。因此，培育抗旱、耐鹽小麥新品種已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)小麥研究的重要課題。

針對小麥的抗旱或耐鹽進(jìn)行了大量研究，而對于抗旱耐鹽的雙脅迫研究卻很少。小麥芽期是小麥耐鹽、抗旱的關(guān)鍵時期，也是決定整個生物量的重要時期，因此，芽期的耐鹽性是小麥品種耐鹽性的重要指標(biāo)[7]。該研究主要利用寧春4號(優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn))與寧春27號(耐鹽)的重組自交系后代的部分材料為研究對象[8-9]，通過對其芽期進(jìn)行旱鹽脅迫，篩選鑒定出芽期抗旱耐鹽性較強(qiáng)的材料，為今后培育抗旱耐鹽品種提供材料基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料選取的15個小麥材料寧春4號(S126)、寧春27號(S127)、S9、S32、S33、S75、S85、S88、S103、S105、S108、S117、S129、S130、S131均為該實驗室保存。

1.2方法挑選各材料飽滿整齊的籽粒100粒，用75%酒精溶液消毒3 min后，用無菌水沖洗3次，均勻的擺放在鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中。試驗設(shè)3個處理，分別為：①0(CK)、②1%NaCl+10%PEG、③1%NaCl+15%PEG，每皿中加8 mL 處理液，對照(CK)用8 mL蒸餾水處理，每個處理設(shè)3次重復(fù)，25 ℃恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。培養(yǎng)期間每隔3 d更換一次發(fā)芽盒處理液或蒸餾水，以保持溶液的相對濃度不變。

1.3測定指標(biāo)培養(yǎng)3 d后統(tǒng)計發(fā)芽率；培養(yǎng)10 d后，測量各材料的芽長、根長。

1.4數(shù)據(jù)分析用DPS分析程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和差異顯著性分析，統(tǒng)計分析發(fā)芽抑制率、芽長抑制率、根長抑制率。

2　結(jié)果與分析

2.1旱、鹽脅迫對不同小麥材料發(fā)芽率的影響將不同小麥材料用0、1%NaCl+10%PEG、1%NaCl+15%PEG旱鹽復(fù)合處理3 d后，統(tǒng)計發(fā)芽率，計算發(fā)芽抑制率。結(jié)果顯示(圖1)：在處理②、處理③條件下，不同小麥品系發(fā)芽率都有不同程度的抑制，處理②條件下， 寧春4號(S126)、S105發(fā)芽抑制率最高，分別為25.0%、27.2%，抑制率最低的是寧春27號(S127)、 S108，分別為0%、1.7%；同樣在處理③條件下， S105發(fā)芽抑制率最高(為43.1%)，其次是寧春4號(S126)(為26.8%)，抑制率最低的是寧春27號(S127)(為3.6%)，其次是S103、 S9，發(fā)芽抑制率分別為12.1%、13.9%。可見，在旱鹽脅迫下，寧春27號(S127)、 S103、 S9耐受力最強(qiáng)，寧春27號(S127)、 S108耐受力最差。

2.2旱、鹽脅迫對不同小麥材料根長的影響圖2表明，處理②、處理③條件下，不同小麥品系根長都有不同程度的抑制，處理②條件下，根長抑制率最高的是S105，其次是寧春4號(S126)、S117、S129，根長抑制率分別為57.8%、56.5%、52.21%、53.1%；根長抑制率最低的是S75，其次是S131、 S32、 S130，根長抑制率分別為1.0%、2.2%、8.0%、14.1%；處理③條件下，根長抑制率最高的是S105，其次是S85、 寧春4號(S126)、S88、 S103，根長抑制率分別為63.1%、57.5%、51.7%、51.0%；根長抑制率最低的是S75，其次是S131、 S9、 寧春27號(S127)，分別為19.6%、26.1%、28.4%、32.8%；以上說明，旱鹽雙脅迫下，根長抑制率最低的是S75、S131，說明旱鹽雙脅迫對S75、S131影響較小。

圖1　旱鹽脅迫下不同小麥品系發(fā)芽抑制率表現(xiàn)情況Fig.1　Inhibition rate of germination of various varieties of wheat under drought and salt stress

圖2　旱鹽脅迫下不同小麥品系根長抑制率表現(xiàn)情況Fig.2　Inhibition rate of root length of various varieties of wheat under drought and salt stress

2.3旱、鹽脅迫對不同小麥材料芽長的影響圖3表明，處理②、處理③條件下，不同小麥品系芽長都有不同程度的抑制，處理②條件下，芽長抑制率最高的是S105，其次是S88、 103，分別為61.7%、35.2%、28.7%；芽長抑制率最低的是S129，其次是S33、 S9 、S32、 寧春27號(S127)，為0.3%、3.5%、5.3%、8.0%、8.6%。在處理③條件下，芽長抑制率最高的是S105，其次是S75、 S88、 103，分別為78.7%、55.6%、46.9%、41.8%；芽長抑制率最低的是S129，其次是S33、 寧春27號(S127)、 S32、 S9，分別為2.2%、7.8%、15.1%、16.2、16.8%。因此說明，旱鹽雙脅迫下，S129、 S33、寧春27號(S127)、 S32、 S9的耐受性最強(qiáng)。

圖3　旱鹽脅迫下不同小麥品系芽長抑制率表現(xiàn)情況Fig.3　Inhibition rate of shoot length of various varieties of wheat under drought and salt stress

3　結(jié)果與討論

旱、鹽逆境脅迫是影響小麥產(chǎn)量的主要因素, 小麥的芽期也是決定小麥產(chǎn)量的重要時期。為研究春小麥芽期的抗旱、耐鹽性，該研究主要利用寧春4號(優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn))與寧春27號(耐鹽)及其重組自交系后代S9、S32S33、S75、S85、S88、S103、S105、S108、S117、S129、S130、S131為研究對象，通過對其進(jìn)行旱鹽雙脅迫，結(jié)果表明，在旱鹽雙脅迫下，芽期抗旱耐鹽性最強(qiáng)的是S129、 寧春27號(S127)、 S9，芽期抗旱耐鹽性最差的是S105、寧春4號(S126)、S75、 S103。寧春27號具有較強(qiáng)的抗旱耐鹽性，寧春4號高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，抗旱耐鹽性較差[8-12]，該研究對其兩者的雜交后代及其親本進(jìn)行抗旱耐鹽性鑒定，寧春27號具有較強(qiáng)的抗旱耐鹽性，與前人研究結(jié)果一致，同時，其后代S129、 S9具有較強(qiáng)的抗旱耐鹽性，為今后培育抗旱耐鹽高產(chǎn)的品種提供材料支撐。

[1] SCHLTE D, CLOSE T J, GRANER A,et al.The international barley sequencing consortium-at the threshold of efficient access to the barley genome[J] .Plant Physiol,2009, 149:142-147.

[2] TESTER M, LANGRIDGE P.Breeding technologies to increase crop production in a changing world[J] .Science, 2010,327(596):818-822.

[3] SHABALA S.Learning from halophytes: Physiological basis and strategies to improve abiotic stress tolerance in crops[J] .Ann Bot,2013,112(7):1201-1221.

[4] TEULAT B, BORRIES C, THIS D.New QTLs identified for plant water status, water-soluble carbohydrate and osmotic adjustment in a barley population grown in a grown-chamber under two water regimes[J] .Theor Appl Genet,2001, 103:161-170.

[5] BONALES-ALATORRE E, POTTOSIN I, SHABALA L, et al.Differential activity of plasma and vacuolar membrane transporters contributes to genotypic differences in salinity tolerance in a halophyte species,Chenopodiumquinoa[J] .Int J Mol Sci, 2013,14(5):9267-9285.

[6] 李建國,猴勵杰,朱明,等.土壤鹽潰化研充現(xiàn)狀及未來研究熱點[J] .地結(jié)學(xué)報, 2012，67(9)：1233-1245.

[7] 李士磊，李衛(wèi)華，霍 鵬，等． 復(fù)合鹽脅迫對小麥萌發(fā)的影響及耐鹽閾值的篩選[J]． 麥類作物學(xué)報，2012，32(2):260-264．

[8] 朱永興,張巖,郭生虎,等.不同小麥品種芽期耐鹽性鑒定研究[J] .中國農(nóng)學(xué)通報,2015,31(33):11-14.

[9] 關(guān)雅靜,張巖,郭生虎,等.小麥重組自交系不同小麥品系芽期耐性鑒定[J] .安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2016，44(1)：61-62，114.

[10] 景繼海,趙佰圖,王敏.抗旱高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥新品種——寧春27號[J].麥類作物學(xué)報,2003(4):141.

[11] 王曉宇,蘇改鳳,穆蘭海.抗旱穩(wěn)產(chǎn)小麥品種寧春27號簡介[J] .寧夏農(nóng)林科技,1999(5):25-26.

[12] 祁學(xué)福,張風(fēng)林,賈銀錄.旱地春小麥新品種──寧春27號[J] .中國農(nóng)技推廣,2001(5):30.

Study on Effects of Drought and Salt Stress on Wheat Germination Stage

ZHU Yong-xing, GUO Sheng-hu, DONG Jian-li et al

(Research Center of Agro-biotechnology, Ningxia Academy of Agricultural Sciences, Yinchuan,Ningxia 750002)

[Objective] To study the drought resistance and salt tolerance of spring wheat at the germination stage.[Method] After two varieties of wheat (Ningchun No.27 and Ningchun No.4) and 13 wheat lines in progenies of the two patents were treated with 0 (CK), 1%NaCl+10%PEG, and 1%NaCl+15%PEG, the bud germination rate, shoot length, and root length of wheat at the germination stage were measured and analyzed, and the inhibition rates of germination, shoot length, and root length were calculated.[Result] Under the double stress of drought and salt, the drought resistance and salt tolerance of S129, Ningchun No.27 (S127), and S9 were the strongest, while S105 and Ningchun No.4 (S126), S75, and S103 had the worst drought resistance and salt tolerance at the germination stage.[Conclusion] The research has sifted three varieties of wheat with strong drought resistance and salt tolerance, which can provide materials for the breeding of varieties with strong drought resistance and salt tolerance.

Wheat; Drought resistance; Germination stage; Salt tolerance

寧夏農(nóng)林科學(xué)院先導(dǎo)基金項目(NKYJ-15-14)；國家自然科學(xué)基金(31460345)。

朱永興(1979- )，男，寧夏靈武人，助研，碩士，從事植物逆境生理生態(tài)與分子生物學(xué)研究。

2016-07-27

S 512.1;Q 786

A

0517-6611(2016)26-0023-02