海濱雀稗60Co-γ 射線輻射突變體耐鹽性評價

2020-04-16 12:53:06趙欣桐謝新春張巨明劉天增

熱帶作物學報 2020年3期

趙欣桐謝新春張巨明劉天增

摘? 要：以海濱雀稗（Paspalum vaginatum）的3個品種（Sea Isle 2000、Platinum、Salam）經60Co- γ射線輻射處理的突變體培育的后代為材料，在NaCl脅迫（處理鹽濃度設為0、7、21、35 g/L）條件下，通過測定葉片相對含水量、相對電導率、脯氨酸含量、葉綠素含量、根系活力等生理指標的變化來綜合評價其耐鹽性并篩選出耐鹽性較強的品種。結果表明：所有突變材料中PL-40-8對鹽脅迫的敏感性小于親本對照Platinum（PL-CK）;葉片相對含水量、葉綠素含量、根系活力均顯著高于PL-CK（P<0.05）;細胞膜破損的程度小于PL-CK，并且受鹽害所產生的脯氨酸上升幅度顯著低于PL-CK（P<0.05）。因此，該突變材料可作為耐鹽草種進一步選育及推廣。

關鍵詞：海濱雀稗;突變體;耐鹽性

中圖分類號：S543? ? ? 文獻標識碼：A

Evaluation on Salt Resistance of Mutants of Paspalum vaginatum Induced by 60Co-γ Irradiation

ZHAO Xintong， XIE Xinchun， ZHANG Juming， LIU Tianzeng*

College of Forestry and Landscape Architecture， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642， China

Abstract： The progeny of three species of Paspalum vaginatum （Sea Isle 2000， Platinum， Salam） treated with 60Co-γ ray irradiation were used as the materials， and the changes of physiological indexes such as relative water content， relative electrical conductivity， proline content， chlorophyll content and root activity were measured under NaCl stress to evaluate and select varieties with strong salt tolerance. The sensitivity of PL-40-8 to salt stress was lower than that of the parental control Platinum （PL-CK）. The relative water content， chlorophyll content and root activity of the mutants were significantly higher than PL-CK （P<0.05）. The degree of cell membrane damage was less than PL-CK， and the increase in proline produced by salt damage was significantly lower than PL-CK （P<0.05）. Therefore， the mutant material could be further selected and promoted as a salt-resistance grass species.

Keywords： Seashore paspalum; mutant; salt resistance

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.03.010

草坪為人們休閑娛樂提供舒適的環境，是城市景觀綠化的重要組成部分，也是衡量城市生態建設的重要標志。然而由于淡水資源缺乏，為節約用水，在城市園林綠化中越來越多采用再生水或循環水灌溉草坪和花卉樹木，由此導致土壤含鹽量增加，影響草坪建植和生長[1-3]。隨著土壤鹽漬化不斷加劇，使得大面積土壤將難以被利用，這使得城市綠化建設面臨嚴峻挑戰[4]。因此，培育和篩選耐鹽性強的草坪草具有重要意義，為改善利用鹽堿土壤以及生態景觀建設提供參考依據，同時還可以減少一定的經濟損失[5]。

鹽脅迫是影響草坪草生長發育的主要逆境因素之一。草坪受到鹽脅迫后，植株生長緩慢，干物質積累減少，表觀質量顯著下降。植物對鹽脅迫的適應機制主要包括滲透調節、鈉離子外排、抗氧化調節、鹽離子在組織中的分配和積累等多個方面[6]。植物通過選擇性吸收鉀、鈉、鈣等離子以及合成可溶性糖、脯氨酸和甜菜堿等滲透調節物質來維持細胞滲透勢平衡，保證植物正常的生理代謝活動[7]。脯氨酸是一種重要的滲透調節劑，研究表明，當植物遭受鹽脅迫或干旱脅迫時，脯氨酸含量迅速上升，能有效緩解逆境脅迫，提高植物耐鹽性[8]。此外，鹽脅迫下大量鈉離子破壞植物體內離子平衡，細胞的正常生理活動受到抑制。為了抵御鹽脅迫，植物普遍采取離子區域化或將鹽離子排出體外的調節機制，使其免受離子毒害。低濃度NaCl脅迫對耐鹽性較強的暖季型草坪草生長有促進作用，根系較長、生物量増加，而高濃度NaCl脅迫對草坪草生長有抑制作用[9]。

在我國南方地區，結縷草屬（Zoysia）、狗牙根屬（Cynodon）、海濱雀稗（Paspalum vaginatum）等草種被認為是比較耐鹽的暖季型草坪草種，但不同種之間及同一種不同品種之間耐鹽性差異較大[10]。海濱雀稗是禾本科黍族雀稗屬的多年生暖季型草本植物，具有較高的坪用價值[11-12]。因其主要生長于海濱、灘涂等含鹽量較高的環境中，能從海水和雨水中吸取所需要的水分和養分，并迅速發展其根部系統，是暖季型草坪草中耐鹽性較強的草種[13-14]。正是由于其耐鹽性強的特點，海濱雀稗是目前高爾夫球場、運動場選擇的重要草種，在國內外有著廣闊的市場需求[15]。目前我國對于培育具有多方優良性狀的草種技術還比較薄弱，大部分坪用草種引自國外，因此培育出適用于多方地區的種質資源具有重要意義。

輻射誘變技術可快速有效地篩選到有價值的突變體，在植物育種過程中發揮重要作用[16]。輻射誘變在牧草和草坪草育種中具有應用前景，是新品系選育和品質改良的有效手段。在目前國外的研究中，Li等[17-18]利用60Co-γ誘射線對鈍葉草（Stenotaphrum secundatum）進行性狀改良，并進一步篩選出抗寒性更優良的新種質。本研究利用60Co-γ射線對海濱雀稗的Sea Isle 2000、Platinum和Salam共3個品種進行輻射誘變后，連續篩選獲得一批突變材料。與輻射誘變前的親本材料相比，部分突變材料的坪用性狀和抗旱性得到了很大的提升，但是其耐鹽性是否優于親本材料仍然未知。因此，本研究以前期輻射誘變獲得的海濱雀稗突變體為研究材料，通過測定相關生理指標來綜合評價其耐鹽性，旨在初步評價突變體材料的耐鹽性，緩解草坪管理中的淡水消耗，發展節約型草坪。

1? 材料與方法

1.1? 材料

突變材料為經過60Co-γ射線輻射處理并經過3代選育后得到的在株高、葉長、葉寬、成坪密度等指標優于各對照的突變材料[19]和親本對照，分別為：Sea Isle 2000（SI-CK）及其輻射誘變篩選出的突變材料SI-50-1、SI-50-5、SI-60-6;Platinum（PL-CK）及其突變材料PL-40-1、PL- 40-2、PL-40-8;Salam（SLM-CK）及其突變材料SLM-45-1。

1.2? 實驗設計

實驗材料單株種植于花盆中（口徑10.0 cm，高9.0 cm），底部鋪白色紗網。基質為過1 mm篩的普通細河沙，將種植好的實驗材料放入裝有1 L 1/2 Hoagland營養液（每周更換1次）的容器中（口徑14.0 cm，高9.4 cm）后進行統一修剪與養護管理。待所有材料根系生長至突破花盆底部紗網，剪去外漏根系，繼續生長20 d后進行鹽脅迫處理。將材料放入盛有1 L 1/2 Hoagland營養液配制的不同濃度NaCl溶液（每3 d更換1次）的容器中，進行滲灌鹽脅迫。NaCl濃度梯度設置為0、7、21、35 g/L，每個材料每個濃度設3個重復。鹽處理9 d后取樣測定以下指標。

1.3? 測定指標與方法

1.3.1? 葉片相對含水量? 取剪碎混勻的葉片0.1 g，除去表面灰塵，稱其鮮重;常溫浸泡24 h后用吸水紙擦干葉片，稱重得飽和重，然后置于烘箱中，105 ℃殺青15 min，80 ℃烘干24 h，稱其干重[20]。

葉片相對含水量=[（鮮重?干重）/（飽和鮮重?干重）]/[（鮮重?干重）/（飽和鮮重—干重）]100%

1.3.2? 葉片相對電導率? 取剪碎混勻的葉片0.1000 g，剪碎，分別置于5 mL去離子水的刻度試管中，蓋上玻璃塞置于室溫下浸提12 h，測定外滲透液電導率C1，及沸水浴中浸提15 min，冷卻至室溫后搖勻，再次測定外滲透液電導率C2[21]。

相對電導率=C1/C2×100%

1.3.3? 脯氨酸含量? 取剪碎混勻的葉片0.1000 g，分別放入試管中，加入5 mL 3%的磺基水楊酸，塞上試管塞，于沸水浴中浸提10 min。取出試管，待冷卻至室溫后，吸取上清液2 mL，加2 mL冰乙酸和2 mL酸性茚三酮，于沸水浴中加入30 min，取出冷卻后向各試管中加入5 mL甲苯充分振蕩，以萃取紅色物質。靜置待分層后吸取甲苯以0號試管為對照，在波長520 nm下比色，記錄吸光值[22]。

脯氨酸含量（μg/g FW）=（CV/a）/W，由標準曲線求得。V為提取液總體積（mL），a為測定時所吸取的體積（mL），W為樣品重（g）。

1.3.4? 葉綠素含量（soil and plant analyzer development， SPAD值）? 使用SPAD計（502型，日本美能達公司生產）直接進行測定。測定時選取生長狀況一致且完全展開自上而下的倒三葉，把測量計夾在葉片上，按下“取生長狀況”鍵，所得值為SPAD值，該值與葉片的葉綠素含量成正相關。

1.3.5? 根系活力? 采用氯化苯基四氮唑（TTC）法測定。選取完整的根系，將待測根系洗凈后輕輕擦干，剪碎混合，準確稱取0.2 g，浸沒在濃度為0.4%的TTC溶液和6 mmol/L磷酸緩沖液（pH 7.0）的等量混合液中，放在人工氣候箱中，37 ℃保溫3 h，然后加入1 mol/L硫酸2 mL終止反應。擦干后加3～5 mL乙酸乙酯和少量石英砂充分碾磨。過濾后將紅色提取液移至10 mL試管，用少量乙酸乙酯沖洗殘渣2～3次，皆移入試管，最后補充乙酸乙酯至刻度。在波長485 nm下比色，記錄吸光值。

TTC還原強度=TTC還原量（?g）/根量（g）×時間（h）

1.4? 數據處理

實驗數據均以平均值表示，用Excel 2010軟件進行數據圖表分析;采用SAS 9.2軟件進行方差分析，多重比較，以及2個獨立樣本的t檢驗，各平均值的多重比較采用鄧肯式新復極差檢驗法（Duncans multiple range test， DMRT）。

2? 結果與分析

2.1? 鹽脅迫對海濱雀稗葉片相對含水量的影響

海濱雀稗各材料受到鹽脅迫后葉片相對含水量均存在一定程度的下降（圖1）。當NaCl濃度為0～21 g/L時，Sea Isle 2000和Platinum及其各自3個突變材料間的葉片相對含水量無顯著差異（P>0.05）（圖1A和圖1B）。當NaCl濃度達到35 g/L時，Sea Isle 2000（SI-CK）的突變材料SI-50-1、SI-50-5、SI-60-6的葉片相對含水量顯著高于親本材料SI-CK（P<0.05）（圖1A）。Platinum（PL-CK）的突變材料PL-40-2和PL-40-8在35 g/L的NaCl濃度下葉片相對含水量顯著高于材料PL-CK和PL-40-1（圖1B）。隨著NaCl濃度不斷增加，親本材料Salam（SLM-CK）及其突變材料SLM-45-1間的葉片相對含水量為表現出顯著差異（P<0.05）（圖1C）。