余桂紅 張鵬 馬鴻翔 王化敦 范祥云
摘要:江蘇省沿海鹽漬化灘涂面積豐富,可開墾大量農田用于農作物種植。小麥是我國重要的糧食作物,江蘇沿海灘涂開墾的麥田大多有一定程度的鹽漬化,種植常規小麥產量較低,迫切需要篩選適合該生態區氣候條件種植的耐鹽小麥品種。小麥發芽期的耐鹽性是小麥品種能否在鹽漬化土壤種植的基礎。從長江中下游麥區的江蘇省、湖北省和安徽省共收集小麥品種100份,在1.0% NaCl溶液鹽脅迫下進行發芽期耐鹽性的篩選,結束顯示,100份小麥品種在發芽期的耐鹽性差異極顯著(P<0.01),其中揚麥25、揚麥24和鄂麥25這3個品種發芽期耐鹽性最強,達到1級耐鹽,與耐鹽品種德抗961在同一耐鹽水平;寧麥13、寧23等21個品種達到較耐鹽的2級耐鹽水平。發芽期耐鹽能力達到1級和2級耐鹽的品種占全部參試品種的24%。試驗篩選出的24個發芽期耐鹽性較強的24個小麥品種可進一步用于鹽漬化土壤的全生育期耐鹽性篩選。
關鍵詞:小麥;耐鹽性;發芽期
中圖分類號: S512.101文獻標志碼: A
文章編號:1002-1302(2022)12-0087-04
收稿日期:2021-08-27
基金項目:江蘇省農業科技自主創新資金[編號:CX(20)3146];江蘇省現代農業重點研發項目(編號:BE2017337)。
作者簡介:余桂紅(1971—),女,湖北隨州人,博士,研究員,從事小麥遺傳育種研究。E-mail:njyugh@qq.com。
土壤鹽漬化嚴重影響農作物的生長,造成農作物減產。全世界鹽漬土分布廣泛,總面積達到10億 hm2,我國鹽漬土面積約占世界鹽漬土總面積的10%[1]。尤其是位于我國東部沿海地區的江蘇省,海岸線長,擁有巨大的海邊灘涂面積,江蘇省海岸灘涂面積約占我國總灘涂面積的 1/4[2]。海岸灘涂的開發可為我國農業生產提供大量的可利用土地,其中農作物的種植,尤其是小麥和水稻占有較大的比重。目前,江蘇海岸灘涂開發出的麥田土壤大多為鹽漬化土壤,小麥種植產量較低,需要種植具有一定耐鹽性的小麥品種。作物的耐鹽性是一個極為復雜的性狀,易受到環境條件的影響。作物生長周期中,不同的發育時期耐鹽性不同。前人研究認為,作物的早期發育為整個生長周期奠定了基礎,早期的逆境傷害對后期的生長及最終的產量均有較大影響。因此,處于作物發育早期的發芽期是作物耐鹽研究的重要時期[3-6]。
小麥品種之間耐鹽性差異較大,特別是處于發育早期的發芽期。近年來,國內外一些學者對小麥發芽期的耐鹽性進行了研究。張巧鳳等在發芽期對293份小麥種質進行鹽脅迫,篩選出16份發芽期高耐鹽種質[7];張婷婷等對30個春小麥品種(系)進行發芽期耐鹽性鑒定,篩選出7個發芽期高度耐鹽堿的品種[8];彭智等對328份小麥材料進行篩選,篩選出21份發芽期高耐鹽材料[9]。此外,劉旭等進行小麥發芽期的耐鹽性鑒定,獲得一批發芽期高耐鹽種質材料[10-11]。但是,目前國內小麥發芽期的耐鹽性篩選鑒定的種質資源主要為北方的,基本不適宜江蘇沿海灘涂直接種植。
在鹽漬化中低產田種植小麥,耐鹽品種無疑是關鍵,從本生態區已有品種中篩選耐鹽漬土的小麥品種是最有效和最快的途徑。本研究對近年來長江中下游麥區(江蘇省、湖北省和安徽省)育成的100份小麥品種在發芽期進行耐鹽性的鑒定和評價,為篩選適宜江蘇沿海灘涂鹽漬土種植的小麥品種提供小麥發育早期的耐鹽性依據。
1 材料與方法
1.1 供試材料
2018年10月底將從長江中下游麥區收集的100個小麥品種和來源于山東省的耐鹽品種德抗961種植于江蘇省農業科學院糧食作物研究所試驗地內,2019年6月收獲種子用于試驗,100份小麥品種的具體名稱見表1。
1.2 小麥發芽期耐鹽性鑒定
小麥發芽期耐鹽性的鑒定及評價參照余桂紅等的方法[12]進行。每處理100粒種子,用1.0% NaCl溶液進行處理,7 d 后調查發芽率,清水處理種子的發芽率作為對照,重復3次。鹽害指數計算公式如下:
鹽害指數=[(對照發芽率-處理發芽率)/對照發芽率]×100%。
小麥發芽期的耐鹽性評價是依據鹽害指數進行的,一般分為5級:鹽害指數0.0~20.0%為1級,鹽害指數20.1%~40.0%為2級,鹽害指數 40.1%~60.0%為3級,鹽害指數60.1%~80.0%為4級,鹽害指數80.1%~100.0%為5級。1級耐鹽性最強,隨耐鹽評價級數增加,耐鹽性減弱,鹽敏感性增強,5級鹽敏感性最強。
1.3 數據分析
采用Microsoft Excel 016 和SPSS 16.0進行數據的統計、運算和方差分析。
2 結果與分析
2.1 小麥發芽期耐鹽性鑒定
對100份小麥品種清水處理的發芽率進行調查統計,結果顯示,其發芽率介于63.3%~98.0%之間,其中僅有2份材料介于60%~70%之間,其余基本在80%左右或以上。對100份小麥品種在1.0%NaCl溶液鹽脅迫處理下的發芽率進行調查統計,結果顯示,其介于9.3%~85.7%之間,鹽脅迫下發芽率在20%以下的品種有7個,占總數的7%,其余品種在鹽脅迫下的發芽率均在20%以上。
100個小麥品種的鹽害指數平均值為53.12%,低于平均值的品種有43個,高于平均值的品種有57個。鹽害指數最低的品種為鄂麥25,鹽害指數5.13%,鹽害指數最高的品種為鎮麥9號,鹽害指數88.68%,其余品種的鹽害指數介于5.13%~88.68%之間。對100個小麥品種的鹽害指數用SPSS 16.0進行方差分析,結果顯示,100個小麥品種間鹽害指數差異極顯著(P<0.01),重復間無顯著差異(P>0.05,表2)。100個小麥品種和耐鹽對照德抗961的鹽害指數見表3。
2.2 小麥發芽期耐鹽性的評價
對100個小麥品種進行耐鹽性分級,耐鹽性最強的1級有3個品種,分別為揚麥24、揚麥25和鄂麥25,耐鹽對照品種德抗961發芽期的耐鹽性也屬于1級;耐鹽性較強的2級有21個品種,耐鹽性達到1級和2級的品種占總數的24%;耐鹽性中等3級有43個品種,占比為43%;耐鹽性較差的4級有27個品種,耐性性最差的5級有6個品種,耐鹽性差的4級和5級品種共占總數的33%(表4)。
3 討論與結論
植物的耐鹽性是一個極其復雜的綜合性狀,小麥種子在發芽期對鹽害脅迫極為敏感,較強的發芽期耐鹽性是保證小麥在鹽堿地種植良好出苗的關鍵,是鹽堿地種植小麥的基礎[13]。種子的發芽率可作為發芽期小麥耐鹽性鑒定的指標[14]。本試驗采用實驗室內培養皿內紙上發芽法,操作簡便,效率高,可在較短時間對大量品種進行發芽期的耐鹽篩選,而且不易受外界環境條件的影響,可快速準確地反映小麥在發育早期(發芽期)的耐鹽性。
本試驗對100個來自長江中下游麥區的小麥品種在發芽期進行鹽脅迫,調查在鹽脅迫下的發芽率,結果顯示,這100個小麥品種在發芽期的耐鹽性存在極顯著差異,其中揚麥25、揚麥24和鄂麥25這3個品種發芽期耐鹽性最強,達到耐鹽品種德抗961的水平,耐鹽性屬于1級,寧麥17、寧麥23等21個品種達到耐鹽性較強的2級,這些發芽期耐鹽性強和較強的24個品種可應用于江蘇海濱灘涂鹽漬土小麥種植的全生育期耐鹽性篩選。
參考文獻:
[1]趙秀芳,宋國香,謝志遠,等. 我國鹽堿土修復現狀與特點[J]. 環境衛生工程,2017,25(4):96-99.
[2]羅 鋒,常 曼,宋曉村,等. 江蘇沿海灘涂開發利用對策研究[J]. 水利經濟,2016,34(4):1-3,16,73.
[3]Nakhla W R,Sun W Q,Fan K,et al. Identification of QTLs for salt tolerance at the germination and seedling stages in rice[J]. Plants,202 10(3):428.
[4]Zeng P,Zhu P W,Qian L F,et al. Identification and fine mapping of qGR6.2,a novel locus controlling rice seed germination under salt stress[J]. BMC Plant Biology,202 1(1):36.
[5]Wang H L,Chen G L,Zhang H W,et al. Identification of QTLs for salt tolerance at germination and seedling stage of Sorghum bicolor L. Moench[J]. Euphytica,2014,196(1):117-127.
[6]何曉蘭,徐照龍,張大勇,等. 65個高粱種質萌芽期的耐鹽指標比較及其耐鹽性綜合評價[J]. 植物資源與環境學報,2015,24(4):52-60.
[7]張巧鳳,陳宗金,吳紀中,等. 小麥種質芽期和苗期的耐鹽性鑒定評價[J]. 植物遺傳資源學報,2013,14(4):620-626.
[8]張婷婷,于 崧,于立河,等. 松嫩平原春小麥耐鹽堿性鑒定及品種(系)篩選[J]. 麥類作物學報,2016,36(8):1008-1019.
[9]彭 智,李 龍,柳玉平,等. 小麥芽期和苗期耐鹽性綜合評價[J]. 植物遺傳資源學報,2017,18(4):638-645.
[10]劉 旭,史 娟,張學勇,等. 小麥耐鹽種質的篩選鑒定和耐鹽基因的標記[J]. 植物學報,200 43(9):948-954.
[11]王萌萌,姜奇彥,胡 正,等. 小麥品種資源耐鹽性鑒定[J]. 植物遺傳資源學報,2012,13(2):189-194.
[12]余桂紅,孫曉波,張 旭,等. 轉SbPIP1基因小麥植株的獲得及發芽期耐鹽性鑒定[J]. 分子植物育種. 012,10(4):398-403.
[13]郭 超,胡思遠,鄭青煥,等. 部分美國小麥種質資源的耐鹽性鑒定[J]. 麥類作物學報,2015,35(8):1076-1084.
[14]趙鎖勞,竇延玲. 小麥耐鹽性鑒定指標及其分析評價[J]. 西北農業大學學報,1998,26(6):80-85.