鹽脅迫對水稻恢復系苗期生長生理的影響

陳　劍，潘曉飚，謝留杰，黃善軍（臺州市農業科學研究院，浙江臨海 317000）

鹽脅迫對水稻恢復系苗期生長生理的影響

陳劍，潘曉飚，謝留杰，黃善軍
（臺州市農業科學研究院，浙江臨海 317000）

以9個不同的水稻恢復系FL478、ST500、ST1040、ST1050、ST940、ST1054、D159、9311、Y292為試材，其中以國際水稻所耐鹽品種FL478作為對照，設置0（CK）、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%共5個濃度的NaC1溶液進行鹽脅迫處理。通過對各參試恢復系幼苗生長狀況、脯氨酸含量、還原性糖含量、根系鈉鉀離子比等苗期耐鹽指標的差異顯著性以及相關性進行分析，以期篩選出相對耐鹽的材料，并為進一步的水稻抗性育種和抗鹽栽培等方面的研究提供參考。

水稻恢復系；耐鹽性；苗期；生理指標

文獻著錄格式：陳劍，潘曉飚，謝留杰，等.鹽脅迫對水稻恢復系苗期生長生理的影響［J］.浙江農業科學，2016，57（7）：1039-1042.

水稻是一種鹽敏感作物，土壤鹽堿化是影響水稻產量的主要限制因子之一［1-3］，對水稻耐鹽性的研究已成為當今農業發展的重要課題之一。深入開展水稻各個生長時期的耐鹽性研究，充分了解鹽脅迫對水稻的影響機制以及水稻的耐鹽機理，對于發掘水稻品種在鹽堿地區的產量潛力、進一步擴大水稻的栽種面積、保證糧食安全和改善生態環境都具有十分重要的意義。本研究試圖通過對各參試恢復系苗期被測指標的差異顯著性以及相關性進行分析，篩選出相對耐鹽的材料，并為進一步的水稻抗性育種和抗鹽栽培等方面的研究提供參考。

1　材料與方法

1.1供試材料

供試材料共9個，其中ST1040、ST940、ST1050、D159、ST1054、ST500、Y292是臺州市農科院篩選出的水稻耐鹽恢復系，9311是大面積應用的兩系恢復系，以國際水稻所耐鹽品種FL478作為對照。

1.2處理設計

將供試材料完成催芽處理后，取出芽長基本一致的種子置于96孔板（12 cm×8 cm）中，每孔的底部剪去2 mm保證進水和根系生長，8顆1行，每個材料2行，每組材料之間空1行，設置3組重復。將96孔板置于方形塑料盤中，加清水和部分營養液［4］，將幼苗培養至2～3葉期，再將幼苗移至溫室大棚，以含不同濃度NaC1的營養液進行鹽脅迫處理，每天補足因蒸發和蒸騰所失的水分，每3 d更換1次培養液，14 d后測定各項耐鹽性指標。

1.3測定指標及方法

相對苗高指鹽脅迫處理的秧苗高度與對照苗高之比。從莖基部到上部最長葉端的距離即為苗高。

死葉率。鹽脅迫處理的死葉片數占總葉數的百分比。

相對莖葉鮮重和相對根系干重。鹽處理結束后，取出全部植株，自來水沖洗干凈后再用蒸餾水洗凈，將地上部與根系分開，濾紙吸干，將根部105℃下殺青5 m in，80℃下烘干至恒重，分別稱量地上部鮮重與根系干量。鹽脅迫處理與對照的莖葉鮮重之比即為相對莖葉鮮重。鹽脅迫處理與對照根系干重之比即為相對根系干重。

相對根系Na+/K+含量比值（簡稱Na+/K+值）。鹽脅迫處理的根系Na+/K+值與對照的根系Na+/K+值之比。稱取烘干的根系0.1 g，用火焰光度計法（濃H2S04-H202消煮）進行，重復3次，取平均值。

相對脯氨酸含量。鹽脅迫處理的脯氨酸含量與對照的脯氨酸含量之比。用3%磺基水楊酸提取脯氨酸，酸性茚三酮比色法測定其含量。

相對總糖含量。鹽脅迫處理的總糖含量與對照的總糖含量之比。總糖含量采用DNS法即3，5-二硝基水楊酸比色法測定。

2結果與分析

2.1不同濃度鹽脅迫對水稻幼苗各形態指標的影響

在考查的4個水稻幼苗形態指標中，相對苗高、相對莖葉鮮重和相對根系干重在鹽脅迫下一般表現為降低趨勢，其數值越大，表示該品種耐鹽性越強；而死葉百分率在鹽脅迫下一般呈現上升趨勢，其數值越大則表示該品種耐鹽性越弱。

由表1可知，各參試品種的相對苗高、相對莖葉鮮重和相對根系干重數值均小于1，且隨著鹽濃度的升高呈降低趨勢，而死葉百分率則隨著鹽濃度的升高而逐漸提高。由相對苗高來看，各參試品種整體表現均優于對照品種FL478，只有Y292在1.0%濃度下相對苗高略低于對照品種；由相對莖葉鮮重來看，ST500表現要差于對照品種，D159在1.0%濃度下相對莖葉鮮重略低于對照品種，其余品種表現均優于對照品種；由相對根系干重來看，ST1050、D159、ST1054整體表現優于對照品種，其余品種整體表現則不如對照品種；由死葉百分率來看，ST1040、ST940、ST1050、ST1054和Y292耐鹽性要強于對照品種，9311和ST500耐鹽性不如對照品種，D159在低鹽濃度下具有較強的耐鹽性，在1.0%濃度下耐鹽性要弱于對照品種。

表1　鹽脅迫下各恢復系形態指標

2.2不同濃度鹽脅迫對水稻幼苗耐鹽生理指標的影響

考查的3個水稻幼苗耐鹽生理指標為相對Na+/K+、相對脯氨酸和相對總糖，在鹽脅迫下一般均表現為上升趨勢（表2），其數值越大表示該品種耐鹽性越弱。

表2　鹽脅迫下各恢復系耐鹽生理指標

由表2可知，各參試品種的相對Na+/K+、相對脯氨酸和相對總糖均隨著鹽濃度的增加呈上升趨勢。由相對Na+/K+來看，9311、D159、ST1054和ST500表現出的耐鹽性要弱于對照品種FL478、 ST1040耐鹽性要強于對照品種，其余品種整體表現出的耐鹽性要強于對照品種，但是在1.0%濃度下耐鹽性則不如對照品種；由相對脯氨酸來看，ST1040和9311耐鹽性要弱于對照品種FL478、ST940、D159、ST1054和ST500表現出的耐鹽性要強于對照品種，ST1050和Y292在低鹽濃度下具有較強的耐鹽性，在高鹽濃度下耐鹽性要弱于對照品種；由相對總糖來看，ST1040、ST940和Y292耐鹽性要強于對照品種，ST1050、9311、D159和ST500耐鹽性要弱于對照品種。

2.3水稻苗期各耐鹽指標的變異系數

對參試的9個水稻恢復系品種的7項苗期耐鹽性指標的變異系數進行分析。由表3可知，不同的耐鹽指標都存在一個能產生最大變異的鹽脅迫濃度范圍，但是不同的指標獲得最大變異的鹽濃度不完全相同。相對苗高和相對Na+/K+在1.0%鹽濃度下品種間的變異系數最大，相對莖葉鮮重在0.6%鹽濃度下品種間的變異系數最大，相對根系干重、死葉百分率、相對脯氨酸和相對總糖在0.4%鹽濃度下品種間的變異系數最大。因此，以相對苗高和相對Na+/K+作為耐鹽性鑒定指標時，選擇1.0%鹽脅迫濃度較為合適；以相對莖葉鮮重作為耐鹽性鑒定指標時，選擇0.6%鹽脅迫濃度較為合適；選擇相對根系干重、死葉百分率、相對脯氨酸和相對總糖作為耐鹽性鑒定指標時，選擇0.4%鹽脅迫濃度較為合適。

表3　不同濃度鹽脅迫下各耐鹽指標的變異系數%

2.4不同耐鹽指標間的相關性分析

各項苗期耐鹽指標的相關性（表4）分析表明，相對Na+/K+與死葉百分率、相對總糖之間的相關性最高，相關系數分別為0.793和0.756，均達到極顯著水平；死葉百分率與相對苗高、相對莖葉鮮重均呈顯著負相關，相關系數分別為-0.652和-0.660；相對莖葉鮮重與相對苗高之間呈顯著正相關，相關系數為0.628；死葉百分率與相對總糖呈較高的正相關，相關系數為0.591；相對根系干重與相對脯氨酸、相對莖葉鮮重與相對總糖之間都呈現較高的負相關，相關系數分別為-0.440和-0.402。

表4　不同耐鹽指標間的相關性

3　小結與討論

3.1水稻恢復系苗期耐鹽性鑒定指標的選擇

在對不同水稻品種進行苗期耐鹽性評價時，由于長期以來缺乏統一的鑒定指標，也不清楚品種間各項耐鹽性狀存在最大變異的鹽濃度閾值［5］，因此，在研究水稻耐鹽遺傳性以及篩選強耐鹽水稻品種時，往往需要設置多個鹽濃度處理，測定多項指標，包括表型指標、生物量指標和生理生化指標等，既增加工作量，也不利于同類資料的比較［6-8］，選擇合適的鹽處理濃度和高效準確的鑒定指標對水稻耐鹽性種質資源篩選和遺傳研究有重要意義。

雖然水稻苗期形態學指標能直觀反映水稻耐鹽性的強弱，但無法提供耐鹽性生理機制的有關信息，因此本研究從形態學和生理學指標入手，以期更準確地判斷參試各恢復系苗期的耐鹽性強弱，以及尋找各耐鹽性指標間的相關性。以往水稻苗期的耐鹽性研究多以水稻某些受害性狀值為對象，分析其與水稻耐鹽性的關系，本研究采用的性狀相對值是各濃度鹽處理與空白對照的性狀比值，可以更直觀準確地反映鹽脅迫對水稻各性狀的影響，進而可以更準確地判斷各品種間耐鹽性的差異。通過對各項耐鹽指標間的相關性進行分析表明，死葉百分率與相對苗高、相對莖葉鮮重均呈顯著負相關，相關系數分別為-0.652和-0.660；死葉百分率與相對Na+/K+呈極顯著正相關，相關系數為0.793；死葉百分率與相對總糖呈較高的正相關，相關系數為0.591。因此，可以先以死葉百分率為指標對各恢復系耐鹽性進行初步篩選，再以相對Na+/K+等生理指標進行驗證，這與王建飛等［9］的研究結果相似。

3.2水稻恢復系苗期耐鹽性評價的鹽濃度選擇

水稻耐鹽性研究的適宜鹽濃度對于試驗結果能起到決定性作用，處理濃度過高，將導致種子和植株發芽及生長受到強烈抑制，無法表現出品種間的差異性；處理濃度太低，又可能對鹽敏感的種子和植株起不到脅迫作用。楊慶利等［10-11］研究認為，篩選水稻耐鹽性種質時可以選擇0.5%NaC1濃度，并以單株鹽害級別來進行耐鹽性分級鑒定；方先文等［12］用0.7%NaC1濃度對46份水稻種質，于2葉1心期進行耐鹽性種質篩選。本研究設置0.4%、0.6%、0.8%、1.0%四個鹽脅迫濃度，通過對不同鹽脅迫下各項耐鹽性指標的變異系數進行分析，結果表明，相對苗高和相對Na+/K+在1.0%鹽濃度下品種間的變異系數最大，相對莖葉鮮重在0.6%鹽濃度下品種間的變異系數最大，相對根系干重、死葉百分率、相對脯氨酸和相對總糖在0.4%鹽濃度下品種間的變異系數最大。由于有4項耐鹽性指標適合選擇0.4%鹽脅迫濃度，因此表明可采用0.4%濃度下的各項苗期耐鹽指標來進行進一步的苗期耐鹽性鑒定分析。

3.3參試各恢復系品種苗期耐鹽性評價

根據水稻苗期各耐鹽指標相關性以及變異系數的分析結果，本研究采用0.4%NaC1處理下的耐鹽指標測定結果來進行苗期耐鹽性評價，以死葉率進行耐鹽性初步排序，再根據其他測定指標來進行綜合比較。結果表明，ST1050、ST940和ST1054這3個品種的各項耐鹽指標表現要明顯優于其他參試品種，因此具有較強的耐鹽性；ST500與9311的各項耐鹽指標在鹽脅迫下都受到嚴重抑制，屬于鹽敏感品種；ST1040、Y292，FL478和D159只有部分耐鹽指標表現較好，具有一定的耐鹽性。

此外，已有研究結果表明了水稻苗期的某些生理指標與水稻的耐鹽性存在相關性［13-14］。本研究在苗期耐鹽性試驗中通過各項指標相關性的分析得出的結果與前人的研究一致，同時發現沒有任何苗期耐鹽指標與其余指標都有較高的相關性，說明水稻耐鹽性是一個復雜的生理活動，可能涉及多個生理因素和過程，不能只用某一項耐鹽指標來單獨評價水稻苗期的耐鹽性。

［1］ 李彬，王志春，孫志高，等.中國鹽堿地資源與可持續利用研究［J］.干旱地區農業研究，2005，23（2）：154-158.

［2］ NARAVANAN K K，RANGASAMV S R S.Genetic analysis for salt tolerance in rice［J］.Rice Genetics，1991，993：167-173.

［3］ 熊振民，蔡洪法.中國水稻［M］.北京：中國農業科技出版社，1992.

［4］ YHSH IDA S，FOMO D A，COCK J H，et al.Laboratory Manual for phisiologicalstudies of Rice［J］.Los Banos，the Philippines：The InternationalRice Research Institure，1976.

［5］ MOELJOPAW IRO S，IKEHASHI H.Inheritance of salt tolerance in rice［J］.Euphytica，1981，30：291-300.

［6］ 顧興友，鄭少鈴，嚴小龍，等.鹽濃度對水稻苗期耐鹽指標變異度的影響［J］.華南農業大學學報，1998，19（1）：30-34.

［7］ ZHEN L H，SHANON M C.Salinity effects on seedling growth and yie1d component of rice［J］.Crop Science，2000，40：996-1003.

［8］ JONES M P.Genetic analysis of salt tolerance in mangrove swamp rice［C］.In：Rice Genetics V.Proceedings of InternationalRice Genetics Symposium.Mani1a：IRRI，1985：411-422.

［9］ 王建飛，陳宏友，楊慶利，等.鹽脅迫濃度和脅迫時的溫度對水稻耐鹽性的影響［J］.中國水稻科學，2004，18（5）：449-454.

［10］ 楊慶利.水稻耐鹽性的遺傳研究［D］.南京：南京農業大學，2003.

［11］ 蔣荷，孫加祥，湯陵華.水稻種質資源耐鹽性鑒定與評價［J］.江蘇農業科學，1995（4）：15-16.

［12］ 方先文，張所兵，王艷平，等.高鹽濃度處理對水稻苗期生長的影響［J］.江蘇農業科學，2011，39（3）：69-71.

［13］ 鄭少玲，嚴小龍，連兆煌.水稻耐鹽機理的研究II.不同基因型對NaCI吸收和運轉的動力學比較［J］.華南農業大學學報，1992，13（4）：19-25.

［14］ ARJUNAN A，CHABDRASEKARAN S.Tolerance in rice（Oryza sativa L）in re1ation to salt uptake and yie1d［J］. Indian JPlant Physiol，1988，16（4）：403-406.

（責任編輯：張瑞麟）

S511

A

0528-9017（2016）07-1039-04

10.16178/j.issn.0528-9017.20160725

2016-03-02

陳 劍（1985—），男，浙江臨海人，農藝師，本科，從事植保、農產品質量安全等方面工作，E-mai1：chenrichard615 @163.com。