松嫩平原春小麥耐鹽堿性鑒定及品種(系)篩選

張婷婷，于 崧，于立河，李 琳，金珊珊，郭建華，張 靜

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院/黑龍江省寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163319)

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松嫩平原春小麥耐鹽堿性鑒定及品種(系)篩選

張婷婷，于 崧，于立河，李 琳，金珊珊，郭建華，張 靜

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院/黑龍江省寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163319)

為確定松嫩平原春小麥品種(系)耐鹽堿性鑒定的適宜鹽堿濃度，同時(shí)篩選耐鹽堿小麥材料，以黑龍江省試種的30個(gè)春小麥品種(系)為試驗(yàn)材料，采用不同濃度NaHCO3溶液分別在春小麥萌發(fā)期和苗期進(jìn)行鹽堿脅迫處理，篩選適合耐鹽堿性鑒定的脅迫處理濃度，并通過(guò)主成分分析、隸屬函數(shù)分析、聚類分析等方法對(duì)30個(gè)春小麥品種萌發(fā)期和苗期的耐鹽堿性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，150 mmol·L-1NaHCO3為小麥耐鹽堿性篩選的理想鑒定濃度；30個(gè)春小麥品種(系)中，九三09-1933等7個(gè)品種(系)萌發(fā)期高度耐鹽堿，北麥9號(hào)為萌發(fā)期鹽堿敏感品種；九三08-51271、龍麥36、7767為苗期高度耐鹽堿品種(系)，克旱14號(hào)、九三08-7127為苗期鹽堿敏感品種(系)；綜合評(píng)價(jià)萌發(fā)期與苗期鑒定結(jié)果，其中高度耐鹽堿的品種(系)為龍麥36和09-9933，鹽堿敏感品種(系)為九三08-7127和克旱14號(hào)，克旱7號(hào)等其他品種(系)中度耐鹽堿。

小麥；鹽堿脅迫；品種篩選；耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)

小麥?zhǔn)莾H次于玉米和水稻的第三大糧食作物，在我國(guó)糧食安全戰(zhàn)略中占有舉足輕重的地位，其播種面積占全國(guó)耕地面積的20%～30%[8]。作為國(guó)家重要的商品糧基地，松嫩平原特別是黑龍江省也是我國(guó)春小麥的主產(chǎn)區(qū)之一，而小麥的生長(zhǎng)發(fā)育受鹽堿脅迫的影響較大，鹽堿脅迫最終將導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降。因此，耐鹽堿小麥品種的鑒定篩選及其高產(chǎn)栽培研究對(duì)于穩(wěn)步提高區(qū)域小麥播種面積、產(chǎn)品質(zhì)量和農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益，保障國(guó)家糧食安全具有重要意義。在鹽堿脅迫下小麥種子萌發(fā)期與苗期是其能否完成生育周期最為關(guān)鍵的時(shí)期，其耐鹽堿性的強(qiáng)弱在萌發(fā)期影響出苗好壞，而苗期則影響成苗多少。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者分別從發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、根長(zhǎng)、胚芽鞘長(zhǎng)、苗高、第1片葉的生長(zhǎng)速率、生物量等方面[1,9-12]，開展了小麥耐中性鹽的品種篩選工作，而針對(duì)松嫩平原蘇打鹽堿土脅迫條件下小麥耐性篩選評(píng)價(jià)的研究還鮮有報(bào)道。

高長(zhǎng)宇等[13]通過(guò)對(duì)44份春小麥品種進(jìn)行萌發(fā)期和苗期的耐鹽性鑒定，篩選出4個(gè)萌發(fā)期1級(jí)耐鹽品種和2個(gè)苗期2級(jí)耐鹽品種，絕大多數(shù)品種萌發(fā)期和苗期表現(xiàn)為不耐鹽。馬雅琴和翁躍進(jìn)[14]及馬洪波等[15]研究表明，小麥的耐鹽性在不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期有所不同，萌發(fā)期耐鹽性高的材料在苗期不一定表現(xiàn)出高耐鹽性。Goudarzi和Pakniyat[16]對(duì)15個(gè)伊朗的小麥品種進(jìn)行了耐鹽性評(píng)價(jià)，依據(jù)萌發(fā)期和苗期多項(xiàng)指標(biāo)的耐鹽系數(shù)篩選耐鹽小麥品種，發(fā)現(xiàn)小麥萌發(fā)期與苗期耐鹽性沒(méi)有顯著相關(guān)性。綜上所述，研究和建立適合松嫩平原小麥萌發(fā)期和幼苗期的耐鹽堿性綜合鑒定評(píng)價(jià)方法十分必要。本研究以黑龍江省第一、第三、第四積溫帶大面積試種且性狀優(yōu)良的春小麥品種(系)為材料，結(jié)合松嫩平原西部鹽堿化土壤特征，于室內(nèi)條件下人工模擬蘇打鹽堿生境，設(shè)置不同脅迫濃度，對(duì)30個(gè)春小麥品種(系)分別進(jìn)行萌發(fā)期和苗期耐鹽堿性相關(guān)指標(biāo)的調(diào)查和測(cè)定，并通過(guò)主成分分析、隸屬函數(shù)分析、聚類分析等方法對(duì)30份材料萌發(fā)期和苗期的耐鹽堿性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選耐鹽堿品種(系)，以期為松嫩平原耐鹽堿春小麥種質(zhì)資源的鑒定評(píng)價(jià)、新品種(系)選育及其配套的高產(chǎn)、高效栽培技術(shù)制定提供基礎(chǔ)理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

1　材料與方法

1.1供試材料

供試材料為黑龍江省第一、第三、第四積溫帶大面積試種且性狀優(yōu)良的30個(gè)春小麥品種(系)(表1)。

表1　供試春小麥品種(系)的編號(hào)及名稱

1.2方 法

1.2.1萌發(fā)期試驗(yàn)

每個(gè)品種(系)選取飽滿、大小一致的自然風(fēng)干種子150粒，分成3份作為3個(gè)重復(fù)，用 1%次氯酸鈉消毒20 min，蒸餾水沖洗3遍，將種子置于20 ℃的培養(yǎng)箱中進(jìn)行黑暗培養(yǎng)，以濾紙為發(fā)芽床。濾紙分別用濃度為50、100、150、200和250 mmol·L-1NaHCO3溶液浸潤(rùn)進(jìn)行脅迫處理(分別用50SA、100SA、150SA、200SA和250SA表示)，以蒸餾水為對(duì)照(CK)。處理期間每天補(bǔ)充蒸發(fā)的水分，使各處理鹽堿濃度保持基本恒定。處理后逐日統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù)，共調(diào)查7 d。在處理后第8天對(duì)芽長(zhǎng)(即苗高)、胚根長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量并統(tǒng)計(jì)根數(shù)，每個(gè)處理測(cè)量10株，重復(fù)為3次，取平均值。根據(jù)農(nóng)業(yè)部Ny/PZT001-2002《小麥耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)，參照郎志紅的方法略有改進(jìn)[17]，進(jìn)行小麥萌發(fā)期耐鹽堿性鑒定。

發(fā)芽率=7 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

相對(duì)發(fā)芽率=處理發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率×100%

相對(duì)苗高=處理苗高/對(duì)照苗高×100%

相對(duì)根長(zhǎng)=處理根長(zhǎng)/對(duì)照根長(zhǎng)×100%

發(fā)芽勢(shì)=第3天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

相對(duì)發(fā)芽勢(shì)=處理發(fā)芽勢(shì)/對(duì)照發(fā)芽勢(shì)×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)

活力指數(shù)=幼芽干重×發(fā)芽指數(shù)

式中，Dt為發(fā)芽日數(shù)；Gt為相對(duì)應(yīng)的每日發(fā)芽數(shù)。

1.2.2苗期試驗(yàn)

經(jīng)前期預(yù)備試驗(yàn)確定NaHCO3濃度為150 mmol·L-1。每個(gè)品種(系)選取一定量籽粒飽滿、大小一致的自然風(fēng)干種子，25 ℃蒸餾水浸泡20 h后，用1%次氯酸鈉消毒20 min，蒸餾水沖洗3遍。經(jīng)人工氣候箱中恒溫?zé)o光培養(yǎng)5 d后，選取發(fā)芽整齊一致的幼苗，移植于帶有圓孔的泡沫板上，在塑料方盒(30 cm×50 cm)中將小麥放在可控氣候條件的生長(zhǎng)室內(nèi)培養(yǎng)(光強(qiáng)400 μmol·m-2·s-1，光周期14 h光照/10 h黑暗，溫度白天/黑夜20 ℃/17 ℃，相對(duì)溫度50%)，3次重復(fù)。培養(yǎng)期間前4 d用去離子水培養(yǎng)，后續(xù)用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)，每5 d更換1次營(yíng)養(yǎng)液，營(yíng)養(yǎng)液按1/4、1/2、1倍依次遞增，且其pH每次用1.0 mol·L-1NaOH或HCl調(diào)至6.0左右。參照郎志紅的方法略有改進(jìn)[17]，待幼苗長(zhǎng)至兩葉一心期開始進(jìn)行鹽堿脅迫，脅迫期間3 d更換一次營(yíng)養(yǎng)液與鹽堿溶液的混合液，脅迫7 d后測(cè)定NaHCO3脅迫處理及對(duì)照的株高、根長(zhǎng)、地上部和根干鮮重，并計(jì)算各性狀的耐鹽堿系數(shù)。耐鹽堿系數(shù)=處理值/對(duì)照值×100%。

1.2.3數(shù)據(jù)處理與分析

利用模糊綜合評(píng)價(jià)法[18-19]對(duì)小麥萌發(fā)期和苗期的耐鹽堿相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行比較分析，以對(duì)不同小麥品種(系)的耐鹽堿能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

ui=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)×100%，ui表示某品種(系)第i個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，X為此品種第i個(gè)指標(biāo)的值，Xmax和Xmin分別為第i個(gè)指標(biāo)的最大和最小值。進(jìn)一步計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值(D)。

ωj為權(quán)重，表示第j個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度，Pj為不同小麥品種各指標(biāo)經(jīng)過(guò)主成分分析所得的第j個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。再依據(jù)D值對(duì)30個(gè)小麥品種(系)萌發(fā)期和苗期耐鹽堿性進(jìn)行聚類分析。

以上數(shù)據(jù)采用Excel2003和SPSS11.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

表2　不同濃度NaHCO3處理下春小麥品種(系)的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)苗高和相對(duì)根長(zhǎng)

2　結(jié)果與分析

2.1春小麥萌發(fā)期耐鹽堿性的濃度確定

通過(guò)比較不同NaHCO3濃度對(duì)小麥種子萌發(fā)的影響，小麥品種(系)的反應(yīng)表現(xiàn)出明顯差異(表2)。NaHCO3濃度為50 mmol·L-1時(shí)，部分品種(系)的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)苗高、相對(duì)根長(zhǎng)接近或大于100%，表明低濃度NaHCO3對(duì)小麥種子萌發(fā)的影響不大；隨著NaHCO3濃度的增加，相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)苗高、相對(duì)根長(zhǎng)均呈顯著的下降趨勢(shì)，在150 mmol·L-1以上NaHCO3處理下表現(xiàn)尤其明顯；當(dāng)NaHCO3濃度達(dá)到250 mmol·L-1時(shí)北麥9號(hào)、北麥10號(hào)、克旱7號(hào)、克旱6號(hào)、龍麥35、九三08-7127、九三08-51266、九三08-51271、克07-1378相對(duì)發(fā)芽率降至10%以下。這說(shuō)明隨著NaHCO3脅迫程度的加強(qiáng)，其對(duì)小麥種子的萌發(fā)具有明顯的抑制作用。當(dāng)NaHCO3濃度大于150 mmol·L-1時(shí)，苗高表現(xiàn)急劇的下降趨勢(shì)，其中龍麥36的相對(duì)苗高在NaHCO3濃度由100 mmol·L-1升高至150 mmol·L-1時(shí)，由104.74%急劇降至25.51%；當(dāng)NaHCO3濃度為200 mmol·L-1時(shí)，九三08-51271、九三08-51266、九三08-7127、北麥9號(hào)相對(duì)苗高降至0；當(dāng)NaHCO3濃度達(dá)到250 mmol·L-1時(shí)，九三08-51271、九三08-51266、九三08-7127、北麥9號(hào)、北麥10號(hào)、克旱6號(hào)、克旱7號(hào)、克07-1378均未萌發(fā)，且其他品種(系)的相對(duì)苗高均小于20%。與苗高相比，根系的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)對(duì)NaHCO3更敏感，隨著NaHCO3濃度的升高，相對(duì)根長(zhǎng)呈現(xiàn)急劇下降的趨勢(shì)，當(dāng)NaHCO3濃度達(dá)到150 mmol·L-1時(shí)不同品種(系)在同一濃度的NaHCO3處理下表現(xiàn)出較大的差異。芽苗很小，根長(zhǎng)很短或不發(fā)根使測(cè)量造成誤差較大，因此在本研究條件下可選用150 mmol·L-1NaHCO3作為小麥耐鹽堿性鑒定的適宜濃度。

2.2春小麥萌發(fā)期各指標(biāo)的耐鹽堿系數(shù)及其相關(guān)性分析

不同小麥品種(系)萌發(fā)期各指標(biāo)的耐鹽堿系數(shù)不同，同一品種(系)不同指標(biāo)間的耐鹽堿系數(shù)也有差異(表3)。由表3可知，在同一NaHCO3濃度下各品種(系)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、地上部鮮重、地上部干重、根鮮重、根干重、根長(zhǎng)、苗高均明顯小于對(duì)照，并且下降幅度各不相同，因而任何單項(xiàng)指標(biāo)都不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)小麥萌發(fā)期的耐鹽堿性。此外，指標(biāo)間均存在不同程度的正相關(guān)(表4)，說(shuō)明這些指標(biāo)所反映的信息存在一定的重疊。因此，本研究對(duì)各指標(biāo)的耐鹽堿系數(shù)進(jìn)行了主成分分析，將多項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾項(xiàng)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，以便對(duì)小麥耐鹽堿性做出更加精確的評(píng)價(jià)。

表3　不同春小麥品種(系)萌發(fā)期的耐鹽堿系數(shù)

Gr：發(fā)芽率；Giy：發(fā)芽勢(shì)；Gi：發(fā)芽指數(shù)；Vi：活力指數(shù)；Do：地上部干重；Du：根干重；Fo：地上部鮮重；Uf：根鮮重；Rl：根長(zhǎng)；Sh：芽長(zhǎng)。表4同。

Gr:Germination rate; Giy:Germinability;Gi:Germinating index;Vi:Vitality index;Do:Dry weight of shoot;Du:Dry weight of root;Fo:Fresh weight of shoot;Uf:Fresh weight of root;Rl:Root length;Sh:Shoot height. The same as in table 4.

表4　春小麥萌發(fā)期不同指標(biāo)耐鹽堿系數(shù)間的相關(guān)系數(shù)

*:P<0.05; **:P<0.01.

2.3春小麥萌發(fā)期各品種(系)耐鹽堿性主成分分析及綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)主成分分析將萌發(fā)期10個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的耐鹽堿系數(shù)轉(zhuǎn)化成F1、F2、F3三個(gè)綜合指標(biāo)，這三個(gè)綜合指標(biāo)代表了各單項(xiàng)指標(biāo)的絕大部分信息，可以進(jìn)一步對(duì)小麥萌發(fā)期進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)(表5)。

進(jìn)一步計(jì)算得到三個(gè)綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及綜合評(píng)價(jià)值(D)(表6)，D值越大，耐鹽堿性越強(qiáng)。30個(gè)小麥品種(系)中，V3的D值最大，說(shuō)明其耐鹽堿性最強(qiáng)；V9的D值最小，對(duì)鹽堿脅迫最敏感。進(jìn)一步利用最大距離法對(duì)D值進(jìn)行聚類分析，將30個(gè)小麥品種(系)按耐鹽堿性由強(qiáng)到弱分為四類(圖1)：第一類為高耐鹽堿品種(系)，包括V3、V30、V23、V20、V8、V2、V14、V11和V12；第二類為耐鹽堿品種(系)，包括V19、V21、V28、V18、V7、V15和V29；第三類為中度耐鹽堿品種(系)，包括V24、V27、V25、V16、V17、V26、V13、V1、V5和V2；第四類為鹽堿敏感品種(系)，包括V10、V6、V4和V9，其中V9對(duì)鹽堿高度敏感。

表5　春小麥萌發(fā)期主成分分析的綜合指標(biāo)及其貢獻(xiàn)率和特征值

2.4春小麥苗期各指標(biāo)的耐鹽堿系數(shù)及其相關(guān)性

不同小麥品種(系)苗期各指標(biāo)的耐鹽堿系數(shù)不同，同一品種(系)不同指標(biāo)間的耐鹽堿系數(shù)也不相同(表7)。在鹽堿脅迫下各品種(系)地上部鮮重、地上部干重、根鮮重、根干重、根長(zhǎng)、株高和根冠比均明顯下降，并且降幅各不相同，因此也不能用單項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)小麥苗期的耐鹽堿性。

由表8可知，對(duì)苗期9個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)除根冠比與各指標(biāo)間的相關(guān)性小外，其余各指標(biāo)間均存在不同程度的正相關(guān)，因此也不能用單一指標(biāo)評(píng)價(jià)小麥苗期的耐鹽堿性，也需要與萌發(fā)期相同的鑒定方法對(duì)其進(jìn)行綜合性分析。

圖1　30個(gè)春小麥品種(系)萌發(fā)期耐鹽堿性聚類圖

品種(系)編號(hào)Codeofvariety(line)F1F2F3u(X1)u(X2)u(X3)D值DvalueV1-2.6161.6851.0700.2710.8070.5270.498V20.5891.0302.1490.7280.7110.6970.716V32.4940.0984.0701.0000.5741.0000.864V4-2.642-0.3900.2990.2670.5020.4050.372V5-0.782-0.5010.2460.5330.4860.3970.488V6-1.730-1.869-1.1760.3980.2850.1730.313V70.1440.599-0.5500.6650.6480.2710.573V80.9810.8491.3180.7840.6840.5660.705V9-4.517-2.0450.2590.0000.2590.3990.170V10-3.149-0.6050.6910.1950.4710.4670.343V111.3881.8340.5240.8420.8290.4410.750V121.5721.8990.1990.8680.8380.3900.754V131.870-3.811-0.1630.9110.0000.3330.494V141.6270.896-0.3450.8760.6910.3040.692V151.415-0.862-1.1670.8460.4330.1740.568V16-0.484-0.4850.2570.5750.4880.3990.509V17-3.1073.0000.3480.2011.0000.4130.502V181.983-0.809-0.6870.9270.4410.2500.624V191.362-0.663-0.2390.8390.4620.3210.605V202.224-1.099-0.1150.9610.3980.3400.646V210.3660.4160.1850.6960.6210.3870.605V220.930-2.1420.2730.7770.2450.4010.525V231.671-0.0710.2930.8830.5490.4040.672V24-0.454-2.1320.4570.5800.2470.4300.441V25-2.0720.1950.6550.3490.5880.4620.450V26-0.337-0.068-0.9760.5960.5500.2040.496V27-0.617-0.155-2.0790.5560.5370.0300.435V280.9821.526-2.2720.7840.7840.0000.613V290.2570.919-1.9270.6810.6940.0540.549V300.6512.760-1.5950.7370.9650.1070.672

表7　不同春小麥品種(系)苗期的耐鹽堿系數(shù)

Co：地上部含水量；Cu：根含水量；Do：地上部干重；Du：根干重；Fo：地上部鮮重；Fu：根鮮重；Al：根長(zhǎng)；Ph：株高；Rsr：根冠比。表8同。

Co:Water content of shoot;Cu:Water content of root;Do:Dry weight of shoot;Du:Dry weight of root;Fo:Fresh weight of shoot;Fu:Fresh weight of root;Al:Root length;Ph:Plant height；Rsr:Root-shoot ratio.The same as in table 8.

表8　春小麥苗期不同指標(biāo)耐鹽堿系數(shù)間的相關(guān)系數(shù)

2.5春小麥苗期各品種(系)耐鹽堿性的主成分分析及綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)主成分分析將苗期10個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的耐鹽堿系數(shù)轉(zhuǎn)化成F1、F2、F3三個(gè)綜合指標(biāo)(表9)，進(jìn)一步計(jì)算三個(gè)綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值和D值(表10)，其中V1的D值最大，V5最小，說(shuō)明這兩個(gè)材料的耐鹽堿性分別最強(qiáng)和最小。經(jīng)對(duì)D值進(jìn)行聚類分析，將30個(gè)小麥品種(系)按耐鹽堿性由強(qiáng)到弱分為四類(圖2)：第一類為高耐鹽堿品種(系)，包括V1、V12、V28；第二類為耐鹽堿品種(系)，包括V3、V7、V15、V16、V29、V27；第三類為中度耐鹽堿品種(系)，包括V2、V4、V6、V8、V9、V10、V11、V18、V20、V21、V24、V25、V26和V30；第四類為鹽堿敏感品種(系)，包括V14、V17、V19、V22、V23、V5、V13，其中V5、V13對(duì)鹽堿高度敏感。

表9　春小麥苗期主成分分析的綜合指標(biāo)及其貢獻(xiàn)率和特征值

表10　春小麥各品種(系)苗期的綜合指標(biāo)值、權(quán)重、u(xj)及D值

圖2　30個(gè)春小麥品種(系)苗期耐鹽堿性聚類圖

3　討 論

進(jìn)行植物耐鹽堿鑒定的一個(gè)重要問(wèn)題是指標(biāo)的選擇，在不同時(shí)期，選擇不同的耐鹽堿指標(biāo)可能會(huì)得出不同的評(píng)價(jià)結(jié)果。植物初期的生長(zhǎng)影響最終的產(chǎn)量[20-21]，因此為了更有效地反映小麥的綜合耐鹽堿性，對(duì)作物萌發(fā)期、苗期進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)十分重要。由于植株的形態(tài)具有表現(xiàn)直觀、易于識(shí)別和便于檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)[22]，所以篩選鑒定試驗(yàn)通常選擇形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行耐鹽堿鑒定。然而對(duì)植物的耐鹽堿性采用單一指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，不能很好地反映植物的耐鹽能力。本試驗(yàn)選用小麥萌發(fā)期發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、苗高、根長(zhǎng)、地上部干重、地上部鮮重、根干重、根鮮重，以及苗期株高、根長(zhǎng)、地上部干鮮重和相對(duì)根干鮮重、根冠比的鹽害指數(shù)作為耐鹽堿評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)30種小麥品種(系)進(jìn)行了較為綜合的耐鹽堿性比較和鑒定。通過(guò)主成分分析、隸屬函數(shù)值法和聚類分析，對(duì)30份小麥材料耐鹽堿性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并篩選出耐鹽堿品種(系)。這種綜合評(píng)價(jià)方法結(jié)果比較可靠，能較全面、合理地反映不同小麥品種(系)的耐鹽堿能力。此外，本試驗(yàn)采用紙上發(fā)芽法和水培法進(jìn)行小麥萌發(fā)期和苗期耐鹽堿性鑒定，具有操作性強(qiáng)、周期短、效率高等優(yōu)點(diǎn)，且受環(huán)境影響較小，鑒定結(jié)果可以作為作物品種耐鹽堿性評(píng)價(jià)的參考[23]。本試驗(yàn)選用相對(duì)苗高作為萌發(fā)期鑒定指標(biāo)之一，而未選用相對(duì)芽長(zhǎng)作為鑒定指標(biāo)，這是因?yàn)樵谠囼?yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)同一品種(系)在不同處理間芽長(zhǎng)受到的影響相對(duì)較小，這可能與不同的作物或春小麥本身的生長(zhǎng)習(xí)性有關(guān)。前人研究表明，發(fā)芽率、苗高、根長(zhǎng)可作為小麥萌發(fā)期的鑒定指標(biāo)[24-25]。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同濃度NaHCO3處理下3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行方差分析，發(fā)現(xiàn)150 mmol·L-1處理下各項(xiàng)指標(biāo)在品種間的差異性程度明顯不同，因此選定該濃度對(duì)萌發(fā)期小麥品種的耐鹽堿性進(jìn)行鑒定。從本試驗(yàn)的篩選結(jié)果看，30個(gè)小麥品種(系)萌發(fā)期與苗期的耐鹽堿性沒(méi)有顯著相關(guān)性，其根本原因是小麥在萌發(fā)期和苗期具有不同的耐鹽機(jī)理，這與前人的研究結(jié)果一致[26-27]。有的研究認(rèn)為，萌發(fā)期的耐鹽性體現(xiàn)的是種子吸水膨脹的能力，主要機(jī)理是生物體抵抗?jié)B透脅迫[28]，而也有學(xué)者研究[29]表明，吸脹過(guò)程中受到鹽的傷害，不是鹽脅迫影響種子萌發(fā)的唯一原因；苗期的耐鹽性多為拒Na+機(jī)理。

王俊娟等[30]研究認(rèn)為，鹽脅迫下植物種子發(fā)芽能力可作為植物表征耐鹽能力的重要依據(jù)之一，并且與植物的生長(zhǎng)相比，種子萌發(fā)更易遭受鹽害。此外，發(fā)芽率能有效地指示植物萌發(fā)期耐鹽能力，對(duì)于小麥萌發(fā)期耐鹽性評(píng)價(jià)較為可靠[31-32]。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿脅迫下小麥種子發(fā)芽率下降，150～200 mmo1·L-1NaHCO3可能是影響小麥種子萌發(fā)的臨界濃度，這與趙 旭等[33]的研究結(jié)果相似。本研究中，大部分小麥品種(系)的發(fā)芽率隨鹽堿濃度的增加呈顯著下降趨勢(shì)，而個(gè)別品種在50 mmol·L-1NaHCO3處理下發(fā)芽率大于對(duì)照，這可能由于不同品種(系)間的遺傳差異所致。同時(shí)，30個(gè)小麥品種(系)中相對(duì)根長(zhǎng)在不同品種(系)間的差異較相對(duì)苗高更為顯著，且同一品種(系)在不同鹽堿濃度處理下也表現(xiàn)出顯著性差異，但由于根具有負(fù)向光性[34-36]，在光照培養(yǎng)箱中的不同部位根長(zhǎng)變化較大，無(wú)法有效地反映鹽脅迫對(duì)根長(zhǎng)的抑制作用。

較強(qiáng)的萌發(fā)期耐鹽堿性是鹽堿地區(qū)小麥品種必須優(yōu)先具備的特性，是保證小麥出苗的基礎(chǔ)。而小麥苗期是小麥一生耐鹽堿性最薄弱的階段，本試驗(yàn)中鹽堿脅迫條件下，小麥生長(zhǎng)表現(xiàn)為植株生長(zhǎng)緩慢，葉片失水、失綠，生物量積累減少，耐鹽堿性較強(qiáng)的品種與耐鹽堿性較弱的品種相比，株高、根長(zhǎng)及干物質(zhì)積累量與對(duì)照的差異較小；這可能是耐鹽堿小麥品種在碳同化減少、滲透調(diào)節(jié)耗能和維持體能耗能等三個(gè)方面占優(yōu)勢(shì)[37]，還有待進(jìn)一步深入研究。在松嫩平原春麥區(qū)，四月中旬播種，土壤鹽分處于地下較深層，種子出苗后，多數(shù)麥區(qū)處于土壤返鹽期，對(duì)小麥生長(zhǎng)有明顯的影響，而苗期生長(zhǎng)是保證齊苗、全苗，決定產(chǎn)量的基礎(chǔ)，因此小麥苗期耐鹽堿性對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有實(shí)踐現(xiàn)實(shí)意義。然而，若要更加全面鑒定小麥的耐鹽堿性，還需在鹽堿地上進(jìn)行全生育期的耐鹽堿性鑒定。同時(shí)結(jié)合生理生化指標(biāo)的比較和耐鹽堿分子標(biāo)記加以輔助，從而提高耐鹽堿鑒定的準(zhǔn)確性，最終篩選獲得能夠高效應(yīng)用于鹽堿地的小麥種質(zhì)資源，為小麥耐鹽堿基因資源的挖掘、種質(zhì)創(chuàng)新利用及新品種的選育提供理論基礎(chǔ)。

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Saline-Alkaline Tolerance Identification and Varieties (Lines) Screening of Spring Wheat in Songnen Plain

ZHANG Tingting, YU Song, YU Lihe, LI Lin, JIN Shanshan, GUO Jianhua, ZHANG Jing

(Key Laboratory for Cold-regional Crop Cultivation and Germplasm Improvement in Education Department of Heilongjiang Provincial Government/College of Agriculture, Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing,Heilongjiang 163319,China)

In order to determine the suitable saline alkali concentration of saline-alkaline tolerance spring wheat varieties(lines),screen the saline-alkali tolerant spring wheat materials in Songnen Plain,Northeast China,and comprehensive evaluate the saline-alkaline tolerance among different varieties(lines),thirty spring wheat dominant varieties in Heilongjiang province were used as experimental materials.To select the saline alkali concentration suitable for identification of the saline-alkali tolerance of wheat at the germination and seedling stages, different concentrations of NaHCO3and salt-tolerant indices were applied in this study. Through the fuzzy mathematics method of membership function, principal component analysis (PCA) and clustering analysis (CA), the saline-alkali resistance of different wheat varieties was evaluated. The results showed that 150 mmol·L-1NaHCO3was the ideal appraisal concentration of saline-alkaline resistance.In all 30 varieties(lines), Jiusan 09-1933 and other six varieties (lines) were highly resistant to saline-alkaline,and Beimai 9 was sensitive to saline-alkaline during the germination period; Jiusan 08-51271，Longmai 36，7767 were highly resistant to saline-alkaline,Kehan 14 and Jiusan 08-7127 were sensitive to saline-alkaline at seedling stage.Comprehensive evaluation of germination and seedling identification results showed that,Longmai 36 and 09-9933 were highly resistant to saline-alkaline,and JS08-7127 and Kehan 14 were sensitive to saline-alkaline tolerance,and others were moderate tolerant to saline-alkaline.This study is useful for germplasm resources development and saline-alkaline tolerance wheat breeding. It also provides theoretical basis and practical reference for wheat high yield and efficient cultivate techniques on saline-alkaline soil in Songnen Plain.

Wheat (TriticumaestivumL.); Saline-alkaline stress; Variety screening; Saline-alkaline tolerance comprehensive evaluation

2016-03-02

2016-04-08

國(guó)家公益性行業(yè)(科研)專項(xiàng)(201303007)；黑龍江省農(nóng)墾總局科技攻關(guān)專項(xiàng)(HNK125A-01-02)；黑龍江省農(nóng)墾總局“低洼耕地改造與糧食豐產(chǎn)配套技術(shù)集成研究與示范”項(xiàng)目(HNK125B-06-01)；研究生創(chuàng)新科研項(xiàng)目(YJSCX2015-Y02)

E-mail：zhangtingmeng@163.com

于立河(E-mail：yulihe2002@126.com)

S512.1；S330

A

1009-1041(2016)08-1008-12

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-08-01

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