粳稻種質資源芽期耐鹽性綜合評價與篩選

田蕾 陳亞萍 劉俊 馬曉剛 王娜 楊兵 李瑩 郭海東 李娟 胡慧 張銀霞李培富

(寧夏大學 農學院， 銀川 750021； *通訊聯系人，E-mail：peifuli@163. com)

粳稻種質資源芽期耐鹽性綜合評價與篩選

田蕾 陳亞萍 劉俊 馬曉剛 王娜 楊兵 李瑩 郭海東 李娟 胡慧 張銀霞李培富*

(寧夏大學 農學院， 銀川 750021；*通訊聯系人，E-mail：peifuli@163. com)

【目的】土壤鹽漬化是危害水稻生產的重要非生物脅迫之一。鑒定水稻種質資源發芽期耐鹽性，篩選耐鹽指標，培育耐鹽品種，對水稻生產的發展具有重要意義。【方法】利用125 mmol/L NaCl溶液對64份粳稻種質資源進行鹽脅迫，于脅迫后3 d測定發芽數；脅迫5 d、10 d后，測定發芽數、芽長和根長，并計算相對芽長、根長、發芽勢、發芽率、鹽害率，發芽指數和活力指數。運用多種統計學方法對各種質資源的芽期耐鹽性進行綜合評價，分析典型耐鹽和鹽敏感種質鹽脅迫條件下的發芽特征。【結果】相對鹽害率與相對根長、相對發芽勢、相對發芽率、發芽指數和活力指數均極顯著負相關；除相對芽長外各指標間的相關性均達到極顯著水平。通過聚類分析將64份粳稻種質資源劃分成4個類群。第Ⅰ、Ⅳ類群分別為典型的鹽敏感和耐鹽類群，第Ⅱ類群為弱耐鹽種質為主的混合類群，第Ⅲ類群主要由耐鹽種質組成。通過主成分分析將7個評價指標轉換為3個主成分，應用隸屬函數和權重，獲得了客觀評價粳稻種質資源耐鹽性的綜合評價值 D。分別選取D值最高和最低的5份種質資源進行芽期耐鹽指標的差異顯著性分析，結果表明，兩組種質資源鹽脅迫5 d的各評價指標差異均達到極顯著水平，10 d的評價指標除相對芽長外，均達到了顯著差異水平。【結論】水稻芽期對鹽脅迫較為敏感，且耐鹽性不同的種質間差異顯著。利用逐步回歸和主成分分析獲得發芽指數、相對根長和相對鹽害率3個指標，可作為快速鑒定粳稻種質資源芽期耐鹽性的重要指標，若采用多元統計方法評價可靠性更高。

水稻；種質資源；芽期耐鹽性；主成分分析；綜合評價

鹽堿土在世界范圍內分布廣泛，遍及6大洲的100多個國家，總面積已達10億hm2[1-3]。近年來隨著氣候變暖、化肥的大量施用以及不合理灌溉等農業措施的影響，世界約20 %的農業用地鹽堿化程度表現出不斷加劇的趨勢[4-5]。中國鹽堿土面積龐大，種類豐富，總面積約為9913.3萬 hm2[6]。土壤鹽漬化已成為全球性的資源與生態問題，對作物的生長、發育造成嚴重影響，制約了我國農業生產的發展。

水稻(Oryza sativa L.)為一年生禾本科植物，是全世界一半以上人口的主要食物來源[7]，是一種鹽敏感作物[8]，其芽期耐鹽性是鹽漬土條件下水稻穩產的重要影響因素[9]。我國東北、西北和華北的內陸干旱和半干旱地區以及長江以北的濱海鹽堿稻作區，水稻秧田和直播田在種子萌發階段易受到鹽堿的危害，導致發芽勢降低、發芽不齊、芽尖枯黃和彎曲，甚至死亡，嚴重影響了水稻生產。為確保鹽堿地內水稻的安全生產，創制耐鹽新種質、對其發芽期耐鹽性的研究顯得尤為重要。

鹽脅迫對水稻發芽期的影響主要表現在對發芽速度、整齊度及生長狀態的抑制[10]。郭望模等[11]研究發現，不同濃度的NaCl、品種特性以及NaCl濃度和品種間的互作對發芽都有極顯著的影響。賈寶艷等[12]研究發現隨著NaCl濃度的上升，水稻種子發芽率降低，發芽時間明顯推遲，且材料間差異很大。Wang等在對1個水稻重組自交系群體的芽期耐鹽性評價中發現，水稻種子萌發初期(0～5d)可能對鹽脅迫更加敏感[13]，各家系的耐鹽相關指標差異較后期更大。Chen等[14]研究發現，鹽脅迫會明顯降低水稻種子的發芽率，使芽長和根長與空白對照相比顯著縮短。Hasthanasombut等[15]的研究結果也類似。近年來，國內外學者在水稻發芽期耐鹽性鑒定方面開展了大量工作[9-16]，提出了發芽指數法，篩選出一些耐鹽性強的優異種質，并應用于育種實踐。但前人的研究多是對幾個水稻芽期耐鹽指標的簡單分析，在利用統計學方法評價水稻芽期耐鹽性方面，多采用聚類[12]、隸屬函數[16]等方法進行簡單分析，利用多元統計方法綜合評價水稻芽期耐鹽性的報道較少。本研究以國內外具有廣泛代表性的64份粳稻種質資源為試驗材料，采用發芽指數法，應用主成分、隸屬函數和逐步回歸等方法進行各種質資源芽期耐鹽性的綜合評價，以期篩選芽期耐鹽水稻種質，初步闡明水稻發芽期的耐鹽機制，為水稻耐鹽育種提供優異資源和理論支持。

1 材料與方法

1.1試驗材料

64份粳稻種質資源由寧夏大學農學院遺傳育種實驗室李培富教授提供，其中，源自亞洲38個、歐洲19個、大洋洲4 個、美洲2 個、非洲1 個(表1)。

1.2試驗方法

試驗于 2015年在寧夏大學農學院遺傳育種實驗室進行。將各種質資源種子置于42℃恒溫培養箱內處理 2 d，以充分打破種子休眠。每份種子分別選取成熟度好、整齊、飽滿的種子 50粒，均勻地置于底部鋪有 2層無菌濾紙的黑色育苗盤(28 cm×56 cm)中，每份種質1穴，每盤32穴，每穴直徑6 cm。用5 %次氯酸鈉溶液浸泡30 min對種子進行消毒，蒸餾水沖洗3～5次。設置對照組(蒸餾水)和鹽脅迫組(NaCl溶液)兩個處理，每處理3個重復。黑色育苗盤用塑料盤墊底，每盤加入800 mL 處理液后用塑料保鮮膜密封，放入智能人工氣候箱(HP1500GS型，武漢瑞華儀器設備有限公司)中進行發芽培養，培養條件為28℃下光照12 h，26℃下暗培養12 h。每天進行溶液更換以保證脅迫濃度的穩定，脅迫處理10d。

為了選擇最佳的鹽脅迫濃度，根據各種質資源在寧夏石嘴山市平羅縣西大灘鹽堿地改良示范基地鹽堿直播田中的出苗率，選擇了3份出苗率較高的種質 OB22(漾濞光殼陸稻)、OB23(Bertone)和OB28(Galhardo)，出苗率分別為 88.9%、83.3%和81.9%，作為芽期耐鹽種質；3份出苗率較低的種質OB1(合江 21)、OB12(Rizzotto)和 OB18(荒木)，出苗率分別為 19.4%、25.0%和 29.2%，作為芽期鹽敏感種質。設置NaCl濃度梯度為0、50、100、125、150、175、200 mmol/L 進行預實驗，篩選最佳NaCl濃度用于64份種質資源芽期耐鹽性評價。

表1 64份粳稻種質資源名稱、來源、綜合評價值及排名Table 1. Origin and names of 64 japonica rice germplasm and their D values,comprehensive ranking.

1.3測定指標

以種子胚根達到 1 mm 長為發芽標準[17]，在NaCl脅迫3、5、10 d時調查各處理的發芽數，脅迫5、10 d時調查各處理的芽長和根長。以相對芽長、相對根長、相對發芽勢、相對發芽率、相對鹽害率、發芽指數和活力指數作為發芽期耐鹽性的評價指標，對各種質資源的芽期耐鹽性進行評價，其中發芽指數用鹽脅迫3、5、10 d的發芽數進行計算。

發芽勢(%)=(培養 5 d種子發芽數/供試種子粒數)×100

相對發芽勢(%) =(NaCl處理種子發芽勢/空白對照種子發芽勢)×100；

發芽率(%)=(培養10 d種子發芽數/供試種子粒數)×100；

相對發芽率(%)=(NaCl處理種子發芽率/空白對照種子發芽率)×100；

相對芽長(%)=(NaCl處理種子芽長/空白對照種子芽長) ×100；

相對根長(%)=(NaCl處理種子根長/空白對照種子根長) ×100；

相對鹽害率(%)=[(對照發芽率－處理發芽率)/對照發芽率]× 100；

發芽指數 GI=∑(Gt/Dt)，(Gt指第 t天種子發芽數，Dt指相應發芽天數)；[17,18]

活力指數VI=GI×S，(S指種苗生長量，為脅迫10 d的根長)[19]。

1.4數據統計分析

使用Excel 2013整理試驗數據，利用SPSS 19.0和SAS 9.2軟件對7個水稻芽期耐鹽相關性狀指標進行獨立樣本t檢驗、相關性、差異顯著性、聚類、主成分和逐步線性回歸分析，利用隸屬函數和標準差系數賦予權重法進行耐鹽性的綜合評價，相關指標計算公式及方法參照文獻[20-21]。

1.4.1 粳稻種質資源各綜合指標的隸屬函數值隸屬函數值計算公式：

式中Xj表示第j個綜合指標，Xmin、Xmax為所有參試材料某一指標的最小值和最大值。1.4.2 各綜合指標的權重

式中，Wj表示第j 個綜合指標在所有綜合指標中的重要程度即權重；Pj代表經主成分分析所得到各粳稻種質資源第j 個綜合指標的貢獻率。

1.4.3 粳稻種質資源綜合耐鹽能力

式中，D值表示各粳稻種質資源在鹽脅迫下由綜合指標評價所得到的發芽期耐鹽性綜合評價值。

2 結果與分析

2.1粳稻種質資源芽期耐鹽性評價鹽脅迫最適濃度篩選

對3個芽期耐鹽和3個芽期鹽敏感種質資源進行不同濃度NaCl溶液脅迫后發現，隨著NaCl濃度的提高，各種質資源的7個芽期耐鹽相關指標均顯著降低。除100 mmol/L NaCl溶液脅迫10 d 的相對根長和活力指數外，兩類種質資源各芽期耐鹽相關指標在較低的NaCl濃度(0、50、100 mmol/L)和較高的濃度(175、200 mmol/L)下，差異均未達到極顯著水平；而125 mmol/L NaCl濃度下，二者之間各芽期耐鹽相關指標差異均達到極顯著水平(表2)，故選擇該濃度對64份粳稻種質資源的芽期耐鹽性進行評價。

2.2粳稻種質資源鹽脅迫條件下芽期各評價指標表現

t檢驗結果表明，各種質資源的7個芽期耐鹽相關性狀在鹽處理條件下與空白對照相比，均表現出極顯著的差異(表3)。t值均為正值，表明與空白條件下相比，鹽脅迫嚴重影響了水稻種子的萌發，各指標的表型值均明顯下降。除鹽脅迫10 d的相對根長外，各指標均表現出較大的分布范圍，表明這些指標在各種質資源間存在著較大的變異。其中，鹽脅迫5 d相對發芽勢和相對鹽害率的分布范圍最廣，分別為0.8%～100.0%和0.0%～99.2%。

2.3粳稻種質資源鹽脅迫條件下芽期各評價指標與苗期耐鹽級別的相關分析

與正常培養條件相比，鹽脅迫下水稻種子萌發的形態學特征有不同程度的變化，通過形態生理指標間的相關性分析可揭示指標間是否存在依存關系及相關關系的方向與強度[22]。本研究前期已完成64份粳稻種質資源苗期耐鹽性評價[23,24]，利用苗期耐鹽級別(STS)與芽期各評價指標進行相關性分析。由表4可以看出，相對鹽害率與相對根長、相對發芽勢、相對發芽率、發芽指數和活力指數均呈極顯著負相關，其中相對鹽害率與發芽指數的相關系數最大，為－0.860；相對芽長與其他指標間的相關性未達到顯著水平。苗期耐鹽級別與相對芽長、相對根長、相對發芽勢、發芽指數均呈顯著正相關，與活力指數呈極顯著正相關。

根據芽期各指標間相關分析，我們發現多個評價指標間存在極顯著相關性，會使其提供的信息發生重疊，各指標變化幅度參差不齊，且發揮作用的大小也不相同。水稻耐鹽性是一個復雜的綜合性狀，直接利用單項指標不能準確、直觀地進行耐鹽性評價，可利用主成分分析對供試粳稻種質資源芽期耐鹽性進行深入的綜合評價。

2.4粳稻種質資源鹽脅迫條件下芽期耐鹽性的綜合評價

2.4.1 主成分分析

對7個水稻芽期耐鹽單項指標進行主成分分析(表 5)，CI1、CI2兩個主成分的特征值分別為 4.37和1.20，均大于1，其貢獻率分別為62.5%和17.1%，表明第一主成分能夠提供原變量綜合信息的一半以上。第一、二、三主成分的累計貢獻率為91.6%，已對大多數指標作了充分的概括，因此，提取了 3個主成分，將原有的7個芽期評價指標轉換為3個新的相互獨立的綜合指標，來代表原始指標攜帶的絕大部分信息。

表2 典型耐鹽和鹽敏感粳稻種質資源在不同濃度NaCl脅迫條件下芽期各評價指標表現Table 2. Phenotypic values of typical salt-tolerant and sensitive rice germplasm accessions under different NaCl concentrations at seed germination stage.

表3 粳稻種質資源鹽脅迫條件下芽期各評價指標均值及分布范圍Table 3. Performance of salt tolerance-related traits of 64 rice germplasm accessions at seed germination stage

由表6可知，在第一主成分中，相對發芽勢(X3)、相對發芽率(X4)、發芽指數(X5)和相對鹽害率(X7)的載荷絕對值較高，均在0.4以上，是第一主成分中的主要作用因子；第二主成分中，相對芽長(X1)、相對根長(X2)的載荷絕對值較高，分別為 0.707和0.490；相對芽長(X1)、相對根長(X2)和活力指數(X6)為第三主成分的主要作用因子。綜合3個主成分所攜帶的信息，可用相對發芽勢、相對發芽率、發芽指數及相對鹽害率4個指標來概括7個指標中的大部分信息。

2.4.2 隸屬函數及粳稻種質資源芽期耐鹽性綜合評價

利用綜合指標值(CI1-CI3)和公式(1)分別計算64個粳稻種質資源的隸屬函數值u(Xj)。對于同一綜合指標如CI1而言，鹽脅迫處理下，OB34(Daniela)的u(X1)最大，其值為1，表明此種質在主成分一表現為耐鹽性最強，而 OB15(寧粳 16)的u(X1)最小，其值為 0，表明該種質在這一綜合指標上表現為耐鹽性最差。依據芽期各綜合指標貢獻率的大小利用公式(2)求出芽期3個綜合指標的權重，分別為0.682、0.187和0.131。利用公式(3)以隸屬函數u(X1)、u(X2)和u(X3) 結合權重處理并累加得到綜合評價 D值(表1)，并依此進行芽期耐鹽性的排名。

表4 鹽脅迫處理下水稻芽期各單項指標與苗期耐鹽級別的相關系數矩陣Table 4. Correlation matrix of each single index of rice seed germination and salt tolerance score under salt stress.

表5 各綜合指標的特征值及貢獻率Table 5. Eigen values and proportion of comprehensive indexes [Clx].

表6 各因子載荷矩陣Table 6. Loading matrix of each component.

綜合評價值 D的大小客觀反應了各粳稻種質資源芽期耐鹽能力的大小，數值越大說明耐鹽能力越強。分別選取綜合排名前5名和最后5名作為高D值種質資源和低D值種質資源，即OB34(Daniela)、OB37(Gostima)、 OB45(Hrborio Cyauco)、 OB35(Arborio)和OB41(Rossi)，其D值均在0.820以上，排名第一的Daniela芽期綜合耐鹽能力最強；低D值種質資源為OB30(遼豐8號)、OB64(ARC7042)、OB48(嘉農 485)、OB1(合江 21)和 OB15(寧粳 16)，D值均在0.370以下，耐鹽性相對較弱。其中，寧粳16號芽期綜合耐鹽能力最弱。

2.5粳稻種質資源芽期耐鹽性形態指標聚類分析

以D值為依據將64份粳稻種質資源進行類群劃分：D值范圍在0.211～0.510之間有10份種質，為鹽敏感種質；D值范圍在0.511～0.650之間有23份種質，為弱耐鹽種質；D 值范圍在 0.651～0.750之間有 21份種質，為耐鹽種質；D值范圍在0.751～0.961之間有10份種質，為高度耐鹽種質。為驗證用D值評價水稻芽期耐鹽性的效果，用除相對芽長以外的6個形態指標數據，參照戴海芳等[20]的方法進行系統聚類分析，發現在歐氏距離1.08處可劃分為兩大類群，分別為第Ⅰ類群和由Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組成的混合類群；在歐氏距離0.87時可將混合類群細劃為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 3個類群(圖1)。

圖1 基于6個芽期耐鹽指標的64份粳稻種質資源聚類分析結果Fig. 1. Cluster analysis of 64 rice germplasm based on the six salt response indexes.

第Ⅰ類群為鹽敏感類群，包括 OB1、OB30、OB19、OB31、OB64、OB48和 OB15，這 7 份種質資源的D值均小于0.50，皆為鹽敏感種質，原產地均在亞洲，在鹽脅迫條件下，該類群種質受到抑制最為明顯。

第Ⅱ類群為弱耐鹽種質為主的混合類群，包括8份弱耐鹽種質和3份鹽敏感種質，除OB27、OB18和OB5以外，均為弱耐鹽種質，其D值分布范圍為0.484～0.548。第Ⅲ類群為中度耐鹽類群，由34 份種質組成，包括2個高度耐鹽種質，17個耐鹽種質和15個弱耐鹽種質，D值分布范圍在0.570～0.795之間，是耐鹽種質相對集中的1個類群。第Ⅳ類群為高度耐鹽類群，包括8個高度耐鹽種質和4個耐鹽種質，D值分布范圍為0.702～0.961，具有較強的耐鹽性。除鹽敏感類群均來自亞洲外，未發現芽期耐鹽性與種質來源、地理分布有明顯的相關性。

2.6低D值種質資源與高D值種質資源各指標的差異顯著性分析

由于發芽率與發芽勢都可表示為一定條件下第n天的發芽種子數占供試種子數的百分率，因此在對高(低)D值種質資源各指標差異顯著性分析時統一記為相對發芽率。對5份高D值種質資源、5份低D值種質資源的7個芽期耐鹽相關指標分別進行方差分析，F值的分布范圍為3.35～674.90；除鹽脅迫10 d的相對芽長P值為0.078之外，其他各指標P值均小于0.001。利用最小顯著差異法(LSD)進行多重比較，結果表明，鹽脅迫5 d后，低D值種質資源和高D值種質資源的各指標均表現出極顯著差異(圖2)，尤其是相對鹽害率二者差異最為明顯。鹽處理10 d后，相對芽長的差異未達到顯著水平，其他各指標均表現為極顯著差異。表明兩類種質在鹽脅迫5 d時已有顯著差異，主要表現在發芽速度的快慢，芽和根系伸長的程度等方面，隨著發芽時間的延長，發芽率和芽長的差異逐漸減小，主要表現為根系伸長的差異(圖2-A～B)。

圖2 125 mmol/L NaCl 脅迫下典型耐(敏)鹽粳稻種質資源芽期形態指標表現Fig. 2. Morphology indexes of typical salt tolerant andsensitive japonica rice germplasm at germination stage under salt stress.

2.7水稻芽期和苗期高度耐鹽種質資源篩選

芽期耐鹽性綜合排名7、8的漾濞光殼陸稻和湟羅表現出很強的芽期耐鹽性(圖3-A、表1)，其鹽脅迫10 d 的相對根長分別為7.8%和8.1%，發芽指數分別為14.6和14.5，相對鹽害率分別為1.0%和2.0%；它們的苗期耐鹽性也很出色，耐鹽級別分別為6.3和6.6。此外，綜合排名14的Bertone也是一個苗期高度耐鹽種質，耐鹽級別7.5[24]，125 mmol/L NaCl脅迫6 d，僅第1、2葉萎蔫，有3～4片完整的綠葉(圖3-B)，可作為水稻耐鹽育種的優良供體親本。

2.8回歸模型的建立及芽期耐鹽主要評價指標篩選

利用已獲得芽期耐鹽綜合評價D值和7個芽期耐鹽相關指標，建立可用于水稻芽期耐鹽性評價的數學模型，把D值作為因變量，把各單項指標作為自變量進行逐步回歸分析，建立最優回歸方程：D=－0.083+0.025X5+0.033X2+0.002X4+0.001X1。方程相關系數R=0.993，決定系數R2=0.985，F值為978.606。由方程可知，7個指標中有4個指標對水稻芽期耐鹽性有顯著影響，分別是X5(發芽指數)、X2(相對根長)、X4(相對發芽率)和X1(相對芽長)，它們與D值均呈極顯著相關，P值除相對芽長為0.007外均小于0.001。結合這4個指標的偏回歸系數，發芽指數和相對根長可作為水稻芽期耐鹽性評價的關鍵指標。

3 討論

3.1鹽脅迫對不同耐鹽性水稻種子萌發的影響

植物種子在萌發期受到鹽脅迫時，發芽時間會延遲，發芽率降低，生育進程受到抑制[11,25]。肖文斐等[10]在對31個秈稻品種的芽期耐鹽性評價中發現，各品種在9 g/L NaCl溶液處理下發芽起始時間明顯延遲，發芽變緩，發芽指數和活力指數均顯著降低。本研究在對64份粳稻種質資源的芽期鹽脅迫中發現，與空白對照相比，各種質的發芽起始時間普遍延遲了0.5～1.5 d，發芽時間均比空白對照的3～4 d延長了1 d以上，該現象在鹽敏感種質中更為明顯。如OB48(嘉農485)在鹽脅迫10 d時相對發芽率僅為58.9 %，其種子萌發受到了很大程度的抑制。崔江慧等在對10份高粱材料的鹽處理時發現，側根鹽害率的變化最大，表明側根的發生和伸長對鹽脅迫最敏感[26]，水稻中也有類似的報道[13]。本研究中，各種質資源10 d的相對根長分布范圍為0.6 %～13.4 %(表3)，根的伸長受到了很嚴重的影響，典型耐鹽種質的相對根長極顯著大于鹽敏感種質(圖2-B)；而10 d的相對芽長分布范圍為7.3 %～40.7 %，表明水稻種子萌發時根的伸長對鹽脅迫最為敏感，芽次之，這與前人的研究結果一致。

圖3 125 mmol/L NaCl脅迫條件下典型耐鹽和鹽敏感水稻種質資源的表現型Fig. 3. Phenotypes of two salt tolerant rice germplasm accessions and two salt sensitive rice germplasm accessions under 125 mmol/L NaCl for five and six days,respectively in germination and seedling stages.

3.2水稻芽期耐鹽性評價關鍵指標的選擇

作物種子萌發期進行耐鹽評價時，發芽勢、發芽率、芽長、根長、發芽指數、活力指數等是常用的耐鹽評價指標[27]。眾多學者利用上述指標及其相對值對水稻[9-16]、高粱[26,28]、偃麥草[27]、小麥[29]和苜蓿[18]等作物的芽期耐鹽性開展了大量研究，但對芽期耐鹽評價的關鍵指標未達成統一的結論。賈寶艷等[12]認為，發芽指數、發芽率和相對受害率是衡量水稻芽期耐鹽能力的主要指標。馮鐘慧等[16]認為相對芽長和相對根長有望成為水稻早期耐鹽性快速鑒定的主要指標。本研究通過對綜合評價D值與7個單項指標的逐步線性回歸分析，獲得了1個最優回歸方程，結合方程中4個自變量指標的偏回歸系數，篩選到了發芽指數和相對根長兩個關鍵指標。同時，結合主成分分析中第一主成分的貢獻率及其各載荷因子的系數，以及典型耐（敏）鹽種質各指標的差異顯著性分析，認為相對鹽害率也是一個很重要的水稻芽期耐鹽相關指標。利用上述3個指標結合相近的NaCl濃度，不同學者進行了粳稻[11,12,16]、秈稻[9-11,13]、爪哇稻[11]的芽期耐鹽性評價，均取得了較好地鑒定結果，表明本研究所建立的粳稻種質資源芽期耐鹽性評價方法和重要指標也可用于秈稻等其他類型水稻的芽期耐鹽性評價。

3.3水稻芽期耐鹽性的多元統計學分析

作物耐鹽性是受諸多因素影響的復雜性狀，是外界環境與其自身基因型互作的結果，簡單地使用某些單項指標很難全面的反映其耐鹽本質[20]。本研究選用7個水稻芽期耐鹽指標進行測定，并在此基礎上利用多元統計分析對粳稻種質資源芽期耐鹽能力進行了綜合評價。利用主成分分析，將7個指標轉化為3個彼此獨立的新指標；結合隸屬函數及權重獲得了可以客觀反映各種質耐鹽性的綜合評價D值，利用該指標將64份粳稻種質資源劃分為高度耐鹽、耐鹽、弱耐鹽和鹽敏感4種類型。利用逐步回歸構建了1個較為可靠的水稻芽期耐鹽性評價模型，利用該模型，可在相同的脅迫條件下預測目標種質耐鹽性的強弱，為水稻耐鹽育種及資源的鑒定提供一定的依據。

3.4水稻種質資源芽期與苗期耐鹽的相關性分析及耐鹽種質在育種中的應用策略

吳家富等[30]的研究表明，水稻耐鹽性有明顯的階段發育特異性，不同發育階段的耐鹽性之間無明顯相關性。本研究通過相關分析發現，苗期耐鹽級別與包括D值在內的多個芽期耐鹽相關指標表現為極顯著或顯著正相關(表4)，與D值的相關系數為0.334，呈極顯著正相關，與前人的研究結果存在一定的差異，這可能與選用的種質資源材料特性不同有關。

水稻直播對實現稻米生產的專業化、輕型化、規模化有重要意義。近年來我國水稻直播面積不斷擴大[31]，因此較強的芽期耐鹽性是鹽漬地區水稻直播品種必須優先具備的特性。這就要求我們在育種實踐中要綜合考慮種質資源的特性并合理利用。“設計育種”最早由Peleman等提出，是通過有目的地聚合有利基因，培育和創造優良品種或資源的育種方法。根據Li等[32]提出的分子設計育種策略，可選擇生產中大面積推廣的品種(如富源4號)作為輪回親本，以耐鹽水稻種質資源(如本研究篩選到的3個芽期和苗期都耐鹽的種質)為供體，培育高代回交群體，結合分子標記輔助選擇和客觀準確的耐鹽篩選和鑒定，獲得可直接用于生產的優良耐鹽滲入系。同時通過基因組學、轉錄組學和代謝組學等手段可進行目標基因的克隆及功能標記開發，進一步改良水稻品種的耐鹽性。寧粳16和合江21是芽期和苗期高度鹽敏感的種質(圖3)，可用于水稻芽期、苗期鹽敏感基因的分離和克隆。

4 結論

在人工氣候箱中利用125 mmol/L NaCl溶液對64 份粳稻種質資源芽期耐鹽性進行鑒定評價。利用逐步回歸和主成分分析等統計學方法，從測定的7個單項指標中篩選出發芽指數、相對根長、相對鹽害率3個關鍵指標，建立了回歸方程，可用于水稻種質資源芽期耐鹽性的快速鑒定與預測。利用綜合評價D值獲得了5份芽期高度耐鹽種質，為水稻種質資源篩選與鑒定，耐鹽品種的選育、推廣提供了材料和依據。

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Comprehensive Evaluation and Selection of Rice (Oryza sativa japonica) Germplasm for Saline Tolerance at Germination Stage

TIAN Lei,CHEN Yaping,LIU Jun,MA Xiaogang,WANG Na,YANG Bing,LI Ying,GUO Haidong,LI Juan,HU Hui,ZHANG Yinxia,LI Peifu*
(College of Agriculture,Ningxia University,Yinchuan 750021,China; *Corresponding author,E-mail: peifuli@163. com)

【Objective】Soil salinity is one of the major abiotic stresses affecting rice growth and production. Salt resistance identification at germination stage,indices screening,and cultivar breeding of rice germplasm resources are important for rice production.【Method】Seeds of sixty-four japonica rice germplasm accessions germinated in the 125 mmol L-1NaCl solution. On the third day after salt stress,germination number of the seeds was measured. After salt stress for five and ten days,germination number,shoot length and root length were measured and then the relative shoot length,relative root length,relative germination potential,relative germination rate,relative salt damage rate,germination index and vigor index were calculated. Multiple statistical methods were used to comprehensively evaluate the salt tolerance of 64 rice japonica germplasm and the germination characteristics of typical salt-tolerant and salt-sensitive rice germplasm under salt stress were analyzed. 【Result】The relative salt damage rate was significantly negatively correlated with relative root length,relative germination potential,relative germination rate,germination index and vigor index.Except for relative shoot length,these six indexes were significantly correlated with each other. Through cluster analysis,64 japonica rice germplasm were divided into four groups. The group Ⅰ and Ⅳwere typical salt-sensitive and salt-tolerant germplasm,respectively. The group Ⅱ was mainly composed of low salt-resistant rice and the group Ⅲ was moderately salt-tolerant. With the principal component analysis these seven single indexes could be converted to three principal components. An objective comprehensive evaluation value (D value) of salt tolerance was obtained using membership function with index weight method. The five highest and lowest D value germplasm resources were selected to carry on significance analysis. The results showed that except for relative shoot length,all of these seven indexes measured after stress for five and ten days were significantly different from the two types. 【Conclusion】Rice was sensitive to salt stress at germination stage and there were significant differences between different germplasm. Using stepwise regression and principal component analysis,germination index,relative root length and relative salt damage rate were selected as the key indexes for the rapid identification of salt tolerance of rice germplasm. If multivariate statistical method was used,the reliability will be improved.

rice; germplasm resource; salt tolerance at germination stage; principal component analysis; comprehensive evaluation

10.16819/j.1001-7216.2017.6168

2016-12-20；修改稿收到日期：2017-04-29。

國家自然科學基金資助項目(31401361)；寧夏農業育種專項(2013NYYZ0302)。

Q945.78; S511.2+2

A

1001-7216(2017)06-0631-12