大豆種質(zhì)資源耐鹽性鑒定與評價

嚴(yán)勇亮，張金波，路子峰，趙曉玲，劉海軍，趙 康，叢 花

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，烏魯木齊 830091； 2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】目前，全世界約有100多個國家和地區(qū)的土地遭受鹽漬化危害，每年因鹽堿造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百億美元[1-3]。大豆是我國重要的糧、油、飼兼用作物[4]。大豆雖然是一種中度耐鹽作物，我國大豆的主產(chǎn)區(qū)東北和黃淮地區(qū)均面臨著土壤鹽漬化問題，鹽脅迫使得主產(chǎn)區(qū)大豆品質(zhì)和產(chǎn)量降低。從植物資源角度，篩選培育耐鹽新品種是開發(fā)和利用鹽漬化土地的有效措施之一[5]，對提高大豆產(chǎn)量、擴(kuò)大其種植面積具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】關(guān)于大豆耐鹽種質(zhì)的鑒定，國內(nèi)外已有大量報(bào)道。Abel等[6]用6種鹽濃度對6個大豆品種進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，結(jié)果鹽脅迫降低了所有品種的發(fā)芽率，使得大豆出苗速度大為延緩。Tuyen等[7]研究表明，電導(dǎo)率為4.5 ds /m就顯著降低了大豆品種Lee和Jackson的萌發(fā)，耐鹽Lee萌發(fā)率要高于敏感的Jackson。邵桂花等[8]研究了大豆萌發(fā)各發(fā)育階段的耐鹽性，從種子吸水膨脹到側(cè)根生長季耐鹽性呈遞減趨勢，耐鹽性表現(xiàn)為吸水膨脹>萌發(fā)>胚根生長>側(cè)根生長。【本研究切入點(diǎn)】陳德明[9]研究指出，鹽對大豆生長發(fā)育的影響主要有兩個方面，一是鹽導(dǎo)致營養(yǎng)缺乏，主要是鈣素缺乏；二是鹽影響大豆根瘤生長，使固氮能力下降，影響大豆的養(yǎng)分供給和生長。大豆幼苗期對鹽脅迫的敏感程度比芽期要高得多，栽培大豆幼苗期耐鹽性大小與全生育期表現(xiàn)基本一致[11]。在萌發(fā)期和苗期對大豆種質(zhì)資源開展耐鹽性鑒定，方便快捷，能有效縮短鑒定周期。綜合萌發(fā)期和苗期耐鹽性鑒定結(jié)果，能較好的體現(xiàn)大豆真實(shí)耐鹽水平。【擬解決的關(guān)鍵問題】從國內(nèi)外收集并保存大豆種質(zhì)資源1 000余份，在萌發(fā)期和苗期對其耐鹽性進(jìn)行鑒定，篩選出耐鹽性優(yōu)異的大豆資源，為新疆大豆耐鹽種質(zhì)創(chuàng)制和耐鹽新品種選育提供參考和親本材料。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試大豆材料120份，主要來源于我國新疆本地品種28份，國內(nèi)引進(jìn)品種64份；分別為黑龍江大豆種質(zhì)資源38份，國個引進(jìn)28份；分別為引進(jìn)日本大豆種質(zhì)資源24份，吉林大豆種質(zhì)資源8份，內(nèi)蒙古大豆種質(zhì)資源8份，北京大豆種質(zhì)資源7份，美國引進(jìn)大豆種質(zhì)資源4份，河北省大豆種質(zhì)資源3份。2017年4月，將所有材料種植在中國新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院安寧渠綜合試驗(yàn)場，當(dāng)年考種并收獲，用于室內(nèi)萌發(fā)期和幼苗期耐鹽性鑒定。表1

表1 120份大豆品種名稱及來源Table 1 120 Soybean cultivars information

1.2 方 法

1.2.1 芽期耐鹽性鑒定

大豆芽期鹽脅迫反應(yīng)的是種子吸水膨脹、萌動生根的綜合能力[10]。在鹽脅迫下，大豆受NaCl濃度的影響，發(fā)芽率降低。芽期耐鹽鑒定采用1.2%NaCl和1.5%NaCl 2種處理濃度。

按照農(nóng)業(yè)部《大豆耐鹽性鑒定評價技術(shù)規(guī)范》NY/PZT001-2002的標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)設(shè)置對照組和處理組，重復(fù)3次。每重復(fù)用大豆種子50粒。將準(zhǔn)備好的50粒種子均勻放在直徑為12 cm玻璃培養(yǎng)皿中的濾紙上，處理組每個培養(yǎng)皿中加入1.2%和1.5%化學(xué)純NaCl溶液20 mL，在培養(yǎng)箱內(nèi)25℃恒溫發(fā)芽7 d。對照組每個培養(yǎng)皿中加蒸餾水20 mL，培養(yǎng)箱內(nèi)25℃恒溫發(fā)芽7 d，統(tǒng)計(jì)處理組和對照組的發(fā)芽率，根據(jù)下列公式計(jì)算相對鹽害率，并確定芽期耐鹽等級。

公式中：CK1+CK2+CK3分別代表對照重復(fù)Ⅰ、重復(fù)Ⅱ、重復(fù)Ⅲ的發(fā)芽率；T1+T2+T3分別代表鹽處理重復(fù)Ⅰ、重復(fù)Ⅱ、重復(fù)Ⅲ的發(fā)芽率。

1.2.2 苗期耐鹽性鑒定

按照農(nóng)業(yè)部《大豆耐鹽性鑒定評價技術(shù)規(guī)范》[11]NY/PZT001-2002的標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)設(shè)置對照組和處理組，重復(fù)3次。在(18×18)cm營養(yǎng)缽中裝入350 g營養(yǎng)土，每盆種植15粒種子，出苗后2 d，每盆選取6株長勢整齊一致的幼苗移栽到帶孔的泡沫板上，將泡沫板漂浮在改良的Hoagland營養(yǎng)液的培養(yǎng)盒中進(jìn)行水培，移栽3 d后，加入1.5%NaCl鹽溶液，利用便攜式電導(dǎo)儀測定培養(yǎng)液的電導(dǎo)率，使電導(dǎo)率始終維持在25 ds/m的脅迫處理下。25℃恒溫，10 h光照，14 h黑暗條件下水培15 d后，調(diào)查幼苗生長情況，確定幼苗鹽害癥狀類別，按公式計(jì)算鹽害指數(shù)，確定苗期耐鹽等級。表2，表3

苗期鹽害指數(shù)(%)=

表2 大豆鹽害癥狀分級標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Grande standard of salt stress in soybean

表3 大豆芽期和苗期耐鹽性分級標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Grade standard of salt tolerance on germination stage and seedling in soybean

1.3 數(shù)據(jù)處理

按照公式分別計(jì)算出大豆芽期的相對鹽害率，苗期的鹽害指數(shù)，確定大豆芽期和苗期耐鹽級別后，用Excel計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 芽期大豆耐鹽性鑒定

研究表明，在1.2%NaCl濃度處理?xiàng)l件下，芽期相對鹽害率為0～20.0%的1級高耐鹽材料有2份，占1.67%，分別是中國北京的中黃30號和日本的FtC099。芽期相對鹽害率為20.1%～40.0%的2級耐鹽材料有10份，占8.33%。其中中國黑龍江有5份，分別是綏農(nóng)28、綏農(nóng)34、合交08-1800、合農(nóng)64及高產(chǎn)6號；中國新疆有1份，米泉黃豆；美國有2份，155和Flyer；日本有2份，T14和SC15-11。芽期相對鹽害率為40.1%～60.0%的3級中度耐鹽材料有43份，占35.83%。其中國內(nèi)品種有34份，國外品種有9份；芽期相對鹽害率為60.1%～80.0%的4級鹽敏感材料有48份，占40.0%。其中中國品種有38份，其余10份為日本引進(jìn)品種；芽期相對鹽害率為80.1%～100.0%的5級鹽高敏感材料有17份，占14.17%。其中中國品種有13份，其余4份為日本引進(jìn)品種。表4

表4 大豆芽期耐鹽性鑒定(1.2%NaCl)Table 4 Identification results of salt tolerance at the germination stage (1.2%NaCl)

研究表明，在1.5%NaCl濃度處理?xiàng)l件下，芽期相對鹽害率為20.1%～40.0%的2級耐鹽材料僅有1份，占0.83%，品種為日本的FtC099。芽期相對鹽害率為40.1%～60.0%的3級中度耐鹽材料有22份，占18.33%。其中國內(nèi)品種有17份，國外品種有5份；芽期相對鹽害率為60.1%～80.0%的4級鹽敏感材料有51份，占42.5%。其中國內(nèi)品種有40份，國外品種有11份；芽期相對鹽害率為80.1%～100.0%的5級鹽高敏感材料有46份，占38.33%。其中國內(nèi)品種有13份，其余4份為日本引進(jìn)品種。

表5 大豆芽期耐鹽性鑒定(1.5%NaCl)Table 4 Identification results of salt tolerance at the germination stage (1.5%NaCl)

當(dāng)鹽處理濃度升高到1.5%NaCl時，大豆種子發(fā)芽率顯著降低，1.5%NaCl脅迫處理未篩選到1級高耐鹽材料，2級耐鹽材料相比1.2%NaCl濃度的處理減少了9.17%；3級中度耐鹽材料相比1.2%NaCl濃度的處理減少了17.5%；4級鹽敏感材料相比1.2%NaCl濃度的處理增加了2.5%；5級鹽高敏感材料相比1.2%NaCl濃度的處理增加了24.17%。表5

2.2 苗期大豆耐鹽性鑒定

研究表明，在1.5%NaCl濃度處理?xiàng)l件下，苗期相對鹽害率為0～20.0%的1級高耐鹽材料有1份，占0.83%，是日本引進(jìn)品種S11-5。苗期相對鹽害率為20.1%～40.0%的2級耐鹽材料有12份，占10%。其中中國吉林有2份，分別是長農(nóng)8號和吉育77號；中國內(nèi)蒙古有2份，分別是蒙豆9號和蒙豆14號；中國北京有1份，中黃30號；中國新疆有1份，精河大豆；美國有1份，Waka Shima；日本有5份，分別是S11-1、BAN ECHIGO 8、S11-23、FtC024和FtC074。苗期相對鹽害率為40.1%～60.0%的3級中度耐鹽材料有7份，占5.83%。其國內(nèi)品種有4份，國外品種有3份；苗期相對鹽害率為60.1%～80.0%的4級鹽敏感材料有11份，占9.17%，均為國內(nèi)品種；苗期相對鹽害率為80.1%～100.0%的5級鹽高敏感材料有89份，占74.17%。其中國內(nèi)品種有71份，國外引進(jìn)品種18份。表6

表6 大豆苗期耐鹽性鑒定(1.5%NaCl)Table 6 Identification results of salt tolerance at the seedling stage(1.5%NaCl)

3 討 論

3.1 大豆芽期耐鹽性鑒定

芽期進(jìn)行不同濃度的鹽分脅迫后，種子發(fā)芽時間延遲，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)降低。研究表明[12-13]，可將大豆的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、下胚軸長、根鮮重、鮮生物量、主根長、干生物量、根干重等用于評價大豆芽期耐鹽性指標(biāo)。研究分別統(tǒng)計(jì)了鹽處理后1～7 d的發(fā)芽率，以第7 d發(fā)芽率為指標(biāo)，按照農(nóng)業(yè)部《大豆耐鹽性鑒定評價技術(shù)規(guī)范》[11]NY/PZT001-2002的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行耐鹽性評價。同時采用1.2%和1.5% 2種NaCl濃度處理，結(jié)果表明，隨著鹽濃度升高，抑制了大豆發(fā)芽率，這與其他研究結(jié)果是相同的[14-16]，也篩選到一些芽期表現(xiàn)較好的耐鹽材料，為提高新疆大豆資源利用率提供參考。

3.2 大豆苗期耐鹽性鑒定

有研究表明，大豆在幼苗期的耐鹽性與全生育期耐鹽性表現(xiàn)一致[12]。大豆苗期受到鹽分脅迫后，鹽分通過滲透脅迫、離子毒害和同化物累積抑制降低光合作用效率，進(jìn)而植株的地上部分和地下部分生長均受到抑制最后導(dǎo)致葉片萎蔫、黃枯死亡[18]。研究采用1.5%NaCl濃度處理15 d，地上部分株高、植株鮮重、干重以及地下部分根鮮重、根干重積累均減少，僅篩選到1份高耐鹽材料(日本S11-5)；12份耐鹽材料，其中新疆大豆地方種中僅篩選到1份2級耐鹽材料，其他材料均表現(xiàn)敏感或高敏，同時新疆地方大豆種質(zhì)資源芽期耐鹽性鑒定結(jié)果與苗期表現(xiàn)不同，總體表現(xiàn)耐鹽性較弱。

3.3 大豆芽期和苗期耐鹽性差異

高鹽對大豆的全生育期都有危害，在不同的發(fā)育階段，大豆的耐鹽程度不同。研究發(fā)現(xiàn)，供試材料芽期和苗期篩選結(jié)果不一致，原因是大豆種質(zhì)資源芽期和苗期耐鹽機(jī)理不同，此結(jié)果與其他學(xué)者研究相同，進(jìn)一步表明大豆種質(zhì)資源芽期和苗期耐鹽機(jī)理不同[10]。

4 結(jié) 論

大豆芽期和苗期耐鹽性表現(xiàn)不同。芽期耐鹽性鑒定中，在1.2%NaCl濃度下，篩選到1級耐鹽材料1份，2級耐鹽材料10份；在1.5%NaCl濃度下，篩選到2級耐鹽材料1份。苗期耐鹽性鑒定中，在1.5%NaCl濃度下，篩選到1級耐鹽材料1份，2級耐鹽材料12份可作為耐鹽親本進(jìn)行利用。