抗孢囊線蟲大豆種質資源耐鹽堿特性鑒定

2025-08-30 00:00:00劉冰馮鵬周長軍顧鑫吳耀坤李建英于吉東馬蘭接思源

江蘇農業科學 2025年13期

中圖分類號：S565.103.7 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）13-0090-07

大豆是重要的糧、油、飼兼用作物，在農業生產中占有舉足輕重的地位[1]。近年來，隨著居民收入水平的提高，消費和飲食結構的改善，大豆的營養品質逐漸受到重視，造成大豆消費市場擴大，原料缺口激增，我國迅速成為世界上最大的大豆進口國。中國海關統計數據顯示，2023年我國大豆進口量達到9941萬t，民族大豆產業發展面臨挑戰，國家糧食安全面承受著一定的沖擊。隨著國家“大豆振興計劃”和大豆油料擴種的啟動實施，大豆生產者補貼政策的完善，大豆產業優勢明顯增加[2]。但目前大豆單產始終維持在較低水平，極大地限制了大豆產業的發展和農民種植大豆的經濟效益。

大豆孢囊線蟲病（SCN）是世界范圍內的毀滅性病害，一般情況下造成大豆減產 30%～50%^[3] ，該病具有分布廣、危害重、存活時間長、防治難等特點。目前，SCN主要防治方法是利用高毒高殘留的化學農藥，這種方法對環境和人畜都會造成危害，選用抗性品種是防治大豆孢囊線蟲最經濟有效且安全環保的方法[4]

黑龍江省大豆胞囊線蟲主要發病區集中在西部沙壤土和沙土區，該區域是世界三大鹽漬土集中分布區之一[5]，土壤類型屬于硫酸鹽蘇打鹽漬土[6]，長期不合理的施肥和灌溉致使土壤次生鹽漬化日益加劇，鹽堿地面積逐年增加，不斷惡化，鹽堿脅迫已成為大豆產業主要的限制因素之一。鹽堿脅迫屬非生物脅迫[7-9]，相關研究表明，鹽堿脅迫抑制大豆種子的萌發和營養生長，同時會降低大豆的光合能力，導致大豆株高降低，根長變短，生物量和干物質積累減少，進而造成大豆產量的明顯降低[10-13] 。

胞囊線蟲病和土壤鹽漬化的威脅直接限制了黑龍江省西部大豆產業的發展。在多年抗線蟲育種工作的基礎上，著眼于大豆產業發展的主要限制因素，立足土壤鹽漬化的脅迫特點，開展抗線蟲大豆種質資源創新，耐鹽堿種質資源的鑒定、篩選等相關研究工作。本研究針對大慶分院自主創新的抗線蟲資源，從資源芽期耐鹽堿鑒定，中度鹽堿耕地產量及產量構成指標等方面綜合評價抗線蟲資源耐鹽堿能力，并以各指標的隸屬函數值進行資源的聚類分析，以期明確抗線蟲種質資源的耐鹽堿能力和特征特性，為抗線蟲耐鹽堿育種提供核心種質。

1材料與方法

1.1 試驗材料

參試種質為自主選育的大豆品種（系），共計24份，參試資源于2020年在安達封閉育種基地進行胞囊線蟲病抗病性調查，抗性鑒定分級標準參照GB/T19557.4—2004《植物新品種特異性、一致性和穩定性測試指南大豆》的分級調查方法進行，參試品種（系）資源大豆胞囊線蟲病抗病性達到抗病和高抗病級（表1）。

1.2抗線蟲種質資源芽期耐鹽堿鑒定

1.2.1鹽堿溶液配制將 NaHCO₃ 、 Na₂CO₃ 與_{NaCl，Na2S04} 混合，調整[ Na⁺ ]濃度和 pH 值。鹽堿溶液配制見表2。具體配比為N1（6.8）：蒸餾：水（CK）；N2（8.5）：[ Na⁺ ]50mmol/L，按NaCl：Na₂SO₄ ： NaHCO₃ 摩爾比 1：1：1 進行配制；N3（9.0）： [Na⁺]100mmol/L ，按照 NaCl：Na₂SO₄ NaHCO₃ ： Na₂CO₃ 摩爾比 2：9：18：1 進行配制；N4（9.8）： [Na⁺]150mmol/L ，按照 NaCl：Na₂SO₄ ：NaHCO₃ ： Na₂CO₃ 摩爾比 2：1：2：1 進行配制；N5（10.3）： [Na⁺]200mmol/L ，按照 NaCl：Na₂SO₄ ：NaHCO₃ ： Na₂CO₃ 摩爾比 4：1：6：14 進行配制。

表1大豆種質資源孢囊線蟲病抗病性

表2鹽堿溶液離子濃度（ mmolL ）及pH值

1.2.2種子消毒與浸種處理選取外觀均勻一致、籽粒飽滿的種子，用 75% 乙醇消毒 30s ，然后用去離子水沖洗3次，將種子表面水分吸干，放置于事先鋪好濾紙的培養血中，取20粒參試種子放在鋪有濾紙的培養血中進行發芽試驗，種子上面再鋪1層濾紙，每皿加入 10mL 相應濃度的鹽堿處理液，浸透濾紙，每個處理3次重復。種子置于晝夜溫度為 25^°C 恒溫的培養箱內，每2d補充1次處理液，對照補充等體積的蒸餾水。

1.2.3芽期鑒定主要調查指標主要調查指標有發芽率、發芽勢、鹽堿脅迫指數，以芽長等于種子長的1/2作為種子發芽的標準，每天同一時間記錄發芽的種子數量，計算發芽率和發芽勢，培養7d后考察脅迫種子發芽率，計算鹽堿脅迫指數，參考《大豆種質資源描述規范和數據標準》。

發芽勢：第3天發芽種子數/供試種子數 ×100% ：

相對發芽勢：處理發芽勢/對照發芽勢 ×100% ;

發芽率：第7天發芽種子數/供試種子數 ×100% ;

相對發芽率 Σ=Σ 處理發芽率/對照發芽率 ×100% ;

鹽堿脅迫指數：（對照發芽率-鹽脅迫發芽率）/對照發芽率 ×100% 。

3次重復取最高值對鹽堿危害程度分級（表3）。

表3鹽堿危害程度分級

1.3抗線蟲大豆種質資源生育期鑒定

本試驗于2021年在紅旗泡育種基地進行，試驗地土壤類型為均勻分布的蘇打鹽堿土， pH 值為8.5。試驗采用田間隨機區組設計，4行區，行長 5m，3 次重復，收獲期進行產量相關指標的調查，取3次重復的平均值，取每處理的中間2行實收測產，折合單位面積產量。

生育期內主要調查指標：節數、有效節數、單株莢數、單株粒數、百粒重、產量。

1.4數據分析處理

隸屬函數值[14-16]公式為（F_jmax-F_jmin），式中 F_（i）表示 χ_i 種類 j 指標的隸屬值， F_ij 表示測定值， F_jmax 表示指標的最大值， F_jmin 表示指標的最小值。

采用Excel2003進行數據處理分析，用Duncan's多重比較法（ α=0.05 ）進行統計分析。采用SPSS25.0軟件對24份抗線蟲大豆資源各項指標的隸屬函數值進行聚類分析和綜合評價。

2 結果與分析

2.1鹽堿脅迫對抗線蟲大豆品種（系）發芽勢的影響

由表4可知，隨著鹽堿溶液濃度的升高，16份抗線蟲大豆資源發芽勢基本呈降低趨勢，10份資源略有波動，其中N2處理中P1品種略有升高；N3處理中P3、P10、P13、P14、P15、P16略有升高；N4處理中P3、P8、P12資源略有升高;N5處理中P7略有上升，且發芽勢最大，達到 60% ，其余資源均低于40% ，各處理間發芽勢差異顯著。N4處理中，大部分種質發芽勢低于 50% ，可見此濃度對抗線蟲大豆發芽勢抑制效果明顯，此濃度發芽勢最高的品種為P3和P15，達到 70% ，顯著高于其余資源。相對發芽勢隨著鹽堿溶液濃度的升高，變化趨勢不一致，其中有16份資源相對發芽勢最大值出現在N2處理，7份資源最大值為N3處理，2份資源最大值為N4處理，N5處理各資源無最大值，P21資源N2與N3處理相對發芽勢一致。

2.2鹽堿脅迫對抗線蟲大豆品種（系）發芽率的影響

由表5可知，鹽堿脅迫對參試的24份抗線蟲大豆品種（系）發芽率結果顯示，N2處理下資源P20發芽率略有升高，低濃度鹽堿脅迫促進其發芽；N3處理下P3、P10、P11、P13、P15、P16發芽率升高；N4處理下P7、P12發芽率升高;N5處理下P7資源與N4處理一致，說明高濃度脅迫對其發芽率影響不大，P17發芽率升高。處理濃度N4時，抗線蟲大豆資源發芽率受抑制明顯， 60% 以上資源發芽率不足50% ，處理濃度達到N5時，P7發芽率最高，達到68.33% ，其余資源發芽率均低于 50% 。9份抗線蟲大豆資源相對發芽率隨著處理濃度的升高而降低，其余資源在處理濃度N3、N4時呈先升高后降低的波動趨勢。N2處理17份資源相對發芽率最大，P1顯著高于其他資源;N3處理6份資源相對發芽率最大，P19資源相對發芽率最大，與P15、P24差異不顯著，與其余資源差異顯著；N4處理P3資源相對發芽率最大，顯著高于其他資源;N5處理P20資源相對發芽率最大，達到 70% ，顯著高于其余資源。

2.3鹽堿脅迫對抗線蟲大豆品種（系）鹽堿脅迫指數的影響

鹽堿脅迫對抗線蟲大豆資源影響明顯，隨著脅迫濃度的升高，脅迫指數均呈升高的趨勢，低濃度N2處理均達到中耐鹽堿以上，無敏感和極敏感資源，P13、P14、P23資源脅迫指數超過 50% ，該資源低濃度脅迫敏感程度最高，P1、P20資源脅迫指數最低，均為負值，說明低濃度鹽堿敏感脅迫促進其發芽；N3處理有5份敏感資源（P4、P9、P14、P18、P23），脅迫指數超過 60% ，達到鹽堿敏感程度，3份資源（P3、P11、P22）脅迫指數低于 20% ，達到高耐鹽堿程度，其余資源均為耐鹽堿和中耐鹽堿，無極敏感資源;N4處理P18資源脅迫指數超過 80% ，達到極敏感程度，6份資源（P2、P5、P10、P14、P19、P23）

表4芽期發芽勢與相對發芽勢耐鹽堿鑒定結果

注：同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。表5、表6、表7同。

達到敏感程度，7份資源（ P3，P7，P8，P11，P12，P22 P24）達到耐鹽堿程度，其余為中耐鹽堿，無高耐鹽堿資源；N5處理無高耐鹽堿資源，P12資源耐鹽堿，2份資源（P7、P17）中耐鹽堿，11份資源極敏感，其余均為鹽堿敏感資源（表6）。由此可見，N4處理抗線蟲大豆資源變化最為明顯，品種間差異較大，最能反映資源的耐鹽堿能力，可作為抗線蟲大豆種質資源的耐鹽堿篩選鑒定濃度范圍，此濃度處理下，資源P3和P11脅迫指數最低，與資源P24差異不顯著，耐鹽堿能力最強。

2.4抗線蟲大豆生育期耐鹽堿鑒定

抗線蟲資源中度鹽堿耕地生育期鑒定（表7）顯示，不同資源間各指標差異顯著，資源P24、P6節數最多，P9節數最少;資源P15、P17、P18單株粒數最多，P14最少；資源P17、P12單株莢數最多，P13、P14最少；P17有效節數最多，P1、P2、P9、P14、P15、P21最少；P5、P10百粒重最大，P22最小;資源P15產量最高，與P17、P18差異不顯著，P14產量最低。

2.5抗線蟲大豆品種資源耐鹽堿性聚類分析

分析24份抗線蟲大豆種質5個芽期耐鹽堿指標（發芽勢、相對發芽勢、發芽率、相對發芽率、脅迫指數）和6個產量及產量構成性狀（節數、有效節數、單株莢數、單株粒數、百粒重、產量）隸屬函數值，各種質不同指標的隸屬函數值越大，說明其耐鹽堿性狀越優良；脅迫指數的隸屬函數值越大，說明種質鹽堿敏感程度越高。以隸屬函值進行聚類分析，綜合評價不同種質耐鹽堿性狀，可將24份抗線蟲種質劃分為4類（圖1），第I類種質主要包括抗線蟲2號、4號、7號、8號、9號等13份種質資源，該類資源芽期耐鹽堿能力最強，N4脅迫處理下均達到中耐以上，發芽勢、發芽率較高，脅迫指數較低，產量及產量相關指標較低；第Ⅱ類種質主要包括2份品種資源（慶17-665、慶20-1268），該類種質芽期鹽堿脅迫最敏感，脅迫指數最高，N4脅迫處理下為敏感和極敏感資源，但中度鹽堿地產量及產量相關指標表現較好；第Ⅲ類種質包括抗線蟲3號、5號、6號、11號、農慶豆20等8份品種資源，該類資源耐鹽堿能力較弱，脅迫指數較高，百粒重較大，產量及產量相關指標較低；第V類群僅有農慶豆28號1份品種資源，該資源耐鹽堿能力較強，發芽勢、相對發芽勢、發芽率較高，脅迫指數較低，產量和產量構成指標最大。

表5芽期發芽率與相對發芽率耐鹽堿鑒定結果

3討論與結論

土壤鹽堿化已成為威脅世界糧食安全生產的重要因素之一[17]，大豆種質資源耐鹽堿能力鑒定與篩選是耐鹽堿育種及研究工作的基礎[18]，種子芽期的發芽能力和種苗質量最易受環境因素影響，進而影響種苗的后期長勢，鹽堿脅迫下種子的發芽率、發芽勢是反映種質資源耐鹽堿能力的重要指標，因此芽期測定種質資源的耐鹽堿能力，能夠簡便、高效評價資源耐鹽堿性[19-21] 。

本研究針對抗線蟲大豆資源進行芽期混合鹽堿溶液脅迫研究，明確資源芽期耐鹽堿能力，并結合產量及產量相關指標進行資源聚類分析，結果表明，隨著混合鹽堿溶液濃度的升高，發芽勢、發芽率、相對發芽勢、相對發芽率整體呈下降趨勢，品種（系）間呈不同程度的波動，這與寇賀等的研究結果[22]一致，與肖朝霞的研究結果[23]存在一定差異，主要是由于堿性鹽提高了環境中的 pH 值，試驗中低濃度的混合鹽堿溶液 50mmol/L 的 Na⁺ 濃度， pH 值達到8.5，達到中度鹽堿脅迫，已超出促進大豆種子發芽的濃度范圍。

沈陽農業大學農學院對100份種子分別應用110mmol/L NaCl或 37.5mmol/LNa₂CO₃ 處理篩選獲得5個高耐鹽品種，7個高耐堿品種，2個既高耐堿又高耐鹽品種[20]。張彥威等對161份黃淮海地區的大豆資源進行NaCI脅迫下苗期和田間耐鹽鑒定，篩選出4份適合黃河三角洲輕度鹽堿地區種植的大豆品種[8]。肖鑫輝等對津唐沿海地帶895份野生大豆種群應用海水養殖池池埂堿土進行鑒定，獲得野生耐鹽堿大豆資源85份[24]。前人的研究結果表明，通過模擬大豆芽期土壤鹽堿脅迫，可以充分體現資源的耐鹽堿能力。本研究通過計算混合鹽堿溶液脅迫下抗線蟲大豆鹽堿脅迫指數，并進行危害程度分級，在pH值 =9.8Ω_Ω[Na⁺Ω]=150 mmol/L的脅迫壓力下，抗線蟲資源發芽勢、相對發芽勢、發芽率、相對發芽率、脅迫指數變化最明顯，該濃度最能體現資源的耐鹽堿能力，在該濃度脅迫壓力下共篩選出3份耐鹽堿能力較強的資源，分別為抗線蟲4號、12號、慶20-9199，鹽堿脅迫指數最低，表明鹽堿脅迫對其影響最小，芽期耐鹽堿能力最強。韓毅強等的研究結論顯示，高濃度的NaCl脅迫對抗線蟲4號影響最小[25]，本試驗再次驗證了抗線蟲4號的耐鹽堿能力。

表6抗線蟲大豆品種資源鹽堿脅迫指數及等級

通過計算參試資源的耐鹽堿指標、產量和產量構成指標的隸屬函數值，對參試資源進行聚類分析，其中第I類群萌發期耐鹽堿能力最強，但產量及產量相關指標表現一般；第V類群產量最高，耐鹽堿能力適中。所有參試資源中農慶豆28產量最高，達到 2107.8kg/hm² ，其次是慶17-21和慶17-665，分別達到 2004.7，1927.7kg/hm² 。

綜上所述，農慶豆 28，17-21，17-665 可在中度鹽堿耕地推廣應用，抗線蟲4號、12號、慶 20AA- 9199可作為抗線蟲、耐鹽堿種質創新的親本材料進行應用。

參考文獻：

[1]劉梅芳，樊琦.中國大豆消費、生產和進口現狀及存在的問題[J].糧食科技與經濟，2021，46（6）：28-35.

[2]石楠，郭恬，盧俊瑋.大豆產業發展的困境及出路探析[J].湖南農業科學，2020（9）：88-90.

[3]劉冰，朱洪德，李肖白，等.不同種植密度對抗線蟲大豆產量及品質的影響[J].黑龍江農業科學，2013（10）：28-32

表7抗線蟲資源中度鹽堿耕地生育期鑒定