大豆種質(zhì)資源芽期耐鹽性鑒定及耐鹽品種篩選

郭秀秀，李照君，樊守金，李娜娜，蒲艷艷，宮永超，丁漢鳳*

(1.山東師范大學，山東濟南250014；2.山東省農(nóng)作物種質(zhì)資源中心，山東濟南 250100)

土壤鹽漬化是一種常見的土壤退化現(xiàn)象，導致農(nóng)作物無法正常生長，大大降低農(nóng)作物的產(chǎn)量[1]。2007年中國環(huán)境狀況公報顯示，我國是鹽堿化土地分布廣泛的國家之一，從濱海到內(nèi)陸、從低地到高原都分布著不同類型的鹽堿土壤，僅海岸帶和灘涂鹽堿地面積就高達660萬hm2以上[2]，鹽漬化和次生鹽漬化不斷加重[3]，嚴重影響了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，我國每年因鹽漬化造成大豆損失不可估量。另外，鹽漬化往往伴隨著荒漠化的發(fā)生，兩者相互促進和轉(zhuǎn)化[4]。因鹽漬化造成的土壤荒漠化已成為荒漠化形成的重要原因。因此，合理開發(fā)利用鹽堿地已成為迫在眉睫的研究任務，而選育和篩選耐鹽性品種尤為重要。

大豆是我國主要的油料作物，廣泛用于人類的食物、動物的飼料和生物能源[5]，屬于中度耐鹽植物[6]。土壤鹽漬化嚴重影響大豆的生長發(fā)育進程，直接影響大豆的品質(zhì)和產(chǎn)量[7]，其中產(chǎn)量的下降尤為明顯[2]。相比于耐鹽性的品種，鹽害脅迫對鹽敏感品種的影響更大。在大豆由種子發(fā)育成苗的生長過程中，鹽對大豆不同發(fā)育階段的影響不盡相同。研究表明，種子吸脹基本不受鹽溶液的影響，鹽溶液對胚根和側(cè)根的生長有明顯的抑制作用[8]，鹽脅迫對鹽敏感品種的發(fā)芽率影響較顯著[9]。大豆的耐鹽性鑒定主要有室內(nèi)鑒定法和田間鑒定法，室內(nèi)鑒定法因其具有周期短、容量大、實驗重復性強、環(huán)境穩(wěn)定等優(yōu)點，是對批量種質(zhì)資源進行初步耐鹽性鑒定的重要手段。根據(jù)室內(nèi)鑒定法介質(zhì)的不同，邵桂花等[8]提出了培養(yǎng)皿萌發(fā)期鑒定法，喬亞科等[10]提出了培養(yǎng)基法，王敏等[11]提出了營養(yǎng)液篩選法，衛(wèi)秀英等[12]提出了沙培法；根據(jù)鑒定指標的不同，馬淑時等[13]提出了鹽害指數(shù)指標法，Hu等[14]提出了耐鹽系數(shù)法，寇賀等[15]提出了綜合指標鑒定法。

參考前人對大豆耐鹽性的研究，筆者采用室內(nèi)鑒定法對9份大豆耐鹽性進行初步鑒定，明確耐鹽性與發(fā)芽率、發(fā)芽勢等生理指標的相關(guān)性，對不同耐鹽性資源進行初步分類，以期為大豆耐鹽性生理研究和資源篩選提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1供試材料對不同來源的9份大豆種質(zhì)資源進行收集，包括周豆25號(S1)、濰豆9號(S2)、濰豆8號(S3)、菏豆19(S4)、菏豆20(S5)、齊黃36(S6)、邯豆5號(S7)、臨豆10號(S8)、臨豆11號(S9)。

1.2試驗設計采用二因素不同水平設計，因素1為處理溶液，設CK(蒸餾水)、T1(0.5%NaCl溶液)、T2(1.0%NaCl溶液)、T3(1.5%NaCl溶液)4個水平；因素2為大豆品種，設置S1～S9共9個水平。挑選籽粒飽滿、大小一致的大豆種子，用70%酒精消毒2 min，再用蒸餾水沖洗3遍。在鋪有3層濾紙的發(fā)芽盒中加入20 mL對應處理溶液，使濾紙吸收飽和并稍有溢出，均勻擺放20粒種子并蓋上2層對應溶液浸濕的濾紙，蓋上發(fā)芽盒，置于(25±1)℃，光照周期12/12(光照/黑暗)培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每24 h用對應溶液沖洗種子并更換濾紙，以保持NaCl溶液濃度基本不變和良好的通氣狀況。每個處理3次重復。

1.3測定指標與評定方法

1.3.1發(fā)芽指標的測定。調(diào)查統(tǒng)計各處理的發(fā)芽數(shù)，計算發(fā)芽率和相對鹽害指數(shù)，見公式(1)、(2)。參照《大豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》[16]，根據(jù)不同品種芽期相對鹽害指數(shù)劃分耐鹽性級別(表2)。鹽害指數(shù)值越小則表明其耐鹽性越強，耐鹽等級評價也越高。

發(fā)芽率=7 d發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

(1)

相對鹽害指數(shù)=(對照發(fā)芽率-處理發(fā)芽率)/對照發(fā)芽率×100%

(2)

1.3.2生長指標的測定。培養(yǎng)7 d后，進行生長指標的測定。用直尺測量幼苗的株高、胚軸和主根長度，確定須根數(shù)目。各品種每個處理取10株測量，計算其平均數(shù)。

1.4數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析采用DPS 7.05分析軟件對有關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和差異顯著性檢驗；采用Microsoft Excel 2003 軟件進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1NaCl脅迫對大豆育成品種資源發(fā)芽率的影響由表2可知，CK處理發(fā)芽率均值為94.26%，品種間變幅為85.00%～100%，極差15.00%，相對提高15.00%。其中品種S7發(fā)芽率高達100%，品種S1、S4、S5、S6發(fā)芽率達98.33%，顯著高于S2、S3、S8、S9。

T1處理發(fā)芽率品種間變幅為68.33%～96.67%，極差28.34%，相對提高29.32%。其中品種S4發(fā)芽率最高，其次是S1和S7，顯著高于其他6個品種；品種S3發(fā)芽率為68.33%，對NaCl處理最敏感；品種間差異具有統(tǒng)計學意義。與CK相比，T1處理發(fā)芽率平均下降6.11%，變幅為1.67%～16.67%，極差15.00%。

T2處理品種間變幅為16.67%～98.33%，極差81.66%，相對提高83.05%。其中品種S7發(fā)芽率最高，其次是S8，顯著高于其他7個品種；品種S2、S3、S6和S9發(fā)芽率低于70.00%，對NaCl處理最敏感；品種間差異具有統(tǒng)計學意義。與CK處理相比，T2處理發(fā)芽率平均下降24.26%，變幅為1.67%～68.33%，極差66.66%。

T3處理發(fā)芽率品種間變幅為15.00%～71.67%，極差56.67%，相對提高79.07%。其中品種S8發(fā)芽率最高，顯著高于其他8個品種；品種S1、S3、S4、S6和S7發(fā)芽率低于40.00%，對NaCl處理最敏感；品種間差異具有統(tǒng)計學意義。與CK處理相比T3處理發(fā)芽率平均下降56.11%，變幅為23.33%～83.33%，極差60.00%。

表2 NaCl脅迫對大豆發(fā)芽率的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note：Different lowercases in the same column indicated significant differences at 0.05 level

2.2NaCl脅迫對大豆育成品種資源株高的影響從表3可以看出，CK條件下品種間株高為6.70～9.63 cm，極差2.93 cm，相對提高30.43%；T1處理條件下，各品種生長均受到抑制，品種間株高變幅為3.20～5.38 cm，極差2.18 cm，相對提高40.50%；T2處理條件下，各品種生長受到抑制，品種間株高為3.92～1.73 cm，極差2.19 cm，相對提高55.87%；T3處理條件下，各品種生長均受到抑制，品種間株高變幅為0.80～2.93 cm，極差2.13 cm，相對提高72.73%。

T1、T2、T3處理與CK比較，株高分別平均降低3.06、5.21、5.98 cm，變幅分別為1.32～5.30 cm、3.94～7.27 cm、4.73～7.63 cm，極差分別為57.74%、71.66%、78.37%。

表3 NaCl脅迫對大豆株高的影響

注：同列不同小寫母表示在0.05水平差異顯著

Note：Different lowercases in the same column indicated significant differences at 0.05 level

2.3NaCl脅迫對大豆育成品種資源根系生長的影響從表4可以看出，CK處理條件下品種間胚根長為4.47～7.67 cm，極差3.20 cm，相對提高41.74%；T1處理條件下，各品種生長均受到抑制，品種間胚根長變幅為3.03～5.47 cm，極差2.43 cm，相對提高44.51%；T2處理條件下，各品種生長受到抑制，品種間胚根長變幅為0.33～1.62 cm，極差1.29 cm，相對提高79.45%；T3處理條件下，各品種生長均受到抑制，品種間胚根長變幅為0.17～1.37 cm，極差1.20 cm，相對提高87.80%。

與CK處理相比，T1、T2、T3處理胚根長分別平均降低1.71、5.00、5.57 cm，變幅分別為0.62～3.13 cm、3.24～6.50 cm、3.92～7.03 cm，極差分別為54.69%、76.94%、79.22%。

表4 NaCl脅迫對大豆胚根生長的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note：Different lowercases in the same column indicated significant differences at 0.05 level

從表5可以看出，CK處理條件下品種間須根數(shù)變幅為17.00～32.44條，極差15.44條，相對提高47.60%；T1處理條件下，各品種生長均受到抑制，品種間須根數(shù)變幅為1.67～20.22條，極差18.56條，相對提高91.76%；T2處理條件下，各品種須根數(shù)生長受到抑制，變幅為0～1.44條，極差1.44條，相對提高100%。

與CK處理比較，T1、T2、T3處理須根數(shù)分別平均降低12.67、24.11、24.41條，變幅分別為3.11～29.00條、17.00～31.00條、17.00～32.44條，極差分別為43.68%、77.78%、75.23%。

2.4大豆育成品種資源耐鹽性級別分類由圖1可知，T1處理9個品種相對鹽害指數(shù)均小于20%，都屬于高耐鹽品種。T2處理菏豆20、邯豆5號、臨豆10號3個品種的相對鹽害指數(shù)小于20%，屬于高耐鹽品種；周豆25號、濰豆9號、菏豆19、齊黃36、臨豆11號5個品種的相對鹽害指數(shù)為20%～40%，屬于較耐鹽品種；而濰豆8號相對鹽害指數(shù)大于80%，屬于鹽敏感品種。T3處理下，臨豆10號的耐鹽性最強，相對鹽害指數(shù)為20%～40%，屬于較耐鹽品種；濰豆9號、菏豆20、臨豆11號3個品種的相對鹽害指數(shù)為40%～60%，屬于中度耐鹽品種；周豆25號、濰豆8號、菏豆19、邯豆5號4個品種的相對鹽害指數(shù)為60%～80%，屬于鹽較敏感品種；齊黃36的相對鹽害指數(shù)大于80%，屬于鹽敏感品種。

表5 NaCl脅迫對大豆須根生長的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note：Different lowercases in the same column indicated significant differences at 0.05 level

圖1 大豆品種耐鹽性級別分類Fig.1 Classification of salt tolerance of soybean varieties

2.5鹽害指數(shù)與不同生理指標的相關(guān)性分析為探討不同鹽濃度處理下相對鹽害指數(shù)與不同生理指標的相關(guān)性，對不同鹽濃度處理下的相對鹽害指數(shù)與發(fā)芽率、胚根長、株高、須

根數(shù)等指標的相關(guān)性進行了分析(表6)。3個處理的相對鹽害指數(shù)與發(fā)芽率均呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均達到-1.00**；T2處理下的相對鹽害指數(shù)與胚根長呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.96**，T1、T3處理的相對鹽害指數(shù)與胚根長呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.66*、-0.74*；3個處理的相對鹽害指數(shù)與株高呈負相關(guān)，與須根數(shù)相關(guān)性不顯著。

3 結(jié)論與討論

大豆芽期的耐鹽性鑒定是在條件恒定的培養(yǎng)箱進行的，該方法具有簡便易行、可操作性強、重復性強、試驗周期短等優(yōu)勢，可以進行不同大豆種質(zhì)資源耐鹽性初步鑒定，對大量篩選耐鹽性品種具有重要意義[17]。芽期耐鹽性體現(xiàn)的是種子吸水膨脹的能力[18]，較強的芽期耐鹽性是鹽漬地區(qū)大豆品種必須優(yōu)先具備的特性，是保證大豆出苗的基礎[19]。

作物耐鹽性屬于數(shù)量性狀，同一材料的不同形態(tài)和生理生化特性指標在鹽脅迫下表現(xiàn)并不完全一致，單獨以某一指標來進行材料間耐鹽性分析會存在一定誤差[20]。形態(tài)學性狀可以直接體現(xiàn)作物的生長狀況，通過對一定鹽濃度處理下大豆的發(fā)芽率、株高、胚根長、須根數(shù)等形態(tài)性狀的測量可以較直觀地判斷大豆對鹽脅迫的反應情況[21]。該研究表明，相對鹽害指數(shù)與發(fā)芽率呈極顯著負相關(guān)，與胚根長呈顯著負相關(guān)，與株高呈負相關(guān)，與側(cè)根數(shù)的相關(guān)性為0。因此，用發(fā)芽率、胚根長、株高等作為比較大豆品種間耐鹽性的指標能較好地反映不同大豆資源的耐鹽性。

表6 不同濃度鹽處理下相對鹽害指數(shù)與不同生理指標的相關(guān)性分析

注：* 表示在0.05水平顯著相關(guān)；** 表示在0.01水平極顯著相關(guān)

Note：* indicated significant correlation at 0.05 level；** indicated extremely significant correlation at 0.01 level

在濃度為0.5%、1.0%和1.5%的NaCl處理下，不同大豆種質(zhì)資源的相對鹽害指數(shù)表現(xiàn)出較大的差異。綜合各項指標得出，在3種鹽濃度處理下，臨豆10號耐鹽性較強，屬于較耐鹽品種；濰豆9號、菏豆20、臨豆11號屬于中度耐鹽品種；周豆25號、濰豆8號、菏豆19、邯豆5號屬于鹽較敏感品種；齊黃36對1.5%NaCl處理最敏感。

不同大豆種質(zhì)資源耐鹽性不同，同一品種不同發(fā)育階段的耐鹽性也不相同[22]。以往關(guān)于作物耐鹽性的研究雖然多以種子萌發(fā)率等芽期指標判斷作物耐鹽性的強弱，但是種子能萌發(fā)并不意味著就能成功長成幼苗[23]。芽期的耐鹽性也不能代表植物整個生育期的耐鹽性，只是其耐鹽性的部分表現(xiàn)。作物耐鹽性屬于數(shù)量性狀，是一個復雜的生理過程，芽期耐鹽性的鑒定只是對大豆種質(zhì)資源的初步篩選，更深層次的研究還需要對供試材料進行生理生化分析。