结缕草属草坪草种质资源的耐盐性评价

李珊，陈静波，郭海林，宗俊勤，张芳，禇晓晴，蒋乔峰，丁万文，刘建秀＊

（1.南京农业大学园艺学院，江苏 南京210095；2.江苏省中国科学院植物研究所，江苏 南京210014）

中国有各类盐碱地约3 460万hm2，主要分布在内陆干旱地区和沿海地区［1，2］。大量盐碱地的存在缩小了耕地面积，草地退化的趋势日益严重［3］，恶化了生态环境［4］，限制了中国农林经济的发展和人民生活水平的提高。为改善生态条件和提高分布于盐碱地区城乡绿化美化的水平，作为主要陆地生态系统之一的草地［5］，任务艰巨，因此，选育抗盐的草坪草种显得越来越重要［6］。

在常见暖季型草坪草中，一般海雀稗（Paspalumvaginatum）、沟叶结缕草（Zoysiamatrella）、细叶结缕草（Z.tenuifolia）等耐盐性最强，钝叶草（Stenotaphrumsecundatum）耐盐性较强，狗牙根（Cynodondactylon）耐盐性中等，结缕草（Z.japonica）耐盐性较弱，假俭草（Eremochloaophiuroides）对盐敏感［7］。结缕草属植物是应用较广泛的暖季型草坪草，属内耐盐性变异较大，是耐盐育种的理想材料［8－12］。我国是全球结缕草属植物分布最广泛、储蓄量最大的国家，但我国结缕草属植物耐盐性的育种工作却远落后于美国和韩国，主要原因是我国结缕草种质资源的研究起步晚［8］。

耐盐性的评价与鉴定是耐盐品种筛选的基础，是耐盐性研究的基础［13］。现在耐盐评价的方法和指标很多，不同的研究者采用的方法及指标不同，得出的结论差异很大。李亚等［14］采用砂培法以耐盐系数和耐盐指数为指标对36份中国结缕草属植物的匍匐茎小苗进行耐盐评价，认为细叶结缕草和大穗结缕草（Z.macrostachya）的耐盐性相当，强于中华结缕草（Z.sinica）。而Marcum［10］用水培法以叶片枯黄率为指标对57份结缕草属草坪草的地下茎培育的材料进行耐盐性评价，结果显示中华结缕草耐盐性强于大穗结缕草。Lee等［15］采用水培法以叶片枯黄率对结缕草属4个种及4个杂交种进行耐盐性评价，认为朝鲜结缕草（Z.koreana）最耐盐。陈静波等［16］通过盐水灌溉的方法，比较了短期（6周）和长期（9个月）盐胁迫对沟叶结缕草Z123、结缕草Z080、狗牙根C291和海雀稗P006四个新选系生长影响的差异，研究表明短期盐胁迫下以绿叶盖度和枝叶修剪干重为指标，相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重越大，耐盐性越强，能够较好地评价草坪草的相对抗盐性，并且待试材料短期的和长期的相对抗盐性评价结果是基本一致的。

如上所述，虽然国内外学者已经对结缕草属植物的耐盐性研究做了一些工作，但涉及的种类和种源都有限，研究方法也各有不同，研究结果差异较大。因此本研究在前人研究的基础上［11，17］，对江苏省中国科学院植物研究所草业中心收集的7种103份结缕草属种质资源，以相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重为指标，系统地对原产中国的结缕草属野生种质资源和少部分国外引进资源进行耐盐性评价，为结缕草属植物耐盐种质筛选和耐盐育种工作提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用的材料为7种103份结缕草属种质资源，包括56份结缕草、20份中华结缕草、12份沟叶结缕草、9份细叶结缕草、4份朝鲜结缕草、1份大穗结缕草、1份太平洋结缕草（Z.pacifica），其中包括国内常用的品种‘马尼拉’（沟叶结缕草Z014）和‘兰引3号’（结缕草Z077）。这些资源除少数为国外引进外，绝大多数为中国各地收集的野生资源，具体见表1。所有材料均取自江苏省中国科学院植物所草业中心试验地（北纬32°02′，东经118°28′，海拔30m）。

1.2 培养方法

参照Marcum［10］及陈静波等［11］的试验方法：2010年5月底，所有试验材料返青后，从试验地取大小、生长一致的草皮块，洗净后种植于底部用尼龙纱网包裹的塑料杯（直径6cm，深6.5cm）中，用酸洗过的石英砂固定，每份试验材料种植6杯（对照和处理各3杯），然后悬挂在周转箱（66.5cm×45.5cm×17.0cm）上放温室内进行水培。每个周转箱内装1／2Hoagland［Hoagland营养液配方为：Ca（NO3）25mmol／L、KNO35mmol／L、MgSO42 mmol／L、KH2PO41mmol／L、EDTA－Fe 25μmol／L、H3BO346μmol／L、MnCl29μmol／L、ZnSO40.8μmol／L、CuSO40.3μmol／L、（NH4）6Mo7O240.1μmol／L］［11］营养液43L，整个试验期间每周换1次营养液，并用增氧泵不断进行通气，以维持水中的氧含量。隔天检查箱内水位，并用自来水补充由于液面蒸发和植物吸收及蒸腾而损失的水分，同时调节pH值，使维持在5.5～6.0。

为使草坪草适应水培环境和生长一致，减少同一材料杯间的生长差异，盐处理前先进行为期3个月左右的预培养。期间每周进行1次修剪。

1.3 盐处理

2010年9月初开始盐处理，盐度为20g／L NaCl，对照不加NaCl，每处理3个重复。为防止盐冲击效应，盐以每天2.5g／L的浓度逐渐增加。第8天时（即达到设定盐度后）按各份材料修剪高度进行最后一次修剪。过4周（期间不修剪）后用目测法按每杯中绿叶面积占总面积的百分比记录各材料绿叶盖度［18］，收集每份材料每杯修剪的枝叶，80℃烘48h用电子天平称重，测枝叶修剪干重［15］。

1.4 数据整理和统计分析

每份材料的绿叶盖度和枝叶修剪干重分别与各自不加NaCl的对照相比较，用Excel 2003转换成相对值。用SPSS 13.0对所有数据进行Duncan多重比较和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 结缕草属种质资源的耐盐性差异

不同材料间的相对绿叶盖度及相对枝叶修剪干重存在显著差异（表1）。在20g／L NaCl处理下，不同材料间的相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重的变异系数平均值分别为27.74%和69.03%，其中相对枝叶修剪干重的变异系数较大。Z093和Z5185与对照相比枝叶修剪干重分别增加了26.42%和11.93%，这2份材料在20g／L NaCl浓度时生长受到促进，而Z158与对照相比减少89.61%，生长受到明显的抑制；在相对绿叶盖度上，Z123和Z120与对照相比分别减少5.66%和11.00%，而Z032与对照相比减少67.33%。相对绿叶盖度是反映盐胁迫下草坪草观赏性的指标，比生产上常用品种‘马尼拉’强的有28份，比‘兰引3号’强的材料有46份；生长速度方面以相对枝叶修剪干重为指标，比‘马尼拉’强的有11份，比‘兰引3号’强的材料有25份。从2个指标的分析均能看出结缕草属种质资源耐盐性存在较大的差异，与生产上常用品种相比，野生结缕草属植物种质资源在耐盐性上有很大开发前景。

采自一个地区不同地点的同种草坪草耐盐性差异较大，海边的比内陆或山地采集的资源更耐盐，在材料中非常有代表性的是Z139和Z140采自胶州海边的结缕草耐盐性明显的强于Z017、Z020和Z024采自胶州内地的结缕草，其中Z024与Z139和Z140的差异达到显著水平（表1）。

表1 盐胁迫对103份材料相对绿叶盖度、相对枝叶修剪干重的影响Table 1 Effect of salinity stress on relative green leaf coverage，relative dry shoot clipping weight of 103accessions

续表1 Continued

续表1 Continued

2.2 结缕草属种间的耐盐性差异

结缕草属植物种间的耐盐性变异较大（表2），其中太平洋结缕草的耐盐性最强，朝鲜结缕草的耐盐性最差，相对绿叶盖度分别为87.67%和42.08%，相对枝叶修剪干重分别为111.99%和22.51%。结合2个指标综合进行分析，耐盐性最强的为太平洋结缕草，细叶结缕草、大穗结缕草和沟叶结缕草的耐盐性较强，中华结缕草、结缕草和朝鲜结缕草的耐盐性中等或较弱。结缕草和中华结缕草种内的耐盐性变异较大且部分结缕草和中华结缕草种质资源的耐盐性也较强。

2.3 聚类分析

以相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重为指标对103份结缕草属种质资源进行聚类分析。从聚类分析结果上看出（图1），在欧式距离6处将103份结缕草属种质资源分成三大类。Ⅰ类包括太平洋结缕草Z5185和细叶结缕草Z093两份材料，20g／L NaCl处理促进了地上部分生长，并具有高的相对绿叶盖度（＞80%），为极耐盐类型。Ⅱ类的相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重的平均值均较高（＞70%），在欧式距离2处将其分为耐盐、中等耐盐类，其中9份材料属于耐盐类，相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重的平均值分别为68.22%和89.92%，包括细叶结缕草及少数结缕草和中华结缕草；26份材料属于中等耐盐类，相对绿叶盖度的平均值为79.39%，相对枝叶修剪干重的平均值为64.47%，这一类主要是沟叶结缕草、大穗结缕草以及部分细叶结缕草、结缕草、中华结缕草。Ⅲ类相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重的平均值较低，尤其是相对枝叶修剪干重的平均值很低（30%左右）。在欧式距离3处将Ⅲ类分为弱耐盐、盐敏感两类。Ⅲ类是占比重最大的一类。弱耐盐类包含40份材料，相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重的平均值分别为74.78%和37.17%，结缕草和中华结缕草是这一类的主要组成部分；盐敏感类包含26份材料，相对绿叶盖度的平均值为47.53%，相对枝叶修剪干重的平均值为22.99%，这一类主要是结缕草和朝鲜结缕草。

表2 结缕草属不同种的相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重的变异分析Table 2 The variation analysis of relative green leaf coverage and relative dry shoot clipping weight among different species of Zoysia

3 结论与讨论

结缕草属草坪草耐盐性评价的指标很多，有叶片枯黄率［7，9－11，15］、绿叶盖度［18］、枝叶修剪干重［9－11，15］、枝叶总干重［17］、根系修剪干重［9，15］、植株总干重［17］、有机渗透调节物（脯氨酸、甜菜碱等）含量［7］、无机离子（Na＋、Cl－、K＋等）含量［7，9，15］、泌盐能力［10］等。有机渗透调节物含量、无机离子含量、泌盐能力等生理指标做大规模评价时费时费力，叶片枯黄率、枝叶修剪干重、枝叶总干重、根系修剪干重、植株总干重等指标相对简单、效率高、准确性强。陈静波等［17］研究表明枝叶修剪干重、枝叶总干重、植株总干重3个量3个指标之间的相关性非常高，均达到0.9以上；叶片枯黄率与其他指标之间的相关性相对较低；而且2个指标的评价结果不一样，因此需要以相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重为指标结合进行评价。

本试验以相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重为指标，初步评价7种103份结缕草属种质资源的耐盐性，结果表明供试材料间的耐盐性差异很大，而耐盐性最强的为太平洋结缕草，细叶结缕草、大穗结缕草和沟叶结缕草的耐盐性较强，中华结缕草、结缕草和朝鲜结缕草的耐盐性中等或较弱。Marcum［10］研究显示耐盐性细叶结缕草和沟叶结缕草＞中华结缕草＞大穗结缕草＞结缕草，陈静波等［11］研究表明抗盐性最强多为细叶结缕草和沟叶结缕草，部分结缕草、中华结缕草的抗盐性也较强。本研究的结果基本上与Marcum［10］和陈静波等［11］的结果一致。

宣继萍等［19］利用SSR标记技术进行的种间关系研究表明，结缕草、中华结缕草、朝鲜结缕草和大穗结缕草聚为一类；沟叶结缕草、小结缕草（Z.minima）和细叶结缕草聚为一类；太平洋结缕草为一类。周志芳等［20］利用等位酶研究聚类结果显示：结缕草、中华结缕草、长花结缕草（Z.sinicavar.nipponica）、大穗结缕草聚为一类；沟叶结缕草、细叶结缕草先聚为一类，然后小结缕草、太平洋结缕草、大花结缕草（Z.macrantha）也聚到这一类；而朝鲜结缕草自成一类。有的文献中认为细叶结缕草是沟叶结缕草的亚种［21］，而在新的中国禾本科分类中，细叶结缕草和太平洋结缕草归为同一个种［22］。由此可见种间关系较近的太平洋结缕草、细叶结缕草和沟叶结缕草耐盐性相似，均具有较强的耐盐性，而中华结缕草和结缕草的多数耐盐性中等到弱，且种内变异较大。

图1 103份结缕草属植物的聚类分析图Fig.1 Dendrogram of 103 Zoysia

在20g／L NaCl浓度时不同材料间的相对绿叶盖度和相对枝叶修剪干重的变异系数平均值分别为27.74%和69.03%，其中相对枝叶修剪干重的变异系数较大，Z093和Z5185与对照相比增加26.42%和11.93%。长期以来，人们普遍认为Na＋是造成植物盐害的主要因素。土壤中过多的盐分会导致土壤水势下降，产生水分胁迫，使植物根系吸水困难，从而导致生理干旱，严重时甚至出现细胞内水分外渗，发生质壁分离而死亡［23］。然而，虽然高浓度的Na＋对植物有害，但植物的生长也的确需要一定量的Na＋，低浓度的Na＋不仅对植物的生长无害，相反，还有利于植物的生长［24］。Qian等［9］也研究表明低浓度的盐处理能促进强耐盐性结缕草属植物的地上部分生长。可见并不是盐对所有的草坪草都有毒害作用，适宜的盐浓度能促进耐盐性强的结缕草属植物的生长。在Marcum［10］、Qian等［9］和陈静波等［11］的试验中均发现‘Diamond’（Z123）具有最强的耐盐性，本试验结果同样表明，‘Diamond’具有很强的耐盐性。陈静波等［11］研究表明Z077的耐盐性强于Z008，而李亚等［14］的研究结果显示Z077和Z008的耐盐性相当，本研究结果与陈静波等［11］的相同，试验结果的差异可能是由于试验方法及评价指标的不同造成的。

结合表1，可以看出Ⅰ、Ⅱ类的种源主要包括太平洋结缕草、大穗结缕草、沟叶结缕草、细叶结缕草及部分中华结缕草和结缕草，分布在沿海地区或盐碱化程度较高的地区，Ⅲ类中结缕草、中华结缕草及朝鲜结缕草是其主要成分，主要分布区为内陆地区。Lee等［15］认为海边或水质差的地方的结缕草属资源更耐盐。Weng和Chen［18］研究表明来自少雨地区的结缕草属材料比多雨和石灰岩地区的材料更耐盐。这些结果均说明结缕草属种源的原生境对其耐盐性有一定的影响。

总的来看，结缕草属种质资源在耐盐性上存在较大差异，且许多资源的耐盐性比生产上常用的品种强。少部分资源耐盐性非常强，甚至在20g／L NaCl处理下生长受到了促进。这说明部分强耐盐性的结缕草属资源在盐碱地的绿化具有一定的应用潜力。由于结缕草属内不同种间杂交比较容易［25，26］，并且抗盐性可以通过杂交遗传给下一代［8］，因此利用本研究中选出的耐盐资源做亲本，通过杂交等育种手段，可用于结缕草属草坪草耐盐性的进一步遗传改良。

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