种子萌发期38份偃麦草种质耐盐性评价

孙宗玖，李培英，阿不来提，吉鹏飞

(新疆农业大学草业与环境科学学院 新疆草地资源与生态实验室,新疆 乌鲁木齐，830052)

土壤盐渍化是一个世界性的资源环境和生态问题。据统计，全世界有 9.55×108hm2盐碱地，而我国约有2.67×107hm2，其中盐碱耕地6.66×106hm2，盐渍化荒地和盐碱化草地2.00×107hm2[1]，且均集中在“三北”内陆地区及长江以北沿海地带[2]，并有不断扩大的趋势。近年来，迫于人口增加、资源短缺、环境恶化的压力，如何开发利用或改良盐渍土已成为当前研究的热点问题之一。目前，改良利用盐渍土的途径很多，但筛选与推广耐盐草种一直被认为是改良利用、控制盐渍土的重要途径之一[3-4]。

偃麦草(Elytrigiarepens)为多年生根茎禾草，具有适应性强、抗寒、耐旱、耐盐碱等特点，特别是对小麦(Triticumaestivum)的多种病害具有明显的抗性，在其远缘杂交育种研究中具有十分重要的作用[5-6]。同时偃麦草也是一种优良牧草和草坪草资源，是新疆、青海、内蒙古等省(区)重要的牧草资源和防风固沙植物[7]。目前，有关偃麦草属种质资源耐盐性的研究多是从形态、生理响应角度出发，对种子萌发期或苗期的偃麦草、中间偃麦草、毛偃麦草等进行鉴定和评价，且多针对单盐胁迫条件下国外引入的偃麦草属资源[8-11]，但土壤中的盐分大多数是以NaCl、Na2SO4混盐形式存在并影响植物的生长发育[12]。相对而言，在混盐胁迫条件下对我国不同来源或不同生境下偃麦草种质资源耐盐性的评价较少。与此同时，种子萌发期是种子植物生活史中的关键阶段，一直被认为是鉴定植物抗旱、耐盐性的重要时期[13-16]。基于以上认识，本试验以NaCl、Na2SO4混合盐溶液模拟盐胁迫，对引自北京市农林科学院和采自新疆不同生态环境的38份偃麦草种质资源进行种子萌发期的耐盐性评价，力图筛选出耐盐性强的生态型，为进一步培育适宜我国盐渍土种植的优良偃麦草新品种提供依据。

1 材料与方法

1.1试验材料 供试偃麦草材料共计38份，其中4份引自北京市农林科学院，34份采自新疆不同生境(表1)。2006年6月，将供试材料条植于新疆农业大学试验场，出苗后进行正常田间管理工作[13]。本试验所需偃麦草种子于2010年7月采自该试验区。

1.2试验设计 精选大小一致、籽粒饱满、无破损种子50粒，70%酒精消毒30～60 s 后，蒸馏水冲洗干净放于直径为9 cm的培养皿中，以双层滤纸为芽床。用1.2%NaCl和Na2SO4混合溶液(NaCl与Na2SO4的质量比为1∶1)10 mL模拟盐胁迫[8]，对照加入10 mL蒸馏水，置于变温光照培养箱进行发芽，高温30 ℃(8 h，3 000 lx光照强度)，低温20 ℃(16 h，黑暗)，每处理重复5次。以胚根突破种皮1mm、胚芽为种子长1/2为发芽标准，逐日定时记载发芽种子数。21 d后结束试验时，每重复随机选取10株幼苗，用精度为0.1 cm的刻度尺测量胚根长、胚芽长，用精度为0.1 mg电子天平称量幼苗质量。

表1 供试材料偃麦草资源的编号及来源

1.3测定内容及方法

1.3.1种子活力 种子活力测定按照以下公式计算。

式中，DG为逐日发芽数，DT为相应DG的发芽天数。

活力指数=发芽指数×幼苗质量。

1.3.2种子萌发特性 主要包括相对胚芽长、相对胚根长、相对发芽率、相对发芽势、相对活力指数的计算。

1.3.3萌发耐盐指数及萌发胁迫指数 参考李培英等[13]、王赞等[14]及安永平等[15]方法。

萌发指数=1.00G2+0.75G4+0.50G6+0.25G8。

式中，G2、G4、G6、G8分别为各供试偃麦草材料第2、4、6、8天的种子发芽率。

1.4数据处理 利用Microsoft Excel 2003及SPSS 11.5进行数据的处理与分析。

采用隶属函数法[13-14]进行耐盐性综合评定，首先按照式(1)进行数据的标准化处理；然后按照式(2)、(3)、(4)依次计算标准差系数(Vj)、权重系数(Wj)、隶属函数值(D)。

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，j=1,2,3,…n，xj表示第j个指标值，xmin表示第j个指标的最小值,xmax表示第j个指标的最大值。

2 结果与分析

2.1盐胁迫对38份偃麦草材料种子活力的影响 与对照相比，盐胁迫下38份偃麦草材料的发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数均出现降低趋势(表2)，但降低幅度存在一定的差异，依次为24.2%～95.1%、25.0%～100.0%、10.2%～96.1%、42.7%～98.1%。从发芽率看，E27、E37、E40、E33、E35、E06、E41降幅较大，均大于88.6%，E03、E16、E17、E31降低幅度较小，均小于35.7%，且E03(75.8%)、E16(72.9%)、E17(69.4%)、E31(64.3%)的相对发芽率显著高于E27(4.9%)、E37(5.9%)(P<0.05)，显示出较强的耐盐能力；材料E01、E02、E06、E10、E18、E19、E21、E24、E28、E30、E33、E34、E35、E36、E37、E39、E40、E41的发芽势降低幅度最大，为100.0%，7 d内均没有萌发，其相对发芽势也表现最低，为0，而材料E03降低幅度最小，为25.0%；发芽指数降低幅度大于90%的材料有E27、E37、E40、E06、E33、E41，而E42、E17、E03的降幅较小，小于35.0%；活力指数降幅大于90.0%的有E27、E37、E06、E33、E41、E40、E35、E30、E38，降幅小于50%的材料有E17、E03、E04、E42，且E17、E03、E04的相对活力指数显著高于E27、E37(P<0.05)。

2.2盐胁迫对种子萌发特性的影响 盐胁迫下38份偃麦草材料间相对胚根长、相对胚芽长均存在显著差异(P<0.05,表3)。从相对胚根长看，盐胁迫对E17、E31、E25、E18、E28抑制较轻，依次为29.7%、28.5%、22.2%、21.6%、20.4%，而E38、E08、E40则表现受抑制较重，均在6.0%以下；从相对胚芽长看，材料E04、E31受抑制最轻，分别为66.8%、63.0%，而E23、E27受胁迫较重，分别为20.4%、26.2%。

2.3盐胁迫对萌发胁迫指数及萌发耐盐指数的影响 盐胁迫下38份偃麦草材料间萌发耐盐指数、萌发胁迫指数差异显著(P<0.05，表3)。材料E03、E38的萌发耐盐指数较大，依次为61.1%、57.2%，显著高于萌发耐盐指数小于8.0%的材料，包括E02、E06、E11、E18、E19、E24、E27、E28、E33、E34、E35、E37、E39、E41(P<0.05)，显示出较强的耐盐能力。材料E17、E03的萌发胁迫指数相对较高，分别为69.6%、66.9%，显著高于E27(3.9%)、E37(4.8%)(P<0.05)，其余材料居中。在38份偃麦草材料中，萌发胁迫指数大于50%、萌发耐盐指数大于30%的材料有4份，即E03、E16、E31和E42；萌发耐盐指数为0，且萌发胁迫指数小于5%的种质有2份，即 E27和E37。

表2 盐胁迫对偃麦草种子活力的影响

表3 盐胁迫对偃麦草种子萌发特性及萌发胁迫指数和萌发耐盐指数的影响

表4 偃麦草种质资源指标间的相关分析

2.4偃麦草种质资源耐盐性综合评价 由于盐胁迫下相对发芽率、相对发芽势、相对活力指数、相对胚根长、相对胚芽长、萌发耐盐指数、萌发胁迫指数中大多数指标间均存在显著正相关关系(表4)，说明各指标在提供偃麦草耐盐信息时存在一定的重叠，会影响到耐盐综合评价结果的准确性，需对耐盐评价指标进行主成分分析，形成综合指标再进行耐盐性评价，相对比较客观。

主成分分析表明(表5)，7个耐盐性指标被转化为2个新的综合指标，且这2个指标的累积贡献率达80.43%，即涵盖了7个单项指标80.43%的耐盐信息。C(Ⅰ)中相对发芽率、相对活力指数、萌发胁迫指数的因子负荷均在0.90以上，可以理解为盐胁迫下偃麦草种子萌发活力情况；C(Ⅱ)中因子负荷均大于0.70的指标有相对胚根长、相对胚芽长，可理解为盐胁迫下偃麦草种子的萌发生长情况。采用隶属函数法，以C(Ⅰ)、 C(Ⅱ)为评价指标，利用公式(1)～(4)进行综合指标的权重(Wj)、隶属函数值(D)与偃麦草耐盐综合评价值的计算，结果如表6所示。38份偃麦草材料间的综合评价值介于0.140～0.813，其中综合评价值大于0.60以上的材料有E03(0.813)、E31(0.657)、E16(0.657)、E17(0.621)，表明种子萌发期这4份材料具有较强的耐盐能力；综合评价值0.20以下的材料有5份，即E27(0.140)、E37(0.144)、E41(0.162)、E33(0.183)、E40(0.192)，显示出较弱的耐盐性；其余29份种质材料耐盐性居中，综合评价值在0.20～0.60。

表5 偃麦草各综合指标的因子负荷量及贡献率

表6 偃麦草综合指标值C(x)、权重Wj、隶属函数值D与综合评价值

3 讨论与结论

盐胁迫是全球普遍存在的一种非生物胁迫，是限制植物生长和发育的主要环境因素[17-20]。不同物种对盐渍环境的适应能力和适应机制均会存在明显的差异，即使是同一物种或品种其耐盐性也因发育阶段不同而改变[21]。一些研究表明[22-23]，种子在萌发阶段对环境的盐分反应是非常敏感的，可以作为评价植物耐盐性的一个主要阶段，并在大豆(Glycinemax)、水稻(Oryzasativa)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、甜高粱(Sorghumbicolor)等作物上得以应用[24-25]。本研究采用1.2%的NaCl和Na2SO4混合溶液对38份偃麦草材料进行耐盐性研究表明，与对照相比，盐胁迫降低了偃麦草材料的种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数，降低幅度依次为24%～95%、25%～100%、10%～97%、42%～99%，抑制了其胚芽和胚根的生长，降低了偃麦草的萌发性能；各测定指标间的降幅差异也显示出偃麦草材料间的耐盐差异性，且萌发耐盐指数结合萌发胁迫指数筛选出的盐敏感及耐盐偃麦草种质材料，与利用隶属函数综合评价法筛选的材料基本一致，一定程度上说明可通过这2个指标进行种子萌发期极端耐盐材料的筛选。

从野生植物资源中筛选耐盐性强的优良牧草、草坪草种质材料，再结合传统育种手段或现代生物技术手段培育新的品种(系)是丰富我国国产草种资源及挖掘优良耐盐基因的重要途径之一。本研究采用隶属函数法对偃麦草种子萌发期耐盐性进行综合评价，初步评价认为其耐盐性由强到弱依次为E03、E31、E16、E17、E42、E26、E04、E25、E12、E38、E15、E36、E13、E32、E09、E21、E07、E08、E01、E29、E10、E18、E24、E28、E30、E23、E11、E39、E02、E34、E19、E35、E06、E40、E33、E41、E37、E27。从耐盐排序上看，偃麦草耐盐性强弱与其地理分布的小生境密切相关，是长期适应盐碱、干旱等逆境环境的结果。如材料E31、E27同样来源于新疆南疆焉耆县四十里城，但在耐盐上却显示较大的差异性，E31采自路边，经常受到践踏，土壤相对干旱，盐碱性较大，而E27则采自农田边，相对环境条件较好，土壤盐碱含量较轻。同样采集新疆北疆昭苏马场的材料E41和E42间的耐盐性差异也较大，前者分布在农田边，而后者分布在河岸边。从耐盐性较强的E03、E16、E31、E42、E26、E04、E25看，虽然材料来自的地理区域范围较大，但它们都有一个相似的小生境条件，多数分布在路边、渠边或林下，常常与赖草(Leymussecalinus)混生，或分布在干旱盐碱含量较大的地方，而耐盐性较弱的材料多分布在农田边、果园等地或土壤相对肥沃的草原区。因此，从野生植物资源中筛选耐盐性强的优良牧草、草坪草种质材料时,应在尽量保证其生态地理环境多样性的同时，更注意小环境的差异，以便筛选出更优良的耐盐牧草。

由于植物耐盐性是由多因素相互作用而形成的一个较为复杂的生态、生理响应过程，即使是同一种植物耐盐性的鉴定，也往往由于所处生育期的不同而表现出一定的差异。本研究仅从种子萌发期对供试的38份偃麦草材料进行了耐盐性综合评价，为了更好地保障筛选出的材料准确可靠，还需要对筛选出的材料进行苗期盐胁迫的监测与验证，以便更好地指导生产实践。

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