耐盐碱亚麻种质的筛选与综合评价

郭媛，邱财生，龙松华，邓欣，郝冬梅，王玉富

(中国农业科学院麻类研究所/中国农业科学院南方经济作物研究所，长沙410205)

土壤盐碱化是世界农业生产中主要的非生物胁迫因子之一，严重影响了作物的生长发育，进而造成产量降低、品质下降［1－2］。目前，中国盐碱地总面积约为0.99亿hm2，约占中国国土面积的1/3，主要分布在中国东北、华北、西北内陆地区以及长江以北沿海地带［3］。通过筛选和培育耐盐作物来改良、利用盐碱地被认为是具有经济和生态双重效益的解决方案［4］。亚麻(Linum usitatissimum L.)是世界上最重要且分布范围广泛的纤维类经济作物之一，其纤维为纺织和复合材料提供原材料［5］。与羊毛和棉等其它天然纤维相比，亚麻具有高机械强度和吸水性等优点。在国家扩大粮食种植面积、确保粮食安全的大政策背景下，开发耐盐碱的优良亚麻品种对于盐碱地的有效利用和麻类作物发展有重大的意义。

植物的整个生育时期中，芽期和苗期对盐分最为敏感，其他各生育时期对盐分耐性较强［6］。盐碱胁迫下，种子的迅速萌发和出苗对植株的生长非常重要。在前期的研究中，我们以育成的亚麻品种进行盐碱胁迫试验，确定了亚麻适合的盐胁迫和碱胁迫筛选浓度［7］，并分析了盐胁迫和碱胁迫对亚麻苗期营养吸收和分配影响［8］。本研究利用复合盐溶液于萌发期对世界范围内广泛收集的342份亚麻种质进行盐碱胁迫试验，评价其综合耐性，筛选出的强耐盐碱品种进一步通过不同区域和类型的盐碱土盆栽试验，并结合产量等综合性状进行了评定，以期为亚麻耐盐碱种质资源的发掘、鉴定及盐碱地亚麻品种的选育和生产栽培提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料共计342份，来自27个国家。大部分来自俄罗斯、中国和立陶宛，少部分来自瑞典、波兰和荷兰等国家，均由中国农业科学院麻类研究所亚麻课题组繁殖保存。品种来源组成详见表1。

表1 342份亚麻品种的来源组成Tab.1 Origin of 342 flax varieties

1.2 试验方法

1.2.1 试验设置

试验方法参考《亚麻种质资源描述规范和数据标准》，按照实际情况有所变化［9］。选取子粒饱满大小均匀一致的种子，置于直径9 cm内铺2层滤纸的培养皿中，每皿均匀摆放50粒种子，然后分别加入15 mL的处理液和对照液，处理液为NaCl、MgSO4、K2SO4配制成1.5%的复合盐溶液。其中，NaCl 80%、MgSO410%、K2SO410%，用NaOH调节pH到9.5。对照液为蒸馏水。处理和对照各3次重复。置于24℃恒温培养箱光照和黑暗交替(光照14 h，黑暗10 h)条件下发芽7天，过程中及时补充处理液使培养皿内的各离子浓度保持稳定。

1.2.2 测定指标

于试验的第7天分别统计各处理材料的种子发芽数，萌发以胚芽长达到种子长度1/2为标准。计算发芽率和相对发芽率。每皿随机选取10株幼苗，用游标卡尺测定胚芽的长度。计算公式如下:

发芽率(GP)=第7天的发芽种子数/供试种子总数×100%;

相对发芽率(RGP)=各个处理的发芽率/对照的发芽率×100%;

相对芽长(RSL)=处理的芽长/对照的芽长×100%;

耐盐碱指数计算公式为:

式中SA为耐盐碱指数，CK为对照的发芽数，T为处理的发芽数。

1.3 综合评价方法

采用模糊数学中的隶属函数算法［10］，通过对盐碱胁迫下10个亚麻品种相对发芽率、相对芽长和耐盐碱指数等各项指标的隶属值进行累加，对342份亚麻种质进行耐盐碱鉴定。隶属函数值Xi的计算方法为:先用下式求出各个品种每个指标的具体隶属值X(μ):

式中X为各品种的某一指标测定值，Xmax为供试品种中某一指标测定值的最大值，Xmin为供试品种中某一指标测定值的最小值。然后按照下式将每个品种各指标的具体隶属值进行累加，并求取平均数，就是该品种的隶属函数值Xi。

式中Xi为各品种的隶属函数值，X(μ)为各品种某一指标的具体隶属值，n为测定指标数。

1.4 盐碱土盆栽发芽试验

在中国农业科学院麻类研究所院内温室中进行盆栽试验，试验用盐碱土壤分别取自吉林省长春市、福建省莆田市和新疆维吾尔自治区伊宁市3个盐碱土壤区域，每个区域根据实际情况取轻度、中度和重度3种程度的盐碱土壤，共计9种盐碱土样。所取土样按照土壤农化分析方法使用电导率仪(SmartTester CPC－505，德国)进行pH值和可溶性盐含量的测定［11］。盆栽使用无孔花盆，内侧直径11.5 cm，高12 cm。每盆装1.5 kg的土壤，直接播种100粒亚麻种子。每种盐碱土2次重复，以大田土(非盐碱土)为对照，共计20盆。8天后调查每盆的发芽数，计算每盆的发芽率，盐碱土发芽率占对照发芽率的比例为各盐碱土处理的相对发芽率。

1.5 田间小区试验鉴定

试验于2010年10月中旬至2011年4月下旬在云南省西双版纳州勐海县进行。采用随机区组设计，未设重复，每个小区面积为4 m2，播种量为2000粒/m2，田间管理同一般大田。生理成熟期时收获各小区后测定小区原茎产量和种子产量。每个小区随机取30株进行株高、工艺长度、蒴果数测定，测定标准参考《亚麻种质资源描述规范和数据标准》。原茎产量和种子产量根据所得数据折算成公顷产量［9］。

1.6 数据处理与统计分析

实验数据通过Excel进行基本处理和作图，采用SPSS软件进行统计分析。

2 结果和分析

2.1 不同亚麻种质在盐碱胁迫下各项指标的变化

利用复合盐碱溶液对342份亚麻种质进行了芽期耐盐碱性鉴定(表2)。盐碱胁迫下，亚麻种子发芽率为0～99.33%，平均为58.45%，较对照平均值下降了36.93%;芽长为0～4.85，平均为0.98，较对照平均值下降了72.55%。可见，盐碱胁迫对亚麻种子萌发的抑制作用在所测指标都有表现，且抑制程度有差异。盐碱胁迫对芽长的抑制作用较发芽率大，处理均值仅占对照均值的27.45%。此外，处理较对照相比，所测指标的变异系数均有不同程度的增加，其中发芽率的变异系数较大，是对照的5.01倍，芽长的变异系数变化较小，是对照的2.13倍。说明不同品种在盐碱胁迫下生理指标的差异更明显。342个品种的耐盐碱范围为－7～100，变异系数为78.54%，说明这些品种的盐碱耐性差别很大。

表2 亚麻芽期盐碱胁迫下各指标的比较Tab.2 Comparison of the indexes of the flax in the salt－alkali stress at bud stage

2.2 342份亚麻种质的耐盐碱综合分析与评价

通过对亚麻种子萌发的相对发芽率、相对芽长和耐盐碱指数3项指标进行评估，综合隶属函数平均值，获得了342份不同遗传背景的亚麻种质的耐盐碱差异。大部分品种的隶属值位于0.3～0.5之间，占所有品种的81.79%，隶属值0.5以上的品种较少，仅占所有品种的1%(图1)。

图1 342份亚麻种质的隶属函数值分布Fig.1 Subordinate function values of 342 flax accessions

依据342份品种的平均隶属值从大到小排序并分为3个等级，1级:0.5≤Xi;2级:0.4≤Xi＜0.5;3级:Xi＜0.4。1级品种耐盐碱最强，3级品种的耐盐碱最弱。将1级耐盐碱最强的5个品种的名称、来源及各项指标隶属值列于表3。其中耐盐碱性最好的品种为Y2I302，来源立陶宛。

2.3 耐盐碱品种在不同类型盐碱土中的发芽率

对筛选出的强耐盐碱亚麻品种Y0I302进行不同类型的盐碱土盆栽试验，并对其发芽率进行测定(表4)。结果表明，Y0I302在长春的轻度盐碱土、伊宁的轻度盐碱土和中度盐碱土可以正常发芽，其相对发芽率均达到95%以上，在伊宁的轻度盐碱土发芽率甚至超过了对照土壤的发芽率。在莆田轻度盐碱土和伊宁重度盐碱土的相对发芽率较低，分别为77.9%和88.3%。在长春中度和重度盐碱土，莆田中度和重度盐碱土的相对发芽最低，基本没有发芽。

长春的盐碱土类型为苏打土，特点为pH较高而可溶性盐含量较低，Y0I302在轻度盐碱土中可以正常发芽，在中度和重度盐碱土中不能发芽。莆田的盐碱土特点为pH较低而可溶性盐含量较高，Y0I302在轻度盐碱土中可以正常发芽，在中度和重度盐碱土中均不能发芽。伊宁的盐碱土pH和可溶性盐含量均较低，Y0I302在3种不同程度的盐碱土中均能发芽且发芽率随盐碱程度的升高而降低。

表3 强耐盐碱亚麻优良资源的种质信息、隶属函数值和耐性评价Tab.3 Information，subordinate function value and evaluation of flax germplasm resource with strong salt－alkali telorance

表4 强耐盐碱品种YOI302在不同类型盐碱土中的发芽率Tab.4 Germination rate of YOI302 in different types of saline－alkali soil

2.4 强耐盐碱亚麻种质的经济性状评价

将1级强耐盐碱亚麻种质的5个经济性状的具体数据列于表5，这些品种均为纤用品种。其中，Y0I383的原茎产量和种子产量均最高，可作为盐碱土壤的油纤兼用品种进行推广种植。Y0I302的工艺长度最高且耐盐碱性最强，可作为盐碱地改良作物进行推广种植。这些品种均可以作为耐盐碱品种的育种亲本，或直接作为盐碱土壤的改良进行种植和多用途利用。

表5 强耐盐碱亚麻优良资源的性状相关信息Tab.5 Traits information of flax germplasm resource with strong salt－alkali telorance

3 讨论

盐碱土里的可溶性盐主要由Cl－、、Na+、Ca2+、Mg2+、K+等离子组成［12］，不同地区的盐碱土离子组成不同。本研究供试亚麻品种主要来自我国东北地区、华北地区和西北地区，以及欧洲如立陶宛、俄罗斯等国家。因此，利用复合盐溶液对亚麻种质资源进行耐盐碱筛选具有现实意义，既能对中国的亚麻耐盐碱品种资源进行评价，又能为引进国外耐盐碱种质资源提供参考。

芽期是亚麻对盐碱敏感的关键时期，芽期耐盐性鉴定对于亚麻耐盐种质的筛选和抗性品种的选育具有重要意义。盐分的离子构成及适宜浓度是合理评价种质耐盐性的前题。本研究中在pH 9.5，可溶性盐含量1.5%的胁迫下，各项鉴定指标都出现下降趋势，而且引起不同材料间的较大的变异程度，说明这些指标能够有效地鉴别不同材料的耐盐性。复合盐胁迫下，几乎所有供试材料的萌发和生长都受到了抑制，但双亚11号、HB13和Y0I348的发芽率高于对照的发芽率，Y0I302的芽长高于对照的芽长。这可能是由于复合盐溶液在它们的萌发过程中起到了离子促进作用［13］。盐碱胁迫下芽长受到的抑制作用较发芽率大，可能是高浓度的盐离子大量渗入种子体内引起离子富集产生离子毒害并引起体内营养水平失衡而造成芽生长受到严重抑制的缘故。

在作物种质资源的耐盐性评价中，常以基于发芽率的相对盐害率来划分作物萌发期的耐盐性级别，或以基于发芽率的耐盐临界值来直接比较萌发期耐盐性的大小。但仅仅以发芽率并不能全面有效的反应作物萌发期的耐盐性。本研究中相对发芽率、相对芽长和耐盐碱指数的排序不一致(表4)进一步说明了单一指标并不能对作物的耐盐碱性进行全面有效的评价，也说明了综合评价是必要的。

本研究用于筛选耐盐碱品种的盐溶液为pH 9.5，可溶性盐含量为1.5%的复合盐溶液，筛选出的综合耐盐碱性最强的品种Y0I302进一步用不同类型的盐碱土进行盆栽验证。这些盐碱土样除长春中度和重度盐碱土和莆田重度盐碱土外，其它盐碱土的pH值均在9.5以下，可溶性盐含量均在1.5%以下，但在莆田中度盐碱土(pH 8.35，可溶性盐含量0.95%)中其发芽率为0。在Y0I302发芽率90%以上的盐碱土中，莆田中度盐碱土的可溶性盐含量最高，说明亚麻种子在复合盐溶液中的耐性高于盐碱土中的耐性。研究表明滨海盐碱地离子构成以Cl－和Na+为主，SO2－4和K+普遍缺乏，属于氯化物型［14］。Y0I302在莆田中度盐碱土中不能发芽可能是由于这种土壤的离子组成达不到亚麻种子正常发芽所需的条件导致。

本研究初步筛选出了5份耐盐碱强亚麻品种，这些品种在盐碱土种植，不仅具有较好的盐碱土改良作用，而且具有较好的经济价值。筛选出的品种中一部分是国内的资源，一部分是来自国外的品种，如立陶宛等国家。这些品种虽然原茎、种子等产量性状较理想，但在我国种植存在气候和土壤环境条件适应性的问题。因此，若要对亚麻不同种质进行全面的耐盐碱评价，还有待于在盐碱土壤中进行全生育期的性状检测和鉴定，结合生理生化指标的比较和分子标记辅助选择，最终可以筛选到可以高效利用于盐碱土改良的亚麻品种。

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