国产草坪型狗牙根优良品种的抗盐性及与钠钾离子含量的关系

张莉 宗俊勤 黄玉玲 刘建秀 陈静波

摘 要 狗牙根（Cynodon Rich.）抗盐性较强，在盐碱地具有很好的应用潜力。对现有的国产狗牙根品种进行抗盐性评价及与钠钾离子含量的关系分析，有利于快速选择抗盐优质的狗牙根品种及进一步的抗盐育种。以相对叶片枯黄率、相对枝叶修剪干重和相对根系修剪干重为指标，对几个国产狗牙根品种进行了抗盐性评价。结果表明，参试品种的抗盐性从强到弱依次为苏植2号>阳江>邯郸>保定>TifgreenⅡ>喀什>Tifgreen>南京>C1>C2。盐胁迫下狗牙根枝叶中的K+含量降低，Na+含量和Na+/K+比增加。盐胁迫下的枝叶钠钾离子含量与抗盐性的关系跟狗牙根种类有关，其中狗牙根（C. dactylon）的抗盐性主要跟枝叶中的Na+含量呈显著的负相关，而杂交狗牙根（C. transvaalensis × C. dactylon）的抗盐性主要跟枝叶中的K+含量呈显著的正相关。

关键词 狗牙根；优良品种；抗盐性；钠钾离子含量

中图分类号 S688 文献标识码 A

Salinity Tolerance and Relationship with Shoot Na+ and K+ Contents in the Domestic Turf-type Bermudagrass Cultivars

ZHANG Li1， 2， ZONG Junqin1， HUANG Yuling2， LIU Jianxiu1， CHEN Jingbo1 *

1 Institute of Botany， Jiangsu Province & Chinese Academy of Sciences， Nanjing， Jiangsu 210014， China

2 Jiangsu Dafeng Saline Land Agricultural Science & Technology Co.， Dafeng， Jiangsu 224145， China

Abstract Bermudagrass（Cynodon Rich.）is a salinity-tolerant turfgrass， and has good application potential in saline soil. Studying the salinity tolerance and the relationship with the shoot Na+ and K+ contents in bermudagrass cultivars was beneficial to the rapid selection of salinity tolerance cultivars and further salinity tolerance breeding. Salinity tolerance was evaluated in some Chinese bermudagrass cultivars based on the indicators of relative leaf firing percentage， relative shoot clipping dry weight and relative root clipping dry weight. The results showed that the salinity tolerance of the tested cultivars decreased in the following order： Suzhi No. 2 > Yangjiang > Handan > Baoding > TifgreenⅡ> Kashi > Tifgreen > Nanjing > C1 > C2. Shoot K+ content reduced， and shoot Na+ content and Na+/K+ ratio increased in all bermudagrass cultivars under salinity stress. Correlation between salinity tolerance and shoot ion content was associated with the types of bermudagrass， in which salinity tolerance was significantly correlated with the shoot Na+ content in common bermudagrass（C. dactylon）， but was significantly correlated with the shoot K+ content in hybrid bermudagrass（C. transvaalensis × C. dactylon）.

Key words Bermudagrass； excellent cultivar； salinity tolerance； Na+ and K+ content

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.09.010

鹽碱地是地球上广泛存在的一种土壤类型，约占陆地总面积的25%左右。随着人口增加，耕地减少，人们对盐碱地的开发利用增加。然而盐碱地较高的土壤含盐量使草坪草受到盐离子毒害、钾等营养元素缺乏、渗透胁迫以及活性氧胁迫等，严重抑制了草坪草的生长，草坪质量降低[1]。选育抗盐优质的草坪草是解决盐碱地草坪建植的关键措施之一[2]。

狗牙根（Cynodon Rich.）是一类常见的暖季型草坪草，广泛使用于热带、亚热带及暖温带地区，主要用于公共绿化、运动场草坪、水土保持等。研究表明，狗牙根具有较强的抗盐性，能够在重度盐碱地生长并形成优质的草坪，说明狗牙根在盐碱地具有较好的应用潜力[3-5]。但同时研究也表明，不同狗牙根品种或资源存在较大的抗盐性变异[6-7]，也就是说通过育种的手段，可以选育出更加抗盐的狗牙根新品种。

美国等国家对狗牙根的育种研究较早，早在上世纪五六十年代就选育出了世界广泛应用的品种，如Tifway、Tifgreen、Tifdwarf等[8-11]。这些品种也是目前我国生产上使用最多的品种。然而这些早期引进的品种一方面在我国的适应性有待提高，另一方面其抗盐性相对较弱，在盐碱地应用后草坪质量较低[4]。我国狗牙根育种起步较晚，到目前为止通过国家审定的狗牙根品种主要有兰引1号（登记年份1994，登记号161，育种单位甘肃省草原生态研究所，下同）、新农1号（2001，221，新疆农业大学）、喀什（2001，229，新疆农业大学）、南京（2001，231，江苏省中国科学院植物研究所）、新农2号（2005，301，新疆农业大学）、阳江（2007，353，江苏省中国科学院植物研究所）、川南（2007，354，四川农业大学等）、邯郸（2008，385，河北农业大学）、保定（2008，386，河北农业大学）、鄂引3号（2009，395，湖北省农业科学院畜牧兽医研究所）、新农3号（2009，409，新疆农业大学）、苏植2号（2012，450，江苏省中国科学院植物研究所）等，其中鄂引3号为牧草型，喀什、新农1号、新农2号、新农3号等为草坪牧草兼用型，其他为草坪型。另外句容农业职业技术学院陈志一等选育的C1、C2等狗牙根在生产上也有一定的应用[12]。

国产的狗牙根优良品种具有自主的知识产权，且在国内具有较好的适应性，推广应用价值较高。虽然已经有了一些品种的抗盐性报道[4-6]，但缺乏统一的抗盐性评价，不利于其在盐碱地的推广利用。根据国家标准《草品种审定技术规程》（GB/T 30395-2013）对多年生草本品种的审定规定，需要不少于3 a的品比试验和不少于3 a的区域试验[13]，再加上前期资源的收集、新种质创制和初步的评价等育种程序，一个狗牙根新品种的选育至少需要7 a以上时间。因此本研究拟对一些国产的狗牙根优良品种进行统一的抗盐性评价，希望能够快速选择出可以直接推广应用的抗盐优质狗牙根品种，为我国盐碱地的绿化和生态建设提供优良的材料，同时研究其与钠钾离子的关系，为进一步抗盐育种提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验中使用的狗牙根材料包括国审品种喀什、南京、阳江、邯郸、保定、苏植2号狗牙根，生产上在使用的C1和C2狗牙根，引进品种TifgreenⅡ，以及生产上常用的对照品种Tifgreen，其中Tifgreen、TifgreenⅡ和苏植2号狗牙根为非洲狗牙根（C. transvaalensis）和狗牙根（C. dactylon）的杂交后代，即杂交狗牙根（C. transvaalensis × C. dactylon），其他為狗牙根。

1.2 方法

1.2.1 材料培养 参照陈静波等[6]的方法进行材料种植和培养。从江苏省中国科学院植物研究所草业研究中心的试验地取各个品种生长一致的草皮块，种植于塑料杯中，每份材料种植12杯，悬挂在装有10 L 1/2Hoagland营养液周转箱的上面，放在温室内水培。试验材料每周进行一次修剪，修剪高度为3 cm。试验期间平均最高和最低温度为30.4 ℃和22.6 ℃，日光照时间13 h左右，最大光照强度为1 200～1 800 μmol/（m·s）左右。

试验材料预先培养2个月，使其充分生长和适应水培环境，然后选择生长一致的材料进行盐处理。处理盐度为20 g/L NaCl，对照不加盐。对照和盐处理各4杯，即4个重复。开始盐处理时，为减少盐冲击效应，盐度以每天2.5 g/L的浓度逐步增加。8 d后达到设定的盐度，沿原修剪高度对枝叶进行一次修剪，同时剪除长出杯底的根系，预培养期间及本次的修剪产物均丢弃不用，之后不再进行修剪，直到3周后结束试验。

1.2.2 指标测定 试验结束时根据陈静波等[14]描述的方法测定叶片枯黄率，然后沿原修剪高度剪下枝叶，沿杯底剪下根系，用去离子水清洗干净后，放烘箱80 ℃烘干并称重，即为枝叶修剪干重和根系修剪干重。枝叶磨成粉末后重新烘干，称取约0.02 g放20 mL玻璃试管内，加入15 mL去离子水，盖上塞子，放水中煮沸1 h，静置过夜，过滤后用火焰光度计（FP6410，上海欣益仪器有限公司）测定滤液中的Na+和K+含量[15]。然后计算基于枝叶干重（DW）的离子含量（mmol/kg DW）。

1.3 数据统计分析

用Excel 2010对数据进行基本的处理，用SPSS 13.0软件对数据进行方差分析、Duncan法多重比较和Pearson法的相关性分析。

相对叶片枯黄率=[1-（100-LFS）/（100-LFCK）]×100%

其中LFS为盐处理下的叶片枯黄率，LFCK为对照环境下叶片枯黄率。

相对枝叶修剪干重=盐处理的枝叶修剪干重/对照枝叶修剪干重×100%

相对根系修剪干重=盐处理的根系修剪干重/对照根系修剪干重×100%

以隶属函数值为指标进行抗盐性综合评价[16]，其计算公式如下：

Fi=（Xij-Xmin）/（Xmax-Xmin）

Xij为第i个材料第j个性状的平均值，Xmax和Xmin分别为该性状各材料数值中最大和最小值，Fi为第i个材料该性状的隶属值。最后按材料将各性状的隶属值进行平均，得到各材料的平均隶属函数值。其中相对叶片枯黄率（RLF）指标先进行数据转换（100-RLF）后再进行隶属函数值分析，其他指标均使用上述的相对值来进行分析。

2 结果分析

2.1 盐胁迫对狗牙根生长的影响

盐胁迫下狗牙根的叶片发生部分黄化，从图1可以看出，不同品种的相对叶片枯黄率存在显著的差异，其中苏植2号和阳江狗牙根的相对叶片枯黄率显著低于其他材料，约为5%～10%左右；其次为邯郸、TifgreenⅡ和保定狗牙根，相对叶片枯黄率约为30%左右；再次为喀什和Tifgreen狗牙根，相对叶片枯黄率约为50%左右；相对叶片枯黄率最高的为C1、南京和C2狗牙根，约为60%左右。

盐胁迫下不同狗牙根品种的枝叶修剪干重较对照降低，但品种间存在显著的差异（图2）。相对枝叶修剪干重最高的是苏植2号和阳江狗牙根，为对照的60%左右，其次为保定、TifgreenⅡ、Tifgreen、邯郸、喀什和南京狗牙根，为对照的30%～50%左右，而最低的是C2和C1狗牙根，为对照的20%～30%左右。

盐胁迫对狗牙根根系生长的影响因品种而异，对多数品种具有促进作用，对少数品种则具有抑制作用（图3）。盐胁迫对根系生长促进作用显著最强的是苏植2号狗牙根，达到对照的271%，其次是喀什狗牙根，为对照的200%，再次为邯郸和阳江狗牙根，为对照的150%～170%左右，对保定、TifgrrenⅡ和Tifgreen狗牙根的促进相对较弱，为对照的130%左右，而对南京、C2和C1狗牙根具有抑制作用，分别仅为对照的83%、42%和38%。

2.2 枝叶钠钾离子含量

盐胁迫下狗牙根枝叶中的K+含量下降，平均为对照的62%，Na+含量和Na+/K+比增加，平均分别为对照的7.6倍和12.2倍（表1）。不同品种不管是对照条件下还是盐处理条件下，其K+含量、Na+含量和Na+/K+比均存在显著的差异。对照条件下，苏植2号和邯郸狗牙根的K+含量最高，保定和喀什等狗牙根品种最低，其他居中；喀什和Tifgreen狗牙根的Na+含量最高，C1和C2的最低；喀什、Tifgreen和阳江狗牙根的Na+/K+比最高，均超过了0.1，TifgreenⅡ、邯郸、C1和C2狗牙根最低，小于0.07。盐处理条件下，苏植2号的K+含量显著最高，超过了600 mmol/kg DW，而保定、喀什和Tifgreen的显著最低，小于500 mmol/kg DW；C1、C2、Tifgreen、南京、苏植2号等狗牙根品种的Na+含量显著最高，均超过了600 mmol/kg DW，而TifgreenⅡ显著最低，仅375 mmol/kg DW；喀什和Tifgreen的Na+/K+比最高，超过1.3，而邯郸和TifgreenⅡ最低，仅0.7左右。

2.3 相关性分析

对生长类指标和离子类指标进行相关分析后发现（表2），从所有材料来看，相对叶片枯黄率与对照的K+含量和Na+含量呈显著的负相关，与盐处理下的Na+含量及Na+/K+比呈显著的正相关；相对枝叶修剪干重与对照Na+含量呈显著的正相关；相对根系修剪干重与对照Na+含量和Na+/K+比呈显著的正相关。除相对根系修剪干重与对照Na+含量的相关性为0.574外，其他指标间的相关性均没有超过0.5，说明这些指标之间的相关不是很强。按照不同狗牙根类型分別进行分析后可以看出（表2），狗牙根中，相对叶片枯黄率与对照的Na+含量呈极显著的负相关，与盐处理下的Na+含量及Na+/K+比呈极显著的正相关；相对枝叶修剪干重与对照Na+含量呈极显著的正相关，与盐处理下的Na+含量呈极显著的负相关，与对照Na+/K+比呈显著的正相关，与盐处理Na+/K+比呈显著的负相关；相对根系修剪干重与对照Na+含量和Na+/K+比呈极显著的正相关，与盐处理下的Na+含量呈极显著的负相关。杂交狗牙根中，相对叶片枯黄率与对照和盐处理下的K+含量呈极显著的负相关，相对枝叶修剪干重与对照和盐处理下的K+含量呈显著的正相关，相对根系修剪干重与对照和盐处理下的K+含量呈极显著的正相关。两种狗牙根中，42%的指标之间的相关系数超过了0.5，这说明不同类型的狗牙根其钠钾离子调控机制上存在一定的差异。狗牙根的抗盐性主要与盐处理下的Na+含量呈负相关，而杂交狗牙根主要与枝叶K+含量呈正相关。

2.4 抗盐性综合评价

由于不同狗牙根品种对不同指标的反应不一致，且抗盐性与离子含量的关系因狗牙根种类而异，因此以相对叶片枯黄率、相对枝叶修剪干重和相对根系修剪干重为指标进行隶属函数分析，对不同品种进行抗盐性的综合评价（表3）。根据平均的隶属函数值，不同狗牙根品种抗盐性从高到低依次为苏植2号>阳江>邯郸>保定>TifgreenⅡ>喀什>Tifgreen>南京>C1>C2。

3 讨论

通常采用叶片枯黄率（或绿叶盖度）、枝叶和根系生物量等指标来进行草坪草的抗盐性评价[6，17-18]，并且有报道表明，相对叶片枯黄率、相对枝叶修剪干重和相对根系修剪干重等指标具有评价效果好和效率高等优点[14]。本研究中，采用此3个指标，通过水培法研究了几个国产狗牙根品种的抗盐性。通过隶属函数分析，不同狗牙根品种的抗盐性从强到弱依次为苏植2号>阳江>邯郸>保定>TifgreenⅡ>喀什>Tifgreen>南京>C1>C2。参试品种中，除南京、C1和C2外，其他狗牙根品种的抗盐性均比生产上常用的品种Tifgreen强。

苏植2号杂交狗牙根是由父本狗牙根C291和母本非洲狗牙根C771杂交选育而成[19]，其中C291根据报道原产于海边城市广东阳江，具有较强的抗盐性[6]，并且在长三角地区也具有较好的适应性和草坪质量。因此苏植2号在本研究中具有最强的抗盐性，可能是遗传了其父本较强的抗盐特性。阳江狗牙根是从C291草坪群体中分离出来的一个自然矮化的材料，在前期的抗盐评价中证明也具有较强的抗盐性[6]，并能够在重度盐碱地形成优质的草坪[4-5]。本研究中同样证明阳江狗牙根具有较强的抗盐性。目前育种单位已经在江苏、山东等沿海盐碱地进行推广应用[20]。邯郸和保定狗牙根的抗盐性较强，可能跟其具有较强的抗旱性有关[21-22]，因为盐胁迫下，植物会受到渗透胁迫，产生生理干旱，而有报道表明原产于干旱少雨地区的狗牙根、结缕草的抗盐性也相对较强[23-24]。喀什狗牙根在新疆具有较强的抗盐性、抗旱性[25]，但在本研究中的抗盐性中等，表现不是特别突出，可能跟其原产地的土壤盐分主要以Na2SO4为主，而本研究中使用的是NaCl，同一种植物对不同盐种类的反应不一样[26]。南京狗牙根在前期的抗盐评价中表现为对盐敏感[6]，本研究中的结果与之一致。

盐胁迫下草坪草受到离子胁迫、渗透胁迫等伤害，从而导致草坪草叶片发生黄化，枝叶生长受到抑制[27]。通常盐胁迫下叶片Na+积累少而K+含量高的品种具有较高的抗盐性[28]。狗牙根在盐胁迫下表现为K+含量降低，Na+含量和Na+/K+比增加，与Hu等[29]的研究结果一致。Marcum等[17]研究表明，35个草坪型狗牙根品种抗盐性与盐胁迫下叶片中的Na+含量呈负相关。本研究中发现不同类型狗牙根的抗盐性与钠钾离子含量的相关性有差异，狗牙根的抗鹽性主要跟盐胁迫下枝叶中的Na+含量呈显著负相关，跟K+含量的相关性较低，而杂交狗牙根的抗盐性主要跟盐胁迫下枝叶中的K+含量呈显著正相关，跟Na+含量相关性较弱。这说明枝叶中钠钾离子积累状况与抗盐性的关系因植物种类而异。Qian等[18]对结缕草（Zoysia spp.）的研究中也发现，其抗盐性与枝叶的Na+含量呈显著的负相关，而跟K+含量没有显著的相关性。两类狗牙根离子调控机理的差异，可能与杂交狗牙根的母本非洲狗牙根的离子调控机理有关，需要进一步的研究来证明。

总之，本研究评价了几个国产狗牙根品种的抗盐性差异，根据相对叶片枯黄率、相对枝叶修剪干重和相对根系修剪干重等3个指标的隶属函数分析，苏植2号、阳江、邯郸、保定、喀什等品种的抗盐性比生产常用对照品种Tifgreen的抗盐性强，说明这些品种比对照品种在盐碱地具有更高的应用潜力。盐胁迫下狗牙根枝叶中的K+含量降低，Na+含量和Na+/K+比增加，其中狗牙根的抗盐性主要跟盐胁迫下的枝叶Na+含量呈显著负相关，而杂交狗牙根的抗盐性主要跟盐胁迫下枝叶K+含量呈显著正相关。不同类型狗牙根抗盐性与枝叶钠钾离子含量关系的差异，一方面需要进一步从分子角度来理解两者钠钾调控机理的差别，另一方面在将来狗牙根抗盐育种过程中，如果采用钠钾离子含量作为抗盐评价指标，则需要根据不同狗牙根类型选择合适的评价指标。

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