盐胁迫下粳稻种子发芽特性及耐盐性评价

贺奇 王昕 马洪文 殷延勃

（宁夏农林科学院农作物研究所，宁夏永宁750105；第一作者：heqi_1820@126.com；*通讯作者：nxnkyyb@163.com）

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球大约60%的人口以稻米为主要粮食来源。水稻是一种盐中度敏感作物，土壤中的盐分会影响水稻的生长发育，影响水稻获得高产[1]。地球环境的异常变化和人为不合理的灌溉使全球盐碱地的面积日趋增加，土地盐碱化是影响水稻生产进一步稳定发展的最大制约因素之一[2]。据估算，我国受盐侵害的稻田占到了栽培面积的1/5，并且随着人口剧增、城市化及工业化的高速发展，还有扩大和蔓延的趋势[3]。因此，筛选和培育耐盐性强的水稻品种已成为农业可持续发展的一个重要研究方向[4]。

盐胁迫对水稻的生理生态特征有着重要的影响[5]，种子萌发阶段极易受到周围环境的影响，盐胁迫是干扰种子萌发的重要因素[6-7]，植物生长和物种分布决定于种子是否能耐受住萌发期间的盐胁迫。宁夏水稻近年来灌溉水资源不足，在土壤盐分较高的稻区，经常用矿化度较高的沟水补充灌溉水稻，严重影响宁夏水稻的产量和品质。因此，对现有水稻种质资源进行耐盐性筛选，挖掘水稻本身的耐盐能力，创制水稻耐盐新种质，改良提升水稻耐盐性，选育、培育耐盐水稻品种，可以保证宁夏盐碱稻作区粮食安全生产，并且能够有效改善生态环境。

1 材料与方法

1.1 材料及处理方法

试验在宁夏农林科学院农作物研究所实验室进行，以本所选育的11份粳稻新品种（系）2009G-19、京宁7号、京宁10号、宁粳27号、宁粳28号、宁粳43号、宁粳44号、宁粳45号、宁粳46号、宁粳47号、宁粳48号为材料，以宁夏水稻生产上推广的品种宁粳41号、富源4号为对照。

每个材料均随机挑选饱满的50粒种子，置于50℃恒温箱中高温处理48 h破休眠，置于垫2层滤纸的培养皿中，每处理设3次重复，室温中进行发芽试验，分别加入浓度为0（蒸馏水，对照）、50、100、150、200和250 mmol/L的NaCl溶液10 mL进行浸种处理，每天更换相应的盐溶液以保证稳定的NaCl浓度，4 d后调查种子发芽率（发芽率=发芽终期发芽粒数/供试种子数×100%），7 d后（发芽终止）调查发芽率并测定芽长、主根长和根数，每重复随机取10粒测量。相对盐害率（%）=（对照发芽率-处理发芽率）/对照发芽率×100%。以250 mmol/L单盐NaCl溶液处理的种子发芽率为标准，级别划分见表1。

1.2 数据统计

试验数据采用Microsoft Excel 2010进行计算，用SPSS 17.0统计软件对获得的数据进行方差分析、多重比较。

表1 相对盐害率分级标准

图1 不同盐浓度和不同发芽时间下参试品种（系）的平均发芽率和相对盐害率

图2 参试品种在250 mmol/L盐浓度下发芽7 d的发芽率和相对盐害率

2 结果与分析

2.1 不同盐浓度对水稻发芽率的影响

由图1、表2、表3可知，参试水稻品种（系）在盐浓度溶液处理下，随着盐溶液梯度升高，发芽率总体表现出下降趋势，但在盐浓度为50 mmol/L和100 mmol/L时，部分水稻品种的发芽率要高于对照。盐胁迫对水稻种子发芽前期有明显的抑制作用，在发芽第4 d，盐浓度为50、100、150、200、250 mmol/L时，平均发芽率较对照分别下降13.0%、27.7%、50.0%、69.4%和85.8%。在发芽7 d，盐浓度为250 mmol/L时对发芽有显著的抑制作用，平均发芽率下降44.8%；而盐浓度为50 mmol/L时平均发芽率相比对照只降低0.9%，其中，有5个品种（系）京宁7号、宁粳28号、宁粳43号、宁粳45号、宁粳48号的发芽率要高于对照，2009G-19的发芽率与对照相同；100 mmol/L盐浓度处理的平均发芽率相比对照降低了10.1%，150 mmol/L盐浓度处理的平均发芽率相比对照降低了22.5%，200 mmol/L盐浓度处理的平均发芽率相比对照也只降低了34.2%。说明水稻种子发芽在前期受盐胁迫的影响明显，但随着发芽过程的推进，胁迫得到一定程度的缓解，低浓度处理对发芽影响不显著，部分甚至还表现出促进发芽的作用，高浓度处理对发芽影响显著。

2.2 不同盐浓度对水稻发芽时间的影响

随着溶液盐浓度增加，参试品种开始发芽的时间逐渐推迟，发芽过程延长，发芽率降低。由图2、表2、表3可知，不同水稻品种间发芽时间的差异较明显，当盐浓度为50 mmol/L时，发芽4 d总发芽数达到80.0%的品种为宁粳28号（85.7%）、宁粳46号（81.7%）和宁粳27号（81.3%），达到70.0%以上的品种有10个；7 d后最终发芽率达到80.0%以上的品种有12个，占参试品种总数的92.3%；发芽率达90.0%的品种有10个；100 mmol/L盐浓度时，发芽4 d达到总发芽数60.0%以上的品种有12个，7 d后最终发芽率达到80.0%以上的品种为10个，占76.9%；150 mmol/L盐浓度时，7 d后发芽率达到80.0%以上的品种只有京宁7号和宁粳28号2个，发芽率达60.0%的品种为10个，占76.9%；200 mmol/L盐浓度时，7 d后发芽率达到80.0%以上的品种只有京宁7号，发芽率达60.0%的品种为9个，占69.2%；250 mmol/L盐浓度时，7 d后发芽率达到60.0%以上的品种为京宁7号、宁粳28号和宁粳45号，占23.1%。分析发现，随着盐浓度的增加，发芽快而且整齐的水稻品种为京宁7号和宁粳28号，这2个品种表现出极强的芽期耐盐性，相对盐害率较低。宁粳45号、宁粳48号、宁粳41号、宁粳43号和富源4号的芽期耐盐性较强，其余品种芽期耐盐性则表现较差。

2.3 不同盐浓度对幼根与芽的影响

由表4可知，低浓度盐胁迫对发芽具有一定刺激作用。当盐浓度为50 mmol/L时，有8个品种（系）的芽长大于对照，平均比对照长0.32 cm；有10个品种（系）的主根长大于对照，平均比对照长0.91 cm；根数也有7个品种（系）大于对照，比对照平均略多0.14根。当盐浓度为100 mmol/L时，有6个品种（系）的芽长比对照略长，平均长0.03 cm；而有10个品种（系）的根长大于对照，平均长0.91 cm；根数全部少于对照，平均减少2.81条。当盐浓度为150 mmol/L时，有13个水稻品种（系）的芽长和根数平均减少1.42 cm和5.61条，根数减少明显。当盐浓度为200 mmol/L和250 mmol/L时，参试水稻品种（系）的芽长、根长和根数都显著下降，当盐浓度为250 mmol/L时，参试品种（系）的芽长、主根长和根数均与对照差异显著，降幅分别为86.2%、86.6%和83.8%。结果表明，盐胁迫对参试水稻品种（系）的主根长和芽长干扰较大，同时对根数也具有较强的抑制作用，但是根长、芽长、根数的变化规律不同，在低浓度下数值高于对照，随着浓度的升高呈先增后降的趋势，在高浓度时数值低于对照。

表2 不同盐浓度下4 d水稻种子的发芽率和相对盐害率（%）

表3 不同盐浓度下7 d水稻种子的发芽率和相对盐害率（%）

3 结论与讨论

3.1 盐胁迫对水稻种子发芽率的影响

种子萌发是植物生命周期的关键因子，对植物种子萌发特征的生理测定比任何生化指标更能反映植物种子萌发的全貌[8]。发芽率是评价种子发芽的直接常用指标，反映了种子发芽速度的潜势[9-10]，能够鉴定出品种耐盐特性。本研究结果表明，水稻种子发芽前期（1～4 d）受盐胁迫抑制作用强烈，随着盐浓度的升高，发芽率下降趋势明显；当发芽终止后（第7 d），250 mmol/L盐溶液对发芽具有较强的抑制作用，50 mmol/L盐溶液对发芽的抑制作用明显减弱，甚至对部分品种还有促进发芽的现象，关于低浓度NaCl促进种子萌发也有报道[11-12]，发芽初期盐胁迫与中后期反应不一致与郭望模等[13]的研究结果相同，这表明强耐盐水稻品种在低盐浓度胁迫下的耐盐机理可能与一般水稻品种存在差异性。

宁夏灌区44.1万hm2耕地中盐渍化耕地面积达14.8万hm2，占灌区耕地总面积的33.5%，这些土壤含盐较高区域只能进行水稻直播栽培，直播对水稻品种发芽期耐盐性提出了很高的要求，因此，对参试水稻品种进行发芽期耐盐性鉴定就显得尤为重要。盐胁迫对水稻品种发芽的影响存在一定差异，相对盐害率可以反映盐胁迫条件下受盐害的程度，试验过程中，发芽快而且整齐的水稻品种为京宁7号和宁粳28号，这2个品种表现出极强的芽期耐盐性，相对盐害率较低。宁粳45号、宁粳48号、宁粳41号、宁粳43号和富源4号的芽期耐盐性较强，其余品种芽期则对盐较敏感，易受到盐胁迫伤害，相对盐害率大。

表4 不同盐浓度下水稻种子的芽长、主根长、根数

3.2 盐胁迫对水稻种子幼根与芽的影响

水稻耐盐性是十分复杂的生理遗传性状，目前对水稻耐盐性的评价主要通过表型指标和生理生化指标进行判断[14]。本研究结果表明，参试水稻品种发芽期受到盐胁迫时，当盐浓度升高，水稻的芽长、根长及根数均呈明显下降趋势，各盐浓度处理间差异明显，这与前人研究结果一致[15-17]，不同浓度盐溶液对水稻品种根长、芽长的胁迫作用要大于根数[18]。参试品种间的根长、芽长和根数3个表型性状存在较大差异，各性状指标并不随盐浓度的增加而呈规律性的变化，在较低盐浓度（50 mmol/L）溶液下，部分水稻品种耐盐指标出现促进现象，3个性状对盐胁迫的敏感反应大小顺序为主根长＞芽长＞根数。水稻不同组织对盐胁迫产生不同的反应，这可能由于水稻不同组织对外界胁迫信号的感受转导调控可能存在不同分子机制，发生一系列生理生化反应，进而导致生理代谢水平上的差异，因此在表型值上表现出不同程度的耐盐性[19]。

本研究结果还表明，不同浓度盐胁迫下品种的耐盐性与品种之间的差异有关。通过对不同盐胁迫下水稻幼苗的一些形态指标分析，2个强耐盐品种即宁粳48号和富源4号在轻盐胁迫浓度为50 mmol/L下表现为根数增加、主根长缩短的应激反应，在盐浓度为100 mmol/L下表现为主根明显变长的不同反应，耐盐水稻根部性状对不同盐浓度胁迫的应激反应存在较大的差异，可能是参试水稻品种根系在盐胁迫下最早感知逆境胁迫信号，从而产生一系列相应的适应性生理反应[20]，导致水稻生长发育受到影响。

3.3 水稻品种发芽期的耐盐性综合评价

综上分析可知，盐溶液浓度在250 mmol/L时，各品种之间的发芽率和相对盐害率的差异明显。因此，以250 mmol/L盐浓度作为划分耐盐级别的适宜浓度，将参试品种划分为5个耐盐等级，其中京宁7号和宁粳28号为1级（极强耐盐），宁粳43号、宁粳45号、宁粳48号和宁粳41号为3级（强耐盐），2009G-19和宁粳47号为5级（中等耐盐），京宁10号、宁粳27号、宁粳44号、宁粳46号为7级（弱耐盐）。京宁7号、宁粳28号、宁粳43号、宁粳45号、宁粳48号和宁粳41号可用于一定盐浓度胁迫下的田间生产。但是，本研究只在实验室基础上对这些品种发芽特性进行了研究，对于其耐盐胁迫特性的生理机制、在盐渍化土壤直播中发芽能力及田间抗盐性等还需要进一步的探讨。

[1]Xu D Q,Huang J,Guo S Q,et al.Overexpression of a TFIIIA-type zinc finger protein gene ZFP252 enhances drought and salt tolerance in rice（Oryza sativa L.）[J].Febs Letters,2008,582（7）:1 037-1 043.

[2]殷延勃，马洪文.宁夏耐盐水稻种质资源的筛选[J].宁夏农林科技，2007（4）：1-2.

[3]刘少华，王仁雷，刘青，等.NaCl预处理对高盐胁迫下两系杂交稻幼苗生长的影响[J].河南农业大学学报，2013，47（2）：128-131.

[4]周毅，崔丰磊，杨萍，等.水稻不同品种幼苗期耐盐性评价[J].江西农业大学学报，2015，37（5）：781-787.

[5]阎顺国，沈禹颖.生态因子对碱茅种子萌发期耐盐性影响的数量分析[J].植物生态学报，1996，20（5）：414-422.

[6]Al-Khateeb S A.Effect of salinity and temperature on germination，growth and ion relations of Panicum turgidum Forssk[J].Bioresource Technol,2006,97（2）:292-298.

[7]胡宗英.不同盐碱胁迫对披碱草和紫花苜蓿种子萌发的影响[D].长春：吉林农业大学，2014.

[8]金美芳，何菊芬.NaCl胁迫对水稻（Oryza sativa）种子萌发和幼苗生长的影响[J].福建师范大学福清分校学报，1996（2）：6-10.

[9]郭望模，傅亚萍，孙修宗.水稻芽期和苗期耐盐指标的选择研究[J].浙江农业科学，2004（1）：30-33.

[10]李艳，马均，王贺正，等.水稻品种苗期抗旱性鉴定指标筛选及其综合评价[J].西南农业学报，2005，18（3）：250-255.

[11]张秀玲，李妍，郑世英，等.NaCl胁迫对罗布麻种子萌发及胚生长的影响[J].种子世界，2006（6）：28-30.

[12]颜宏，赵伟，陈文静，等.不同盐溶液浸种对向日葵种子萌发的影响[J].种子，2007，26（2）：69-72.

[13]郭望模，傅亚萍，孙宗修，等.盐胁迫下不同水稻种质形态指标与耐盐性的相关分析[J].植物遗传资源学报，2003，4（3）：245-251.

[14]于艳敏，闫平，牟凤臣，等.盐胁迫下超级稻新品种松粳15发芽特性分析[J].中国农学通报，2016，32（27）：14-18.

[15]韩朝红，孙谷畴，林植芳.NaCl对吸胀后水稻的种子发芽和幼苗生长的影响[J].植物生理学通讯，1998，34（5）：339-342.

[16]石得成.盐碱对星星草胁迫作用的差异[J].植物学报，1992，35（2）：144-149.

[17]张锦伟，谭学林，许健.不同浓度NaCl溶液对水稻不同品种（系）幼苗生长的影响[J].植物遗传资源学报，2004，5（1）：100-104.

[18]王奉斌，张燕红，袁杰，等.新疆耐盐水稻种质资源的筛选[J].新疆农业科学，2009，46（3）：501-505.

[19]祁栋灵，张三元，曹桂兰，等.水稻发芽期和幼苗前期耐碱性的鉴定方法研究[J].植物遗传资源学报，2006，7（1）：74-80.

[20]钟静，陈大鹏.NaCl胁迫对水稻种子萌发和幼苗生长的影响[J].黑龙江农业科学，2016（5）：18-20.