复盐胁迫对不同水稻品种种子萌发和幼苗生长的影响

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(1.四川省内江市农业科学院，　四川 内江 641000；　2.内江市种子管理站，　四川 内江 641000；3.西南科技大学 生命科学与工程学院，　四川 绵阳 621010)

土壤盐碱化已成为全球共同面临的环境问题之一[1-2]。随着工业化、信息化的深入推进以及人类长期不合理的施肥与灌溉，全球耕地盐碱化呈现不断恶化的趋势；据预计，到2050年，全球约50%以上的耕地将会发生不同程度的盐碱化，这严重制约全球农业的生产与发展[3-4]。盐胁迫将导致土壤渗透势降低、离子浓度失衡、体内代谢紊乱、细胞膜受损，最终抑制植物的生长、发育，降低其质量和产量，甚至使植物死亡[3,5]。因此，培育、筛选并推广耐盐作物品种对缓解盐害地区作物栽培与生产具有重要的现实意义。

水稻是世界性的主要粮食作物之一。我国是一个集稻米种植、生产、加工、消费于一体的大国。水稻的耐盐能力因品种不同、发育阶段不同、土壤类型不同而存在一定的差异[6]。相对于植物成年阶段，植物种子在萌发时期，其耐盐能力较弱[7]；盐胁迫将导致植物种子萌发率低、成苗率小、幼苗质量差、生物量积累减少，最终影响植株的生理和形态建成[8-10]。目前，关于水稻耐盐性有一定的研究[6,11-13]，而有关复盐胁迫下的水稻研究却鲜见报道。基于此，本研究利用NaCl和Na2SO4模拟土壤的复盐环境，研究不同复盐浓度处理对水稻种子萌发和幼苗生长的影响，以期筛选出耐盐性强的品种，为盐碱化地区水稻生产、耐盐品种培育提供参考。

1　材料与方法

1.1　材　料

供试水稻品种均由四川省内江杂交水稻科技开发中心提供。分别为内5优306(审定号：川审2012001)、内5优39(审定号：国审2011009)、内7优39(审定号：国审2014015)。试验随机选取种实饱满，颗粒大小一致的种子为材料，于2017年11月在四川省内江杂交水稻科技开发中心进行。

1.2　方　法

1.2.1发芽试验

用分析纯NaCl和Na2SO4模拟复盐胁迫环境，其中NaCl和Na2SO4按照1∶1进行配置，共设置5个浓度水平：0%(ck)、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%。每个处理3个重复，每个重复50粒种子。试验采用双层滤纸培养皿法：将准备好的种子放入铺有2层滤纸的培养皿中，并排列整齐，随后加入10 mL不同浓度的复盐溶液。然后将培养皿放在25 ℃的恒温光照培养箱中进行培养。试验的光照周期为12 h(光)/12 h(暗)依次交替，光照强度为2 000 lx。

1.2.2指标测定

每天固定时间观察种子的萌发情况，第7天计算种子的发芽势，第15天计算发芽率、发芽指数等指标[11]。处理15 d后，每个处理随机选取10株幼苗，测量其根长、芽长、鲜重；并参照张志良等[14]的方法，测定脯氨酸、丙二醛等生理指标。

发芽率(%)=发芽种子总数/供试种子总数×100%；

发芽势(%)=7 d内发芽种子数/供试种子总数×100%；

相对发芽率(%)=某处理下的发芽率/对照组的发芽率×100%。

1.2.3数据的统计与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2007软件和SPSS软件进行统计、处理、分析。同时，以盐浓度为自变量，对各测试指标进行线性回归分析。

2　结果与分析

2.1　复盐胁迫对不同水稻品种种子萌发特性的影响

种子萌发不仅在植物生长的整个生活史中具有举足轻重的作用，也是植物生活周期中最关键的阶段之一。复盐胁迫会不同程度地影响植物种子的萌发。由表1可知，复盐胁迫使不同水稻品种的种子发芽率、发芽势、相对发芽率均呈下降趋势，即3个水稻品种的种子萌发特性和复盐浓度呈负相关。随着盐浓度的提高，内5优306的发芽率逐渐降低，当盐浓度≥0.40%时，发芽率均极显著降低；盐胁迫下的发芽率分别为95.33%、84.00%、67.33%、37.67%，分别较对照降低了0.34、11.67、28.34、58.00个百分点。内5优39和内7优39的发芽率则随着盐浓度的升高而呈先升后降趋势，表明复盐溶液对这2个品种有低剂量刺激效应；当浓度≥0.40%时，这2个品种的发芽率也极显著降低；盐胁迫下内5优39的发芽率分别为96.00%、86.67%、72.00%、44.67%，较对照分别降低了-1.33、8.00、22.67、50.00个百分点；盐胁迫下，内7优39的发芽率分别为93.60%、88.90%、75.33%、47.33，分别较对照降低了-0.60、4.10、17.67、45.67个百分点。同时，3个品种的发芽势、相对发芽率也和发芽率呈相似的趋势。

进一步分析可知，当盐溶液的浓度提高时，尽管3个品种的发芽率、发芽势、相对发芽率都与盐浓度呈负相关，但是在同一浓度处理下，种子萌发率下降程度内5优306>内5优39>内7优39。这说明内7优39的耐盐性最强。从3个水稻品种的发芽势可以看出，盐胁迫可以使种子的发芽时间推迟，容易导致出苗不整齐；当盐浓度为1.0%时，内5优306、内5优39、内7优39的发芽势分别为7.67%、16.33%、18.67%，3个品种的耐盐能力强弱为内5优306<内5优39<内7优39。

表1复盐胁迫下不同水稻品种种子的萌发特性

品种处理发芽率(%)发芽势(%)相对发芽率(%)内5优306ck95.67+0.58a89.33+0.58a100.000.10%95.33+2.08a90.67+0.58a99.640.40%84.00+2.00b62.33+0.58b87.800.70%67.33+1.15c25.33+0.58c70.381.00%37.67+0.58d7.67+0.58d39.37内5优39ck94.67+1.15a87.33+0.58a100.000.10%96.00+0.00a87.67+0.58a101.400.40%86.67+1.15b66.67+0.58b91.550.70%72.00+2.00c33.67+1.53c76.051.00%44.67+1.15d16.33+0.58d47.18内7优39ck93.00+1.00a85.33+0.58a100.000.10%93.60+0.53a86.67+1.53a100.650.40%88.90+0.85b69.67+2.08b95.590.70%75.33+0.58c38.33+1.53c81.001.00%47.33+0.58d18.67+0.58d50.89

2.2　复盐胁迫对不同水稻品种幼苗生长的影响

随着复盐浓度的增加，不同品种幼苗的芽长、根长、总鲜重、根鲜重、芽鲜重以及根冠比均逐渐减小(表2)。ck处理下，内5优306的根长、芽长、总鲜重、根鲜重、芽鲜重分别为8.27 cm、9.45 cm、76.67 mg、28.14 mg、48.52 mg。各指标都优于内5优39和内7优39。在低浓度处理下，3个品种的幼苗芽长无显著降低；但盐浓度≥0.40%时，供试材料的各生长指标均显著降低。

表2复盐胁迫对不同水稻品种幼苗生长的影响

品种处理芽长(cm)根长(cm)总鲜重(mg)根鲜重(mg)芽鲜重(mg)根冠比内5优306ck8.27+0.06a9.45+0.12a76.67+1.53a28.14+0.56a48.52+0.97a0.580.10%7.44+0.07b6.84+0.07b58.33+0.58b20.94+0.21b37.39+0.37b0.560.40%4.83+0.35c4.44+0.08c41.67+1.53c13.32+0.49c28.34+1.04c0.470.70%2.60+0.11d3.20+0.15d25.33+0.58d6.43+0.15d18.91+0.43d0.341.00%1.80+0.10e2.05+0.05e15.00+1.00e2.39+0.16e12.61+0.85e0.19内5优39ck8.13+0.15a9.22+0.10a75.33+0.54a26.42+0.20a48.92+0.35a0.540.10%7.73+0.25a8.07+0.03b67.67+0.48b23.15+0.21b44.52+0.38b0.520.40%6.17+0.08b6.60+0.11c50.33+0.21c15.62+0.18c34.71+0.40c0.450.70%3.23+0.06c3.83+0.06d28.67+0.31d7.12+0.14d21.55+0.43d0.331.00%2.07+0.07d2.47+0.03e18.00+2.00e3.12+0.35e14.88+1.66e0.21内7优39ck8.15+0.16a9.32+0.12a72.67+0.58a26.38+0.21a46.29+0.36a0.570.10%7.93+0.15a 8.41+0.08b65.67+1.51b23.30+0.54b42.37+0.99b0.550.40%6.23+0.12b7.34+0.09c51.00+2.02c16.07+0.63c34.93+1.37c0.460.70%3.48+0.08c4.06+0.04d29.33+1.53d7.28+0.38d22.05+1.15d0.331.00%2.31+0.03d3.14+0.07e20.67+2.08e3.25+0.36e14.75+1.64e0.22

表3复盐胁迫对不同水稻品种生理的影响

处理　　　　　　内5优306　　　　　　　　　　　　内5优39　　　　　　　　　　　　内7优39　　　　　　丙二醛(μmol/g)脯氨酸(μg/g)丙二醛(μmol/g)脯氨酸(μg/g)丙二醛(μmol/g)脯氨酸(μg/g)ck18.50+0.29e33.67+0.58d18.60+0.56e35.97+1.45d17.93+0.38e34.63+0.42d0.10%24.77+0.40d34.93+0.9d23.97+0.76d37.37+0.40d23.35+0.25d35.10+1.05d0.40%49.71+0.82c45.43+0.51c47.20+1.28c49.10+0.46c25.12+0.66c47.17+0.38c0.70%69.93+0.38b50.8+1.06b65.73+0.42b56.90+0.10b68.47+0.91b55.17+0.57b1.00%74.40+0.66a64.57+0.45a71.17+1.01a68.23+0.25a72.07+0.21a67.03+0.25a

盐浓度为0.40%时，内5优306的芽长为4.83 cm、根长为4.44 cm、总鲜重为41.67 mg、根鲜重为13.32 mg、芽鲜重为28.34 mg，分别较对照组降低了3.44 cm、5.01 cm、35 mg、14.82 mg、20.18 mg；内5优39的芽长为6.17 cm、根长为6.60 cm、总鲜重为50.33 mg、根鲜重为15.62 mg、芽鲜重为34.71 mg，分别较对照组降低了1.96 cm、2.62 cm、25.33 mg、10.8 mg、14.21 mg；而内7优39的芽长为6.23 cm、根长为7.34 cm、总鲜重为51.00 mg、根鲜重为16.07 mg、芽鲜重为34.93 mg，分别较对照组降低了1.92 cm、1.98 cm、21.67 mg、10.31 mg、11.36 mg。随着盐浓度的继续升高，内5优306的芽长、根长、总鲜重、根鲜重以及芽鲜重等生长指标下降量都要大于内5优39、内7优39。这表明内5优306的耐盐性要较另外个品种弱。

根冠比是反映植物受到胁迫的指标之一。根冠比越小，说明植物受到的胁迫越强。复盐胁迫下，水稻的幼苗随着盐浓度的增加，生长发育受到抑制程度也逐渐增强。盐浓度≥0.70%时，3个品种的根冠比小于0.4，说明幼苗的生长发育受到明显的抑制。同浓度下，供试材料受抑制程度的强弱为：内5优306>内5优39>内7优39。

2.3　复盐胁迫对不同水稻品种丙二醛和脯氨酸含量的影响

由表3得知，当盐浓度升高时，内5优306、内5优39、内7优39等3个品种的丙二醛含量也随之增高。浓度为0%(ck)、0.1%、0.4%、0.7%、1.0%时，内5优306的丙二醛含量分别为18.50、24.77、49.71、69.93、74.40μmol/g，和对照组相比，随着盐浓度的升高，丙二醛含量分别增加了6.27、31.21、51.43、55.9μmol/g；而与对照比，各个盐浓度处理下，内5优39、内7优39的丙二醛含量则分别增加了5.37、28.6、47.13、52.57μmol/g和5.42、7.19、50.54、54.14μmol/g。这表明，受到复盐胁迫后，水稻的生长发育被不同程度地抑制，导致生理发生变化，最终破坏了细胞膜系统，增加其通透性。同时，植物可以通过积累渗透调节物质以抵抗盐胁迫的伤害，3个水稻品种幼苗脯氨酸的含量也和盐浓度呈正相关。当盐浓度≥0.40%时，3个水稻品种幼苗的脯氨酸含量均显著增加，植株体内大量积累脯氨酸。

3　讨　论

土壤盐碱化已成为影响农业生产发展和生态环境改善的重要限制因子之一，不同的农作物品种对盐胁迫的响应程度存在明显的差异[15]。张舟等研究4个品种豇豆的耐盐性，结果表明，耐盐能力大小为穗丰9号油青豆角>穗丰5号油白豆角>穗丰8 号油青豆角>夏美1 号白豆角[16]；付华等[17]分析了盐胁迫下30个国家402份粳稻选育品种的主要农艺性状，发现品种之间的耐盐性差异明显，各个国家间粳稻选育品种耐盐性与各国家所处地理位置、纬度和气候条件有一定的相关性，并在此基础上筛选出了18份具有较强的耐盐性的材料，为后续的耐盐品种培育提供亲本。本研究表明，盐胁迫下，3个供试材料的种子萌发率、发芽势、幼苗生长发育及生理代谢均受到不同程度的显著抑制，这和朱元刚等[15]，张舟等[16]，付华等[17]，徐晨等[18]的研究结果基本类似。

低浓度复盐胁迫对内5优306、内5优39、内7优39的抑制不明显；随着盐浓度的不断升高，抑制作用不断增强，与对照组相比，各个指标均发生显著变化。然而，较对照组而言，在相同的盐浓度处理下，3个品种的种子萌发率、发芽势、相对发芽率、根长、芽长、总鲜重、根鲜重、芽鲜重、丙二醛含量、脯氨酸含量等指标的变化值存在较大的差异，其中5优306各指标的绝对值最大，初步表明3个品种的耐盐性强弱为：内5优306<内5优39<内7优39。植物在不同的生活时期，对盐分的敏感度不同；同时，在盐胁迫下，植物的生物量、农艺性状、各项生理指标均会受到不同程度的影响。本试验只关注了种子萌发阶段的种实萌发特性、幼苗的生长以及2个生理指标，并基于此而初步推测其耐盐能力强弱，这可能与实际的耐盐性存在一定出入。因此，关于供试材料的耐盐性评价，应该结合水稻不同生活阶段的各种生理生化指标、农艺性状、生物量，乃至分子水平进一步地综合评价。