水稻耐盐基因SKC1等位变异突变体耐盐性评价

(宁夏农林科学院农作物研究所， 银川 750105)

水稻是中国和世界最重要的粮食作物之一，世界上约有一半以上的人口以稻米为主食。宁夏盐碱地面积较大，在引黄灌区的44.1万hm2耕地中，盐渍化耕地占三分之一，另有盐碱荒地5.6万hm2[1]，土壤盐渍化问题严重制约着宁夏农业综合生产能力的提高和农业可持续发展。种植耐盐水稻品种是有效途径之一。

水稻是一种对盐浓度中度敏感的作物。水稻耐盐性属于数量性状遗传，受多基因控制[1]。SKC1基因的克隆是我国水稻耐盐功能基因研究取得的突出成果，SKC1对表型变异的贡献率达到40.1%，位于水稻1号染色体，是一个主效QTL[2]。其作用机理是在盐胁迫下SKC1通过调节水稻地上部的K+/Na+平衡，维持高钾、低钠状态，从而增加水稻的耐盐性。

笔者前期利用TILLING(Target Induced Local Lesions in Genomes)技术检测宁夏水稻品种的EMS诱变群体，检测到SKC1基因的4个SNP突变位点，获得5份纯合耐盐基因SKC1突变体和14份杂合突变体材料[3]。本研究对这些突变体材料进行了田间综合农艺性状鉴定，筛选到16份农艺性状优良的SKC1突变体，通过芽期、苗期、孕穗期及盐碱地全生育期等4个方面对这些突变体进行了耐盐性鉴定，得到3份耐盐性强的材料，8份耐盐性较强的材料，为宁夏水稻耐盐育种提供种质资源。

表1SKC1突变体芽期耐盐性评价

编号品种名称相对盐害率/%耐盐级别芽长/cm根长/cm耐盐性评价18NY-1宁粳28诱变21.28 30.94 0.3218NY-2宁粳28诱变26.53 31.10 0.36较强18NY-3宁粳28诱变20.83 30.88 0.418NY-4宁粳28诱变30.61 30.90 0.56较强18NY-5宁粳28诱变28.57 31.00 0.3218NY-6宁粳28诱变38.89 30.89 0.3418NY-7宁粳28诱变36.73 30.82 0.56较强18NY-8宁粳28诱变19.79 10.90 0.3118NY-9宁粳28诱变15.31 11.03 0.43强18NY-10宁粳28诱变23.47 30.89 0.4218NY-11宁粳28(ck)13.27 11.23 0.31强18NY-12宁粳28(ck)31.00 31.03 0.58较强18NY-13宁粳28(ck)7.00 10.96 0.33强18NY-14宁粳28(ck)11.22 10.93 0.32强18NY-15宁粳28(ck)4.00 10.74 0.13强18NY-16宁粳28(ck)13.00 10.74 0.33强18NY-17宁粳28(ck)26.00 30.87 0.33

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为宁夏生产上大面积种植品种宁粳28号的SKC1突变体16份，以野生型为对照，材料编号为18 NY-1～18 NY-17。试验材料均为上年收获的饱满种子。

1.2 试验方法

1.2.1芽期耐盐性鉴定

每份材料选取50粒饱满种子置于培养皿中，重复2次，以正常发芽试验处理为对照。种子用75%乙醇浸种10 min，清水冲洗3～4次→加入充足水，在25 ℃恒温箱浸泡1 d→冲洗3次，沥净水，加入1.2% NaCl盐水，放入30 ℃培养箱萌发10 d，每天用盐水洗涤1次→10 d，调查发芽粒数，统计发芽率，发芽标准为芽长达到种子长1/2，根长达到种子长度，芽期以发芽指数、相对根长和相对盐害率作为鉴定粳稻种质资源芽期耐盐性主要指标。

相对盐害率(%)=[(G1-G2)/G1]×100%，

式中：G1为对照发芽率，G2为处理发芽率。

1.2.2苗期耐盐性鉴定

每份材料选取50粒饱满种子置于培养皿中，重复2次，以正常发芽生长为对照。种子用75%乙醇浸种10 min，清水冲洗3～4次，26 ℃条件下正常发芽生长，在2叶1心时，采用营养液水培养，处理培养液中加入0.75% NaCl，对照不加NaCl。盐胁迫2周后观察叶片的盐害症状，选取10株测定株高，全株鲜重、地下部鲜重，进行耐盐性评价。

1.2.3孕穗期耐盐性鉴定

试验材料采用大棚盘式育秧，苗期将材料移栽于塑料桶中，单株插植，每个材料插植10株，完全成活后留7株，正常生长至孕穗期，用含0.5%NaCl的盐水进行灌溉，以正常灌水做对照，连续处理30 d后正常灌水，观察盐害症状，统计死叶率，测定叶绿素含量。成熟时选取5株调查单株有效穗数、主穗长、穗粒数、千粒重、结实率、颖花败育程度、叶绿素含量(SPAD)和单株产量评价水稻耐盐性。

1.2.4全生育期耐盐性鉴定

试验地设在盐碱较重(土壤含盐量0.5%)的贺兰县通义乡，在盐碱地进行综合农艺性状、适应性、抗病性、丰产性鉴定，苗期调查保苗率、分蘖强弱、分蘖期调查存活率，收获前每份材料取5株进行考种，统计株高、单株有效穗数、主穗长、穗粒数、结实率、千粒重和单株产量，评价水稻耐盐性。

2 结果与分析

2.1 芽期耐盐性鉴定结果

经过2017—2018年芽期耐盐鉴定，根据相对盐害率、芽长和根长等指标鉴定结果，耐盐性强的突变材料有18 NY-9、18 NY-13、18 NY-14、18 NY-15、18 NY-16，耐盐性较强的突变材料有18 NY-2、18 NY-4、18 NY-7、18 NY-12(表1)。

2.2 苗期耐盐性鉴定结果

苗期鉴定采用营养液水培养，在2叶1心时，处理培养液中加入0.75% NaCl，对照不加NaCl。统计结果见表2。从表2可看出：用0.75%NaCl处理后，苗高、百苗鲜重、百苗根鲜重明显低于对照，不同品种之间有差异，总体表现耐盐性强的材料有18 NY-8、18 NY-9，耐盐性较强的材料有18 NY-1、18 NY-2、18 NY-3、18 NY-4、18 NY-14。

2.3 孕穗期耐盐性鉴定结果

孕穗期耐盐鉴定采用盆栽法，正常生长至孕穗期，用含0.5%NaCl的盐水进行灌溉，以正常灌水做对照，连续处理30 d后正常灌水，统计结果见表3。通过对株高、单株有效穗数、穗长、穗粒数、千粒重、结实率、颖花败育程度和单株产量综合分析，耐盐性强的材料有：18 NY-6、18 NY-10、18 NY-12，耐盐性较强的材料有：18 NY-4。同时测定了对照和处理的叶绿素含量，见表4和见图1，结果表明，经过NaCl处理后，叶片的叶绿素含量均低于对照，不同材料之间有差异，相当对照在85%以上的材料有18 NY-1、18 NY-2、18 NY-3、18 NY-4、18 NY-5、18 NY-8、18 NY-9、18 NY-12。

表2SKC1突变体苗期耐盐性鉴定结果

编号品种名称苗高/cmck处理与对照相比/%百苗鲜重/gck处理与对照相比/%百苗根重/gck处理与对照相比/%耐盐性评价18NY-1宁粳28诱变8.62 8.02 93.04 9.40 8.20 87.23 2.60 2.60 100.00 较强18NY-2宁粳28诱变9.09 8.67 95.32 10.70 8.60 80.37 2.50 2.95 118.00 较强18NY-3宁粳28诱变10.16 8.37 82.38 9.50 8.80 92.63 2.70 2.85 105.56 较强18NY-4宁粳28诱变11.48 9.45 82.32 10.10 8.40 83.17 3.20 2.75 85.94 较强18NY-5宁粳28诱变12.20 8.16 66.89 10.80 9.70 89.81 3.40 3.25 95.5918NY-6宁粳28诱变12.10 8.05 66.49 10.70 8.55 79.91 2.80 2.70 96.4318NY-7宁粳28诱变11.17 9.16 82.01 11.00 8.60 78.18 3.10 2.80 90.3218NY-8宁粳28诱变7.35 7.06 95.99 7.70 7.85 101.95 2.30 3.00 130.43 强18NY-9宁粳28诱变9.53 9.21 96.64 9.60 9.25 96.35 3.30 3.05 92.42 强18NY-10宁粳28诱变9.65 7.36 76.27 9.30 7.90 84.95 2.80 2.65 94.6418NY-11宁粳28(ck)9.56 7.02 73.43 9.60 7.90 82.29 4.00 2.55 63.7518NY-12宁粳28(ck)10.28 7.93 77.14 9.80 7.75 79.08 3.10 2.70 87.1018NY-13宁粳28(ck)10.65 9.11 85.49 10.70 9.85 92.06 3.70 2.70 72.9718NY-14宁粳28(ck)10.25 8.36 81.51 10.60 9.65 91.04 3.30 3.00 90.91 较强18NY-15宁粳28(ck)8.01 7.22 90.14 7.90 7.10 89.87 3.20 2.55 79.6918NY-16宁粳28(ck)10.40 7.93 76.20 10.80 9.90 91.67 3.70 3.30 89.1918NY-17宁粳28(ck)10.25 8.15 79.51 8.30 7.90 95.18 3.20 2.85 89.06

表3SKC1突变体孕穗期耐盐性鉴定结果

编号品种名称株高/cm穗数/个穗长/cm粒数/粒结实率/%千粒重/g单株产量/g比对照±/%死叶率/%败育耐盐性评价18NY-1宁粳28诱变86.0 5.5 18.5 52.7 69.8 20.3 5.9 -21.33 33.9 轻18NY-2宁粳28诱变88.7 8.0 15.8 30.6 65.3 21.8 5.3 -29.33 43.8 中18NY-3宁粳28诱变78.3 6.7 15.5 30.3 70.1 19.7 4.0 -46.67 35.5 轻18NY-4宁粳28诱变89.7 8.3 15.6 39.0 73.6 25.3 8.2 9.33 42.3 轻-较强18NY-5宁粳28诱变76.7 6.7 10.6 16.0 62.9 20.3 2.2 -70.67 44.4 轻- 18NY-6宁粳28诱变86.3 9.0 15.2 40.7 88.8 23.1 8.5 13.33 43.0 轻- 强18NY-7宁粳28诱变85.0 7.5 13.6 20.3 69.3 23.0 3.5 -53.33 44.0 轻18NY-8宁粳28诱变81.0 7.0 13.6 20.7 64.0 19.5 2.8 -62.67 31.1 轻-18NY-9宁粳28诱变72.7 8.7 11.5 15.8 56.2 22.9 3.1 -58.67 37.1 轻18NY-10宁粳28诱变84.5 9.5 13.9 110.3 92.9 23.0 12.1 61.33 41.7 轻-强18NY-11宁粳28(ck)90.0 5.7 17.8 64.9 85.0 20.3 7.5 0.00 36.0 轻18NY-12宁粳28(ck)86.5 9.5 13.5 60.4 75.7 20.2 11.6 54.67 40.2 轻强18NY-13宁粳28(ck)85.0 6.3 16.5 39.5 56.0 26.0 6.5 -13.33 45.9 轻18NY-14宁粳28(ck)72.5 3.5 11.6 15.7 56.4 24.5 1.4 -81.33 47.9 轻18NY-15宁粳28(ck)73.0 5.7 12.8 44.7 63.7 15.3 3.9 -48.00 52.7 中18NY-16宁粳28(ck)87.7 8.3 13.5 23.2 56.6 20.9 4.0 -46.67 52.6 轻18NY-17宁粳28(ck)73.7 6.3 11.7 18.6 43.3 17.3 2.0 -73.33 41.9 轻

2.4 盐碱地全生育期耐盐性鉴定结果

通过盐碱地苗期保苗率结果(图2)分析，保苗率大于80%的材料有18 NY-5、18 NY-6、18 NY-7、18 NY-8、18 NY-14、18 NY-16，表明这些材料苗期耐盐性强。收获后通过株高、单株有效穗数、主穗长、穗粒数、结实率、千粒重和单株产量等综合评价，以单株产量大于对照为主要指标(表4)，耐盐性强的材料有18 NY-1、18 NY-2、18 NY-4、18 NY-5、18 NY-7、18 NY-10、18 NY-12、18 NY-13、18 NY-14，较强的材料有18 NY-17。

图1 SKC1突变体在2种环境下的叶绿素含量

表5SKC1突变体盐碱地耐盐性鉴定结果

编号品种名称株高/cm穗数/个穗长/cm粒数/粒结实率/%千粒重/g单株产量/g比对照±/%耐盐性评价18NY-1宁粳28诱变126.3 8.6 20.1 123.7 94.9 30.1 30.2 87.8 强18NY-2宁粳28诱变118.9 6.0 20.2 126.4 93.5 31.8 22.5 40.0 强18NY-3宁粳28诱变94.5 5.3 17.6 114.7 91.8 26.5 14.8 -8.2 18NY-4宁粳28诱变107.1 8.0 20.7 124.6 95.2 31.9 30.3 88.1 强18NY-5宁粳28诱变109.3 5.9 20.2 126.5 95.3 31.1 22.1 37.4 强18NY-6宁粳28诱变112.6 5.6 19.5 114.5 87.8 30.8 17.3 7.7 18NY-7宁粳28诱变116.6 8.2 20.3 126.5 95.3 30.1 29.7 84.7 强18NY-8宁粳28诱变98.2 5.8 17.1 108.9 91.0 25.8 14.8 -8.0 18NY-9宁粳28诱变110.6 5.4 19.4 114.7 89.3 27.9 15.4 -4.1 18NY-10宁粳28诱变120.6 6.2 20.5 164.8 94.3 25.3 24.4 51.4 强18NY-11宁粳28(ck)110.3 5.3 18.4 127.6 93.6 25.3 16.1 0.118NY-12宁粳28(ck)111.7 6.1 20.3 143.6 95.4 27.4 23.1 43.3 强18NY-13宁粳28(ck)112.2 6.4 20.2 137.8 91.1 30.7 24.7 53.2 强18NY-14宁粳28(ck)110.8 5.8 20.8 119.1 91.2 33.2 20.9 29.8 强18NY-15宁粳28(ck)119.0 4.8 19.8 163.1 82.5 23.2 15.0 -7.018NY-16宁粳28(ck)117.4 5.4 18.3 101.7 89.1 30.7 15.0 -6.718NY-17宁粳28(ck)116.8 7.6 18.2 93.6 92.7 27.7 18.3 13.4 较强

表4SKC1突变体叶片的叶绿素含量SPAD

编号对照处理相当对照/%18NY-147.28 40.24 85.1118NY-249.96 45.59 91.2518NY-348.63 46.68 95.9918NY-455.90 50.37 90.1118NY-549.35 44.63 90.4418NY-649.88 40.38 80.9518NY-757.92 47.15 81.4118NY-851.78 45.01 86.9318NY-947.83 42.36 88.5618NY-1050.30 40.09 79.7018NY-1146.83 37.98 81.1018NY-1247.33 41.24 87.1318NY-1349.73 36.06 72.5118NY-1463.50 44.52 70.1118NY-1559.15 36.83 62.2718NY-1647.87 37.69 78.7318NY-1749.93 37.90 75.91

2.5 小 结

通过芽期、苗期、孕穗期、全生育期耐盐性鉴定，对16份SKC1突变体的耐盐性进行了全面评价，表现耐盐性强的材料有18 NY-10、18 NY-12、18 NY-14。表现耐盐性较强的材料有18 NY-2、18 NY-4、18 NY-5、18 NY-6、18 NY-7、18 NY-8、18 NY-13、18 NY-16。该结果可为宁夏水稻耐盐育种提供耐盐资源，或直接利用。

图2SKC1突变体在盐碱地的保苗率表6SKC1突变体不同生育期耐盐性鉴定结果

编号品种名称芽期苗期孕穗期盐碱地保苗率全生育期综合评价18NY-1宁粳28诱变 √√√ 18NY-2宁粳28诱变√√√√较强18NY-3宁粳28诱变√18NY-4宁粳28诱变√√√√较强18NY-5宁粳28诱变√√√√较强18NY-6宁粳28诱变√√√√较强18NY-7宁粳28诱变√√√√较强18NY-8宁粳28诱变√√√√较强18NY-9宁粳28诱变√√√√18NY-10宁粳28诱变√√√√√强18NY-11宁粳28(ck)√√18NY-12宁粳28(ck)√√√√√强18NY-13宁粳28(ck)√√√√较强18NY-14宁粳28(ck)√√√√√√√极强18NY-15宁粳28(ck)√√ 18NY-16宁粳28(ck)√√√√ 较强18NY-17宁粳28(ck)√

注：“√√”表示耐盐性强，“√”表示耐盐性较强。

3 讨 论

在水稻耐盐性鉴定方面，国内很多学者进行了大量的研究工作[4-8]，多数水稻耐盐鉴定筛选试验集中在苗期，即在盐敏感的2叶1心至3叶1心期进行适当浓度的盐胁迫(水培)，以叶片盐害级别和幼苗存活天数或地上部钾、钠离子浓度为指标进行评价，苗期鉴定的最大好处是在受控的环境条件下进行，因而结果比较稳定。幼穗分化至减数分裂为标志的生殖生长期是水稻的又一个盐敏感期，此时盐敏感品种在盐害条件下结实率和产量明显下降。因此，孕穗期耐盐性鉴定比苗期更重要，本研究结合发芽期、苗期、孕穗期及盐碱地全生育期进行耐盐鉴定研究，结果更加全面。另外，水稻耐盐性属于数量性状遗传，受多基因控制，遗传机理比较复杂，因此，本研究结果还需要进行大田生产验证。