李荣华,王亚军,方 正,赵 斌
(1.沧州师范学院 生命科学学院,河北 沧州 061000; 2.沧州市园林绿化局,河北 沧州 061000;3.河北农业大学 理学院,河北 保定 071000)
我国盐碱地面积占国土面积的1/4,其中可开展农业利用的盐碱地面积达0.06亿hm2,利用潜力巨大[1]。筛选耐盐植物品种可以大大降低盐碱地改良的成本,使本来不能利用的盐碱废地变为可耕地,而植物耐盐品种的筛选则需要相应的植物耐盐性鉴定方法,目前植物耐盐性的鉴定方法主要有大田法、盆栽法2种。采用大田法筛选出青贮玉米[2]、樱桃[3]、彩叶植物[4]、地被菊[5]、梅花[6]、北美海棠[7]等植物耐盐品种,并对多种园林花卉植物耐盐性进行了排序[8];采用盆栽法鉴定植物耐盐性的研究较多,主要对爬山虎[9]、菊芋[10]、羊草[11]、青稞[12]、葡萄[13]、枸杞[14]、高粱[15]、紫花苜蓿[16]等的耐盐性进行了研究和评价。而采用叶盘法鉴定植物耐盐性的报道目前较少见[17]。
郁金香因其色彩缤纷绚丽,花姿俊俏挺拔,深受人们青睐,广为栽培[18]。但在盐碱地区,有些郁金香品种在栽培过程中经常出现出苗不齐的现象,极大影响了郁金香的观赏效果,不能满足人们日益增长的对郁金香观赏的需求,郁金香耐盐品种的缺乏已成为盐碱地区郁金香引种的瓶颈,亟待解决。鉴于此,通过栽培法和叶盘法分别对9个郁金香品种进行耐盐性鉴定,筛选郁金香耐盐性鉴定的适宜方法,为郁金香耐盐性鉴定提供理论指导。
供试材料牛津等9个郁金香品种均为荷兰进口1级种球,主要性状见表1。
表1 9个郁金香品种Tab.1 Nine varieties of tulip
栽培法、叶盘法中郁金香受盐害后,对郁金香受害程度进行赋值,赋值标准分别见表2和表3,根据公式计算盐害指数[19]。
试验分为2步,第1步确定郁金香的鉴定盐浓度和鉴定时间,建立郁金香耐盐性鉴定及评价体系。
栽培法操作过程:将牛津、金色阿波罗、哈库恩3个品种郁金香种球分别种植于基质为蛭石的花盆中,生根后浇灌不同盐浓度的处理液。对照(Z0):霍格兰+0 mol/L NaCl;Z1:霍格兰+ 0.2 mol/L NaCl;Z2:霍格兰+0.4 mol/L NaCl;Z3:霍格兰+0.6 mol/L NaCl;Z4:霍格兰+0.8 mol/L NaCl。以上处理各种植10盆,均设3次重复,每盆浇处理液350 mL,每7 d浇1次。置于温室中的苗床上进行常规培养。每3 d统计1次3个品种郁金香各处理的盐害指数,进行郁金香耐盐性分级(表4),选择郁金香各品种耐盐性分级区分度最大的处理液作为郁金香耐盐性鉴定盐浓度,保持郁金香品种耐盐级别基本不变的最短处理时间作为鉴定时间。
叶盘法操作过程:从牛津、紫旗、世界之爱、橙色帝王4个品种郁金香植株上取相同部位的嫩叶,用蒸馏水清洗干净后,用打孔器将郁金香叶片制成1 cm叶盘。将每个品种的叶盘分别放入加不同处理液的培养皿中,对照(Y0):MS+0 mol/L NaCl;Y1:MS+0.2 mol/L NaCl;Y2:MS+0.4 mol/L NaCl;Y3:MS+0.6 mol/L NaCl;Y4:MS+0.8 mol/L NaCl。每皿均放10个叶盘,设3次重复。每皿加处理液20 mL,每1 d换1次液。置于培养箱中培养,温度(25±2)℃,光照强度2 000 lx,光周期12 h/d,每1 d统计1次4个品种郁金香各处理的盐害指数,进行郁金香耐盐性分级(表4),选择郁金香各品种耐盐性分级区分度最大的处理液作为郁金香耐盐性鉴定盐浓度,保持郁金香品种耐盐级别基本不变的最短处理时间作为鉴定时间。
表2 栽培法中郁金香受害程度赋值标准Tab.2 Evaluation standard of tulip injury degree in cultivation method
表3 叶盘法中郁金香受害程度赋值标准Tab.3 Evaluation standard of tulip injury degree in leaf disc method
表4 郁金香耐盐性分级标准Tab.4 Levels standard for salt tolerance of tulip
第2步,分别用栽培法和叶盘法鉴定9个品种郁金香的耐盐性,筛选郁金香的耐盐品种,比较2种方法的特点,选出适宜的郁金香耐盐性鉴定方法。
栽培法操作过程:准备牛津等9个品种的盆栽郁金香,每个品种各10盆,重复3次。分别浇灌栽培法鉴定盐浓液(霍格兰+ 0.6 mol/L NaCl),每盆350 mL,每7 d浇1次,常规管理。处理18 d时,统计郁金香各品种的盐害指数,进行郁金香耐盐性分级(表4),筛选出郁金香耐盐品种。
叶盘法操作过程:准备牛津等9个品种郁金香的叶片,每个品种各10个1 cm叶盘,重复3次。将叶盘分别放入培养皿中,每皿加入叶盘法鉴定盐溶液(MS+0.6 mol/L NaCl)20 mL,每1 d换1次液。处理4 d时,统计郁金香各品种的盐害指数,进行郁金香耐盐性分级(表4),筛选出郁金香耐盐品种。
2.1.1 栽培法 牛津、金色阿波罗、哈库恩3个品种的郁金香植株在不同浓度盐溶液处理下呈现出不同程度的叶片受盐害症状,主要症状表现为叶片失绿,且随着处理盐浓度的增加或时间的延长,失绿面积逐渐加大。由图1a可知,在0.8 mol/L NaCl处理下,3个品种郁金香的盐害指数随着处理时间的延长上升很快,处理9 d即可区分哈库恩与其他2个郁金香品种的耐盐性不同。但金色阿波罗和牛津的盐害指数相近,耐盐级别也基本相同(表4),即无法区分二者的耐盐性级别。而且随着时间的延长各郁金香品种的耐盐性有较大的变化,故霍格兰+0.8 mol/L NaCl鉴定郁金香耐盐性时其浓度偏高,不宜作为鉴定盐溶液。
由图1b可知,在0.6 mol/L NaCl处理下,随着处理时间的延长,3个品种郁金香的盐害指数之差逐渐变大。对照表4,处理18~21 d时,哈库恩耐盐性分级均为耐盐性强, 金色阿波罗的耐盐性分级均为耐盐性较强,牛津的耐盐性分级均为耐盐性中等,3个品种郁金香的耐盐性区分度最大。而且处理18~21 d时郁金香各品种均保持在各自相应的耐盐级别之内,即耐盐性稳定。故霍格兰+0.6 mol/L NaCl可作为郁金香耐盐性鉴定盐溶液,处理18 d时可有效鉴定郁金香各品种的相对耐盐性。
a,b,c,d分别为0.8、0.6、0.4、0.2 mol/L NaCl,图2同a,b,c,d are 0.8,0.6,0.4,0.2 mol/L NaCl,respectively,the same as Fig.2图1 不同浓度NaCl对3种郁金香盐害指数的影响Fig.1 The effect of different concentrations of NaCl on the salt injury index of three tulip varieties
由图1c可知,在0.4 mol/L NaCl处理下,3个品种郁金香的盐害指数随时间的延长呈现缓慢上升的趋势,金色阿波罗比牛津的盐害指数略低,二者基本在同一个耐盐级别,无法有效区分金色阿波罗和牛津的耐盐性,故霍格兰+0.4 mol/L NaCl不宜作为鉴定盐溶液。
由图1d可知,0.2 mol/L NaCl处理21 d时,3个品种郁金香的盐害指数上升幅度均较小,耐盐性均在同一个级别,无法区分其耐盐性,故霍格兰+0.2 mol/L NaCl不宜作为鉴定盐溶液。
综上所述,栽培法中郁金香耐盐性鉴定盐溶液为霍格兰+0.6 mol/L NaCl,处理时间为18 d。
2.1.2 叶盘法 牛津、紫旗、世界之爱、橙色帝王4个品种的郁金香叶盘在不同浓度盐溶液处理下,呈现失绿症状,且随着处理盐浓度的增加或时间的延长,失绿的程度逐渐加大。
由图2a可知,在0.8 mol/L NaCl处理下,牛津等4个品种郁金香的盐害指数随时间的延长迅速增加,其中世界之爱和紫旗盐害指数相近,牛津和橙色帝王盐害指数相近,耐盐性级别区分度较小。而且处理时间每延长1 d,盐害指数增加剧烈,各郁金香品种的耐盐性级别很不稳定,故MS+0.8 mol/L NaCl不能作为鉴定盐溶液,浓度偏大。
由图2b可知,在0.6 mol/L NaCl处理下,牛津等4个品种郁金香的盐害指数随着时间的延长,在处理4~5 d时趋于稳定,且耐盐性分级区分度最大,故MS+0.6 mol/L NaCl可作为郁金香耐盐性鉴定盐溶液,处理4 d可有效鉴定郁金香各品种的相对耐盐性。
图2c显示,在0.4 mol/L NaCl处理下,随着处理时间的增加,橙色帝王和牛津的盐害指数相近,耐盐级别基本相同,说明MS+0.4 mol/L NaCl不能区分橙色帝王和牛津的耐盐性,不能作为鉴定盐溶液,浓度偏小。
图2d显示,在0.2 mol/L NaCl处理下,各品种郁金香的盐害指数随时间变化很小,不能有效区分耐盐性相近的牛津和橙色帝王、紫旗和世界之爱的耐盐性。故MS+0.2 mol/L NaCl不能作为鉴定盐溶液。
综上所述,叶盘法中郁金香耐盐性鉴定盐溶液为MS+0.6 mol/L NaCl,处理时间为4 d。
图2 不同浓度NaCl对4种郁金香盐害指数的影响Fig.2 The effect of different concentrations of NaCl on the salt injury index of four tulip varieties
2.2.1 栽培法 由图3可以看出,9个品种郁金香的盐害指数依次为7号<3号<9号<2号<1号<5号<4号<6号<8号,故郁金香品种的耐盐性依次为7号>3号>9号>2号>1号>5号>4号>6号>8号。根据郁金香耐盐性分级标准(表4),则9个品种郁金香的耐盐性结果为:1号牛津耐盐性中等,2号金色阿波罗耐盐性较强,3号哈库恩耐盐性强,4号紫旗耐盐性较弱,5号红色力量耐盐性较弱,6号世界之爱耐盐性弱,7号阿德瑞姆耐盐性强,8号朱迪斯耐盐性弱,9号橙色帝王耐盐性较强。
图3 0.6 mol/L NaCl处理18 d各品种郁金香植株的盐害指数Fig.3 The salt injury index of tulip plants of different varieties under 0.6 mol/L NaCl for 18 days
2.2.2 叶盘法 由图4可以看出,9个品种郁金香的盐害指数依次为7号<3号<9号<2号<1号<5号<4号<6号<8号,故郁金香品种的耐盐性依次为7号>3号>9号>2号>1号>5号>4号>6号>8号。根据郁金香耐盐性分级标准(表4),则9个品种郁金香的耐盐性结果为:1号牛津耐盐性中等,2号金色阿波罗耐盐性较强,3号哈库恩耐盐性强,4号紫旗耐盐性较弱,5号红色力量耐盐性中等,6号世界之爱耐盐性弱,7号阿德瑞姆耐盐性强,8号朱迪斯耐盐性弱,9号橙色帝王耐盐性较强。
栽培法和叶盘法鉴定牛津等9个品种郁金香的相对耐盐性顺序一致,即耐盐性依次为7号>3号>9号>2号>1号>5号>4号>6号>8号;在郁金香耐盐性分级上,9个郁金香品种中,栽培法和叶盘法有牛津等8个品种郁金香的耐盐性等级相同,只有5号红色力量相差1个等级,即栽培法鉴定其耐盐性为较弱,而叶盘法鉴定为耐盐性中等。可能与叶盘法处理时间较短有关,当叶盘法处理5 d时,5号红色力量的耐盐性为较弱,即与栽培法鉴定结果一致。
图4 0.6 mol/L NaCl处理4 d各品种郁金香叶盘的盐害指数Fig.4 The salt injury index of leaf discs of different tulip varieties under 0.6 mol/L NaCl for 4 days
叶片是植物体上的功能器官,也是在盐胁迫下响应最明显的器官之一,盐胁迫下叶片的受害程度可用于评价植株受害的程度[20]。对牛津等9个品种郁金香耐盐性鉴定进行了栽培法和叶盘法2种方法的比较,结果表明,栽培法鉴定盐溶液为霍格兰+0.6 mol/L NaCl,鉴定时间为18 d;叶盘法鉴定盐溶液为MS+0.6 mol/L NaCl,鉴定时间为4 d。
栽培法中郁金香受盐害后出现叶片失绿、萎蔫等异常现象,由于郁金香植株是从根部吸收盐溶液后再传到叶片中,所以栽培法郁金香耐盐性鉴定用时较长,为18 d;叶盘法中郁金香叶盘受盐害后出现叶片失绿、水渍状、叶脉间出现黑褐色斑点等异常现象,由于在盐溶液中进行叶片离体静置培养,叶片直接吸收盐溶液,故鉴定用时较短,为4 d。
栽培法在鉴定郁金香耐盐性的过程中是在温室完成,需要种植郁金香种球,配套的花盆和基质较多,并浇营养液维持其生长,需要大量的鉴定盐溶液,鉴定时间长(18 d),管理过程繁琐,成本高,花费较多的人力、物力,鉴定结果准确;而叶盘法只需要1个光照培养箱即可,采集少量叶片、配套少量的培养皿和少量的鉴定盐溶液,鉴定时间短(4 d),管理过程简单,成本低,节省人力、物力,鉴定结果与栽培法相比基本准确。所以,推荐叶盘法作为郁金香耐盐性鉴定的适宜方法,可应用于大量郁金香耐盐品种的快速筛选。