耐盐小麦种质筛选、鉴定与评价

韩冉，解树斌，李欣，郭宪峰，宫文萍，汪晓璐，刘爱峰，李豪圣，刘成，刘建军

（1.山东省农业科学院作物研究所／农业部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室／小麦玉米国家工程实验室，山东 济南 250100；2.山东鲁研农业良种有限公司，山东 济南 250100；3.山西农业大学农学院，山西 太原 030031；4.菏泽市牡丹区种子资源开发保护中心，山东 菏泽 274000）

全球土壤盐渍化面积逐年上升，严重影响农作物生长，导致其产量降低［1］。我国盐渍土总面积约有3 600×104hm2，占全国可利用土地面积的4.88%［2］。开展耐盐作物种质资源的筛选、鉴定与评价，是培育耐盐新品种的基础。相对于成熟期，芽期鉴定小麦耐盐性，操作简单且成本低，相关研究报道最多。赵旭等［3］研究了不同浓度盐胁迫对4种不同基因型冬小麦种子发芽及出苗的影响，认为150～200 mmol／L（约0.88% ～1.17%）盐浓度可能是影响小麦种子萌发的临界浓度。彭智等［4］认为，小麦芽期耐盐性鉴定的最适浓度为1.2%，并利用该浓度鉴定获得21份芽期耐盐材料。王萌萌等［5］在350 mmol／L（约2.03%）盐浓度下对882份小麦资源进行耐盐鉴定，筛选出芽期耐盐性较好品种328份。张巧凤等［6］在1.5%盐浓度下对293份小麦种质进行耐盐鉴定，筛选出芽期高耐盐种质16份。

李树华等［7］在盐碱地上对13份小麦品种（系）进行耐盐性鉴定，发现盐胁迫对小麦主要性状的影响程度依次为产量＞单位面积穗数＞株高＞千粒重＞穗粒数＞穗长，其产量受限制的主要因素是单位面积穗数和千粒重等。许兴等［8］在盐碱地上对17份小麦品种（系）进行耐盐性鉴定，筛选出4份耐盐性及农艺性状表现较好者，并指出盐胁迫对这些性状影响的次序为单位面积穗数＞穗粒数＞株高＞穗长＞千粒重。吴儒刚等［9］在不同浓度盐池中对黄淮麦区132个小麦品种进行耐盐性鉴定，调查其农艺及产量性状，发现随着盐浓度的升高，单株穗数、穗下茎节长和单株产量变异系数较大。

上述研究表明，小麦芽期耐盐性鉴定方面，不同研究者所得盐浓度各不相同，因此还需开展耐盐最适浓度筛选试验，同时利用选出的最适浓度进一步对1 526份小麦品种（系）进行芽期耐盐鉴定，以期筛选获得高耐盐种质用于后续耐盐主效位点定位和耐盐分子育种研究。

无论在盐池还是盐碱地条件下，小麦产量均受影响，然而二者因含盐离子不同，对小麦耐盐性鉴定结果及农艺性状的影响程度可能存在差异。因此，本研究同时在盐池和盐碱地上对利用最适盐浓度筛选出的耐盐性较强品种以及国内第一大小麦品种济麦22和即将替换济麦22的新育成品种济麦23进行鉴定，以期为耐盐高产小麦品种筛选、培育及其推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试小麦品种（系）共计1 526份，其中424份由美国NPGS（National Plant Germplasm System）的Harold Bockelman博士提供，26份由日本农业生物资源研究中心李超博士提供，206份由德州市农业科学研究院刘鹏研究员提供，220份由河南省农业科学院王永霞博士提供，68份由河北农业大学闫红飞教授提供，79份和39份分别由山西省农业科学院闫金龙研究员和李欣研究员提供，9份由江苏省农业科学院吴纪忠研究员提供，15份由南京农业大学张守忠教授提供，21份由电子科技大学杨足君教授提供，49份由四川省农业科学院杨恩年研究员提供，20份由四川农业大学唐宗祥教授提供，其余350份由山东省农业科学院作物研究所小麦遗传育种室从国内多家育种单位收集引进。

1.2 耐盐性鉴定

1.2.1 芽期耐盐性鉴定 试验设计参考文献［10］，并用盐害指数判定供试小麦的耐盐性［6］。盐害指数＝（CK1+CK2+CK3-T1-T2-T3）／（CK1+CK2+CK3），其中CK1、CK2、CK3分别代表对照组3个重复的发芽率，T1、T2、T3分别代表3个处理组的发芽率。盐害指数越小，表明其耐盐性越强。

1.2.2 苗期耐盐性鉴定 对选取的6个小麦品种，用1.0% NaCl溶液进行苗期耐盐性处理，处理方法参考文献［11］。每个处理和对照均选取10株生长状况较均匀植株测量苗高、根长。计算不同品种的相对生长量［6］并将其作为研究小麦苗期对盐胁迫反应的指标，其中，相对苗高＝处理苗高／对照苗高；相对根长＝处理根长／对照根长。

1.2.3 盐池种植及农艺性状调查 2016—2017年，试验在德州市农业科学研究院试验农场人工盐池（成分：NaCl）进行。盐池大小为11 m×3 m×1 m（长×宽×深），除上口与外界发生水分及养分流通外，其它部分与外围土壤无水分及盐分交换。田间管理措施同大田。盐池盐浓度分别为正常（非盐碱土）、0.1%、0.2%、0.3%（w／w）。于10月5日播种。每个盐池各供试小麦品种（济麦21、济麦262、德抗961、青麦6号、济麦23和济麦22）种植6行，行长3 m，行距0.25 m。小区面积4.5 m2。随机区组排列，重复3次。材料周边各种植3行青麦6号，避免边角效应。各品种随机选取10株于灌浆后期调查株高、旗叶长宽、穗长及小穗数。

1.2.4 盐碱地种植及产量测定 2016—2017年，试验在山东汇邦渤海农业开发有限公司（东营）进行。试验地盐浓度为0.2% ～0.4%，用2265FS便携式盐分计（北京易科泰生态技术有限公司）测定。供试小麦品种及播种日期同盐池试验，每品种种植2 000 m2。成熟后随机选取3个点，每点1 m2统计穗数，计算每公顷穗数；每点随机取20 穗计数穗粒数；称千粒重。产量（kg／hm2）＝每公顷穗数×穗粒数×千粒重（g）×0.85×10-6。产量由山东省农业技术推广总站、山东省种子管理总站、山东农业大学、青岛农业大学和东营市种子管理站专家组成的验收组按照农业农村部印发的《全国粮食高产创建测产验收办法（试行）》进行测定。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2007软件处理数据和作图，利 用 在 线 软 件 QuickCalcs（https：／／www.graphpad.com／quickcalcs／ttest1.cfm？Format＝SD）进行数据统计分析及显著性差异（P＜0.05）分析。

2 结果与分析

2.1 芽期耐盐性鉴定浓度筛选

以耐盐小麦品种德抗961、青麦6号和普通小麦品种济麦22、济麦23为试材，从1.2% ～2.4%共设置7个盐（NaCl）浓度梯度进行耐盐性鉴定发芽试验，结果（图1）显示，随着盐浓度的升高，各品种发芽率逐渐降低。1.2% ～1.8%盐浓度下，供试品种发芽率均超过50%，即未达到半致死浓度；2.2%盐浓度下，除青麦6号外其它3个品种发芽率均低于50%，因此该浓度仅可用于高耐盐品种筛选；2.4%盐浓度下，供试4个品种发芽率均低于50%，不适合小麦耐盐性筛选；而2.0%盐浓度下，德抗961和青麦6号的发芽率分别为69%和68%，济麦22和济麦23分别为39%和32%，可以很好地将耐盐品种和普通品种区分开，实现有效筛选，因此可以作为耐盐筛选鉴定浓度。

图1 小麦芽期耐盐性浓度的筛选

2.2 供试小麦材料耐盐性初选

利用2.0% NaCl溶液对1 526份小麦材料进行耐盐筛选，结果（图2）显示，其盐害指数从0.19～1.00不等，且随着盐害指数升高，供试材料数呈抛物线式上升。其中，盐害指数0.8～1.0之间的有889份，0.6～0.8之间的有440份，小于0.6的有197份，小于0.5、0.4、0.3的材料分别有60、19、3份。

盐害指数小于0.5的小麦材料见表1，其中芽期耐盐性最好的3个材料分别是济麦21、济麦262和晋麦20，盐害指数分别为0.19、0.25和0.28；耐盐对照德抗961和青麦6号的盐害指数分别为0.31和0.32。与耐盐对照盐害指数相当的2份材料分别为PI601070和石麦15。

图2 1 526份小麦材料的盐害指数

表1 芽期耐盐筛选出的60份耐盐小麦品种（系）

2.3 部分供试小麦品种的苗期耐盐性鉴定

利用1.0% NaCl溶液对选取的济麦21、济麦262、德抗961、青麦6号、济麦23、济麦22共6个小麦品种进行处理，鉴定其苗期耐盐性，结果显示，济麦262的相对根长和相对苗高均大于其它5个品种（图3），德抗961的相对根长和济麦22的相对苗高仅次于济麦262。这表明济麦262的苗期耐盐性强于其它5个品种。

2.4 小麦品种盐池农艺性状鉴定

由表2可以看出，0.1%盐（NaCl）胁迫下，供试品种的株高与对照无显著差异；0.2%和0.3%盐胁迫下各品种的株高较对照均显著降低，降幅在7.4%～33.0%之间。其中济麦262在0.2%、0.3%盐胁迫下株高的降幅均最小，分别为7.4%和12.6%。0.1%盐胁迫下，除济麦22的旗叶长与对照无显著差异外，其它均显著低于对照；0.2%和0.3%盐胁迫下，各供试品种的旗叶均显著变短。

图3 1.0%盐浓度下6个小麦品种的相对根长和相对苗高

0.1%盐胁迫下，德抗961、济麦23和济麦22的旗叶宽与对照无显著差异，0.2%和0.3%盐胁迫下各品种的旗叶均显著变窄。

由表3可以看出，0.1%盐胁迫下，除青麦6号、济麦22和济麦23外其它3个品种的穗显著变短；0.2%和0.3%盐胁迫下，各供试品种的穗均显著变短，0.3%盐浓度下济麦22的降幅最小，其次为德抗961。

0.1%盐胁迫下，除德抗961和济麦22外其它4个品种的小穗数显著减少；0.2%和0.3%盐胁迫下，各供试品种的小穗数均显著减少；0.3%盐浓度下，德抗961的降幅最小，其次为青麦6号。

表2 盐胁迫下供试小麦品种的株高、旗叶长和旗叶宽

表3 盐胁迫下供试小麦品种的穗长、小穗数

2.5 盐碱地中小麦品种产量性状表现与分析

6个供试小麦品种于盐浓度0.2%～0.4%盐碱地中的产量结果见表4，显示：济麦22和青麦6号的每公顷穗数较高，济麦262的穗粒数较多；济麦22、青麦6号、济麦262、济麦23的产量依次为7 281.9、7 221.8、7 128.6、6 107.9 kg／hm2，而济麦21和德抗961产量较低，分别为4 197.0、3 765.9 kg／hm2。

表4 供试小麦品种盐碱地中的产量性状表现

3 讨论

我国盐碱土具有类型多、分布广、利用率低等特点，严重阻碍我国农业发展。种植耐盐小麦有利于盐碱化土壤改良［12］，因此，耐盐小麦材料的筛选鉴定则成为利用盐碱土壤资源的有效途径。萌发期（芽期）耐盐测试是对小麦早期耐盐性鉴定的基础［13］。盐胁迫会影响种子正常萌发，盐浓度越大，萌发力越小［14］，因此种子发芽率高低可以反映植物对盐的承受能力和耐盐性。本研究利用2.0%盐浓度对1 526份小麦材料进行芽期耐盐性鉴定，共获得耐盐性较好材料60份，为深入开展芽期小麦耐盐基因发掘提供了物质基础。

芽期耐盐性鉴定发现，青麦6号在2.2%盐浓度下，发芽率远高于其它3个品种，表明青麦6号具有高盐承受能力。苗期耐盐性鉴定结果显示，济麦262的相对根长和相对苗高大于包括青麦6号在内的5个供试品种，说明济麦262的苗期耐盐性优于青麦6号。因此，青麦6号和济麦262的芽期和苗期的耐盐性不一致。王萌萌［5］、刘妍妍［15］等也发现类似现象。因此，小麦芽期与苗期耐盐性之间不存在显著相关性。因为芽期和苗期是植物能否在盐渍环境下建植成功最关键的时期，是小麦生育期中对盐害较敏感的时期［16］，所以，在鉴定小麦耐盐性时需综合考虑其芽期和苗期的耐盐性结果。

盐胁迫严重影响植物的生长发育，不仅使作物根系吸水困难造成作物的生理干旱，还会影响光合产物的积累及向籽粒的运输，造成作物产量降低［17］。本研究发现不同盐浓度盐池小麦的株高、旗叶长、旗叶宽、穗长和小穗数均发生变化。在0.2%和0.3%盐池中，济麦262株高降幅较小，该结果与苗期耐盐鉴定结果相同。在0.1%盐胁迫下，济麦22的株高、旗叶长、旗叶宽、穗长和穗粒数与对照相比均无显著差异，说明低盐胁迫对济麦22的影响较小。另外，在0.1%盐池中，供试品种的株高与对照无显著差异，但多数品种的旗叶长、旗叶宽均发生变化，说明盐池胁迫对小麦旗叶的影响大于对株高的影响。

Saqib等［18］指出，小麦穗数、穗粒数、千粒重在盐胁迫下均显著降低，导致小麦产量也显著降低；袁海涛等［19］认为，盐胁迫下各性状对产量影响程度的顺序为单位面积穗数＞穗粒数＞千粒重。本研究发现，盐碱地中供试品种的每公顷穗数以济麦22最高，这可能是其高产的主要原因；青麦6号的产量较高，可能与其每公顷穗数和穗粒数均较高有关。而孟祥浩［20］的研究结果认为济麦22的产量低于青麦6号，这可能是由小麦栽培及管理方式等不同所造成［21］。济麦262的苗期和芽期耐盐性均较好，盐碱地中其穗粒数大幅高于其它品种，加上其千粒重中等偏上，这可能是其在盐碱地中获得高产的关键因素。

4 结论

本研究以耐盐小麦品种青麦6号、德抗961以及普通小麦品种济麦22、济麦23为材料，进行7个盐浓度梯度筛选，结果表明，2.0%盐浓度可以作为小麦芽期耐盐性筛选浓度。利用该盐浓度对1 526份小麦品种（系）进行筛选，发现其相对盐害指数从0.19～1.00不等，随着盐害指数升高，供试材料数呈抛物线式上升；其中盐害指数低于0.5、0.4、0.3的材料分别有60、19、3份。以青麦6号和德抗961为对照，对盐害指数低于0.3的济麦21、济麦262以及济麦22、济麦23进行室内苗期耐盐性鉴定和盐碱地条件下的农艺及产量性状测定，结果显示：济麦262的苗期耐盐性优于其它5个小麦品种；低盐（0.1%）胁迫对济麦22的农艺性状影响较小；盐胁迫对小麦旗叶的影响大于对株高的影响；济麦22、青麦6号和济麦262的产量较高。

致谢：感谢德州市农业科学研究院刘鹏研究员在人工盐池构建和小麦农艺性状统计方面给予的帮助；感谢武城县农业局种子站李洪振站长在盐碱地小麦农艺性状统计方面给予的帮助；感谢济南大学秦余香教授和刘秀芝硕士在美国引进小麦实验室耐盐性鉴定方面给予的大力帮助；感谢山东汇邦渤海农业开发有限公司付希强老师在盐碱地小麦播种、管理及收获中给予的大力协助。