30份苜蓿种质萌发期耐盐性评价

杨紫贻，唐 芳，王亚文，米福贵

(内蒙古农业大学草原与资源环境学院/农业农村部饲草栽培、加工与高效利用重点实验室/草地资源教育部重点实验室，呼和浩特 010018)

土壤盐渍化是引致土壤退化的主要原因，已成为全球环境及农业发展的重要问题。全球至少有20%的耕地不同程度受到盐渍化影响，其中我国盐碱地面积达到667万hm2[1～2]。土壤盐碱化问题不仅会抑制植物生长,还会导致农作物以及牧草大幅减产,阻碍农业发展[3～4]。内蒙古属于典型盐渍化区域，境内土默特平原、科尔沁沙地、河套灌区等地均存在大面积盐渍土。紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是豆科苜蓿属多年生草本植物，蛋白质含量高,营养价值丰富，被誉为“牧草之王”[5]；抗性强，对土壤要求不严，能够在表层可溶性含盐量为0.3%的盐土中正常生长[6]。紫花苜蓿不同品种耐盐性差异较大[7～9]，筛选耐盐材料或培育耐盐品种，不仅可以改良盐碱地[10]，提高土地利用率，还可以增加饲料供给，促进畜牧业发展[11]。植物在发育过程中，种子萌发对外界环境较为敏感，尤其是对盐胁迫的反应强于其他生长发育阶段[12]。此外，植物在萌发期耐盐性越强，对植物的生长越有利，故种子能否正常萌芽是耐盐植物选择的基础[13]。国内外对紫花苜蓿耐盐性研究较多，Alkhatib[14]等研究表明，紫花苜蓿生长发育过程中种子萌发对盐分最敏感；宫文龙等[15]通过对22个不同紫花苜蓿品种萌发期耐盐性的综合评价，筛选出适宜在盐碱地种植的品种。本研究选用30份来源于不同国家和地区的紫花苜蓿种质为材料，于萌发期采用不同浓度的NaCl溶液进行盐胁迫处理，通过对相对发芽率、相对发芽势、相对根长以及相对芽长等指标的测定和隶属函数分析，综合鉴定评价试验材料的耐盐性，为耐盐种质筛选和新品种选育种质材料提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为30份来源不同的紫花苜蓿种质(见表1)，其中国外材料11份，国内材料19份。除一部分材料属于内蒙古农业大学自有外，其余材料从中国农业科学院草原研究所、中国农业科学院畜牧兽医研究所、吉林省农业科学院畜牧分院、黑龙江省畜牧研究所收集而来。

表1 供试材料名称及来源

1.2 试验方法

从每份材料中选取均匀一致、成熟饱满的种子100粒，用浓硫酸浸泡10min，无菌水冲洗后于超净工作台中用4%次氯酸钠溶液浸泡5min进行表面消毒，再用灭菌水冲洗6～7次，置于铺有2层滤纸、直径9cm培养皿中，加入灭菌水，4℃暗培养放置2d进行春化。随后，每个培养皿加入5ml不同浓度(100mM、150mM、200mM)的盐溶液进行胁迫，以蒸馏水作对照，每个浓度梯度设置3次重复。胁迫处理后的种子置于发芽箱中，25℃光照培养16h(光照强度120umol/m2.s)，22℃暗培养8h。种子萌发以胚根出现为标准，胚根出现第2d开始记录萌发情况，将第4d的发芽率定为发芽势，统计发芽率至第7d。

1.3 测定指标

(1)相对发芽率(%)=盐处理后第7d的种子发芽率/第7d对照种子发芽率×100%

(2)相对发芽势(%)=盐处理后第4d的种子发芽势/第4d对照种子发芽势×100%

(3)相对根长(%)=盐处理后第7d种子根长/第7d对照种子根长×100%

(4)相对芽长(%)=盐处理后第7d种子芽长/第7d对照种子芽长×100%

(5)隶属函数计算公式为：

R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中，X为参试材料某一指标的测定值;Xmax和Xmin分别为所有材料中该指标的最大值和最小值。

1.4 数据统计分析

试验数据采用Excel软件和SAS软件进行单因素方差分析和试验材料萌发期盐性综合评价。

2 结果与分析

2.1 相对发芽率变化

随着NaCl盐浓度升高，所有材料相对发芽率总体呈现下降趋势,但品种不同相对发芽率的下降程度不同(表2)。材料发芽率越高，生活力越强，出苗率亦越高。30份材料经100mM、150mM和200mM 3个浓度处理，平均相对发芽率为87%、80%和55%,说明NaCl对萌发有明显抑制作用，且抑制程度随盐浓度增大而增加。100mM浓度下，敖汉苜蓿、Magna601、龙牧806、BR4010相对发芽率最高，肇东苜蓿相对发芽率最低；150mM浓度下，Magna601和新牧1号相对发芽率最高，WL323相对发芽率最低；在200mM浓度下，甘农3号相对发芽率最高，准格尔苜蓿相对发芽率最低。方差分析结果表明，同一品种在不同盐浓度条件下差异显著( P<0.001)，且浓度越高差异越显著。

表2 不同紫花苜蓿品种在不同盐浓度下胁迫的相对发芽率变化

2.2 相对发芽势的变化

相对发芽势主要反映种子萌发初期发芽能力的强弱以及种子的萌发速度和生长发育。发芽势越高，种子生活力强、发芽整齐性好，增产潜力大。与对照(CK)相比，所有材料的相对发芽势在200mM盐浓度下最低，说明高浓度NaCl盐对种子萌发有明显的抑制作用(见表3)。个别材料的相对发芽势随盐浓度增加呈先上升后下降趋势，如驯鹿苜蓿在盐浓度为100mM时相对发芽势为0.81，低于在150mM浓度下的发芽指数，表明在150mM浓度下能够使相对发芽势增加。对于金黄后而言，相对发芽势在低浓度盐胁下高于对照，并且相对发芽势最高，即低浓度盐胁迫更有利于提高种子的相对发芽势。不同盐浓度下同一品种之间相对发芽势存在显著差异(P<0.001)。

表3 不同紫花苜蓿品种在不同盐浓度胁迫下的相对发芽势变化

2.3 相对根长变化

随着盐浓度的增加，不同品种相对根长呈逐渐减少趋势(表4)。在100mM盐浓度胁迫下，不同材料间相对根长差异显著，其中敖汉苜蓿的相对根长显著高于对照(CK)。200mM盐浓度胁迫下，各材料的相对根长比100mM处理平均下降39%，说明不同苜蓿品种对高浓度盐胁迫反应都非常敏感。方差分析结果表明，同一品种在不同盐浓度之间差异显著( P<0.001)。

表4 不同紫花苜蓿品种在不同盐浓度胁迫下的相对根长变化

随着NaCl盐溶液浓度的升高，不同品种相对芽长呈逐渐下降趋势，在100mM和150mM盐浓度处理下各品种间相对芽长变化不大，而在200mM盐浓度处理下各品种相对芽长变幅较大，从0.22cm到0.44cm不等，表明盐胁迫对苜蓿发芽有抑制作用(表5)。与相对根长相比，相对芽长对盐胁迫更加敏感，所有材料的平均相对芽长从100mM盐浓度胁迫开始就显著下降。个别材料(如WL323)低浓度盐胁迫和高浓度盐胁迫下的相对根长差异较大，前者0.74cm，后者仅为0.23cm，属于典型的敏盐材料。同一品种在不同盐浓度条件下差异显著( P<0.001)。

表5 不同紫花苜蓿品种在不同盐浓度下的相对芽长变化

2.5 耐盐性综合评价

牧草耐盐性是由多种因素互相作用的复杂综合特性，单一元素或指标难以全面反映植物真实的耐盐能力[16～19]。在评价30份材料耐盐性时，若分别采用相对发芽率、相对发芽势、相对芽长或相对根长单独评定，其结果总体趋势一致，但排序先后略有不同。如以相对发芽率为主要指标加以考量，甘农3号苜蓿的耐盐性较强；如用相对发芽势评定，新牧1号苜蓿则最不敏盐。采用隶属函数将上述4个指标综合评定，中苜1号紫花苜蓿总得分最高，耐盐性最强；陇东苜蓿总得分最低，耐盐性最弱(见表6)；而以相对发芽率高使耐盐性排序靠前的甘农3号苜蓿，综合排序为第9；以相对发芽势排名靠前的新牧1号苜蓿，综合排序为第10。依据耐盐性排序，供试30份种质可划分为耐盐、中度耐盐和敏盐三种类型：耐盐种质有10份材料，耐盐性能依次为中苜1号>Magna601>公农1号>龙牧806>骑士苜蓿>皇后>敖汉苜蓿>草原2号>甘农3号>新牧1号；中度耐盐种质有11份材料，耐盐性能依次为阿迪娜>金皇后>中草3号>草原1号>BR4010>康赛>龙牧803>惊喜>润布勒>肇东苜蓿>三得利；敏盐种质有9份材料，能依次为阿尔冈金>草原4号>新疆大叶苜蓿>赛特>草原3号>准格尔苜蓿>WL323>驯鹿苜蓿>陇东苜蓿。

表6 不同紫花苜蓿品种耐盐性综合评价得分

种子萌发期是植物整个生育期中最重要、最脆弱的时期，萌发过程因受自身基因和外界环境因素的共同影响也是一个非常复杂的生理生化过程。种子能否在盐胁迫下萌发成苗，是盐渍化环境中植物生长发育的前提，因此萌发期植物耐盐性研究具有较为重要的理论意义和实用价值。植物的耐盐性是由多基因共同控制和多种活动共同作用的，而且不同植物的耐盐机理也不尽相同[20]。薛莉等[21]研究表明，植物不同时期对盐胁迫环境的敏感度不同，种子的萌发期是最敏感的时期之一[22～ 23]。本文通过种子萌发期相关指标的测定分析，发现30份试验材料的相对发芽率、相对发芽势和相对根长均随着盐溶液浓度升高而不断增加，耐盐性则呈现下降趋势，低浓度盐胁迫对种子萌发具有促进作用，胁迫强度增强则会抑制种子萌发[20]。中苜1号苜蓿属于耐盐品种，耐盐性备受赞誉[24]，本文隶属函数的综合评价结果，使中苜1号苜蓿的这一优良抗性再次得到验证。此外，隶属函数综合评价结果，将供试30份材料按照耐盐性强弱分为耐盐、中度耐盐和敏盐三类，其中中苜1号苜蓿耐盐性最强，陇东苜蓿耐盐性最弱。