6个桑树品种的耐盐性鉴定试验

朱光书 林 强 邱长玉 曾燕蓉 张朝华 李 韬 卢 德 朱方容

(广西壮族自治区蚕业科学研究院，南宁 530007)

植物在整个生命周期中会遭遇来自外界环境的生物和非生物胁迫[1]，常见的非生物胁迫因子有气候方面的寒冷、高温、干旱和土壤方面的贫瘠、盐渍等，其中由盐渍土壤引起的盐胁迫是严重影响植物生长和大田经济作物产量的主要因素之一。盐胁迫是指植物生长在高浓度盐环境下而受到高渗透势的影响，土壤溶液高渗透势可降低植物对土壤中养分和水分的吸收，从而抑制植物的生长。产生盐胁迫的盐渍土壤包括盐土和碱土以及各种盐化、碱化的土壤。盐土中含大量对作物生长有明显危害的可溶性盐，碱土的土壤胶体中含有较多危害植物生长和改变土壤性质的交换性钠。盐渍土壤主要集中分布在内陆干旱、半干旱地区，滨海地区也有较广泛分布。据不完全统计，全球盐碱地约占地球陆地总面积的7.6%，我国1亿hm2的耕地面积中有667万hm2的盐渍化土壤和0.346亿hm2的盐碱荒地[2-3]。如何开发利用盐渍土壤资源是关系当今农业发展和社会可持续发展的重点研究课题。

面对外界不良环境因子的各种胁迫，植物一般通过自身的各种生理生化反应来调节其适应能力[4]，人们也通过耕作施肥、水利措施、覆盖技术、化学措施和种植抗逆性强的品种等各种技术途径与手段来提高植物特别是农作物对不良环境因子的耐受性，达到提高产量减少生产损失的目的。其中，种植抗逆性强的农作物品种在改良与利用盐渍土方面较其他途径具有长效性和高效性等特点，能产生良好的社会效益和经济效益，已有相关报告指出羊草、苜蓿、杨树、刺槐、怪柳等植物具有良好的耐盐性[5-7]。农作物抗性育种可以通过利用现有种质资源筛选耐盐品种、利用基因工程培育耐盐品种、利用远缘杂交培育耐盐品种等方式完成，而利用现有种质资源筛选耐盐品种具有方法简单、节省成本、见效快等诸多优点。目前鉴定植物品种的抗逆性基本是在种子萌芽期和幼苗期模拟胁迫环境开展试验，例如通过测定植物种子经一定浓度NaCl溶液处理后的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等指标评价植物的耐盐性，已有大豆[8]、豇豆[9]、玉米[10]、水稻[11]、水榆花楸[12]、茶花凤仙[13]等植物采用该方法进行耐盐性鉴定。

我国栽桑养蚕历史悠久，历经5 000多年的薪火相传[14]。桑叶作为家蚕最适合的天然饲料，一直囿于“重蚕轻桑”的影响而得不到业界的重视。2011年广西壮族自治区政府提出的“立桑为业”及2012年向仲怀院士提出的“发展生态桑产业”，指明了桑树遗传育种乃至整个蚕桑产业转型升级的方向[15]。近几年，业内科研工作者就如何利用桑树具有的耐寒、耐旱、耐涝、耐盐碱等独特优势，鉴定选拔能有效治理土地沙漠化、石漠化、盐碱化及用于矿山等生态脆弱地区生态修复的强抗逆性桑树品种开展了各种科学试验。祝娟娟等[16]对盐胁迫下不同桑品种的种子萌发特性进行研究的结果表明，低浓度NaCl溶液可促进桑种子的萌发，高浓度的NaCl溶液对桑种子萌发有抑制作用，并指出桑树品种桂桑优62的种子耐盐性最强；刘雪琴等[17]通过对多个桑树杂交组合F1代的耐盐性和耐旱性鉴定，筛选出能用于滨海滩涂盐碱地植被恢复的优良杂交组合桂桑优62。本试验则以桑特优2号等6个桑树品种的实生苗为材料，种植在可移动植物LED光照循环水培装置的盐水溶液中，研究不同浓度NaCl胁迫对供试桑树实生苗生长过程中各生命指标的影响，以期筛选出耐盐性强的桑树品种，用以修复盐碱地的植被。

1 材料与方法

1.1 桑树品种及主要试剂

6个供试桑树品种分别是二倍体的桂桑优12、桂桑优62、抗青283×抗青10和三倍体的桂桑5号、桑特优2号、桂桑6号，其中桂桑优12、桂桑优62、桂桑5号、桑特优2号和桂桑6号由广西壮族自治区蚕业科学研究院育成，杂交组合抗青283×抗青10由广东省湛江市蓖麻蚕科学研究所育成[18-20]。NaCl(化学纯)购自重庆川东化工(集团)有限公司，大量元素水溶肥料购自世多乐(青岛)农业科技有限公司。

1.2 桑种子播种培育及桑苗在水培装置的种植

2017年4月26日，在广西壮族自治区蚕业科学研究院桑树资源圃4号地选地150 m2播种供试桑树品种的种子，并进行统一的肥培管理。待种子萌发培育的桑苗木质化后，于同年8月中旬选取大小基本一致(桑苗茎部青黄交接处直径约0.4 cm)的桑苗移栽至水培实验室的可移动植物LED光照循环水培装置(水培车，发明专利号ZL201410348053.2)。水培车每天光照时间设为10 h(8:00-18:00)，水培液每小时循环流动1次，每次流动5 min；各供试桑树品种的桑苗在每部水培车上均种植56株，按水溶肥料与水溶液体积比加入定量的大量元素水溶肥料，每隔7 d更换1次清水和水溶肥；桑苗在水培车上种植成活以后，以桑苗青黄交接处为起点往上留2 cm进行统一剪伐，使桑苗重新发芽抽枝。待新枝长到10 cm左右即可开展桑苗在无盐条件下的生长情况调查(第1次调查)。

1.3 桑苗的盐胁迫处理及调查项目

用自来水(pH≈7)和化学纯NaCl配置质量浓度为2 g/L、4 g/L、6 g/L的盐溶液，清水(NaCl质量浓度为0)作为空白对照(CK)。即试验在4部水培车上进行，每部水培车装载一个固定浓度的盐溶液作为桑苗种植培养液。第1次全部参试桑苗都用同样的清水种植成活，待第1次调查结束后随即把水培车的清水换成相应浓度的盐溶液，桑苗每天的光照时间和水培液循环流动频率不变；桑苗在各种浓度的盐溶液中生长7 d后即可开展调查，之后每隔7 d调查1次，前后共调查5次。各供试品种选定20株长势较均匀的桑苗，并标上编号以便调查。调查桑苗的枝高、叶片数、最大叶片长、最大叶片宽、受害叶片数和枯死株数作为调查指标。本文的分析数据为加盐后第14天的调查结果。

1.4 计算和统计分析

桑苗受害分级标准：0级，无受害叶；1级，仅有1片叶轻微萎凋；2级， 1/3的叶片萎凋或有3片叶正常；3级， 1/2的叶片萎凋或有2片叶正常；4级， 2/3的叶片萎凋或有1片叶正常；5级，叶片全部萎凋(记为枯死)。

调查株高、叶片数、最大叶长、最大叶宽的相对生长量。相对生长量=第N次调查值-加盐前的调查值，式中的“第N次调查值”分别代表第2、3、4次的调查值。

受害指数=∑(级别代表值×本级病株数)/(调查总株数×最高级代表值)×100%。

死亡率=(枯死株数/调查总株数)×100%。

用MICROSOFT OFFICE EXCEL 2003进行数据的方差分析和相关分析。经过对每次调查结果的分析比较，发现桑树的株高、叶片数、最大叶长、最大叶宽、受害指数和死亡率在加盐胁迫处理后第14天的调查最具代表性，故各品种桑苗的性状调查值以第3次的调查值进行计算分析。

2 结果与分析

2.1 供试桑品种的桑苗在盐胁迫下的受害指数和死亡率比较

调查结果见表1。NaCl质量浓度在2～6 g/L范围内的盐胁迫处理对桑苗的生长是有影响的，且同一桑品种的不同盐胁迫浓度处理之间、同一盐胁迫浓度处理的不同桑品种之间的差异极显著。不同盐胁迫浓度对不同桑品种的影响也不同。2 g/L NaCl溶液胁迫处理没有发现枯死植株，对桂桑优12、桑特优2号的毒害更是轻微；4 g/L NaCl溶液胁迫处理时，各品种桑苗的受害指数均超过了40%，受害指数最低的2个品种是桑特优2号和桂桑5号，分别为42.18%和45.09%，但有的桑品种未发现枯死植株，如桂桑优62、桑特优2号、桂桑6号；以6 g/L NaCl溶液胁迫处理时，各供试桑品种均出现枯死植株，死亡率1.85%～33.93%，死亡率最低的桑品种是桂桑优12，各供试桑品种的受害指数为45.11%～76.77%,受害指数最低的品种是桂桑优12。

2.2 供试桑品种的桑苗在盐胁迫下的枝叶生长情况比较

如表1～2所示：第3次调查(试验14 d)桑苗枝叶生长性状(相对株高、相对叶片数、相对最大叶长、相对最大叶宽)，可发现在不同浓度盐胁迫处理间、不同桑品种间以及盐胁迫浓度与桑品种的交互作用均差异极显著。NaCl质量浓度≤4 g/L时，每个桑树品种桑苗的株高、叶片数、最大叶长和最大叶宽与其在盐胁迫处理前相比均有所增长，但随着盐胁迫浓度的增加大部分生长性状的相对增加量越来越小，桑苗整体生物量递增越来越慢，其中比较特殊的是桂桑优12和桂桑6号在2 g/L NaCl溶液胁迫处理组的相对株高、相对叶片数、相对最大叶长、相对最大叶宽均高于对照组(清水处理组)，特别是桂桑优12的表现尤为突出，以上几项调查指标分别比对照组高了9.27 cm、3.00 cm、4.28 cm、2.49 cm；桑特优2号和抗青283×抗青10在2 g/L NaCl溶液胁迫处理组的叶片数增长量高于清水处理对照组，桂桑优12在4 g/L NaCl溶液胁迫处理组和抗青283×抗青10在2 g/L NaCl溶液胁迫处理组的最大叶长增长量高于对照组。另一方面，供试桑品种桑苗有的生长性状指标在NaCl质量浓度>4 g/L时停止增长，详见6 g/L NaCl胁迫处理时桂桑优62和桂桑6号的株高调查数据，抗青283×抗青10、桂桑5号和桂桑6号的最大叶长及桂桑5号和桂桑6号的最大叶宽调查数据。试验结果表明，各供试桑品种的桑苗在NaCl质量浓度≤4 g/L的胁迫条件下基本上是可以成活的；有的供试品种的桑苗在6 g/L NaCl胁迫处理时则出现比较严重的生长停滞甚至枯死现象，而桂桑优12和桑特优2号的桑苗虽然生长速度也受到较严重抑制，但是各项生长性状指标还是有所增长。

比较发现，2 g/L NaCl胁迫时桑苗相对生长量表现较好的桑品种是桂桑优12、桂桑6号和抗青283×抗青10，4 g/L NaCl胁迫时表现较好的桑品种是桂桑优12，6 g/L NaCl胁迫时表现较好的桑品种是桑特优2号和桂桑优12。综上可知，在2～6 g/L NaCl胁迫条件下桑苗一直处于生长状态的桑品种是桂桑优12和桑特优2号。

表1 6个桑树品种的桑苗在不同盐胁迫浓度下的生存及枝叶生长状况比较

表2 6个桑树品种的桑苗在不同盐胁迫浓度下生存及枝叶生长性状数据的方差分析

2.3 盐胁迫下桑苗枝叶生长性状与受害情况的相关性分析

对桑苗在盐胁迫条件下枝叶生长性状、受害指数、死亡率之间的关系进行相关分析，结果见表3～5。由表3可知，相对株高、相对最大叶长与受害指数在不同盐胁迫浓度处理中一直存在负相关趋势，并且在2 g/L NaCl胁迫时相对最大叶长与受害指数的负相关系数达到显著水平；其他生长性状指标与受害指数的相关系数则不稳定，有正有负。表4的分析结果显示，除2 g/L NaCl胁迫时因死亡率均为0无相关系数外，其他浓度的盐胁迫处理中相对最大叶长与死亡率保持有负相关趋势，但没有达到显著水平，相对株高、相对叶片数和相对最大叶宽的相关系数则是4 g/L NaCl胁迫时为正，6 g/L NaCl胁迫时为负，并且也是没有达到显著水平。由表5则可知，除2 g/L NaCl胁迫时因桑苗的死亡率均为0无相关系数外，其他浓度盐胁迫下桑苗的受害指数与死亡率呈正相关趋势，并且均达到显著水平。综上说明，在本试验设置的盐胁迫浓度范围下能检测到桑树的耐盐性。

表3 桑苗在不同盐胁迫浓度下各生长性状与受害指数的相关系数

表4 桑苗在不同盐胁迫浓度下各生长性状与死亡率的相关系数

表5 桑苗在不同盐胁迫浓度下受害指数与死亡率的相关系数

3 讨 论

3.1 低浓度盐胁迫对桑树的生长有一定促进作用

桂桑优12和桂桑6号桑苗的株高、叶片数、最大叶长等4个性状的相对值增长量在2 g/L NaCl胁迫时均高于清水对照处理，尤以桂桑优12表现最为突出。因此认为：适度含盐的环境对桑树的生长并不是有百害而无一利，桑树在一定盐浓度的土壤里种植不仅能成活，而且相对于无盐环境还能生长得更好，这与祝娟娟等[16]开展的桑树种子耐盐性测定试验结果一致。至于不同桑树品种种植土壤有益于其生长的盐浓度临界值是多少，还有待于进一步研究探讨。本试验中，桑苗个别生长性状的相对值增长量在高浓度盐胁迫下显著高于低浓度盐胁迫时的增长量，其他性状则相反，即：一定浓度的盐胁迫对桑树植株的大部分生长性状有明显的抑制作用，但可能会对植株的某些生长性状起到促进作用，如4 g/L NaCl胁迫时桑特优2号的相对最大叶长增长较多。因此认为，盐胁迫对桑树的影响是非常复杂的，盐胁迫下桑树的各种生理生化作用均有可能发生不同程度的变化。

3.2 桑树可以在水培条件下生长

桑树是多年生木本植物，属于蔷薇目(Rosales)桑科(Moraceae)桑属(MorusL．)[21]。传统的木本植物在水溶液中种植成功的报道相对罕见，而本次试验将供试桑树品种的桑苗在水培环境下进行耐盐性测试，整个试验包括先期的清水栽培共历时30 d，打破了木本植物的常规种植条件，桑树完全能在水培环境下生长、成活。这一结果拓宽了我们对桑树适应能力的认识，也为业界解释桑树是三峡库区消落带能存活的极少数木本植物之一[22]增加了试验证据，再次证明将桑树作为库区消落带生态屏障区建设优良树种的可行性。其次，相对于采用土壤盆栽方式测定桑树的耐盐性，采用水培车种植供试桑苗具以下3个优点：一是能确保桑苗一直生长在含盐环境中；二是可以随时检测水培液中的NaCl浓度，保证其均匀、稳定；三是试验的可重复性强，易于操作。水培车种植供试桑苗的生长环境还可以调节得更加接近实际的盐渍土壤，因此利用水培车开展桑树耐盐性试验能够准确、客观地筛选出耐盐性强的桑树品种，同时也为下一步研究盐胁迫对桑树植株的抗氧化特性、渗透调节、光合特性、离子吸收特性等生理生化特性的影响，提供了更为便利的试验条件。

3.3 桑树的耐盐性阈值在品种间存在差异

祝一文等[23]报道强耐盐海水稻“海稻86”可以在NaCl质量浓度为3～5 g/L的环境条件下良好生长。本试验中参试的6个桑树品种的桑苗在4 g/L NaCl溶液中均可以成活，而桂桑优12和桑特优2号在6 g/L NaCl溶液中虽然生长受了一定的抑制，但枝叶生物量一直是增长的，即仍处于生长状态，因此初步认为这2个桑树品种的耐盐阈值在该含盐量之上。某些桑树品种的耐盐阈值可能更高，有必要做进一步的鉴定试验。

在本试验设置的不同梯度盐溶液中，一直处于生长状态的是桂桑优12和桑特优2号的桑苗，桑苗受盐害指数和死亡率最低的桑树品种则均是桂桑优12。因此认为6个供试桑树品种中，桂桑优12的耐盐性最强，可在盐渍土壤地区做进一步的种植试验。