徐佳陵，曾文官，袁延超，邢會(huì)賢，王浩然，毛麗麗，宋憲亮，孫學(xué)振

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018)

陸地棉種質(zhì)資源萌發(fā)出苗期耐鹽性鑒定

徐佳陵，曾文官，袁延超，邢會(huì)賢，王浩然，毛麗麗，宋憲亮，孫學(xué)振

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018)

本試驗(yàn)在人工培養(yǎng)箱中采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的NaCl模擬鹽脅迫，通過(guò)計(jì)算相對(duì)發(fā)芽率的耐鹽指數(shù)，對(duì)196份陸地棉種質(zhì)材料進(jìn)行了抗鹽鑒定和評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：不同材料的耐鹽水平存在顯著差異，7.65%的材料表現(xiàn)高耐鹽，16.84%的材料表現(xiàn)耐鹽；不同來(lái)源材料間的耐鹽性差異較大，國(guó)內(nèi)材料要好于國(guó)外材料，其中以新疆、山東的耐鹽材料所占比例較高。通過(guò)試驗(yàn)初步篩選出15份高耐鹽材料，可為以后陸地棉耐鹽育種和耐鹽機(jī)理研究的材料選用提供參考。

陸地棉；種質(zhì)材料；鹽脅迫；相對(duì)發(fā)芽率；耐鹽指數(shù)

AbstractThis research was conducted in artificial incubator with 0.4% NaCl to stimulate salt stress, through calculating the salinity tolerance index of relative germinate rate, the salt tolerance of 196 upland cotton germplasms was evaluated at germination stage. The results showed that the salt tolerance levels varied significantly for different germplasm resources, and 7.65% and 16.84% germplasm resources were identified as high salt tolerance and salt tolerance respectively. The salinity tolerance index of different sources of upland cotton also had significant differences. Compared with foreign germplasms, more domestic genotypes showed salt tolerance and most of them came from Xinjiang and Shandong Province. Through preliminary screening, total 15 high salt-tolerant germplasms were identified, which could be used in salt tolerance mechanism research and breeding of cotton.

KeywordsUpland cotton; Germplasms; Salt stress; Relative germination rate; Salinity tolerance index

棉花為錦葵科棉屬，是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，因其具喜光照、耐鹽、抗旱等特點(diǎn)而成為開(kāi)發(fā)鹽堿地的先鋒作物[1]。棉花的耐鹽性是一個(gè)復(fù)雜性狀，涉及基因型、發(fā)育時(shí)期、鹽分種類(lèi)、鹽分濃度以及與其它脅迫相互作用等多種因素，對(duì)于棉花耐鹽機(jī)理的研究還存在著不同的看法和爭(zhēng)論[2]。近年來(lái)我國(guó)棉田逐漸向邊遠(yuǎn)、旱薄和鹽堿地集中，對(duì)棉花品種提出了更高的耐鹽性要求。加強(qiáng)耐鹽種質(zhì)的鑒定和篩選，對(duì)于棉花耐鹽機(jī)理研究和抗(耐)鹽新品種選育具有重要意義。

關(guān)于棉花耐鹽鑒定的方法和指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已做了大量研究。發(fā)現(xiàn)棉花在不同生育階段有著不同的耐鹽能力，成株期耐鹽能力相對(duì)較強(qiáng)，萌發(fā)出苗期相對(duì)敏感，因此后者是耐鹽性鑒定的關(guān)鍵時(shí)期[3]；少量研究進(jìn)行了成株期或花粉耐鹽鑒定[4]。目前，棉花萌發(fā)期耐鹽性鑒定多采用0.4% NaCl脅迫法[5]，使用發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)等作為萌發(fā)期耐鹽篩選的指標(biāo)[6-9]。李函利等[10]對(duì)179份不同來(lái)源的低酚棉種質(zhì)進(jìn)行了萌發(fā)期耐鹽鑒定，篩選出豫無(wú)424、衡無(wú)87-306等58個(gè)耐鹽品種；劉礻韋等[11]從12個(gè)陸地棉品種的耐鹽性鑒定中篩選出冀棉27和冀棉863等耐鹽品種；邵冰欣等[12]鑒定了136份陸地棉種質(zhì)的耐鹽性，篩選出10份耐鹽材料；魏俊梅[13]從24個(gè)陸地棉品種(系)中初步篩選出4個(gè)較耐鹽的品系。上述研究篩選出的耐鹽或抗鹽種質(zhì)材料，為篩選耐鹽候選基因提供了基礎(chǔ)材料，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)我國(guó)棉花種質(zhì)耐鹽水平總體上還較低并且遺傳基礎(chǔ)狹窄[14]，有必要進(jìn)一步擴(kuò)大耐鹽種質(zhì)篩選范圍。因此本研究特對(duì)不同來(lái)源的196份陸地棉種質(zhì)材料進(jìn)行萌發(fā)出苗期耐鹽鑒定，以期篩選出耐鹽性較強(qiáng)的種質(zhì)，為后續(xù)耐鹽機(jī)理研究和耐鹽育種提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

選取196份陸地棉種質(zhì)組成自然群體，包括推廣品種、種質(zhì)系、高代品系和國(guó)外品種(系)，其中來(lái)自山東省71個(gè)、河南省9個(gè)、河北省20個(gè)、新疆自治區(qū)16個(gè)、中棉所26個(gè)、湖北省7個(gè)、遼寧省4個(gè)、北京市4個(gè)、山西省3個(gè)、江蘇省2個(gè)、陜西省2個(gè)、四川省2個(gè)、安徽省1個(gè)、云南省1個(gè)、上海市1個(gè)、海南省1個(gè)，以及美國(guó)16個(gè)、前蘇聯(lián)4個(gè)、其它外國(guó)地區(qū)6個(gè) (表3)。試驗(yàn)用種產(chǎn)自2013、2014年在山東泰安種植收獲的正常成熟棉花。

1.2發(fā)芽率測(cè)定

先對(duì)種子進(jìn)行濃硫酸脫絨，然后選取飽滿一致的種子用0.1% HgCl2消毒15 min，洗凈晾干備用。處理設(shè)置鹽濃度為0.4%(鹽濃度為NaCl質(zhì)量占干石英砂的重量比)，對(duì)照加等量水，分別設(shè)置3個(gè)重復(fù)。每個(gè)處理100粒種子，間隔一定距離均勻擺放在發(fā)芽盒內(nèi)的砂床上，表面覆蓋石英砂3 cm，將砂面鋪平。在培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，溫度和相對(duì)濕度分別保持在(28±1)℃和(80±2)%。第7天統(tǒng)計(jì)正常發(fā)芽種子數(shù)并計(jì)算發(fā)芽率，計(jì)算公式為：

發(fā)芽率(%)=正常萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)×100

相對(duì)發(fā)芽率(%)=鹽脅迫下發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率×100

1.3耐鹽指數(shù)計(jì)算及分級(jí)

參照劉妍妍等[15]的方法，分別計(jì)算各個(gè)供試材料的耐鹽指數(shù)(Xi)，并根據(jù)陸地棉種質(zhì)耐鹽性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)進(jìn)行耐鹽性分級(jí)。計(jì)算公式為：

Xi(%)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)×100 。

式中，X代表某供試材料的相對(duì)發(fā)芽率，Xmax、Xmin分別表示相對(duì)發(fā)芽率的最大和最小值。

表1陸地棉種質(zhì)耐鹽性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[15]

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用SPSS Statistics 23.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1供試陸地棉種質(zhì)耐鹽性分級(jí)

相對(duì)發(fā)芽率方差分析結(jié)果(表2)表明，在0.4%鹽脅迫下各材料的相對(duì)發(fā)芽率存在極顯著差異(P﹤0.01)，重復(fù)間差異不顯著(P﹥0.05)，試驗(yàn)結(jié)果能夠反映材料間遺傳上的差異。

表2鹽脅迫下棉花種子相對(duì)發(fā)芽率的單因素方差分析

注：**表示 0.01水平(雙尾)差異顯著。

利用2013、2014年種子相對(duì)發(fā)芽率的平均值，計(jì)算出各材料的耐鹽指數(shù)，并依據(jù)表1列出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行耐鹽分級(jí)，結(jié)果列于表3。耐鹽指數(shù)值越大，耐鹽性越強(qiáng)。分級(jí)結(jié)果表明供試材料可分為5類(lèi)，包括以邯682為代表的高耐鹽材料15份，占7.65%；以冀合713為代表的耐鹽材料33份，占16.84%；以09H0944為代表的中耐鹽材料49份，占25%；以山大7號(hào)為代表的鹽敏感材料67份，占34.18%，以Local cotton-2為代表的高敏感材料32份，占16.33%。

表3 196份陸地棉種質(zhì)的名稱(chēng)、來(lái)源及耐鹽性

來(lái)源名稱(chēng)耐鹽指數(shù)(%)耐鹽級(jí)別來(lái)源名稱(chēng)耐鹽指數(shù)(%)耐鹽級(jí)別河北邯682100.01山東BZ1101839.474山東遼17/05642F797.241中棉所中棉所5839.364新疆新陸早9號(hào)92.791美國(guó)蘭布萊特GL-F39.344新疆新陸早36號(hào)92.491山東河北-739.224山東魯創(chuàng)棉11791.381四川巴州7051gl39.214中棉所CF43/291.011山東NK990638.894山東海陸11190.151北京中植棉2號(hào)38.554中棉所4133Bt88.941湖北鄂抗棉9號(hào)38.464新疆09H099386.271中棉所sGK中98038.234中棉所中棉所4185.621山東魯626937.684山東10T138-184.691山東NK-437.674山東魯棉研28號(hào)84.521河北邯620337.644上海滬74951381.191美國(guó)TAM96WD-1837.614山東魯761981.011越南越南2437.424新疆新陸早42號(hào)80.181山東魯1709系36.844河北冀合71376.292前蘇聯(lián)611波35.964中棉所9963375.712山東山農(nóng)SF0635.824山東山大8號(hào)74.182新疆石河子13235.824山東K83673.532河南SGK錦科1635.524中棉所中棉所6073.432四川開(kāi)棉1號(hào)35.434山東DLN-1173.292河南豫棉5號(hào)35.414山西山西兔毛角蛋白71.812美國(guó)純系35.224山東BZ35171.362新疆石河子-6235.204新疆新陸早12號(hào)70.532河北冀棉1號(hào)34.844河北冀農(nóng)大94-770.12贊比亞贊比亞5號(hào)34.744前蘇聯(lián)152夫69.842中棉所中棉所8034.514山西運(yùn)136969.742山東銀興棉4號(hào)34.454山東SN07母本69.692新疆新陸早47號(hào)33.094新疆09H094769.462美國(guó)貝爾斯諾31.564前蘇聯(lián)司476869.362美國(guó)ND-131.294美國(guó)德字棉45-92068.862遼寧遼08(4478)40531.014山東A35168.562河北衡水70-30330.264河南百棉一號(hào)68.172河北冀58930.234山東RX-767.462山東魯棉研22號(hào)29.604河北冀棉16967.402山東德夏棉1號(hào)29.524新疆新陸早13號(hào)67.362湖北鄂090427.834湖北荊N266.852山東魯棉研21號(hào)27.334山東DLN-966.632法國(guó)Boygland26.734湖北荊429966.522美國(guó)Acala1517-9926.674山東瑞棉1號(hào)65.832山東魯棉研36號(hào)26.404北京中資255165.312河北衡無(wú)酚108626.264中棉所中棉所4965.062山東11N49626.234美國(guó)TM-164.562中棉所1000826.234山東A35463.712新疆石河子-4526.044山東HM-1162.052山東鑫秋1號(hào)25.364山東001/98-461.102新疆09H094225.254

表3(續(xù))

來(lái)源名稱(chēng)耐鹽指數(shù)(%)耐鹽級(jí)別來(lái)源名稱(chēng)耐鹽指數(shù)(%)耐鹽級(jí)別山東白馬河61.012山東K63825.154安徽光子棉60.572山東魯無(wú)40124.834新疆09H094459.793中棉所Localcotton-124.604山東魯HB2259.513美國(guó)TAM91C-95LS24.434中棉所中棉所4459.263江蘇J381異常棉24.124山東08XL-1959.253中棉所83824.114陜西陜935359.173山東魯種棉1號(hào)23.784山東魯715158.153美國(guó)ATSTATION23.254河北農(nóng)大棉13號(hào)57.943山東山東大鈴23.234山東RX-657.553澳大利亞AOC23.214山東德利農(nóng)5號(hào)57.313山東創(chuàng)魯1號(hào)23.164河南錦科2號(hào)56.783河北邯10322.414山東NX08-856.423山東WC-T-421.784山東JH23/TAMGYF-F956.373美國(guó)新棉33B芽黃21.714河北銀碩11656.103山東魯棉研37號(hào)21.714河北邯棉10256.073山東08XL-2521.184山東SN121255.663湖北荊N321.174山東聊棉6號(hào)55.293山西晉棉4420.854山東魯700355.013北京科遺2號(hào)20.384新疆新陸早24號(hào)54.943山東山大7號(hào)20.164遼寧遼無(wú)48554.443遼寧遼無(wú)215219.935中棉所SGK中17753.613中棉所中棉所4319.805山東魯56653.323中棉所中棉所7919.655山東08惠民品系53.113美國(guó)派德蒙特克里夫19.435山東德利農(nóng)10-152.853美國(guó)TAM04SID84-219.145山東SN07父本52.763河南鄧縣長(zhǎng)絨19.145河南錦科17852.273河南棉鄉(xiāng)9號(hào)19.035山東魯棉研32號(hào)51.663河北冀豐10618.935新疆新陸早8號(hào)51.323前蘇聯(lián)克克180018.755河北邯515851.013美國(guó)DP9018.585山東銀興02950.703河南豫棉21號(hào)18.285中棉所644Camboida49.603山東水滸72-918.265河北邯30549.403美國(guó)TAM06WE62-418.215河北冀豐90849.033江西棉種889118.215山東魯無(wú)1248.873中棉所中棉所3518.135山東DLN-748.873湖北湖北低酚棉18.115山東山農(nóng)SF0848.863山東WC-T-717.645中棉所中棉所6448.493山東FR20615.135山東山農(nóng)棉9號(hào)48.163山東BZ1101414.665陜西陜236548.013中棉所中0102X-10-114.565河北創(chuàng)棉3號(hào)45.233河北冀265813.675河南豫棉9號(hào)44.983山東WC-T-512.825山東A14244.943山東魯創(chuàng)棉7711.345遼寧遼無(wú)120144.923新疆09H095110.525中棉所中棉所6944.693山東零式低酚棉10.455中棉所中50714543.753江蘇蘇棉12號(hào)9.925北京銀棉9943.103云南滇中-7陸7.285美國(guó)TAMB182-3342.533阿富汗阿富汗棉6.485中棉所中542.213坦桑尼亞尤卡21/13.915山東嘉星1號(hào)41.143中棉所中1292.585河北冀棉95840.843中棉所G.mexicanum1.045湖北輻射1號(hào)39.724中棉所Localcotton-205

總體上看，耐鹽材料(高耐、耐鹽)有48份，占24.49%；不耐鹽材料(鹽敏感、高感)有99份占供試材料的50.51%，可見(jiàn)鹽敏感材料所占比例較高，供試材料總體耐鹽水平較低。在進(jìn)行棉花耐鹽育種的親本選配時(shí)，非常有必要進(jìn)行耐鹽性鑒定篩選。根據(jù)耐鹽級(jí)別，本試驗(yàn)篩選出的前10位高耐鹽材料依次為邯682、遼17/05642F7、新陸早9號(hào)、新陸早36號(hào)、魯創(chuàng)棉117、CF43/2、海陸111、4133Bt、09H0993、中棉所41；位于前10位的高感材料依次為L(zhǎng)ocal cotton-2、G.mexicanum、中129、尤卡21/1、阿富汗棉、滇中-7陸、蘇棉12號(hào)、零式低酚棉、09H0951、魯創(chuàng)棉77，這可為后續(xù)棉花耐鹽親本選配和耐鹽機(jī)理的研究選材提供參考。

2.2不同來(lái)源陸地棉材料耐鹽性分析

比較發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源供試材料的耐鹽水平差異較大，總體來(lái)看國(guó)內(nèi)材料要好于國(guó)外材料，國(guó)內(nèi)育成的材料中達(dá)到高耐和耐鹽級(jí)別的占25.88%，而國(guó)外材料只有15.38%(表4)。

對(duì)于國(guó)內(nèi)材料而言，省份間材料的耐鹽水平差異也較大。綜合來(lái)看新疆、山東、中棉所育成的材料耐鹽性較好。從高耐鹽材料所占比例看，新疆最高為25.00%，其次是中棉所(11.54%)；從本研究中耐鹽材料所占比例看，來(lái)自新疆的材料最高(18.75%)，其次為山東(18.31%)，這可能與山東和新疆棉田鹽堿地所占比例較大有關(guān)。因此建議在以后耐鹽育種工作中可以重點(diǎn)考慮從上述來(lái)源進(jìn)行引種，同時(shí)兼顧引進(jìn)國(guó)外耐鹽材料，豐富遺傳資源，從而提高育成品種的耐鹽性。

表4不同來(lái)源陸地棉種質(zhì)資源耐鹽性表現(xiàn)

3 討論與結(jié)論

近年來(lái)，我國(guó)耕地日益減少，充分利用我國(guó)北部的鹽堿地發(fā)展棉花等經(jīng)濟(jì)作物，對(duì)于緩解我國(guó)棉糧爭(zhēng)地矛盾，保證糧食安全和棉花等經(jīng)濟(jì)作物有效供給具有重要意義。這對(duì)棉花耐鹽種質(zhì)篩選和進(jìn)一步提高棉花耐鹽水平提出了要求。本研究采用溫室砂培法模擬鹽脅迫，通過(guò)發(fā)芽率的耐鹽指數(shù)對(duì)196份陸地棉材料進(jìn)行了耐鹽性分級(jí)，該方法已在小麥[15，16]、玉米[17，18]、白菜[19]等作物上使用，并篩選得到一些耐鹽材料。本試驗(yàn)將196份材料分為高耐、耐鹽、中耐、鹽敏感、高感5類(lèi)，其中耐鹽材料48份(高耐鹽材料15份，耐鹽材料33份)，鹽敏感材料99份(高感材料32份，敏感材料67份)。在0.4% NaCl脅迫下，這批材料中只有不足25%的材料表現(xiàn)耐或高耐鹽，耐鹽材料總體占比較低，此結(jié)果與劉國(guó)強(qiáng)[20]、張麗娜[14]、李函利等[10]對(duì)其它陸地棉材料鑒定結(jié)果一致。比較不同來(lái)源材料的整體耐鹽性，國(guó)內(nèi)材料要好于國(guó)外材料，國(guó)內(nèi)材料中以新疆、山東、中棉所的耐鹽材料所占比例最多。這些結(jié)果為耐鹽材料的引進(jìn)和選用提供了參考，但也需指出，由于本試驗(yàn)中供試材料(尤其國(guó)外材料)數(shù)量有限，要準(zhǔn)確反映不同材料來(lái)源地的棉花種質(zhì)耐鹽水平，還需抽取更多材料進(jìn)行深入研究。

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SaltToleranceEvaluationatGerminationStageofUplandCottonGermplasms

Xu Jialing, Zeng Wenguan, Yuan Yanchao, Xing Huixian, Wang Haoran, Mao Lili, Song Xianliang, Sun Xuezhen

(CollegeofAgronomy,ShandongAgriculturalUniversity/StateKeyLaboratoryofCropBiology,Taian271018,China)

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.09.006

2017-06-05

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系棉花創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(SDAIT-03-03，SDAIT-03-05)；山東農(nóng)業(yè)大學(xué)鹽堿地改良項(xiàng)目；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31601253)；山東省農(nóng)業(yè)良種工程項(xiàng)目(2014LZ)

徐佳陵(1990—)，男，碩士研究生，研究方向：棉花耐鹽分子機(jī)理。E-mail：1348573856@qq.com

宋憲亮(1972—)，男，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事棉花遺傳育種研究。E-mail：songxl999@163.com 孫學(xué)振(1963—)，男，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事棉花栽培生理研究。E-mail：sunxz@sdau.edu.cn

S562.033

A

1001-4942(2017)09-0032-05