劉玉蘭 段開懷 李皖 張國印 孫堂玉 范文忠

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，吉林132101；第一作者：jllyl@163.com；*通訊作者：273000956@qq.com）

鹽脅迫對野生稻種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

劉玉蘭 段開懷 李皖 張國印 孫堂玉 范文忠*

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，吉林132101；第一作者：jllyl@163.com；*通訊作者：273000956@qq.com）

以3個野生稻品種（系）和常規(guī)稻品種吉粳301（CK）為試驗材料，研究了不同NaCl濃度對野生稻種子萌發(fā)及幼苗生長的影響。結(jié)果表明，鹽脅迫對野生稻和常規(guī)粳稻種子萌發(fā)及幼苗生長的影響不同，NaCl濃度≤0.3%時，鹽脅迫對3個野生稻種子發(fā)芽及幼苗生長沒有影響，但促進吉粳301種子發(fā)芽及幼苗生長；NaCl濃度≥0.5%時，隨著NaCl濃度的增大，3個野生稻種子發(fā)芽率逐漸降低，幼苗的根長、苗長、根冠比逐漸變??；NaCl濃度與3個野生稻種子發(fā)芽率有一定的負(fù)相關(guān)性；NaCl對野生稻幼苗根的抑制作用強于對苗的作用；不同野生稻品種對NaCl溶液的耐受能力不同，從大到小依次為MY-3、延引紅、HY-1。

野生稻；鹽脅迫；種子萌發(fā)；幼苗生長

土壤鹽漬化是世界范圍內(nèi)影響農(nóng)作物生產(chǎn)的主要非生物脅迫因子之一，極大限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展[1-3]。在我國現(xiàn)存的大面積鹽漬化土地中，鈉鹽是形成鹽土的主要鹽類[4]。不同作物或同一種作物不同品種間的耐鹽性不同，通過挖掘作物本身的耐鹽能力，篩選和培育耐鹽作物品種是開發(fā)利用鹽堿地的有效途徑之一[3]。野生稻中蘊藏著豐富的抗逆基因，是我國水稻育種研究的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[5]。

鹽脅迫是影響種子萌發(fā)及幼苗生長的重要因素，研究鹽脅迫下種子的萌發(fā)狀況具有重要的現(xiàn)實意義[6]。目前，關(guān)于鹽脅迫對水稻種子萌發(fā)及幼苗生長的影響報道較多，但多數(shù)集中于粳稻和秈稻，對于野生稻種子的研究尚未有報道。本研究通過對3個野生稻品種和1個常規(guī)稻品種進行不同濃度鹽分脅迫，比較其種子萌發(fā)及幼苗生長的差異，研究其耐鹽性生理指標(biāo)的變化規(guī)律，以期為野生稻種子的耐鹽研究以及耐鹽品種的選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為3個野生稻品種和常規(guī)粳稻品種吉粳301，3個野生稻品種分別為延引紅、HY-1、MY-3，種子于2016年9月采自吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院實習(xí)農(nóng)場野生稻種子資源圃；吉粳301種子由吉林市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2 試驗方法

試驗鹽溶液采用分析純NaCl配制，設(shè)7個濃度處理：0（CK）、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%。

試驗采用玻璃組培瓶紙上發(fā)芽法，在直徑為9 cm的玻璃組培瓶中鋪6層濾紙。以蒸餾水為對照組，分別加入上述不同濃度的NaCl溶液5 mL（此時種子不浸在溶液中，傾斜容器時有少許溶液），每個組培瓶中擺放30粒水稻種子，蓋緊瓶蓋，置于25℃溫室中正常光照下生長；每個處理重復(fù)3次。從置床到第15 d期間每天統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)，計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽相對抑制率等，并從每個重復(fù)中取有代表性的10株測量幼苗的苗高、根長、苗鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量等，計算各性狀的相對抑制率。

1.3 測定指標(biāo)及方法

以胚根突破種皮達到種子長度的一半為種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢[7]。

發(fā)芽率（%）=（發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%；

發(fā)芽勢（%）=（7 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)／供試種子總數(shù)）×100%；

相對發(fā)芽率（%）＝（某一鹽處理下的發(fā)芽率／對照組的發(fā)芽率）×100%；

相對抑制率（%）=（對照值－處理值）/對照值×100%；

圖1 NaCl濃度與參試品種種子發(fā)芽率的相關(guān)性

表1 不同濃度鹽脅迫下各水稻品種的發(fā)芽率和發(fā)芽勢（%）

根冠比＝根鮮質(zhì)量/苗鮮質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和DPS軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對不同野生稻種子萌發(fā)的影響

如表1所示，與CK相比，0.1%、0.3%NaCl濃度處理對野生稻種子的發(fā)芽率影響較小，但促進了吉粳301種子發(fā)芽，參試品種的相對發(fā)芽率均達99%以上；NaCl濃度為0.5%時，野生稻品種發(fā)芽率略低于CK；NaCl濃度≥0.7%時，3個野生稻品種發(fā)芽率極顯著低于CK。說明NaCl濃度較低時對野生稻種子發(fā)芽影響小，但促進了常規(guī)粳稻種子發(fā)芽，NaCl濃度較高時將抑制野生稻種子發(fā)芽。

由圖1可見，NaCl濃度與3個野生稻種子的發(fā)芽率有一定的負(fù)相關(guān)性，HY-1品種的負(fù)相關(guān)性相對較高（R2=0.8966），其次為延引紅（R2=0.8687），再次為 HY-1（R2=0.8466），吉粳301種子的發(fā)芽率與NaCl濃度也有一定的負(fù)相關(guān)性（R2=0.8880）。

2.2 鹽脅迫對不同野生稻品種幼苗生長的影響

根長與株高是植物體外在直接表現(xiàn)受鹽堿脅迫影響程度的生理指標(biāo)，尤其是根最先感知脅迫信息，并逐級向地上部分傳遞，進而對地上生長產(chǎn)生影響[8]。由表2可知，NaCl濃度≤0.3%時，鹽脅迫對3個野生稻品種幼苗根長、苗高的相對抑制率和根冠比基本沒有影響，而吉粳301根冠比隨著NaCl濃度的增大而增大，且不同鹽濃度處理間差異極顯著，在NaCl濃度為0.3%時，吉粳301根長相對抑制率為-17.4%，苗高相對抑制率為-9.1%。說明NaCl濃度較低時對野生稻幼苗生長不會產(chǎn)生影響，但能促進常規(guī)粳稻幼苗生長。NaCl濃度≥0.5%時，隨NaCl濃度的增大，不同野生稻品種幼苗的根長、苗高基本呈逐漸變小趨勢，但遞減幅度比吉粳301小。從根冠比來看，高NaCl濃度下，野生稻根冠比明顯大于吉粳301，說明野生稻品種耐鹽能力比常規(guī)粳稻強。試驗結(jié)果表明，NaCl對野生稻根的抑制作用大于對苗的抑制作用，這可能是由于NaCl多積累在根部的緣故。

表2 不同濃度鹽脅迫下各品種的根冠比及根、苗相對抑制率

表3 相同濃度鹽脅迫下不同野生稻品種發(fā)芽、根長、苗高的相對抑制率 （%）

2.3 相同濃度的鹽脅迫對不同野生稻品種發(fā)芽、根長、苗高的相對抑制率影響

從表3可以看出，不同野生稻品種對鹽脅迫的反應(yīng)不同，從種子萌發(fā)時的發(fā)芽相對抑制率來看，品種耐鹽能力表現(xiàn)為MY-3＞延引紅＞HY-1，且品種間差異極顯著；從幼苗根長、苗高的相對抑制率來看，MY-3和延引紅的耐鹽能力基本相當(dāng)，但均強于HY-1。

3 結(jié)論與討論

鹽脅迫對植物生長發(fā)育最普遍、最顯著的效應(yīng)是抑制植物生長、降低植物的生物量[9-10]。種子萌發(fā)期是耐鹽能力相對較弱的時期，鹽脅迫環(huán)境可減少植物種子對水分的吸收，從而降低細(xì)胞的滲透性，改變種子新陳代謝，抑制種子萌發(fā)[11]。在水稻鹽脅迫相關(guān)研究中，雖然鹽脅迫處理濃度各有不同，但結(jié)果表明鹽脅迫對水稻種子萌發(fā)產(chǎn)生明顯的抑制作用[12]。郭望模等[13]通過對16份耐鹽能力不同的秈、粳、爪哇稻種子進行發(fā)芽試驗，結(jié)果表明，隨著NaCl濃度增加，水稻種子開始發(fā)芽的時間推遲，發(fā)芽過程延長，發(fā)芽率降低。張國新等[14]研究表明，不同水稻品種芽期耐鹽能力不同，品種間發(fā)芽率差異顯著。本試驗結(jié)果表明，低濃度NaCl對野生稻種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、幼苗根、苗生長基本沒有影響，隨NaCl濃度的增大，3個野生稻種子的發(fā)芽率逐漸降低，其幼苗的根長、苗高逐漸變小，當(dāng)NaCl濃度為0.5%時，野生稻種子的發(fā)芽率顯著低于對照，根長、苗高相對抑制明顯增強，當(dāng)NaCl濃度≥0.7%時，3個野生稻種子發(fā)芽率極顯著低于對照；NaCl濃度與 3個野生稻種子發(fā)芽率有一定的負(fù)相關(guān)性，決定系數(shù)（R2）均大于0.84；NaCl濃度≤0.3%時，常規(guī)粳稻吉粳301的發(fā)芽率隨著NaCl濃度的增加而增大，根、苗的抑制率隨著NaCl濃度的增加而減小，在NaCl濃度為0.3%時，吉粳301相對發(fā)芽率為104.0%，根相對抑制率為-17.4%，苗相對抑制率為-9.1%，但高濃度NaCl對吉粳301抑制作用較大，在NaCl濃度為1.1%時吉粳301不能正常發(fā)芽。

在環(huán)境因素作用下，根冠比是經(jīng)過植物體內(nèi)許多基因變化過程和自我適應(yīng)自我調(diào)節(jié)后最終表現(xiàn)出的綜合指標(biāo)[15]。本試驗結(jié)果表明，NaCl濃度≤0.3%時，鹽脅迫對3個野生稻品種的根冠比基本沒有影響，野生稻能夠正常生長發(fā)育；當(dāng)NaCl濃度≥0.7%時，隨著 NaCl濃度的增大野生稻根冠比逐漸減小，鹽脅迫對3個野生稻品種根冠比影響達極顯著差異，說明高濃度的鹽對地下部分的抑制作用相對較大。從根冠比來看，高濃度鹽脅迫下，野生稻根冠比明顯大于吉粳301根冠比，說明野生稻品種耐鹽能力比常規(guī)粳稻強。

從本試驗結(jié)果可以看出，不同野生稻品種耐鹽能力差異較大，耐鹽能力表現(xiàn)為MY-3＞延引紅＞HY-1。

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Effects of Salt Stress on Seed Germination and Seedling Growth of Different Wild Rice

LIU Yulan,DUAN Kaihuai,LI Wan,ZHANG Guoyin,SUN Tangyu,FAN Wenzhong*
（College of Plant Science,Jilin Agricultural Science and Technology University,Jilin 132101,China;1st author:jllyl@163.com;*Corresponding author:273000956@qq.com）

The effects of different concentrations of NaCl on seed germination and seedling growth of wild rice were studied with 3 wild rice varieties（series）and conventional rice variety Jigeng 301（CK）.The results showed that the effects of low concentration of salt stress on seed germination and seedling growth of wild rice and conventional japonica rice was different.When the concentration of NaCl≤0.3%,the effects of salt stress on seed germination and seedling growth of wild rice were little,but it improved the seed germination and seedling growth of Jigeng 301;when the concentration of NaCl≥ 0.5%,with the increase of NaCl concentration,the germination rate,length of root,the height of seedling,root/shoot ratio of wild rice were decreased;the concentration of NaCl had a negative correlation with the germination rate of wild rice;the inhibitory effect of NaCl on the root of wild rice seedling was stronger than that of seedlings;different wild rice varieties had different tolerance to NaCl solution,from big to small,which is MY-3,Yanyinhong,HY-1.

wild rice;salt stress;seed germination;seedling growth

S511.04；Q945.78

A

1006-8082（2017）06-0060-04

2017－08－11

吉林省科技發(fā)展計劃項目（20140101146JC）；吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院作物遺傳育種-校級重點學(xué)科（112012015001）