賀奇 王昕 馬洪文 殷延勃

（寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所，寧夏永寧750105；第一作者：heqi_1820@126.com；*通訊作者：nxnkyyb@163.com）

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全球大約60%的人口以稻米為主要糧食來源。水稻是一種鹽中度敏感作物，土壤中的鹽分會(huì)影響水稻的生長發(fā)育，影響水稻獲得高產(chǎn)[1]。地球環(huán)境的異常變化和人為不合理的灌溉使全球鹽堿地的面積日趨增加，土地鹽堿化是影響水稻生產(chǎn)進(jìn)一步穩(wěn)定發(fā)展的最大制約因素之一[2]。據(jù)估算，我國受鹽侵害的稻田占到了栽培面積的1/5，并且隨著人口劇增、城市化及工業(yè)化的高速發(fā)展，還有擴(kuò)大和蔓延的趨勢[3]。因此，篩選和培育耐鹽性強(qiáng)的水稻品種已成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要研究方向[4]。

鹽脅迫對(duì)水稻的生理生態(tài)特征有著重要的影響[5]，種子萌發(fā)階段極易受到周圍環(huán)境的影響，鹽脅迫是干擾種子萌發(fā)的重要因素[6-7]，植物生長和物種分布決定于種子是否能耐受住萌發(fā)期間的鹽脅迫。寧夏水稻近年來灌溉水資源不足，在土壤鹽分較高的稻區(qū)，經(jīng)常用礦化度較高的溝水補(bǔ)充灌溉水稻，嚴(yán)重影響寧夏水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，對(duì)現(xiàn)有水稻種質(zhì)資源進(jìn)行耐鹽性篩選，挖掘水稻本身的耐鹽能力，創(chuàng)制水稻耐鹽新種質(zhì)，改良提升水稻耐鹽性，選育、培育耐鹽水稻品種，可以保證寧夏鹽堿稻作區(qū)糧食安全生產(chǎn)，并且能夠有效改善生態(tài)環(huán)境。

1 材料與方法

1.1 材料及處理方法

試驗(yàn)在寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，以本所選育的11份粳稻新品種（系）2009G-19、京寧7號(hào)、京寧10號(hào)、寧粳27號(hào)、寧粳28號(hào)、寧粳43號(hào)、寧粳44號(hào)、寧粳45號(hào)、寧粳46號(hào)、寧粳47號(hào)、寧粳48號(hào)為材料，以寧夏水稻生產(chǎn)上推廣的品種寧粳41號(hào)、富源4號(hào)為對(duì)照。

每個(gè)材料均隨機(jī)挑選飽滿的50粒種子，置于50℃恒溫箱中高溫處理48 h破休眠，置于墊2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每處理設(shè)3次重復(fù)，室溫中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，分別加入濃度為0（蒸餾水，對(duì)照）、50、100、150、200和250 mmol/L的NaCl溶液10 mL進(jìn)行浸種處理，每天更換相應(yīng)的鹽溶液以保證穩(wěn)定的NaCl濃度，4 d后調(diào)查種子發(fā)芽率（發(fā)芽率=發(fā)芽終期發(fā)芽粒數(shù)/供試種子數(shù)×100%），7 d后（發(fā)芽終止）調(diào)查發(fā)芽率并測定芽長、主根長和根數(shù)，每重復(fù)隨機(jī)取10粒測量。相對(duì)鹽害率（%）=（對(duì)照發(fā)芽率-處理發(fā)芽率）/對(duì)照發(fā)芽率×100%。以250 mmol/L單鹽NaCl溶液處理的種子發(fā)芽率為標(biāo)準(zhǔn)，級(jí)別劃分見表1。

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行計(jì)算，用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、多重比較。

表1 相對(duì)鹽害率分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

圖1 不同鹽濃度和不同發(fā)芽時(shí)間下參試品種（系）的平均發(fā)芽率和相對(duì)鹽害率

圖2 參試品種在250 mmol/L鹽濃度下發(fā)芽7 d的發(fā)芽率和相對(duì)鹽害率

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鹽濃度對(duì)水稻發(fā)芽率的影響

由圖1、表2、表3可知，參試水稻品種（系）在鹽濃度溶液處理下，隨著鹽溶液梯度升高，發(fā)芽率總體表現(xiàn)出下降趨勢，但在鹽濃度為50 mmol/L和100 mmol/L時(shí)，部分水稻品種的發(fā)芽率要高于對(duì)照。鹽脅迫對(duì)水稻種子發(fā)芽前期有明顯的抑制作用，在發(fā)芽第4 d，鹽濃度為50、100、150、200、250 mmol/L時(shí)，平均發(fā)芽率較對(duì)照分別下降13.0%、27.7%、50.0%、69.4%和85.8%。在發(fā)芽7 d，鹽濃度為250 mmol/L時(shí)對(duì)發(fā)芽有顯著的抑制作用，平均發(fā)芽率下降44.8%；而鹽濃度為50 mmol/L時(shí)平均發(fā)芽率相比對(duì)照只降低0.9%，其中，有5個(gè)品種（系）京寧7號(hào)、寧粳28號(hào)、寧粳43號(hào)、寧粳45號(hào)、寧粳48號(hào)的發(fā)芽率要高于對(duì)照，2009G-19的發(fā)芽率與對(duì)照相同；100 mmol/L鹽濃度處理的平均發(fā)芽率相比對(duì)照降低了10.1%，150 mmol/L鹽濃度處理的平均發(fā)芽率相比對(duì)照降低了22.5%，200 mmol/L鹽濃度處理的平均發(fā)芽率相比對(duì)照也只降低了34.2%。說明水稻種子發(fā)芽在前期受鹽脅迫的影響明顯，但隨著發(fā)芽過程的推進(jìn)，脅迫得到一定程度的緩解，低濃度處理對(duì)發(fā)芽影響不顯著，部分甚至還表現(xiàn)出促進(jìn)發(fā)芽的作用，高濃度處理對(duì)發(fā)芽影響顯著。

2.2 不同鹽濃度對(duì)水稻發(fā)芽時(shí)間的影響

隨著溶液鹽濃度增加，參試品種開始發(fā)芽的時(shí)間逐漸推遲，發(fā)芽過程延長，發(fā)芽率降低。由圖2、表2、表3可知，不同水稻品種間發(fā)芽時(shí)間的差異較明顯，當(dāng)鹽濃度為50 mmol/L時(shí)，發(fā)芽4 d總發(fā)芽數(shù)達(dá)到80.0%的品種為寧粳28號(hào)（85.7%）、寧粳46號(hào)（81.7%）和寧粳27號(hào)（81.3%），達(dá)到70.0%以上的品種有10個(gè)；7 d后最終發(fā)芽率達(dá)到80.0%以上的品種有12個(gè)，占參試品種總數(shù)的92.3%；發(fā)芽率達(dá)90.0%的品種有10個(gè)；100 mmol/L鹽濃度時(shí)，發(fā)芽4 d達(dá)到總發(fā)芽數(shù)60.0%以上的品種有12個(gè)，7 d后最終發(fā)芽率達(dá)到80.0%以上的品種為10個(gè)，占76.9%；150 mmol/L鹽濃度時(shí)，7 d后發(fā)芽率達(dá)到80.0%以上的品種只有京寧7號(hào)和寧粳28號(hào)2個(gè)，發(fā)芽率達(dá)60.0%的品種為10個(gè)，占76.9%；200 mmol/L鹽濃度時(shí)，7 d后發(fā)芽率達(dá)到80.0%以上的品種只有京寧7號(hào)，發(fā)芽率達(dá)60.0%的品種為9個(gè)，占69.2%；250 mmol/L鹽濃度時(shí)，7 d后發(fā)芽率達(dá)到60.0%以上的品種為京寧7號(hào)、寧粳28號(hào)和寧粳45號(hào)，占23.1%。分析發(fā)現(xiàn)，隨著鹽濃度的增加，發(fā)芽快而且整齊的水稻品種為京寧7號(hào)和寧粳28號(hào)，這2個(gè)品種表現(xiàn)出極強(qiáng)的芽期耐鹽性，相對(duì)鹽害率較低。寧粳45號(hào)、寧粳48號(hào)、寧粳41號(hào)、寧粳43號(hào)和富源4號(hào)的芽期耐鹽性較強(qiáng)，其余品種芽期耐鹽性則表現(xiàn)較差。

2.3 不同鹽濃度對(duì)幼根與芽的影響

由表4可知，低濃度鹽脅迫對(duì)發(fā)芽具有一定刺激作用。當(dāng)鹽濃度為50 mmol/L時(shí)，有8個(gè)品種（系）的芽長大于對(duì)照，平均比對(duì)照長0.32 cm；有10個(gè)品種（系）的主根長大于對(duì)照，平均比對(duì)照長0.91 cm；根數(shù)也有7個(gè)品種（系）大于對(duì)照，比對(duì)照平均略多0.14根。當(dāng)鹽濃度為100 mmol/L時(shí)，有6個(gè)品種（系）的芽長比對(duì)照略長，平均長0.03 cm；而有10個(gè)品種（系）的根長大于對(duì)照，平均長0.91 cm；根數(shù)全部少于對(duì)照，平均減少2.81條。當(dāng)鹽濃度為150 mmol/L時(shí)，有13個(gè)水稻品種（系）的芽長和根數(shù)平均減少1.42 cm和5.61條，根數(shù)減少明顯。當(dāng)鹽濃度為200 mmol/L和250 mmol/L時(shí)，參試水稻品種（系）的芽長、根長和根數(shù)都顯著下降，當(dāng)鹽濃度為250 mmol/L時(shí)，參試品種（系）的芽長、主根長和根數(shù)均與對(duì)照差異顯著，降幅分別為86.2%、86.6%和83.8%。結(jié)果表明，鹽脅迫對(duì)參試水稻品種（系）的主根長和芽長干擾較大，同時(shí)對(duì)根數(shù)也具有較強(qiáng)的抑制作用，但是根長、芽長、根數(shù)的變化規(guī)律不同，在低濃度下數(shù)值高于對(duì)照，隨著濃度的升高呈先增后降的趨勢，在高濃度時(shí)數(shù)值低于對(duì)照。

表2 不同鹽濃度下4 d水稻種子的發(fā)芽率和相對(duì)鹽害率（%）

表3 不同鹽濃度下7 d水稻種子的發(fā)芽率和相對(duì)鹽害率（%）

3 結(jié)論與討論

3.1 鹽脅迫對(duì)水稻種子發(fā)芽率的影響

種子萌發(fā)是植物生命周期的關(guān)鍵因子，對(duì)植物種子萌發(fā)特征的生理測定比任何生化指標(biāo)更能反映植物種子萌發(fā)的全貌[8]。發(fā)芽率是評(píng)價(jià)種子發(fā)芽的直接常用指標(biāo)，反映了種子發(fā)芽速度的潛勢[9-10]，能夠鑒定出品種耐鹽特性。本研究結(jié)果表明，水稻種子發(fā)芽前期（1～4 d）受鹽脅迫抑制作用強(qiáng)烈，隨著鹽濃度的升高，發(fā)芽率下降趨勢明顯；當(dāng)發(fā)芽終止后（第7 d），250 mmol/L鹽溶液對(duì)發(fā)芽具有較強(qiáng)的抑制作用，50 mmol/L鹽溶液對(duì)發(fā)芽的抑制作用明顯減弱，甚至對(duì)部分品種還有促進(jìn)發(fā)芽的現(xiàn)象，關(guān)于低濃度NaCl促進(jìn)種子萌發(fā)也有報(bào)道[11-12]，發(fā)芽初期鹽脅迫與中后期反應(yīng)不一致與郭望模等[13]的研究結(jié)果相同，這表明強(qiáng)耐鹽水稻品種在低鹽濃度脅迫下的耐鹽機(jī)理可能與一般水稻品種存在差異性。

寧夏灌區(qū)44.1萬hm2耕地中鹽漬化耕地面積達(dá)14.8萬hm2，占灌區(qū)耕地總面積的33.5%，這些土壤含鹽較高區(qū)域只能進(jìn)行水稻直播栽培，直播對(duì)水稻品種發(fā)芽期耐鹽性提出了很高的要求，因此，對(duì)參試水稻品種進(jìn)行發(fā)芽期耐鹽性鑒定就顯得尤為重要。鹽脅迫對(duì)水稻品種發(fā)芽的影響存在一定差異，相對(duì)鹽害率可以反映鹽脅迫條件下受鹽害的程度，試驗(yàn)過程中，發(fā)芽快而且整齊的水稻品種為京寧7號(hào)和寧粳28號(hào)，這2個(gè)品種表現(xiàn)出極強(qiáng)的芽期耐鹽性，相對(duì)鹽害率較低。寧粳45號(hào)、寧粳48號(hào)、寧粳41號(hào)、寧粳43號(hào)和富源4號(hào)的芽期耐鹽性較強(qiáng)，其余品種芽期則對(duì)鹽較敏感，易受到鹽脅迫傷害，相對(duì)鹽害率大。

表4 不同鹽濃度下水稻種子的芽長、主根長、根數(shù)

3.2 鹽脅迫對(duì)水稻種子幼根與芽的影響

水稻耐鹽性是十分復(fù)雜的生理遺傳性狀，目前對(duì)水稻耐鹽性的評(píng)價(jià)主要通過表型指標(biāo)和生理生化指標(biāo)進(jìn)行判斷[14]。本研究結(jié)果表明，參試水稻品種發(fā)芽期受到鹽脅迫時(shí)，當(dāng)鹽濃度升高，水稻的芽長、根長及根數(shù)均呈明顯下降趨勢，各鹽濃度處理間差異明顯，這與前人研究結(jié)果一致[15-17]，不同濃度鹽溶液對(duì)水稻品種根長、芽長的脅迫作用要大于根數(shù)[18]。參試品種間的根長、芽長和根數(shù)3個(gè)表型性狀存在較大差異，各性狀指標(biāo)并不隨鹽濃度的增加而呈規(guī)律性的變化，在較低鹽濃度（50 mmol/L）溶液下，部分水稻品種耐鹽指標(biāo)出現(xiàn)促進(jìn)現(xiàn)象，3個(gè)性狀對(duì)鹽脅迫的敏感反應(yīng)大小順序?yàn)橹鞲L＞芽長＞根數(shù)。水稻不同組織對(duì)鹽脅迫產(chǎn)生不同的反應(yīng)，這可能由于水稻不同組織對(duì)外界脅迫信號(hào)的感受轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控可能存在不同分子機(jī)制，發(fā)生一系列生理生化反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致生理代謝水平上的差異，因此在表型值上表現(xiàn)出不同程度的耐鹽性[19]。

本研究結(jié)果還表明，不同濃度鹽脅迫下品種的耐鹽性與品種之間的差異有關(guān)。通過對(duì)不同鹽脅迫下水稻幼苗的一些形態(tài)指標(biāo)分析，2個(gè)強(qiáng)耐鹽品種即寧粳48號(hào)和富源4號(hào)在輕鹽脅迫濃度為50 mmol/L下表現(xiàn)為根數(shù)增加、主根長縮短的應(yīng)激反應(yīng)，在鹽濃度為100 mmol/L下表現(xiàn)為主根明顯變長的不同反應(yīng)，耐鹽水稻根部性狀對(duì)不同鹽濃度脅迫的應(yīng)激反應(yīng)存在較大的差異，可能是參試水稻品種根系在鹽脅迫下最早感知逆境脅迫信號(hào)，從而產(chǎn)生一系列相應(yīng)的適應(yīng)性生理反應(yīng)[20]，導(dǎo)致水稻生長發(fā)育受到影響。

3.3 水稻品種發(fā)芽期的耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

綜上分析可知，鹽溶液濃度在250 mmol/L時(shí)，各品種之間的發(fā)芽率和相對(duì)鹽害率的差異明顯。因此，以250 mmol/L鹽濃度作為劃分耐鹽級(jí)別的適宜濃度，將參試品種劃分為5個(gè)耐鹽等級(jí)，其中京寧7號(hào)和寧粳28號(hào)為1級(jí)（極強(qiáng)耐鹽），寧粳43號(hào)、寧粳45號(hào)、寧粳48號(hào)和寧粳41號(hào)為3級(jí)（強(qiáng)耐鹽），2009G-19和寧粳47號(hào)為5級(jí)（中等耐鹽），京寧10號(hào)、寧粳27號(hào)、寧粳44號(hào)、寧粳46號(hào)為7級(jí)（弱耐鹽）。京寧7號(hào)、寧粳28號(hào)、寧粳43號(hào)、寧粳45號(hào)、寧粳48號(hào)和寧粳41號(hào)可用于一定鹽濃度脅迫下的田間生產(chǎn)。但是，本研究只在實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上對(duì)這些品種發(fā)芽特性進(jìn)行了研究，對(duì)于其耐鹽脅迫特性的生理機(jī)制、在鹽漬化土壤直播中發(fā)芽能力及田間抗鹽性等還需要進(jìn)一步的探討。

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