楊春葆,登增卓嘎,王玉林,羊海珍,扎 桑
(西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所,西藏拉薩 850032)
青稞是藏區(qū)第一大糧食作物,占西藏糧食總產(chǎn)的80%以上[1],青藏高原高寒缺氧,降雨量少,蒸發(fā)量大,在地下水位較淺及湖泊密集的地區(qū)[2],青稞在種子萌發(fā)階段和苗期極易遭受鹽脅迫的影響[3]。目前,雖然傳統(tǒng)育種方法可以有效提高作物耐鹽性[4],但是對(duì)青稞的耐鹽機(jī)理研究較少,難以取得很大突破。由于植物的耐鹽機(jī)理十分復(fù)雜,涉及大量的基因表達(dá)與調(diào)控,必須不斷發(fā)掘青稞耐鹽相關(guān)基因,深入研究這些耐鹽基因的功能,明確青稞耐鹽的分子機(jī)制,為青稞耐鹽新品種選育提供基因資源。本試驗(yàn)為青稞耐鹽基因功能研究的預(yù)試驗(yàn),篩選耐鹽青稞材料,為培育耐鹽青稞新品種和接下來(lái)青稞耐鹽基因的深入研究打下材料基礎(chǔ),對(duì)西藏糧食增產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的改善具有重要意義。
本試驗(yàn)以自西藏各地收集來(lái)的1160個(gè)青稞品種作為試驗(yàn)材料。
1.2.1 分種 每個(gè)材料選取30~40粒種子放入紙袋,紙袋上標(biāo)好對(duì)應(yīng)材料名稱,依照材料順序及對(duì)應(yīng)的編號(hào)序錄入電腦,制作成表格。
1.2.2 浸種 將裝有種子的紙袋15個(gè)1捆,放入尼龍網(wǎng)袋,將網(wǎng)袋放入加水的培養(yǎng)箱,保證網(wǎng)袋全部浸沒(méi)(為防上浮,可用重物壓一下)。溫度25℃,黑暗環(huán)境浸種12~15 h。
1.2.3 催芽 取出浸種的紙袋,在鐵盤上鋪上用水浸透的毛巾,將紙袋側(cè)放在毛巾上,然后在紙袋上覆蓋兩塊水浸透的毛巾。將鐵盤放入人工氣候室,恒溫24℃,黑暗環(huán)境催芽24 h。
1.2.4 播種 在32孔培養(yǎng)盤的每個(gè)孔穴上按照順序貼上對(duì)應(yīng)數(shù)字標(biāo)簽,裝入2/3的基質(zhì)。取萌發(fā)效果較好的種子放入孔穴,每個(gè)材料1個(gè)孔穴,每個(gè)孔穴播15~20粒,然后覆蓋基質(zhì)。
表1 青稞苗期耐鹽等級(jí)劃分Table 1 Classification of salt tolerance grade of highland barley at seedling stage
1.2.5 培養(yǎng) 將培養(yǎng)盤放入鐵盤中,在鐵盤中加水,保持水位在鐵盤深1/3處,使水在培養(yǎng)盤中自由上吸。調(diào)節(jié)環(huán)境溫度20~24℃,12 h光照,12 h黑暗培養(yǎng)。1周后倒出鐵盤中剩余水,換上營(yíng)養(yǎng)液,營(yíng)養(yǎng)液液面保持在鐵盤深1/3處。
1.2.6 鹽脅迫處理 青稞幼苗兩葉期時(shí)開始對(duì)其進(jìn)行鹽脅迫處理。在原營(yíng)養(yǎng)液配方中加入NaCl,使?fàn)I養(yǎng)液中NaCl濃度達(dá)到400 mmol/L。倒掉鐵盤中原有營(yíng)養(yǎng)液,加入含NaCl的新?tīng)I(yíng)養(yǎng)液,鐵盤中液面高度不變。每天拍照記錄,鹽脅迫處理10 d后開始青稞苗期耐鹽評(píng)級(jí)。
采用Microsoft Excel2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制,用SPSS22.0軟件進(jìn)行方差分析與多重比較。
鹽脅迫處理10 d后,青稞幼苗生長(zhǎng)狀況出現(xiàn)顯著差異。利用K-均值聚類算法,依據(jù)各材料幼苗在鹽脅迫下的死亡比例將各材料耐鹽性劃分為強(qiáng)、較強(qiáng)、中、較弱、弱5級(jí)[5]。1160個(gè)青稞材料中,幼苗死亡率在0~20.0%的30個(gè),屬?gòu)?qiáng)耐鹽性材料;幼苗死亡率在20.1%~40.0%的158個(gè),屬耐鹽性較強(qiáng)材料;幼苗死亡率在40.1%~60.0%的247個(gè),屬中度耐鹽性材料;幼苗死亡率在60.1%~80.0%的361個(gè),屬耐鹽性較弱材料;幼苗死亡率在80.1%~100.0%的365個(gè),屬弱耐鹽性材料。
本試驗(yàn)按表1所示標(biāo)準(zhǔn)劃分青稞幼苗耐鹽等級(jí),其中強(qiáng)耐鹽等級(jí)材料為30個(gè),占全部材料比例的2.6%;耐鹽性較強(qiáng)的材料占比13.6%;中耐鹽性占比21.3%;較弱占31.1%;弱耐鹽性占31.3%。
試驗(yàn)獲得30個(gè)苗期強(qiáng)耐鹽性青稞材料,包括品比 14、ZDM08819、ZDM08941、ZDM08951 等。 本試驗(yàn)采用NaCl濃度為400 mmol/L的營(yíng)養(yǎng)液對(duì)青稞幼苗進(jìn)行處理,調(diào)查第10天各材料幼苗死亡率,從而獲得苗期耐鹽青稞材料。由于作物不同生育時(shí)期耐鹽能力不同[6],接下來(lái)還需進(jìn)行青稞不同生育時(shí)期耐鹽性試驗(yàn),對(duì)本試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。青稞耐鹽品種材料篩選的目的在于為耐鹽基因在青稞材料中的結(jié)構(gòu)、功能與青稞耐鹽性之間關(guān)系研究[7-9]、篩選耐鹽品種奠定一定的研究基礎(chǔ)。