黃潔 黃晶 梁青鐸 金千瑜 朱練峰 曹小闖 朱春權(quán) 孔亞麗 張均華

（中國水稻研究所/水稻生物學(xué)國家重點實驗室，杭州310006；*通訊作者：zhangjunhua@caas.cn）

土壤鹽堿化是影響生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全球性問題，據(jù)統(tǒng)計，全球鹽堿化土地近1億hm2[1]。我國鹽堿土耕地面積達760萬hm2，其中約660萬hm2堿土和100萬hm2堿性土壤,主要分布于西北、華北、東北及沿海地區(qū)，且有擴大蔓延趨勢，嚴重制約糧食產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。隨著土地退化、城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進程的加快，農(nóng)業(yè)可用耕地逐年減少。鹽堿地的治理利用是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要策略。

水稻在禾谷類作物中對鹽脅迫最為敏感，作為主要糧食作物，其產(chǎn)量約占我國糧食產(chǎn)量的37%，約有1/5的稻田受鹽脅迫侵害[3]。鹽脅迫對水稻的危害主要表現(xiàn)為：外界環(huán)境鹽濃度過高，水稻吸水困難，滲透缺水；外界鹽離子含量過高，影響其他營養(yǎng)元素的吸收，養(yǎng)分吸收紊亂；鹽脅迫促使水稻產(chǎn)生大量活性氧，膜質(zhì)過氧化程度加劇，破壞細胞結(jié)構(gòu)，無法完成正常功能；光合作用大幅度降低，同化物和能量供應(yīng)減少；為緩解鹽危害，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成增加，消耗大量能量，用于生長發(fā)育的能量較少，直接影響生長發(fā)育和產(chǎn)量形成[4-5]。為了最大限度地發(fā)揮和利用鹽堿地，人們從土壤改良技術(shù)[6]、農(nóng)藝栽培措施[7]、耐鹽性品種選育[8]、生理生化調(diào)控手段[9]等方面開展了廣泛研究。鹽堿地改良治理和耐鹽水稻品種篩選是解決當(dāng)前鹽漬土水稻種植的關(guān)鍵。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試驗設(shè)計

試驗于2018年6—9月在中國水稻研究所溫室及實驗室進行。以粳型常規(guī)稻津原85、金穗26、隆粳27和遼粳763為試驗材料。選取籽粒飽滿、大小一致的種子，經(jīng)1%次氯酸鈉消毒20 min，用蒸餾水清洗干凈后浸泡2 d，在35℃培養(yǎng)箱中催發(fā)，待種子發(fā)芽后于清水中培養(yǎng)1周左右，苗長至1葉期時，用海綿固定后插入打孔的膠板上，移栽至塑料圓桶（直徑11.5 cm、高12.0 cm）中，每桶5叢，每叢3株幼苗，移栽后先用1/4或1/2 Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)5 d，再用全營養(yǎng)液培養(yǎng)，2葉1心期加入鹽處理。處理分別為：CK，Hoagland營養(yǎng)液；S1，Hoagland營養(yǎng)液+50 mmol/L NaCl；S2，Hoagland營養(yǎng) 液+100 mmol/L NaCl；S3，Hoagland營 養(yǎng) 液+150 mmol/L NaCl。每2 d換1次相應(yīng)處理的營養(yǎng)液，每個處理4次重復(fù)，處理7 d后取40株代表性水稻幼苗，測定各項指標(biāo)。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 生長指標(biāo)

各個處理水稻幼苗取20株測定株高、根長后，于105℃殺青后于70℃下烘干至恒質(zhì)量，用分析天平分別稱取地上部和地下部干物質(zhì)量。然后將干樣粉碎，用于氮、Na+、K+、可溶性糖含量測定。

1.2.2 氮含量和Na+、K+含量

稱取0.1 g左右粉碎后樣品，用H2SO4-H2O2體系消煮，消煮后的清液用靛酚藍比色法測定地上部地下部氮含量。剩余清液采用火焰分光光度法測定Na+、K+含量[10]。

1.2.3 丙二醛和可溶性糖含量

丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[11]。

表1 鹽脅迫下不同水稻品種生長參數(shù)

1.2.4 抗氧化酶活性

稱取0.1 g左右新鮮樣品加入磷酸緩沖液冰浴研磨，低溫離心提取酶液。超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性采用氮藍四唑法，過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法，過氧化氫酶（Catalase，CAT）活性采用紫外吸收法[11]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)均為3次生物學(xué)重復(fù)結(jié)果，采用Excel 2003軟件記錄數(shù)據(jù)和繪圖，采用SPSS Statistics11.0軟件進行統(tǒng)計分析，采用最小顯著極差法（LSD）進行差異顯著性檢驗（p＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對不同水稻品種生長性狀的影響

由表1可以看出，鹽脅迫下各個品種的株高、根長、地上部和地下部干物質(zhì)量均降低，鹽濃度越高，降低幅度越大。4個品種特性不同，在不加鹽條件下，株高表現(xiàn)為津原85＞遼粳763＞金穗26＞隆粳27，地上部和地下部干物質(zhì)量表現(xiàn)為金穗26＞津原85＞遼粳763＞隆粳27，根長表現(xiàn)為津原85和金穗26高于遼粳763和隆粳27。由此可知，金穗26品種較矮壯，津原85和金穗26幼苗比隆粳27和遼粳763幼苗更強壯。與對照相比，隨著鹽濃度升高，津原85株高分別降低18.04%、27.71%和31.18%，金穗26株高分別降低12.00%、20.20%和24.49%，隆粳27株高分別降低10.90%、15.73%和25.87%，遼粳763株高分別降低18.61%、23.46%和25.61%。與對照相比，隨著鹽濃度升高，津原85地上部干物質(zhì)量分別降低21.78%、24.89%和26.22%，金穗26地上部干物質(zhì)量分別降低8.22%、14.36%和16.88%，隆粳27地上部干物質(zhì)量分別降低16.67%、19.14%和44.44%，遼粳763地上部干物質(zhì)量分別降低21.22%、29.05%和42.46%。鹽脅迫增加顯著抑制了隆粳27和遼粳763地上部干物質(zhì)積累。從水稻幼苗鹽脅迫下生長狀況可初步判斷，津原85和金穗26較耐鹽，隆粳27和遼粳763耐鹽性較差。

2.2 鹽脅迫下水稻幼苗地上部、地下部氮含量變化

鹽脅迫下，4個水稻品種的地上部、地下部氮含量變化存在差異。從圖1可見，隨著鹽濃度的升高，津原85地上部氮含量分別降低了10.67%、17.20%、24.81%，金穗26分別降低了1.90%、17.65%、20.30%。隆粳27分別降低了0.07%、0.59%、6.15%，遼粳763分別降低了13.18%、23.31%、29.19%。隆粳27地上部氮含量降幅較小，表明鹽脅迫下隆粳27仍然維持著較高的氮素轉(zhuǎn)運和同化能力。但結(jié)合地上部干物質(zhì)量，單株氮積累量津原85、金穗26要高于隆粳27、遼粳763。

從圖1可見，與對照相比，隨著鹽濃度的升高，地下部氮含量津原85和金穗26變化趨勢較平緩，說明鹽脅迫下津原85和金穗26根系狀態(tài)較好，而金穗26根系氮含量基本不受鹽濃度影響，金穗26根系適應(yīng)鹽脅迫能力較強。隨著鹽濃度升高，隆粳27和遼粳763根系氮含量逐漸降低，而在150 mmol/L鹽脅迫下，隆粳27根系的氮含量急速下降。說明高鹽環(huán)境對隆粳27、遼粳763根系傷害較大。

圖2 不同處理水稻幼苗地上部鈉和鉀含量

2.3 鹽脅迫下水稻幼苗地上部鈉和鉀含量變化

鹽脅迫下水稻幼苗地上部生長狀況最能反映其耐鹽性。鹽脅迫下，耐鹽性較強的水稻品種地上部鈉含量一般較少，可減少對光合和呼吸等重要系統(tǒng)的傷害。由圖2可以看出，與對照相比，加鹽處理后各品種地上部鈉含量均顯著增加，增加幅度表現(xiàn)為遼粳763＞隆粳27＞金穗26＞津原85。地上部鉀含量變化趨勢與鈉含量變化趨勢呈負相關(guān)關(guān)系。說明津原85離子選擇吸收性較強，能較好的適應(yīng)鹽脅迫，而遼粳763離子選擇吸收性較差，易受鹽脅迫影響。

圖3 不同品種鹽脅迫下主要抗逆生理指標(biāo)

2.4 鹽脅迫下主要生理指標(biāo)差異

在鹽脅迫下，4個水稻品種的MDA含量、可溶性糖含量和CAT活性均存在顯著差異，其中MDA含量和可溶性糖含量逐漸增加，CAT活性因品種不同表現(xiàn)為不同趨勢（圖3）。從圖3可見，MDA含量在各個處理下均表現(xiàn)為隆粳27和遼粳763大于津原85和金穗26。津原85在輕度和中度鹽脅迫下MDA含量維持在較低水平，脅迫程度進一步增強，MDA含量上升幅度較大。金穗26 MDA含量增加趨勢比較平緩，在輕度鹽脅迫下隆粳27 MDA含量較低，中度或重度鹽脅迫下MDA含量增幅較大。在輕度和中度鹽脅迫下遼粳763 MDA含量增加幅度較緩慢，重度鹽脅迫下MDA含量迅速增加。MDA含量多少直接反映水稻脂質(zhì)過氧化的程度，表明了細胞受損程度。

鹽脅迫下，可溶性糖主要起滲透調(diào)節(jié)作用，對降低細胞滲透勢、保護細胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有重要作用?？扇苄蕴呛恳矎膫?cè)面反映植物受損情況，一般可溶性糖含量越高，受鹽脅迫危害越嚴重，機體就會產(chǎn)生更多的可溶性糖，來緩解鹽脅迫傷害。由圖3可以看出，津原85在各個鹽濃度下可溶性糖增加較少，隆粳27增加幅度最快。各個處理下，津原85和金穗26的CAT酶活性表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢，而隆粳27和遼粳763表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢。

3 討論與結(jié)論

水稻生長過程中，鹽脅迫是影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的非生物逆境之一。水稻對鹽較敏感，但對鹽脅迫也存在著逆境響應(yīng)機制，且主要受水稻自身品種的調(diào)控。所以，選育耐鹽品種是治理鹽堿地的重要策略。

水稻幼苗的耐鹽性主要體現(xiàn)在幼苗生長狀況上，如植株鈉、鉀含量，耐鹽生理調(diào)節(jié)物質(zhì)含量。幼苗地上部是重要的代謝和合成器官，鹽脅迫下，地上部生長狀況越好，說明水稻耐鹽性越強，表現(xiàn)為地上部干物質(zhì)積累量和株高受鹽脅迫影響較小。對于幼苗來說，減少鈉的吸收，增加鉀和氮等養(yǎng)分的吸收和積累，也是提高耐鹽性的重要策略。耐鹽性較強的水稻，往往具有較強的離子選擇吸收性[12]。當(dāng)外界鹽濃度過高的時候，植物體內(nèi)的生理活動自然受到影響，鹽脅迫會影響水稻體內(nèi)正常的代謝活動，植物體內(nèi)的抗逆物質(zhì)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)都會發(fā)生改變。因品種差異，有的品種為了適應(yīng)周圍鹽環(huán)境，會犧牲部分物質(zhì)和能量，供植物體抗逆境所用；有的植物會加強滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的合成，增加細胞保水性，合成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)要耗費大量能量，往往不利于植物抗擊鹽脅迫。綜合試驗結(jié)果，本研究的4個水稻品種耐鹽性大小依次為金穗26＞津原85＞隆粳27＞遼粳763，津原85和金穗26為耐鹽性品種，隆粳27和遼粳763為鹽敏感品種。4個水稻品種的耐鹽性與其分子遺傳的關(guān)系還有待進一步研究。