王瑞峰，王鐵梅，金曉明，盧欣石

(北京林業(yè)大學省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083)

植物生產(chǎn)層

11個審定苜蓿品種種子萌發(fā)期耐鹽性評價

王瑞峰，王鐵梅，金曉明，盧欣石

(北京林業(yè)大學省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083)

為確定苜蓿(Medicagosativa)種子萌發(fā)期耐鹽性鑒定的質(zhì)量分數(shù)標準，明確不同鹽質(zhì)量分數(shù)對苜蓿種子萌發(fā)的影響規(guī)律，從而科學、準確、快速地鑒定我國苜蓿品種的耐鹽性，分析比較了不同NaCl質(zhì)量分數(shù)下的11個苜蓿審定品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、苗高、根長等指標的差異。結(jié)果表明，在NaCl質(zhì)量分數(shù)1.25%時各品種間的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、苗高、根長差異均極顯著，且品種間各指標差異最大。聚類分析表明,1.25%可作為苜蓿種子萌發(fā)期耐鹽性鑒定的最佳NaCl質(zhì)量分數(shù)。NaCl質(zhì)量分數(shù)為0.30%時促進苜蓿根的生長，質(zhì)量分數(shù)為1.00%時促進作用消失，1.25%時則抑制苜蓿根的生長。

苜蓿；萌發(fā)期；耐鹽性

我國約有667萬hm2鹽堿地[1]，土壤鹽漬化已成為當今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展所面臨的重要問題[2]。鹽分是影響作物生長和產(chǎn)量的一個重要環(huán)境因子，極大地制約了鹽堿地區(qū)苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展。培育耐鹽品種是對鹽堿地進行改良和利用的重要措施[3]。植物的耐鹽性與其遺傳因素及個體的發(fā)育階段有關(guān)，而種子在鹽堿地上能否萌發(fā)是成功定植的關(guān)鍵之一[4]。Al-khatib等[5]研究指出紫花苜蓿(Medicagosativa)在種子萌發(fā)期對鹽比較敏感，吳鳳萍等[2]認為種子能否萌發(fā)成苗是耐鹽性選擇的基礎(chǔ)，劉卓和徐安凱[6]認為早期進行耐鹽性選擇是最為經(jīng)濟的方法，因而本試驗選取苗期對苜蓿進行耐鹽性研究。

苜蓿屬中等耐鹽植物，具有優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、適應性廣等特點[7]。我國擁有豐富的苜蓿資源，是苜蓿屬主要分布區(qū)之一，尤其適于栽培飼用的多年生苜蓿種[8]。劉春華和張文淑[9]對69個苜蓿品種進行苗期耐鹽性研究，指出苜蓿品種間存在耐鹽性差異,但是沒有對苜蓿萌發(fā)期進行研究。長期以來我國一直沒有形成統(tǒng)一的苜蓿耐鹽性鑒定標準，所以確定科學的苜蓿耐鹽性鑒定標準，快速、準確地鑒定我國苜蓿品種資源的耐鹽性，對苜蓿品種資源的合理利用具有重要的指導意義。本研究對11個審定苜蓿品種在不同NaCl質(zhì)量分數(shù)脅迫下種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、苗高、根長等指標進行比較，旨在分析苜蓿萌發(fā)期耐鹽性規(guī)律，為確定苜蓿耐鹽性鑒定標準奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1試驗材料 選取11份我國審定登記的苜蓿品種作為試驗材料，材料信息見表1。

1.2試驗方法 試驗參考北美苜蓿協(xié)會苜蓿種子耐鹽性鑒定校準方法[10]。配制5種不同質(zhì)量分數(shù)的NaCl溶液，分別為0.30%、0.50%、0.75%、1.00%和1.25%，以蒸餾水為對照，設3次重復。挑選飽滿一致的試驗苜蓿種子，經(jīng)0.50%的次氯酸鈉消毒5 min后，均勻擺放在鋪有雙層濾紙的潔凈培養(yǎng)皿中，每皿50粒種子，然后加入4.5 mL配制好的NaCl溶液，用塑料膜封好培養(yǎng)皿，放入25 ℃的培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng)。

1.3指標測定 種子發(fā)芽(勢)率：

單項指標的相對抑制率(R)計算公式：

表1 材料及來源Table 1 List of experimental materials in this study

式中，T為某鹽質(zhì)量分數(shù)下某指標的測定平均值，T0為對照下該指標的測定平均值。

單項指標耐鹽系數(shù)用下面公式計算：

苗高和根長測定：苗高和根長在加NaCl后第8天測定，每重復隨機選取10株苗，用直尺測定每株苗高和根長，以平均值表示。

1.4數(shù)據(jù)分析 用SPSS 16.0分析處理數(shù)據(jù)，用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1鹽脅迫對種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率的影響 方差分析表明(表2)，不同苜蓿品種的發(fā)芽勢在同一NaCl質(zhì)量分數(shù)下差異均極顯著(Plt;0.01)。苜蓿種子發(fā)芽勢的變異系數(shù)隨著NaCl質(zhì)量分數(shù)的增加而增加，到1.25%時達到最大，表明苜蓿品種間耐鹽性的差異隨著NaCl質(zhì)量分數(shù)的增加而增大，在1.25%時差異達到最大。NaCl質(zhì)量分數(shù)由1.00%到1.25%時，苜蓿種子的平均發(fā)芽勢下降了52.35%，說明NaCl質(zhì)量分數(shù)1.25%時極大地抑制了苜蓿種子的萌發(fā)。

不同品種的發(fā)芽率在相同NaCl質(zhì)量分數(shù)下差異顯著(Plt;0.05)或極顯著(Plt;0.01)(表3)。苜蓿品種間發(fā)芽率的變異系數(shù)隨著NaCl質(zhì)量分數(shù)的增加而增大，在1.25%時達到最大。NaCl質(zhì)量分數(shù)在1.25%時，中苜三號的發(fā)芽率最高，隴中的發(fā)芽率最低，此時苜蓿品種間差異極顯著(Plt;0.01)，說明在1.25%的NaCl質(zhì)量分數(shù)下各品種發(fā)芽率的差異最大，可以鑒定苜蓿的耐鹽性。NaCl質(zhì)量分數(shù)由1.00%到1.25%時，苜蓿品種的平均發(fā)芽率降低了40.78%，在各NaCl質(zhì)量分數(shù)之間降低最大，說 明1.25%的NaCl質(zhì)量分數(shù)對苜蓿種子的萌發(fā)具有強烈的抑制作用。

表2 不同質(zhì)量分數(shù)NaCl脅迫下各品種間發(fā)芽勢的差異Table 2 Effects of different NaCl stress on seed germination potential of difference alfalfa cultivars

注：同列不同小寫字母表示各品種間差異顯著(Plt;0.05); *表示同列數(shù)據(jù)在0.05水平上差異顯著， **表示同列數(shù)據(jù)在0.01水平上差異極顯著。下表同。

Note: Different lower case letters within the same column show significant difference at 0.05 level. * and ** show significant difference at 0.05 and 0.01 level, respectively. The same below.

表3 不同質(zhì)量分數(shù)NaCl脅迫下各品種間發(fā)芽率的差異Table 3 Effects of different NaCI stress on seed germination rate of different alfalfa cultivars

表4 不同質(zhì)量分數(shù)NaCl脅迫下各品種間苗高和根長的差異Table 4 Effects of different NaCl stress on seedling height of different alfalfa cultivars

2.2鹽脅迫對苗高、根長的影響 鹽脅迫對苜蓿苗的生長有抑制作用。經(jīng)方差分析表明(表4)，在NaCl質(zhì)量分數(shù)為0.30%和1.25%時，不同品種間苗高呈極顯著差異(Plt;0.01)，0.50%的NaCl質(zhì)量分數(shù)下差異顯著(Plt;0.05)。均值比較表明，1.25%的NaCl質(zhì)量分數(shù)下苜蓿品種的平均苗高與對照的比值為0.514，苜蓿苗的生長被顯著抑制。且各品種間苗高的差異在1.25%時達到最大，說明該濃度可作為苜蓿品種耐鹽性鑒定的最佳鹽濃度。

在NaCl質(zhì)量分數(shù)為0.30%時，各品種根長明顯大于對照，說明0.30%的NaCl能促進苜蓿根的生長。隨著NaCl質(zhì)量分數(shù)的增加，促進苜蓿根生長的作用逐漸減弱，到1.00%時，接近于對照(0)。其中龍牧801、準格爾分別在0.50%和0.75%時即 降到對照值，其他品種則在1.00%接近于對照值。

隨著NaCl質(zhì)量分數(shù)的進一步增加，到1.25%時，苜蓿根長明顯的小于對照值。方差分析表明(表4)，各品種的根長除在0.50%時差異不顯著(Plt;0.05)外，其他處理間呈顯著(Plt;0.05)或極顯著(Plt;0.01)差異。苜蓿根長的變異系數(shù)在NaCl質(zhì)量分數(shù)1.25%時達到最大。

2.3不同指標的耐鹽系數(shù)比較及耐鹽性分析 方差分析(表5)表明，各品種表現(xiàn)在發(fā)芽率和根長的耐鹽系數(shù)呈極顯著差異(Plt;0.01)，各品種的苗高耐鹽系數(shù)呈顯著差異(Plt;0.05)。指標的耐鹽系數(shù)大則說明品種的耐鹽性強。以表5中各單項指標的耐鹽系數(shù)為依據(jù)，對其進行標準化處理，以歐氏距離的平方為相似尺度，采用離差平方和法對數(shù)據(jù)進行分層聚類(Hierarchical Cluster)，聚類結(jié)果如圖1所示。根據(jù)結(jié)果顯示，可以按耐鹽性將11個苜蓿品種分為3類，即強、中等、弱(表5)。

表5 NaCl脅迫下各品種間發(fā)芽率、苗高、根長耐鹽系數(shù)差異Table 5 Differences of salt tolerance coefficient of seed germination rate, seedling height, androot length of different alfalfa cultivars under NaCl stress

2.4在1.25%的鹽質(zhì)量分數(shù)下個苜蓿品種的耐鹽性 方差分析表明(表6)，在NaCl質(zhì)量分數(shù)1.25%的水平下，各品種間發(fā)芽率、根長、苗高的相對抑制率均呈極顯著差異(Plt;0.01)，以發(fā)芽率、根長、苗高的相對抑制率為依據(jù)，對11個苜蓿品種按照上述聚類方法進行聚類(圖2)，聚類結(jié)果顯示，按耐鹽性將11個苜蓿品種分為3類(表6)。兩種聚類結(jié)果有所差異，在1.25% NaCl質(zhì)量分數(shù)下各指標相對抑制率的聚類結(jié)果中,中等耐鹽品種份數(shù)減少，表明該NaCl質(zhì)量分數(shù)下更有利于不同品種間耐鹽性差異的表現(xiàn)。

圖1 各品種發(fā)芽率、苗高、根長耐鹽系數(shù)聚類樹狀圖Fig.1 Dengdrogramofdifferentcultivarsbasedonsalttolerancecoefficientofseedgerminationrate,seedlingheight,androotlength圖2 1.25%NaCl質(zhì)量分數(shù)下各品種發(fā)芽率、苗高、根長抑制率聚類樹狀圖Fig.2 Dendrogramofdifferentcultivarsbasedongerminationrate,seedlingheight,rootlengthunder1.25%NaClstress

表6 1.25% NaCl脅迫下各品種間發(fā)芽率、苗高、根長相對抑制率差異Table 6 Effects of 1.25% NaCl stress on the inhibition rate of germination rate, seedling height, and root length of different alfalfa cultivars

3 討論與結(jié)論

苜蓿受鹽脅迫后表現(xiàn)出耐鹽性是一個極其復雜的過程，其耐鹽能力的大小是多種代謝的綜合表現(xiàn)[11]，用不同的指標評價同一個苜蓿品種可能得到不同的結(jié)果[12]，本試驗參考美國苜蓿種子鹽性鑒定的標準方法，即加固定體積的鹽溶液后密封培養(yǎng)皿[10]，這種方法有助于避免由加鹽和蒸發(fā)造成的試驗誤差，同時減少了由補充蒸餾水造成的工作量，適于大批量的苜蓿耐鹽性鑒定。通過對11個苜蓿品種進行耐鹽性研究，結(jié)果表明，NaCl質(zhì)量分數(shù)為1.25%時，各苜蓿品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、苗高及根長均達到極顯著差異(Plt;0.01)，且在該質(zhì)量分數(shù)下各品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、苗高、根長的變異系數(shù)最大，是耐鹽性鑒定的最佳NaCl質(zhì)量分數(shù)。以發(fā)芽率、苗高、根長3個指標的耐鹽系數(shù)和1.25%NaCl質(zhì)量分數(shù)對各指標的相對抑制率分別進行聚類分析，在1.25% NaCl質(zhì)量分數(shù)下各指標相對抑制率的聚類結(jié)果中，中等耐鹽品種份數(shù)減少，表明該NaCl質(zhì)量分數(shù)下不同品種間耐鹽性的差異表現(xiàn)更大。

不同NaCl質(zhì)量分數(shù)對苜蓿種子萌發(fā)期根的生長影響不同。0.30%的NaCl質(zhì)量分數(shù)促進苜蓿根的生長，NaCl質(zhì)量分數(shù)為1.00%時促進作用消失，1.25%則抑制苜蓿根的生長，促進鹽敏感品種根生長的鹽質(zhì)量分數(shù)值低于抗鹽品種。韓清芳等[13]、王征宏等[14]認為低鹽質(zhì)量分數(shù)促進苜蓿根的生長，本試驗進一步揭示，低鹽質(zhì)量分數(shù)促進苜蓿根的生長，尤其在NaCl質(zhì)量分數(shù)為0.30%時，這時的促進作用最大，隨著NaCl質(zhì)量分數(shù)的增加，促進作用減弱，在1.00%時促進作用消失。

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Evaluationofsalttoleranceof11approvedalfalfacultivarsatseedgerminationstage

WANG Rui-feng, WANG Tie-mei, JIN Xiao-ming, LU Xin-shi

(The Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

In order to determine the optimal concentration of salt tolerance standard and confirm the effect of different concentration of NaCl on alfalfa (Medicagosativa) seed germination, seeds of 11 approved alfalfa cultivars were germinated at different concentrations of NaCl solution. The differences of germination potential, germination rate, seedling height and root length were also compared. The results showed that there were significant differences (Plt;0.01) on above indexes among the 11 cultivars when the seeds were treated with the 1.25% NaCl concentration; and the differences were the largest compared with other treatments. By cluster analysis of three indexes of seed germination rate, seedling height and root length of alfalfa, it could conclude that 1.25% of NaCl concentration should be the optimal concentration for determining the salt tolerance in seed germination of alfalfa. In additional, by analysis the relationship between root length and salt stress, it seemed that root growth of alfalfa could be promoted with 0.30% salt concentration treatment, but stopped with 1.00% salt concentration treatment. 1.25% salt concentration treatment inhibited root growth of alfalfa.

alfalfa; germination period; salt tolerance

LU Xin-shi E-mail:luxinshi304@126.com

S551+.7;Q945.34

A

1001-0629(2012)02-0213-06

2011-03-31 接受日期：2011-06-30

國家農(nóng)作物品種區(qū)域試驗草品種試驗項目“苜蓿標準對照品種篩選擴繁與秋眠生態(tài)區(qū)劃”課題;國家科技支撐項目“優(yōu)質(zhì)多抗牧草新品種選育與良種繁育關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(2011BAD178B01-05)

王瑞峰(1986-)，男，內(nèi)蒙古涼城人,在讀碩士生,研究方向為苜蓿栽培育種。E-mail:ruifengwang09@163.com

盧欣石 E-mail:luxinshi304@126.com