張軍起，趙 霞，張 豪，王一璞，杜維俊，岳愛琴，趙晉忠，楊萬明，王 敏

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院，山西 太谷 030801；3.晉中學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山西 晉中 030619）

土壤鹽漬化長久以來影響著世界各地的農(nóng)業(yè)發(fā)展，全球大約有8.31 億hm2土地資源受到鹽漬化威脅，并且面積還在不斷的增長，造成了土地資源的大量浪費[1]。土壤鹽漬化嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是制約現(xiàn)代農(nóng)作物產(chǎn)量的主要環(huán)境因素之一[2]。土壤鹽濃度過高會嚴(yán)重抑制作物的生長，降低農(nóng)作物產(chǎn)量，嚴(yán)重時會導(dǎo)致農(nóng)作物的死亡。鹽漬化土壤中，Na+，Cl-是造成植物離子毒害的主要原因[3-4]，Na+并不是植物的必需元素，高濃度的Na+對于大部分植物都有毒害[5]；高濃度的氯離子也會抑制一些植物的生長[6]。對鹽漬化土壤進行研究是一項艱巨的長期任務(wù)，目前通過栽培技術(shù)措施來應(yīng)對土壤鹽漬化已不能從根本上解決問題，而進行耐鹽品種的選育是一條可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。在鹽堿地中生長的作物，其各個生長發(fā)育階段都會受到鹽脅迫的影響，其中對鹽脅迫最為敏感的時期為種子萌發(fā)期，由于地表土壤比地下土壤的鹽濃度高大約2～10 倍，因而，種子萌發(fā)期面臨的鹽脅迫遠大于其他生長發(fā)育階段[7]。因此，進行芽期耐鹽性研究更為重要。

大豆屬于中度耐鹽堿作物，當(dāng)土壤鹽堿度超過5 ds/m 時，將導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)[8]。鹽脅迫可導(dǎo)致大豆農(nóng)藝性狀發(fā)生改變，使葉片黃枯，結(jié)莢減少，甚至植株死亡，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低[9]。因此，開展大豆耐鹽性研究對選育耐鹽性大豆材料至關(guān)重要。

本試驗先選取栽培和野生大豆對脅迫濃度進行篩選，后對13 種大豆材料萌發(fā)期的耐鹽性能進行了研究，以期篩選出耐鹽性較高的材料，為今后尋找耐鹽相關(guān)基因和選育耐鹽大豆品種提供基礎(chǔ)材料。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗選取栽培大豆晉大53 和野生大豆平南進行脅迫濃度篩選，對13 種大豆材料（表1）進行耐鹽性分析。全部材料均由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆種質(zhì)與創(chuàng)新實驗室提供。

表1 13種大豆材料屬性

1.2 方法

1.2.1 脅迫濃度篩選試驗 采用培養(yǎng)皿濾紙法進行萌發(fā)試驗。以晉大53 和平南為材料，挑選形狀大小一致的飽滿未破碎大豆種子，清水去除表面灰塵與雜質(zhì)。用0.1% NaClO 溶液進行消毒，蒸餾水清洗3 次后，蒸餾水中浸泡2 h。取滅菌培養(yǎng)皿（直徑12 cm），其中鋪設(shè)2 層濾紙，將處理后種子均勻放置其中，每皿分別放置50 粒，分別加入不同濃度處理液8 mL，每組設(shè)置3 個重復(fù)。將處理好的培養(yǎng)皿放入人工氣候箱中培養(yǎng)，萌發(fā)條件為黑暗、25 ℃、相對濕度 80%。配制 NaCl 脅迫溶液（50，100，150，200，250 mmol/L），以蒸餾水處理作為對照（CK），共設(shè)置6 個處理。試驗期間每天8：00 進行大豆發(fā)芽數(shù)統(tǒng)計，并每日更換處理液，以防止種子腐爛并保證處理液濃度不變，對其進行7 d 的發(fā)芽數(shù)記錄。

1.2.2 鹽脅迫試驗 以200 mmol/L NaCl 脅迫溶液處理13 種大豆材料，同時以蒸餾水處理作為對照（CK），共設(shè)置2 個處理。參考1.2.1 方法進行發(fā)芽數(shù)統(tǒng)計。

1.3 測定項目及方法

在7 d 時測定各處理的發(fā)芽率，3 d 時測定各處理的發(fā)芽勢，計算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

其中，CK 為對照的發(fā)芽指標(biāo)值，T 為鹽處理的發(fā)芽指標(biāo)值。

綜合評價大豆材料萌發(fā)期耐鹽性時，參考吐爾遜娜依等[10]的綜合評價法，根據(jù)每種材料在敏感鹽濃度脅迫下的各項測定指標(biāo)下降率值的大小進行評分，評分標(biāo)準(zhǔn)把每一種指標(biāo)的最大值與最小值之間的差值均分為10 個等級，每一個等級為1 分。在各種指標(biāo)中，均以下降率最低的材料得分最高，10分；而以下降率最高的材料得分最低，1 分。最后把各個指標(biāo)得分進行相加，根據(jù)總分高低排出各大豆種子萌發(fā)期的耐鹽性順序。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，SPSS 22.0 對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫濃度的篩選分析

由表2可知，當(dāng)鹽脅迫濃度為50 mmol/L 時，2 種大豆測定的發(fā)芽指標(biāo)呈現(xiàn)出上升的趨勢。晉大53的發(fā)芽率受脅迫影響不大且變化趨勢平緩，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)差異均不顯著，因此，低鹽濃度對晉大53 萌發(fā)影響不明顯；當(dāng)鹽脅迫濃度超過50 mmol/L 后，晉大53 發(fā)芽率迅速下降，相關(guān)指標(biāo)與對照相比差異顯著；當(dāng)鹽脅迫濃度為250 mmol/L時，晉大53 發(fā)芽率降至3.33%。而平南在50 mmol/L條件下，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與對照相比都有所提高，且差異顯著，說明此脅迫條件對平南種子萌發(fā)產(chǎn)生促進作用；當(dāng)鹽脅迫濃度超過100 mmol/L后，平南發(fā)芽率迅速下降，相關(guān)指標(biāo)與對照相比差異顯著；當(dāng)鹽脅迫濃度為250 mmol/L 時，平南發(fā)芽率降至5.33%。在鹽脅迫濃度為200 mmol/L 時，晉大53 各項指標(biāo)與150 mmol/L 脅迫濃度相比差異顯著，與鹽250 mmol/L 脅迫濃度相比較差異不顯著；平南各項指標(biāo)與鹽150 mmol/L 脅迫濃度相比差異不顯著，與鹽250 mmol/L 脅迫濃度相比顯著。在NaCl濃度達250 mmol/L 時，由于抑制作用過大，2 個品種間各項指標(biāo)降至較低狀態(tài)，已無明顯差異，即說明250 mmol/L NaCl 脅迫下，已無法區(qū)分出2 個品種間的差異。因此，認為鹽脅迫濃度為200 mmol/L時可作為大豆耐鹽性篩選濃度。

表2 鹽脅迫對大豆發(fā)芽的影響

2.2 鹽脅迫對不同大豆種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是檢測種子質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，且發(fā)芽率下降率又為相對鹽害率。由圖1、表3可知，當(dāng)進行鹽脅迫處理后，處理材料發(fā)芽率與對照相比有所下降，除 SNWS48，SNWS247 和 SNSZ266 外，多數(shù)材料表現(xiàn)出顯著差異，其中，SNSZ266 對照組與脅迫組發(fā)芽率分別82.67%，78.67%，發(fā)芽率下降率為3.23%，為各材料中下降最低；而SNWS247 對照組與脅迫組發(fā)芽率分別為28.89%，13.33%，發(fā)芽率下降率為53.85%，為各材料中下降最高。由此可以看出，鹽脅迫對不同大豆材料種子發(fā)芽率的影響存在一定的差異。

表3 鹽脅迫對不同大豆種子發(fā)芽率下降的影響

根據(jù)下降率得分情況進行排序為：SNSZ266＞SNSZ336 ＞SNSZ341 ＝SNSZ177 ＝SNSZ310 ＝SNWS48 ＝SNWS32 ＞SNSZ380 ＝SNWS317 ＞SNWS265＞SNWS93＝SNWS38＞SNWS247。

2.3 鹽脅迫對不同大豆材料種子發(fā)芽勢的影響

發(fā)芽勢能夠反映種子質(zhì)量的優(yōu)劣。由圖2、表4可知，當(dāng)進行鹽脅迫處理后，處理材料發(fā)芽勢與對照相比有所下降，各材料受脅迫影響差異顯著，與發(fā)芽率相同，其中，SNSZ177 對照組與脅迫組發(fā)芽勢分別96.00%，76.00%，發(fā)芽勢下降率為20.83%，為各材料中下降最低；而SNWS48 對照組與脅迫組發(fā)芽勢分別為6.67%，2.22%，發(fā)芽率下降率為66.67%，為各材料中下降最高。由此可以看出，鹽脅迫對不同大豆材料種子發(fā)芽勢的影響存在一定的差異。

表4 鹽脅迫對不同大豆種子發(fā)芽勢下降的影響

續(xù)表4

根據(jù)下降率得分情況進行排序為：SNSZ177＞SNSZ266 ＝SNWS247 ＞SNSZ380 ＞SNSZ341 ＝SNWS317 ＞SNSZ336 ＝SNWS32 ＞SNSZ310 ＝SNWS93＞SNWS265＝SNWS38＞SNWS48。

2.4 鹽脅迫對不同大豆材料種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是重要的種子活力指標(biāo)之一。由圖3、表5可知，當(dāng)進行鹽脅迫處理后，處理材料發(fā)芽指數(shù)與對照相比有所下降，除SNWS48，SNWS247外，其余材料表現(xiàn)出顯著差異，其中，SNWS48 對照組與脅迫組發(fā)芽指數(shù)分別為17.17，13.07，發(fā)芽指數(shù)下降率為23.90%，為各材料中下降最低；而SNWS38對照組與脅迫組發(fā)芽指數(shù)分別為44.13，18.75，發(fā)芽指數(shù)下降率為57.50%，SNWS265 對照組與脅迫組發(fā)芽指數(shù)分別為68.15，27.30，發(fā)芽指數(shù)下降率為59.94%，為受鹽脅迫影響較強的2 種材料。由此可以看出，鹽脅迫對不同大豆材料種子發(fā)芽指數(shù)的影響存在一定的差異。

根據(jù)下降率得分情況進行排序為：SNWS48＞SNSZ177 ＝SNWS317 ＝SNWS32 ＞SNSZ336 ＞SNSZ266 ＞SNSZ341 ＞SNSZ380 ＝SNWS247 ＞SNSZ310＝SNWS93＞SNWS265＝SNWS38。

表5 鹽脅迫對不同大豆種子發(fā)芽指數(shù)下降的影響

2.5 鹽脅迫對不同大豆材料種子活力指數(shù)的影響

活力指數(shù)是種子發(fā)芽速率和生長量的綜合反映，是種子活力的重要指標(biāo)之一。由圖4、表6可知，當(dāng)進行鹽脅迫處理后，處理材料活力指數(shù)與對照相比有所下降，各材料表現(xiàn)出顯著差異，其中，SNSZ177 對照組與脅迫組活力指數(shù)分別為745.78，112.74，活力指數(shù)下降率為85.17%，為各材料中下降最低；而SNWS93 對照組與脅迫組活力指數(shù)分別為 642.14，29.03，活力指數(shù)下降率為95.29%，SNWS265 對照組與脅迫組活力指數(shù)分別為594.65，24.54，活力指數(shù)下降率為95.87%，為下降率較高的2 種材料。由此可以看出，鹽脅迫對不同大豆材料種子萌發(fā)活力指數(shù)的影響存在一定的差異。

表6 鹽脅迫對不同大豆種子活力指數(shù)下降的影響

根據(jù)下降率得分情況進行排序為：SNSZ177＞SNSZ336 ＝SNSZ266 ＞SNSZ341 ＞SNWS48 ＝SNWS317 ＝SNWS38 ＞SNWS247 ＝SNWS32 ＞SNSZ310＞SNSZ380＞SNWS93＝SNWS265。

2.6 大豆材料耐鹽性綜合評價

根據(jù)以上分析可以得出，只有經(jīng)多種指標(biāo)的綜合分析才能較客觀地評價大豆材料的耐鹽性。據(jù)此把測定的各指標(biāo)的分數(shù)進行累加及排序（表7），從而得出供試13 種大豆材料的耐鹽性大小依次為：SNSZ177 ＞SNSZ266 ＞SNSZ336 ＞SNWS317 ＞SNSZ341 ＝SNWS32 ＞SNWS48 ＞SNSZ380 ＞SNSZ310 ＝SNWS247 ＞SNWS38 ＞SNWS93 ＝SNWS265。

表7 不同大豆材料的得分及耐鹽性綜合評價

在參與試驗的13 種大豆材料中，SNSZ177 耐鹽性最強，在發(fā)芽勢、活力指數(shù)下降率得分最高；而SNWS93，SNWS265 的耐鹽性最弱，各項得分均較低。根據(jù)13 種材料的的綜合得分，大致將其分為3 個等級，SNSZ177，SNSZ266 為耐鹽材料，SNSZ336，SNSZ341，SNSZ380，SNSZ310，SNWS48，SNWS317，SNWS247，SNWS38，SNWS32為中等耐鹽材料，SNWS93，SNWS265 為不耐鹽材料。

3 結(jié)論與討論

在作物生長過程中，鹽分是重要環(huán)境因素之一，對作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量及其品質(zhì)有著不同的作用，不同品種的作物受其影響的程度不同，如小麥[11]、水稻[12]等受脅迫影響均不同。鹽脅迫通過滲透脅迫、離子傷害等過程損傷植物，最普遍和最顯著的效應(yīng)就是抑制生長，造成植物發(fā)育遲緩，抑制植物組織和器官的生長和分化[13]。在50 mmol/L 條件下對晉大53、平南進行脅迫，測定的相關(guān)指標(biāo)均高于對照組，即說明在低濃度時對大豆的發(fā)芽具有一定的促進作用，與許多研究結(jié)果相似[14-16]。隨著脅迫濃度的增大，各項指標(biāo)也迅速下降，說明高濃度脅迫對大豆發(fā)芽產(chǎn)生抑制作用。在200 mmol/L 條件下，脅迫對晉大53 與平南的抑制作用產(chǎn)生差異，平南的耐鹽性更強，因此，把200 mmol/L 條件當(dāng)作后續(xù)試驗篩選濃度。

在鹽脅迫條件下，13 種大豆材料均受到了不同水平的抑制，測定指標(biāo)整體呈現(xiàn)下降趨勢。不同材料的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)表現(xiàn)不盡相同，材料之間各指標(biāo)差異顯著。不同材料之間指標(biāo)下降率也產(chǎn)生差異，即不同材料對鹽分的耐受性不同，這與前人其他植物試驗結(jié)果相似[17-19]。經(jīng)過多種指標(biāo)綜合評分，從而確定在13 種材料中，SNSZ177，SNSZ266 為耐鹽材料，均為地方材料；SNWS93，SNWS265 為不耐鹽材料，均為野生材料；其余為中等耐鹽材料，且野生材料得分整體要低于地方大豆材料，說明地方和野生大豆之間耐鹽性可能存在著一定差異，需進一步試驗進行驗證。

通過本試驗對大豆材料耐鹽性得到一個初步的結(jié)果，對大豆的萌發(fā)時期的耐鹽性進行了比較。但萌發(fā)特性僅能確定其在萌發(fā)階段對鹽分的耐性，并不能確定整個生命周期對鹽分的耐性，并且活力指數(shù)受脅迫的抑制作用更強，說明鹽脅迫對接下來種子的發(fā)育、生長抑制作用可能與萌發(fā)期不同，因此，需要進一步研究，確定相關(guān)材料不同時期不同部位對于鹽脅迫的應(yīng)答機制和其他發(fā)育階段與萌發(fā)期耐鹽性之間關(guān)系。