沿海灘涂耐鹽水稻高效篩選

姚立生 何沖霄 孫明法 嚴(yán)國紅 唐紅生 王愛民 朱國永

(江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 鹽城 224002)

我國鹽堿土地資源約9913萬hm2，并且尚有1733萬hm2的潛在鹽堿土，主要分布在東北、華北、西北內(nèi)陸地區(qū)和長江以北沿海地帶［1］。江蘇的沿海灘涂面積有70萬hm2，占全國灘涂面積的四分之一以上。僅鹽城市境內(nèi)沿海灘涂面積46.7萬hm2，占江蘇省灘涂總面積的四分之三，而且每年仍以0.2萬hm2的成陸速度向東延伸，是江蘇省最大的一塊土地后備資源。但是沿海灘涂鹽漬化土壤是農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要障礙之一，種稻改良鹽堿地是古今傳承的科學(xué)方法，鹽堿地種稻“寓改良于利用”［2］，是勞動人民的偉大貢獻(xiàn)。目前，培育和推廣耐鹽堿的水稻品種是發(fā)展鹽堿地水稻生產(chǎn)的最為經(jīng)濟(jì)有效的措施。所以提高水稻耐鹽力，發(fā)展沿海灘涂稻作已成為水稻研究的一項(xiàng)重要課題。

水稻是中度感鹽作物，不同品種耐鹽性有顯著差異［3］。在豐富的稻種資源中，如何迅速而準(zhǔn)確地將耐鹽性好的材料篩選出來，是培育耐鹽品種和直接應(yīng)用的重要前提，而依據(jù)一種科學(xué)的篩選標(biāo)準(zhǔn)，建立水稻耐鹽性快速高效鑒定方法，將是篩選耐鹽水稻的重要環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)外有關(guān)水稻耐鹽性鑒定標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)。一是國際水稻研究所于1979年提出了水稻目測法分級標(biāo)準(zhǔn)與平均死葉百分比分級標(biāo)準(zhǔn)［4］。二是我國于1982年，在“全國水稻耐鹽鑒定協(xié)作方案”中規(guī)定了水稻耐鹽鑒定標(biāo)準(zhǔn)——水稻單莖 (株)評定分級法［5］。另外，遼寧鹽堿地研究所提出的鹽害度法與耐鹽力法也有較大影響。

目前，水稻的耐鹽堿性研究大多都參考上述標(biāo)準(zhǔn)。但是水稻耐鹽性鑒定雖然方法眾多，卻沒有一個(gè)既快速準(zhǔn)確又能大批量處理的方法。顯然，選擇的初期是從眾多育成品種和中間品系材料中迅速而準(zhǔn)確地將耐鹽性好的材料篩選出來，降低基數(shù)便于耐鹽性的進(jìn)一步鑒定，這對水稻的耐鹽育種非常重要，本文就目前國內(nèi)外有關(guān)耐鹽水稻篩選方法予以簡述，并提出一種低成本，快速、高效、可以大批量篩選適合沿海灘涂的耐鹽水稻的方法。

1 水稻耐鹽鑒定的常用方法

目前國內(nèi)外篩選耐鹽水稻的方法很多，大部分方法可以根據(jù)水稻生長的時(shí)期劃分為三大類，分別為種子萌發(fā)期鑒定，苗期鑒定，全生育期鑒定三大類。

1.1 種子萌發(fā)期鑒定

主要是通過設(shè)定合理的水稻種子發(fā)芽所需的鹽堿脅迫溶液濃度，在種子萌發(fā)期考察種子發(fā)芽的相關(guān)指標(biāo)，一般認(rèn)為同等條件下，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與耐鹽性正相關(guān)，該方法快速、簡便被廣泛用于水稻初期的耐鹽堿鑒定與評價(jià)［6-7］，但是由于水稻全生育期內(nèi)，發(fā)芽期的耐鹽性最強(qiáng)，與苗期的耐鹽性相關(guān)性低［8-9］，我們提高脅迫條件，篩選到的有可能是吸水能力強(qiáng)，或是有較高滲透壓的個(gè)體。所以，種子萌發(fā)鑒定法雖方便、快捷但準(zhǔn)確性不高。

1.2 苗期鑒定

幼苗鑒定的方法根據(jù)鑒定指標(biāo)可分成兩類:一是設(shè)定鹽脅迫條件考察幼苗的形態(tài)傷害，二是測量幼苗的生物量大小。由于水稻的幼苗期對鹽分脅迫非常敏感，所以苗期鑒定相對準(zhǔn)確［4-5，8］。由鹽分脅迫導(dǎo)致的不同幼苗生理、形態(tài)的變化差異可以通過定量測量及定性目測來區(qū)分，并有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來衡量［4-5］，所以幼苗期的形態(tài)鑒定也被廣泛采用。這一方法雖然能測試大量的材料，但是主要不足是測定項(xiàng)目、步驟較多，影響因子復(fù)雜，衡量的標(biāo)準(zhǔn)也會因人和品種的不同而產(chǎn)生較大的差異［4，8］，特別是在育種后代篩選數(shù)量較大，實(shí)驗(yàn)室工作繁重，一般科研單位人手不足的情況下，此種方法難以開展。而苗期生物量檢測相對簡單，詳見下文塑盤鹽土育苗全生物量檢測法。

1.3 全生育期鑒定

對水稻農(nóng)業(yè)耐鹽性考察的主要手段，依據(jù)水稻對鹽脅迫的耐受性特點(diǎn)，只有對水稻進(jìn)行全生育期鑒定才能準(zhǔn)確地評價(jià)一個(gè)水稻資源的耐鹽性［5，8］，具體通過盆栽、鹽池、田間設(shè)施模擬及脅迫環(huán)境實(shí)地種植等方法來實(shí)現(xiàn)。盆栽、鹽池等方法容易控制實(shí)驗(yàn)條件可以同時(shí)對多個(gè)品種進(jìn)行準(zhǔn)確的比較，但是實(shí)驗(yàn)投入較大，適宜對較少材料的檢測，不適用大批量的材料篩選，一般用來進(jìn)行大批量鑒定之后的補(bǔ)充鑒定。

2 塑盤鹽土育苗全生物量檢測法

2.1 試驗(yàn)材料

2.1.1 育苗塑盤。長55 cm，寬32 cm，每盤54個(gè)穴，塑料盒:長65 cm，寬40 cm，高15 cm。

2.1.2 鹽土浸出液。取沿海灘涂鹽堿地實(shí)際種植區(qū)的高鹽分耕作層土壤 (鹽分0.5%以上)，用稻田灌溉用水調(diào)和成泥漿，取上清液，并用稻田灌溉用水調(diào)至鹽濃度0.3%備用 (也可根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)高或降低濃度)。

2.1.3 將參試種子曬干去雜，每個(gè)參試品種選飽滿無破損的籽粒60粒 (如果條件允許可以加量，每重復(fù)30粒)。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 盒內(nèi)浸種。塑料盒內(nèi)加入0.3%濱海鹽土浸出液1.5 cm(以剛好浸沒種子為準(zhǔn))，放入塑盤，每穴放入一個(gè)參試品種30粒，每穴邊緣用記號筆編上號;設(shè)清水對照，方法同上。塑盤每穴底部的小孔聯(lián)通于塑料盒內(nèi)的溶液，可以保證每穴內(nèi)的種子處于相同鹽分環(huán)境。

2.2.2 溫室催芽、育苗。將塑料盒放置于25℃以上環(huán)境催芽、育苗10～15 d左右，當(dāng)塑料盒內(nèi)液面降低時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)補(bǔ)充淡水至原液面高度，這樣可以盡量保持鹽分濃度不變。

2.2.3 當(dāng)幼苗生長至適合鑒定時(shí)，取出塑盤風(fēng)干至恒重，檢測每穴內(nèi)的干物重 (包括籽粒殘留與幼苗的根、莖、葉等全部營養(yǎng)體)。

2.3 分析數(shù)據(jù)

根據(jù)每穴內(nèi)的干物質(zhì)重量大小和相應(yīng)清水處理(對照)干物質(zhì)的重量差異分析結(jié)果，除了嗜鹽品種，一般對照的干物重明顯高于相應(yīng)鹽分處理，所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的干物重越高且與對照差異越小的品種越耐鹽。耐鹽品種篩選比例根據(jù)試驗(yàn)的目的而定，如從大量的現(xiàn)有品種中篩選耐鹽種質(zhì)應(yīng)當(dāng)從嚴(yán)掌握，從中確定耐鹽核心種質(zhì)用于親本配組。如果是從育種高代材料中篩選耐鹽品系，則可以根據(jù)實(shí)際條件適當(dāng)放寬，例如我們從一千多份原始材料中篩選了鹽豐47、鹽156、582S等核心種質(zhì)10份，用做雜交配組的骨干親本;2012年而對常規(guī)粳稻高代鑒定的1400多份材料我們從中篩選了362個(gè)進(jìn)入鹽池和海邊梯度鹽堿地鑒定，最終從中篩選出的11個(gè)品種 (系)，在千分之三鹽分的圍墾灘涂示范種植了3.4 hm2，產(chǎn)量達(dá)508 kg/667 m2，很好地驗(yàn)證了此方法的準(zhǔn)確性。

3 討論

塑盤鹽土育苗全生物量檢測法是通過帶孔塑盤在濱海鹽土浸出液中培育幼苗，然后比較幼苗生物量，通過生物量的大小來篩選耐鹽品種的一種新方法。在水稻生長期間，植株的根、莖、葉、花、籽粒等營養(yǎng)體的生長，都會受外界鹽堿脅迫的影響而改變，從植物生理學(xué)角度講，作物營養(yǎng)體是光合作用的產(chǎn)物也是運(yùn)輸光合產(chǎn)物的載體，它的質(zhì)量很大程度上決定了作物的產(chǎn)量及品質(zhì)［5］，而苗期干物重的快速積累是后期高產(chǎn)的基礎(chǔ)，這是苗期生物量檢測法的理論依據(jù)。水稻苗期的營養(yǎng)體對鹽分脅迫非常敏感，不同品種差異顯著，而且苗期較小的生物量容易定量測定，要求不高時(shí)目測即可，所以水稻苗期生物量測定法成為我們耐鹽育種大批量選種環(huán)節(jié)的首先的方法。此方法采用與種植地區(qū)的土壤環(huán)境盡可能的相似的鹽土浸出液育苗，可以盡量減少誤差。前人的脅迫溶劑調(diào)配比較單一，大多采用NaCl和Na2C03或Na2C03和NaHCO3的混合液［10-12］，而實(shí)際大田中的鹽堿地多為復(fù)鹽分布，所以鑒定結(jié)果可能與實(shí)際不符。育苗過程我們用塑盤配合塑料盒作為篩選器皿不但大大減低了成本而且提高了效率，一個(gè)塑盤可以育苗54份，僅需0.85元/盤，同時(shí)塑料盒內(nèi)的溶液濃度與每穴相通，保持液面高度不變就不會因?yàn)閭€(gè)別容器的水分蒸發(fā)而導(dǎo)致處理的差異?？傊徽摬扇『畏N方法，沿海地區(qū)要想篩選出可以直接應(yīng)用于鹽漬土壤推廣的品種，最終還要以其鹽堿地較大面積種植的產(chǎn)量、品質(zhì)及穩(wěn)產(chǎn)性等作為終極標(biāo)準(zhǔn)。

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