18個大白菜品種耐鹽性篩選

楊發(fā)斌+楊曉剛+薛夢迪+黃曉晨+李博+崔曉曉+李帥+邱念偉+高建偉

摘要： 篩選出白菜的耐鹽品種和鹽敏感品種是開展白菜耐鹽機(jī)制和耐鹽育種研究的基礎(chǔ)。在人工氣候室內(nèi)栽培了18個白菜品種，用100～400 mmol/L NaCl處理1～4周，從生長和光合功能的角度分析了白菜的耐鹽性。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在鹽處理1周時，隨著鹽處理濃度升高，18個白菜品種的PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）變化不大，葉綠素含量呈先升高后下降或一直升高趨勢；除夏勝外，其他白菜品種即使在400 mmol/L NaCl條件下葉綠素含量仍不低于對照，說明具有較強(qiáng)的耐鹽性。鹽處理1周時，上述兩個指標(biāo)不易區(qū)分不同白菜品種的耐鹽性。鹽處理4周后，大部分白菜品種在400 mmol/L NaCl條件下死亡，只有迷你黃、天正桔紅65、春大強(qiáng)、春大王和高綠1號5個品種存活，屬于較耐鹽的品種，但其葉片明顯變黃；鹽敏感品種如抗病黃芯、夏勝和珍寶等在300 mmol/L NaCl條件下葉綠素含量即顯著低于對照。鹽敏感白菜品種用400 mmol/L NaCl處理1周后光合性能指數(shù)（PI）也顯著低于對照，而耐鹽品種的PI值則大于對照，這一結(jié)果與鹽處理4周后的葉綠素含量及地上部鮮重結(jié)果基本一致。因此用400 mmol/L NaCl作為篩選壓力篩選大白菜耐鹽性較為適宜；用PI作為篩選參數(shù)篩選白菜耐鹽性較為靈敏，篩選時間僅需1周，可縮短篩選時間。

關(guān)鍵詞：白菜品種；耐鹽性；光合功能；篩選指標(biāo)

中圖分類號：S634.1文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2017）03-0031-06

AbstractTo obtain the salt-sensitive varieties and salt-tolerant varieties of Chinese cabbage for the salt tolerance mechanism research and salt tolerance breeding research， the seedlings of eighteen Chinese cabbage varieties were treated with 100～400 mmol/L NaCl for 1～4 weeks in an artificial climate chamber. Their salt tolerance were analyzed from the aspects of growth and photosynthetic function. The results showed that the maximal efficiency of PSⅡphotochemistry （Fv/Fm） of the eighteen Chinese cabbage varieties had no obvious change with the increase of salt concentration after treated for 1 week. The chlorophyll content changed in shape of a parabola or a continuous ascending curve with the increase of NaCl concentration. Except for Xiasheng， the chlorophyll content in the other varieties under 400 mmol/L NaCl were all higher than that of the control group. So these Chinese cabbage varieties had better salt tolerance. But the chlorophyll content and Fv/Fm could not distinguish the salt tolerance of different vareties after only one-week salt treatment.After treated for 4 weeks， most of Chinese cabbage varieties were withered， and only Minihuang， Tianzhengjuhong 65， Chundaqiang， Chundawang and Gaolv 1 survived under 400 mmol/L NaCl. Thus， they had stronger salt tolertance， but their leaves apparently turned yellow. The chlorophyll content of salt-sensitive varieties （Kangbinghuangxin， Xiasheng， Zhenbao） was lower than that of the control group under 300 mmol/L NaCl. After treated for 1 week with 400 mmol/L NaCl， the performance index （PI） of salt-sensitive varieties was larger lower than that of the control group， while that of salt-tolerant varieties was larger. The change rule of PI was similar to those of chlorophyll content and upper ground fresh weight after salt treatment for 4 weeks. So the suitable NaCl concentration for screening salt-tolerant Chinese cabbage was 400 mmol/L. And PI was a very sensitive index for salt tolerance selection of Chinese cabbage， as it only took one week.

KeywordsChinese cabbage varieties； Salt tolerance； Photosynthetic function； Screening index

我國鹽堿地總面積約0.33×108 hm2，其中可耕地面積占666.7×104 hm2以上，廣泛分布于東北和華北重要農(nóng)產(chǎn)區(qū)、生態(tài)脆弱的西北內(nèi)陸地區(qū)以及經(jīng)濟(jì)繁榮的沿海地帶[1]。由于鹽堿地鹽濃度過高，不能種植各類農(nóng)作物而成為荒地。培育耐鹽農(nóng)作物是開發(fā)這些鹽堿荒地的直接途徑。相對于糧食作物，蔬菜的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，是開發(fā)鹽堿地更有前景的農(nóng)作物。前期研究結(jié)果顯示，白菜是一種耐鹽性相對較好的蔬菜[2]，能夠在200 mmol/L NaCl條件下長期生存，可作為開發(fā)鹽堿地的先鋒蔬菜。篩選出耐鹽白菜品種和鹽敏感白菜品種是開展白菜耐鹽育種工作的基礎(chǔ)，但由于白菜主要栽培在水肥充足的甜土中，其耐鹽性快速篩選方法鮮受關(guān)注，僅有幾篇從發(fā)芽率角度篩選耐鹽白菜的報(bào)道[3-5]。白菜發(fā)芽期間的耐鹽性與其在鹽堿地中生長能力有很大差異[2]，發(fā)芽率結(jié)果對白菜的鹽堿地栽培往往不具實(shí)際參考價(jià)值。本研究選用了18個在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中種植范圍較廣的白菜品種為試驗(yàn)材料，在生長環(huán)境較為穩(wěn)定的人工氣候室內(nèi)模擬鹽堿地環(huán)境，從白菜幼苗生長和光合能力的角度對白菜的耐鹽性進(jìn)行了篩選，以期為大白菜耐鹽機(jī)制和耐鹽育種研究提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試18個白菜（Brassica rapa L.ssp.pekinensis）品種均購自山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院種子市場，為方便觀察試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)品種說明書描述的品種特性將其分為4個系列（見表1）。選擇籽粒飽滿、大小均一的種子，在培養(yǎng)皿內(nèi)催芽，大約2天后露白，待胚根長至約2 cm時，挑選生長一致的白菜幼苗，移栽至裝有干凈蛭石的塑料盆內(nèi)，每盆移栽5株。白菜幼苗生長過程中澆灌完全Hoagland營養(yǎng)液（pH 6.0），所有材料均培養(yǎng)于人工氣候室內(nèi)，培養(yǎng)室溫度控制在（22±2）℃，光周期16 h/8 h，光照強(qiáng)度100 μmol/（m2·s），相對濕度30%～50%。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

當(dāng)幼苗長至四葉期時開始進(jìn)行鹽處理，以0 mmol/L NaCl為對照，設(shè)置4個NaCl濃度梯度（100、200、300、400 mmol/L）處理。NaCl溶液用完全Hoagland營養(yǎng)液配制，每個處理種植5盆。處理1周后測定葉綠素含量和熒光參數(shù)，處理4周后測定地上部鮮重和第2次葉綠素含量。

1.3測定項(xiàng)目及方法

1.3.1植株地上部鮮重緊貼土壤表面從根莖結(jié)合處將植株剪下，將植株表面的雜物處理干凈，除去枯死葉片，迅速稱量地上部鮮重。每處理測定15株，取平均值。

1.3.2葉綠素含量葉綠素含量的測定采用邱念偉等[6]的方法，稱取白菜葉片100 mg，剪成1 mm寬的細(xì)絲，先用二甲基亞砜65℃提取至葉片發(fā)白，然后用8 mL 80%丙酮稀釋后測定663.6 nm和646.6 nm處的吸光度，葉綠素含量單位為mg/gFW，每個處理重復(fù)5次。

1.3.3葉綠素?zé)晒鈪?shù)白菜幼苗經(jīng)過充分暗適應(yīng)后，用便攜式植物效率分析儀（Plant Efficiency Analyser， Handy PEA）測定白菜葉片光反應(yīng)活性。光源強(qiáng)度調(diào)整為3 000 μmol/（m2·s）的紅光，熒光信號的記錄時程為2 s，每個品種白菜不同鹽濃度下各測定15個重復(fù)。解析葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)曲線得到兩個重要葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)：PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）和光合性能指數(shù)（PI）[7]。

1.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1鹽處理1周后不同品種白菜葉綠素含量的變化

葉綠素是植物吸收光能進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，其含量常用來衡量植物的健康狀況。由表2可知，鹽處理1周后，在低鹽濃度下（100～300 mmol/L NaCl），除夏勝外，其他白菜品種葉片葉綠素含量均高于對照，且呈先升高后下降的趨勢。在400 mmol/L NaCl處理一周后，迷你黃、抗病黃芯的葉綠素含量仍顯著高于對照，夏勝葉綠素含量顯著低于對照，其他白菜品種與對照差異不顯著。葉片在葉色上均比較正常，沒有受到顯著破壞，此時的葉綠素結(jié)果不易區(qū)分不同品種間的耐鹽性差異。

2.2鹽處理1周對不同品種白菜葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

植物的光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）對各種脅迫均比較敏感，高等植物健康成熟葉片的PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）穩(wěn)定在0.832左右，若Fv/Fm顯著下降則說明植物的光系統(tǒng)受到顯著破壞，因此常用Fv/Fm作為衡量植物抗逆性的指標(biāo)[8]。由表3可見，100～400 mmol/L NaCl處理1周時，18個品種白菜的Fv/Fm數(shù)值變化不大，較難區(qū)分不同品種的耐鹽性，且部分品種的Fv/Fm稍高于對照。說明18個大白菜品種具有較好的耐鹽性，在短期（1周）鹽處理后仍能有效避免PSⅡ受到傷害。

由表4可見，鹽處理1周后，隨著NaCl濃度的升高，所有白菜品種的PI值均呈先上升后下降的趨勢。當(dāng)NaCl濃度為100～300 mmol/L時，除金星娃娃菜和夏勝外，其它品種PI值均大于對照，說明鹽處理1周時，白菜均能在100～300 mmol/L NaCl條件下有效保護(hù)光系統(tǒng)，甚至單位面積的光反應(yīng)能力顯著高于對照。當(dāng)NaCl濃度為400 mmol/L時，迷你黃、天正桔紅65、高綠1號的PI值顯著高于對照；金童玉女、春大王的PI值高于對照，但差異不顯著；其他品種的PI低于對照。因此，鹽處理1周時，從PI值的變化可以觀察出不同品種耐鹽性差異，但用PI作為篩選參數(shù)的可靠性還需長期鹽處理試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

2.3鹽處理4周對不同品種白菜地上部鮮重的影響

由于白菜具有較強(qiáng)的耐鹽性，短期（1周）鹽處理從植株形態(tài)上未明顯觀察到鹽脅迫對不同品種白菜的傷害。但鹽處理4周后，不同品種白菜耐鹽性呈現(xiàn)出顯著差異（表5）。隨著鹽處理濃度的升高，所有白菜的地上部鮮重均急劇下降，在400 mmol/L NaCl條件下，僅有迷你黃、天正桔紅65、春大強(qiáng)、春大王和高綠1號5個品種存活，耐鹽性較強(qiáng)。在100 mmol/L NaCl條件下，所有白菜品種的地上部鮮重均下降至對照的80%以下；200 mmol/L NaCl條件下的白菜地上部鮮重均下降至對照的60%以下；300 mmol/L NaCl條件下，大部分白菜品種的地上部鮮重下降至對照的30%以下，只有春大王、春大強(qiáng)和高綠1號的地上部鮮重稍高于對照的30%，幼葉仍保持正常綠色，但下層老葉也黃化干枯。因此白菜雖然能夠在高鹽濃度下存活，但其生長受到顯著抑制，屬于較耐鹽的甜土農(nóng)作物。

2.4鹽處理4周后不同品種白菜葉綠素含量的變化

鹽處理4周后，隨著鹽濃度的升高，白菜葉綠素含量呈先上升后下降的趨勢（表6）。在300 mmol/L NaCl處理下，大部分白菜品種的葉綠素含量已顯著低于對照，如迷你娃娃菜、爽口娃娃菜、金星娃娃菜等，鹽敏感品種在100 mmol/L NaCl條件下的葉綠素含量已經(jīng)顯著低于對照（如金星娃娃菜抗病黃芯和夏勝等），耐鹽品種在300 mmol/L NaCl條件下的葉綠素含量仍然高于或不顯著低于對照，如金童玉女、迷你黃、天正桔紅65、春大強(qiáng)、春大王、高綠1號等。前期研究結(jié)果顯示，如果白菜繼續(xù)進(jìn)行鹽處理至2個月時，天正桔紅65的葉片也會發(fā)黃[2]。因此長期鹽處理和短期鹽處理對白菜的處理效應(yīng)顯著不同，用葉綠素含量作為篩選指標(biāo)需要較長時間的鹽處理才能區(qū)分不同白菜品種的耐鹽性。

3討論與結(jié)論

大白菜是我國分布最廣、栽培面積最大、產(chǎn)量最高、最大眾化的蔬菜品種之一，在我國居民生活中具有非常重要的地位，素有“百菜不如白菜”之說。前期研究結(jié)果顯示，白菜在100～200 mmol/L NaCl條件下會產(chǎn)生新的生態(tài)型，具有特殊的口感和營養(yǎng)價(jià)值[2]，培育耐鹽白菜在開發(fā)鹽堿荒地方面具有良好前景。篩選出耐鹽白菜品種是研究大白菜耐鹽機(jī)制和耐鹽育種的前期工作，目前人們主要通過發(fā)芽率來篩選耐鹽白菜[3-5]，這種方法篩選速度快，不同品種間有顯著差異，但與大白菜鹽堿地栽培結(jié)果差距較大，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不具實(shí)際指導(dǎo)意義[9]。如天正桔紅65在300 mmol/L NaCl的發(fā)芽勢為零，幼芽幾乎停止生長，但白菜4葉期幼苗在300 mmol/L NaCl條件下可生長2個月。因此本研究用幼苗為試驗(yàn)對象，從生長和光合功能兩個角度對18個白菜品種進(jìn)行了耐鹽性篩選[2]。

本研究結(jié)果顯示，大白菜幼苗用100～400 mmol/L NaCl處理1周時，并未受到明顯的傷害，葉綠素含量甚至增加，F(xiàn)v/Fm維持相對穩(wěn)定（表2～表4）。處理4周時，部分品種在300～400 mmol/L NaCl條件下葉綠素含量才明顯低于對照，而鹽敏感農(nóng)作物低鹽濃度處理1周既有明顯的受害表現(xiàn)，如玉米用200 mmol/L NaCl處理7天，葉片就明顯發(fā)黃[10]。以上結(jié)果說明白菜具有較好的耐鹽性。100～300 mmol/L NaCl處理4周后，大部分白菜均能生存，但生長受到顯著抑制（表5），這可能是鹽分造成的滲透脅迫導(dǎo)致氣孔關(guān)閉引起的[2]。只有夏勝在300 mmol/L NaCl處理4周后死亡，該品種應(yīng)屬于對鹽脅迫特別敏感的品種。400 mmol/L NaCl處理4周后，大部分白菜品種死亡，說明白菜還不具備類似鹽生植物的耐鹽能力，鹽生植物能夠在高鹽漬條件下長期存活并完成生活史[11]。部分白菜死亡的原因可能是葉片中積累的鹽分過多，超過了葉片的承受能力[2]。供試18個白菜品種中，有5個品種（迷你黃、天正桔紅65、春大強(qiáng)、春大王和高綠1號）在400 mmol/L NaCl處理4周后繼續(xù)存活，屬于比較耐鹽的品種，其耐鹽機(jī)制還不清楚，值得深入研究。

采用幼苗鮮重和葉綠素含量篩選耐鹽白菜，需要鹽處理4周左右才能觀察到不同白菜品種間的明顯區(qū)別，實(shí)驗(yàn)周期過長。除發(fā)芽率外，其他靈敏可靠的篩選白菜耐鹽性的指標(biāo)還未見報(bào)道。葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)是一種快速、靈敏、無損傷的探測技術(shù)，可以反映光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[7]。本研究采用Fv/Fm和PI兩種熒光參數(shù)篩選耐鹽白菜發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)v/Fm在鹽處理1周時數(shù)據(jù)變化較小，雖然處理間也有顯著的差異，但Fv/Fm變化結(jié)果與鮮重和葉綠素含量篩選結(jié)果很不一致，因此不能作為快速篩選大白菜耐鹽性的指標(biāo)。PI是反映植物光合綜合性能更為靈敏的指標(biāo)，與植物光合能力呈正比[12]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，6種耐鹽白菜品種（金童玉女、春大王、春大強(qiáng)、迷你黃、天正桔紅65、高綠1號）在400 mmol/L NaCl處理1周時的PI值均大于對照或與對照差異不顯著，PI值顯著小于對照的白菜品種經(jīng)400 mmol/L NaCl處理4周后均不能存活。與葉綠素含量篩選白菜耐鹽性的結(jié)果一致。這兩個指標(biāo)篩選出的6種耐鹽白菜只有金童玉女在400 mmol/L NaCl處理4周后死亡，其余均存活；但光合及葉綠素結(jié)果證明金童玉女比死亡的其他品種仍具有較好的耐鹽性。因此用PI作為篩選大白菜耐鹽性的指標(biāo)是可靠的。該指標(biāo)僅需用400 mmol/L NaCl處理1周即可區(qū)分白菜的耐鹽能力，可大大節(jié)約篩選時間。由于大白菜的各個品種耐鹽性均較強(qiáng)，用400 mmol/L NaCl作為篩選壓力較為適宜。上述大白菜耐鹽性篩選結(jié)果和篩選方法為耐鹽白菜的篩選提供了新的資料，也為開展大白菜鹽堿地栽培和耐鹽育種奠定了基礎(chǔ)。

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