陸地棉種質(zhì)資源萌發(fā)出苗期耐鹽性鑒定

徐佳陵，曾文官，袁延超，邢會賢，王浩然，毛麗麗，宋憲亮，孫學振

(山東農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院/作物生物學國家重點實驗室，山東 泰安 271018)

陸地棉種質(zhì)資源萌發(fā)出苗期耐鹽性鑒定

徐佳陵，曾文官，袁延超，邢會賢，王浩然，毛麗麗，宋憲亮，孫學振

(山東農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院/作物生物學國家重點實驗室，山東 泰安 271018)

本試驗在人工培養(yǎng)箱中采用質(zhì)量分數(shù)為0.4%的NaCl模擬鹽脅迫，通過計算相對發(fā)芽率的耐鹽指數(shù)，對196份陸地棉種質(zhì)材料進行了抗鹽鑒定和評價。結果表明：不同材料的耐鹽水平存在顯著差異，7.65%的材料表現(xiàn)高耐鹽，16.84%的材料表現(xiàn)耐鹽；不同來源材料間的耐鹽性差異較大，國內(nèi)材料要好于國外材料，其中以新疆、山東的耐鹽材料所占比例較高。通過試驗初步篩選出15份高耐鹽材料，可為以后陸地棉耐鹽育種和耐鹽機理研究的材料選用提供參考。

陸地棉；種質(zhì)材料；鹽脅迫；相對發(fā)芽率；耐鹽指數(shù)

AbstractThis research was conducted in artificial incubator with 0.4% NaCl to stimulate salt stress, through calculating the salinity tolerance index of relative germinate rate, the salt tolerance of 196 upland cotton germplasms was evaluated at germination stage. The results showed that the salt tolerance levels varied significantly for different germplasm resources, and 7.65% and 16.84% germplasm resources were identified as high salt tolerance and salt tolerance respectively. The salinity tolerance index of different sources of upland cotton also had significant differences. Compared with foreign germplasms, more domestic genotypes showed salt tolerance and most of them came from Xinjiang and Shandong Province. Through preliminary screening, total 15 high salt-tolerant germplasms were identified, which could be used in salt tolerance mechanism research and breeding of cotton.

KeywordsUpland cotton; Germplasms; Salt stress; Relative germination rate; Salinity tolerance index

棉花為錦葵科棉屬，是我國重要的經(jīng)濟作物，因其具喜光照、耐鹽、抗旱等特點而成為開發(fā)鹽堿地的先鋒作物[1]。棉花的耐鹽性是一個復雜性狀，涉及基因型、發(fā)育時期、鹽分種類、鹽分濃度以及與其它脅迫相互作用等多種因素，對于棉花耐鹽機理的研究還存在著不同的看法和爭論[2]。近年來我國棉田逐漸向邊遠、旱薄和鹽堿地集中，對棉花品種提出了更高的耐鹽性要求。加強耐鹽種質(zhì)的鑒定和篩選，對于棉花耐鹽機理研究和抗(耐)鹽新品種選育具有重要意義。

關于棉花耐鹽鑒定的方法和指標，國內(nèi)外學者已做了大量研究。發(fā)現(xiàn)棉花在不同生育階段有著不同的耐鹽能力，成株期耐鹽能力相對較強，萌發(fā)出苗期相對敏感，因此后者是耐鹽性鑒定的關鍵時期[3]；少量研究進行了成株期或花粉耐鹽鑒定[4]。目前，棉花萌發(fā)期耐鹽性鑒定多采用0.4% NaCl脅迫法[5]，使用發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)等作為萌發(fā)期耐鹽篩選的指標[6-9]。李函利等[10]對179份不同來源的低酚棉種質(zhì)進行了萌發(fā)期耐鹽鑒定，篩選出豫無424、衡無87-306等58個耐鹽品種；劉礻韋等[11]從12個陸地棉品種的耐鹽性鑒定中篩選出冀棉27和冀棉863等耐鹽品種；邵冰欣等[12]鑒定了136份陸地棉種質(zhì)的耐鹽性，篩選出10份耐鹽材料；魏俊梅[13]從24個陸地棉品種(系)中初步篩選出4個較耐鹽的品系。上述研究篩選出的耐鹽或抗鹽種質(zhì)材料，為篩選耐鹽候選基因提供了基礎材料，同時也發(fā)現(xiàn)我國棉花種質(zhì)耐鹽水平總體上還較低并且遺傳基礎狹窄[14]，有必要進一步擴大耐鹽種質(zhì)篩選范圍。因此本研究特對不同來源的196份陸地棉種質(zhì)材料進行萌發(fā)出苗期耐鹽鑒定，以期篩選出耐鹽性較強的種質(zhì)，為后續(xù)耐鹽機理研究和耐鹽育種提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗材料

選取196份陸地棉種質(zhì)組成自然群體，包括推廣品種、種質(zhì)系、高代品系和國外品種(系)，其中來自山東省71個、河南省9個、河北省20個、新疆自治區(qū)16個、中棉所26個、湖北省7個、遼寧省4個、北京市4個、山西省3個、江蘇省2個、陜西省2個、四川省2個、安徽省1個、云南省1個、上海市1個、海南省1個，以及美國16個、前蘇聯(lián)4個、其它外國地區(qū)6個 (表3)。試驗用種產(chǎn)自2013、2014年在山東泰安種植收獲的正常成熟棉花。

1.2發(fā)芽率測定

先對種子進行濃硫酸脫絨，然后選取飽滿一致的種子用0.1% HgCl2消毒15 min，洗凈晾干備用。處理設置鹽濃度為0.4%(鹽濃度為NaCl質(zhì)量占干石英砂的重量比)，對照加等量水，分別設置3個重復。每個處理100粒種子，間隔一定距離均勻擺放在發(fā)芽盒內(nèi)的砂床上，表面覆蓋石英砂3 cm，將砂面鋪平。在培養(yǎng)箱內(nèi)進行萌發(fā)試驗，溫度和相對濕度分別保持在(28±1)℃和(80±2)%。第7天統(tǒng)計正常發(fā)芽種子數(shù)并計算發(fā)芽率，計算公式為：

發(fā)芽率(%)=正常萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)×100

相對發(fā)芽率(%)=鹽脅迫下發(fā)芽率/對照發(fā)芽率×100

1.3耐鹽指數(shù)計算及分級

參照劉妍妍等[15]的方法，分別計算各個供試材料的耐鹽指數(shù)(Xi)，并根據(jù)陸地棉種質(zhì)耐鹽性分級標準(表1)進行耐鹽性分級。計算公式為：

Xi(%)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)×100 。

式中，X代表某供試材料的相對發(fā)芽率，Xmax、Xmin分別表示相對發(fā)芽率的最大和最小值。

表1陸地棉種質(zhì)耐鹽性分級標準[15]

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用SPSS Statistics 23.0對數(shù)據(jù)進行方差分析和差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1供試陸地棉種質(zhì)耐鹽性分級

相對發(fā)芽率方差分析結果(表2)表明，在0.4%鹽脅迫下各材料的相對發(fā)芽率存在極顯著差異(P﹤0.01)，重復間差異不顯著(P﹥0.05)，試驗結果能夠反映材料間遺傳上的差異。

表2鹽脅迫下棉花種子相對發(fā)芽率的單因素方差分析

注：**表示 0.01水平(雙尾)差異顯著。

利用2013、2014年種子相對發(fā)芽率的平均值，計算出各材料的耐鹽指數(shù)，并依據(jù)表1列出的標準進行耐鹽分級，結果列于表3。耐鹽指數(shù)值越大，耐鹽性越強。分級結果表明供試材料可分為5類，包括以邯682為代表的高耐鹽材料15份，占7.65%；以冀合713為代表的耐鹽材料33份，占16.84%；以09H0944為代表的中耐鹽材料49份，占25%；以山大7號為代表的鹽敏感材料67份，占34.18%，以Local cotton-2為代表的高敏感材料32份，占16.33%。

表3 196份陸地棉種質(zhì)的名稱、來源及耐鹽性

來源名稱耐鹽指數(shù)(%)耐鹽級別來源名稱耐鹽指數(shù)(%)耐鹽級別河北邯682100.01山東BZ1101839.474山東遼17/05642F797.241中棉所中棉所5839.364新疆新陸早9號92.791美國蘭布萊特GL-F39.344新疆新陸早36號92.491山東河北-739.224山東魯創(chuàng)棉11791.381四川巴州7051gl39.214中棉所CF43/291.011山東NK990638.894山東海陸11190.151北京中植棉2號38.554中棉所4133Bt88.941湖北鄂抗棉9號38.464新疆09H099386.271中棉所sGK中98038.234中棉所中棉所4185.621山東魯626937.684山東10T138-184.691山東NK-437.674山東魯棉研28號84.521河北邯620337.644上海滬74951381.191美國TAM96WD-1837.614山東魯761981.011越南越南2437.424新疆新陸早42號80.181山東魯1709系36.844河北冀合71376.292前蘇聯(lián)611波35.964中棉所9963375.712山東山農(nóng)SF0635.824山東山大8號74.182新疆石河子13235.824山東K83673.532河南SGK錦科1635.524中棉所中棉所6073.432四川開棉1號35.434山東DLN-1173.292河南豫棉5號35.414山西山西兔毛角蛋白71.812美國純系35.224山東BZ35171.362新疆石河子-6235.204新疆新陸早12號70.532河北冀棉1號34.844河北冀農(nóng)大94-770.12贊比亞贊比亞5號34.744前蘇聯(lián)152夫69.842中棉所中棉所8034.514山西運136969.742山東銀興棉4號34.454山東SN07母本69.692新疆新陸早47號33.094新疆09H094769.462美國貝爾斯諾31.564前蘇聯(lián)司476869.362美國ND-131.294美國德字棉45-92068.862遼寧遼08(4478)40531.014山東A35168.562河北衡水70-30330.264河南百棉一號68.172河北冀58930.234山東RX-767.462山東魯棉研22號29.604河北冀棉16967.402山東德夏棉1號29.524新疆新陸早13號67.362湖北鄂090427.834湖北荊N266.852山東魯棉研21號27.334山東DLN-966.632法國Boygland26.734湖北荊429966.522美國Acala1517-9926.674山東瑞棉1號65.832山東魯棉研36號26.404北京中資255165.312河北衡無酚108626.264中棉所中棉所4965.062山東11N49626.234美國TM-164.562中棉所1000826.234山東A35463.712新疆石河子-4526.044山東HM-1162.052山東鑫秋1號25.364山東001/98-461.102新疆09H094225.254

表3(續(xù))

來源名稱耐鹽指數(shù)(%)耐鹽級別來源名稱耐鹽指數(shù)(%)耐鹽級別山東白馬河61.012山東K63825.154安徽光子棉60.572山東魯無40124.834新疆09H094459.793中棉所Localcotton-124.604山東魯HB2259.513美國TAM91C-95LS24.434中棉所中棉所4459.263江蘇J381異常棉24.124山東08XL-1959.253中棉所83824.114陜西陜935359.173山東魯種棉1號23.784山東魯715158.153美國ATSTATION23.254河北農(nóng)大棉13號57.943山東山東大鈴23.234山東RX-657.553澳大利亞AOC23.214山東德利農(nóng)5號57.313山東創(chuàng)魯1號23.164河南錦科2號56.783河北邯10322.414山東NX08-856.423山東WC-T-421.784山東JH23/TAMGYF-F956.373美國新棉33B芽黃21.714河北銀碩11656.103山東魯棉研37號21.714河北邯棉10256.073山東08XL-2521.184山東SN121255.663湖北荊N321.174山東聊棉6號55.293山西晉棉4420.854山東魯700355.013北京科遺2號20.384新疆新陸早24號54.943山東山大7號20.164遼寧遼無48554.443遼寧遼無215219.935中棉所SGK中17753.613中棉所中棉所4319.805山東魯56653.323中棉所中棉所7919.655山東08惠民品系53.113美國派德蒙特克里夫19.435山東德利農(nóng)10-152.853美國TAM04SID84-219.145山東SN07父本52.763河南鄧縣長絨19.145河南錦科17852.273河南棉鄉(xiāng)9號19.035山東魯棉研32號51.663河北冀豐10618.935新疆新陸早8號51.323前蘇聯(lián)克克180018.755河北邯515851.013美國DP9018.585山東銀興02950.703河南豫棉21號18.285中棉所644Camboida49.603山東水滸72-918.265河北邯30549.403美國TAM06WE62-418.215河北冀豐90849.033江西棉種889118.215山東魯無1248.873中棉所中棉所3518.135山東DLN-748.873湖北湖北低酚棉18.115山東山農(nóng)SF0848.863山東WC-T-717.645中棉所中棉所6448.493山東FR20615.135山東山農(nóng)棉9號48.163山東BZ1101414.665陜西陜236548.013中棉所中0102X-10-114.565河北創(chuàng)棉3號45.233河北冀265813.675河南豫棉9號44.983山東WC-T-512.825山東A14244.943山東魯創(chuàng)棉7711.345遼寧遼無120144.923新疆09H095110.525中棉所中棉所6944.693山東零式低酚棉10.455中棉所中50714543.753江蘇蘇棉12號9.925北京銀棉9943.103云南滇中-7陸7.285美國TAMB182-3342.533阿富汗阿富汗棉6.485中棉所中542.213坦桑尼亞尤卡21/13.915山東嘉星1號41.143中棉所中1292.585河北冀棉95840.843中棉所G.mexicanum1.045湖北輻射1號39.724中棉所Localcotton-205

總體上看，耐鹽材料(高耐、耐鹽)有48份，占24.49%；不耐鹽材料(鹽敏感、高感)有99份占供試材料的50.51%，可見鹽敏感材料所占比例較高，供試材料總體耐鹽水平較低。在進行棉花耐鹽育種的親本選配時，非常有必要進行耐鹽性鑒定篩選。根據(jù)耐鹽級別，本試驗篩選出的前10位高耐鹽材料依次為邯682、遼17/05642F7、新陸早9號、新陸早36號、魯創(chuàng)棉117、CF43/2、海陸111、4133Bt、09H0993、中棉所41；位于前10位的高感材料依次為Local cotton-2、G.mexicanum、中129、尤卡21/1、阿富汗棉、滇中-7陸、蘇棉12號、零式低酚棉、09H0951、魯創(chuàng)棉77，這可為后續(xù)棉花耐鹽親本選配和耐鹽機理的研究選材提供參考。

2.2不同來源陸地棉材料耐鹽性分析

比較發(fā)現(xiàn)不同來源供試材料的耐鹽水平差異較大，總體來看國內(nèi)材料要好于國外材料，國內(nèi)育成的材料中達到高耐和耐鹽級別的占25.88%，而國外材料只有15.38%(表4)。

對于國內(nèi)材料而言，省份間材料的耐鹽水平差異也較大。綜合來看新疆、山東、中棉所育成的材料耐鹽性較好。從高耐鹽材料所占比例看，新疆最高為25.00%，其次是中棉所(11.54%)；從本研究中耐鹽材料所占比例看，來自新疆的材料最高(18.75%)，其次為山東(18.31%)，這可能與山東和新疆棉田鹽堿地所占比例較大有關。因此建議在以后耐鹽育種工作中可以重點考慮從上述來源進行引種，同時兼顧引進國外耐鹽材料，豐富遺傳資源，從而提高育成品種的耐鹽性。

表4不同來源陸地棉種質(zhì)資源耐鹽性表現(xiàn)

3 討論與結論

近年來，我國耕地日益減少，充分利用我國北部的鹽堿地發(fā)展棉花等經(jīng)濟作物，對于緩解我國棉糧爭地矛盾，保證糧食安全和棉花等經(jīng)濟作物有效供給具有重要意義。這對棉花耐鹽種質(zhì)篩選和進一步提高棉花耐鹽水平提出了要求。本研究采用溫室砂培法模擬鹽脅迫，通過發(fā)芽率的耐鹽指數(shù)對196份陸地棉材料進行了耐鹽性分級，該方法已在小麥[15，16]、玉米[17，18]、白菜[19]等作物上使用，并篩選得到一些耐鹽材料。本試驗將196份材料分為高耐、耐鹽、中耐、鹽敏感、高感5類，其中耐鹽材料48份(高耐鹽材料15份，耐鹽材料33份)，鹽敏感材料99份(高感材料32份，敏感材料67份)。在0.4% NaCl脅迫下，這批材料中只有不足25%的材料表現(xiàn)耐或高耐鹽，耐鹽材料總體占比較低，此結果與劉國強[20]、張麗娜[14]、李函利等[10]對其它陸地棉材料鑒定結果一致。比較不同來源材料的整體耐鹽性，國內(nèi)材料要好于國外材料，國內(nèi)材料中以新疆、山東、中棉所的耐鹽材料所占比例最多。這些結果為耐鹽材料的引進和選用提供了參考，但也需指出，由于本試驗中供試材料(尤其國外材料)數(shù)量有限，要準確反映不同材料來源地的棉花種質(zhì)耐鹽水平，還需抽取更多材料進行深入研究。

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SaltToleranceEvaluationatGerminationStageofUplandCottonGermplasms

Xu Jialing, Zeng Wenguan, Yuan Yanchao, Xing Huixian, Wang Haoran, Mao Lili, Song Xianliang, Sun Xuezhen

(CollegeofAgronomy,ShandongAgriculturalUniversity/StateKeyLaboratoryofCropBiology,Taian271018,China)

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.09.006

2017-06-05

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系棉花創(chuàng)新團隊項目(SDAIT-03-03，SDAIT-03-05)；山東農(nóng)業(yè)大學鹽堿地改良項目；國家自然科學基金項目(31601253)；山東省農(nóng)業(yè)良種工程項目(2014LZ)

徐佳陵(1990—)，男，碩士研究生，研究方向：棉花耐鹽分子機理。E-mail：1348573856@qq.com

宋憲亮(1972—)，男，教授，博士，博士生導師，主要從事棉花遺傳育種研究。E-mail：songxl999@163.com 孫學振(1963—)，男，教授，博士，博士生導師，主要從事棉花栽培生理研究。E-mail：sunxz@sdau.edu.cn

S562.033

A

1001-4942(2017)09-0032-05