不同水稻不育系對(duì)鹽脅迫的生理響應(yīng)及耐鹽性評(píng)價(jià)

摘要：隨著全球土壤鹽漬化形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻，作物的正常生長(zhǎng)與生產(chǎn)遭受了嚴(yán)重沖擊。為有效開(kāi)發(fā)利用鹽堿地并保障糧食的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，耐鹽品種的篩選培育以及耐鹽調(diào)控策略的研發(fā)顯得尤為關(guān)鍵。選取6個(gè)不育系水稻品種作為試驗(yàn)材料，通過(guò)全生育期的鹽水灌溉處理（設(shè)定濃度為0.3%和0.5%），探究鹽脅迫對(duì)不育系水稻農(nóng)藝性狀、生理指標(biāo)以及每穗穎花與包頸度的影響，用主成分分析法和隸屬函數(shù)法對(duì)耐鹽性進(jìn)行全面的綜合評(píng)估。結(jié)果表明，在鹽脅迫條件下，齊穗期水稻的株高、有效穗數(shù)、成穗率、綠葉干物質(zhì)重以及總干物質(zhì)重等生長(zhǎng)指標(biāo)均受到顯著抑制。此外，鹽脅迫抑制了第1節(jié)間的長(zhǎng)度，降低了每穗穎花數(shù)量，增加了包頸度。同時(shí)，葉片中的過(guò)氧化氫酶活性出現(xiàn)顯著上升，伴隨著脯氨酸含量和丙二醛含量的相應(yīng)增加。此外，葉片的鈉離子濃度上升而鉀離子濃度下降，導(dǎo)致鈉鉀離子比顯著增加。主成分分析進(jìn)一步揭示，4個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)能夠解釋鹽脅迫下19個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)88.31%的變異情況。其中，穗長(zhǎng)、每穗穎花數(shù)、成穗率、包頸度以及齊穗期的鈉、鉀離子濃度等指標(biāo)在評(píng)估不育系水稻耐鹽性時(shí)起到了主要作用，可視為評(píng)價(jià)水稻不育系全生育期耐鹽性的重要指標(biāo)。通過(guò)隸屬函數(shù)法的分析，得出6個(gè)供試水稻材料的耐鹽性強(qiáng)弱順序?yàn)榫?1S>鹽416S>花9S>培矮64S>W9593S>盛1618S。這一研究結(jié)果不僅為水稻不育系的耐鹽性鑒定與評(píng)價(jià)提供了有力支撐，同時(shí)也篩選出了一批具有較強(qiáng)耐鹽性的水稻不育系種質(zhì)資源，為后續(xù)耐鹽品種的培育和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水稻不育系；鹽脅迫；農(nóng)藝性狀；生理指標(biāo)；耐鹽性評(píng)價(jià)；隸屬函數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：S511.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）16-0101-09

全球土壤鹽漬化問(wèn)題日趨嚴(yán)重，對(duì)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量構(gòu)成嚴(yán)重威脅，極大地制約了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和糧食安全［1-2］。水稻屬于鹽脅迫中度敏感作物。當(dāng)土壤鹽含量超過(guò)0.3%時(shí)，水稻生長(zhǎng)便受到抑制［1］。鹽脅迫對(duì)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育具有明顯的遏制作用，這種影響表現(xiàn)在多個(gè)方面。例如，降低植株的高度、減弱葉片的光合功能以及減少同化物的積累［2］。更為嚴(yán)重的是，鹽脅迫會(huì)破壞葉綠體的結(jié)構(gòu)，使葉綠素含量減少，從而使葉的光合作用變?nèi)酰?］。因此，培育耐鹽水稻有利于減緩鹽脅迫對(duì)水稻的負(fù)面影響，從而保證糧食安全。

雜種優(yōu)勢(shì)，即雜種在產(chǎn)量、生物量和抗逆性等方面超越其親本的現(xiàn)象，已被廣泛研究［4］。為了提升植物的耐鹽性，一個(gè)有效的策略是培育新品種，這些新品種通過(guò)優(yōu)化內(nèi)在生理過(guò)程來(lái)更好地適應(yīng)鹽度環(huán)境［5］。其中一個(gè)重要的途徑就是開(kāi)發(fā)雜交作物，因?yàn)殡s種優(yōu)勢(shì)育種已成為確保全球糧食需求的關(guān)鍵工具，其產(chǎn)量往往比2個(gè)親本高出10%～20%［6］。尤其值得一提的是，當(dāng)植物受到鹽脅迫時(shí)，雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)得尤為明顯。例如，汪雪峰等研究發(fā)現(xiàn)，雜交稻隆兩優(yōu)華占在萌發(fā)期和苗期的耐鹽能力均顯著超過(guò)其親本［7］。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了雜種優(yōu)勢(shì)在增強(qiáng)水稻耐鹽能力方面的重要作用，為培育耐鹽新品種奠定基礎(chǔ)。盛夏冰等也研究發(fā)現(xiàn)，在鹽脅迫下，超優(yōu)1000的耐鹽性最強(qiáng)，其次是R900，廣湘24S的耐鹽性最弱［8］。這種差異歸因于品種間雜交產(chǎn)生的超親優(yōu)勢(shì)。此外，先前的研究還表明，種間雜種優(yōu)勢(shì)也可用于提高玉米、高粱等作物的耐鹽性［9-10］。耐鹽性是一種復(fù)雜而綜合的特征，超級(jí)稻品種超優(yōu)千號(hào)通過(guò)聚集表達(dá)優(yōu)異耐鹽基因的雙親基因并產(chǎn)生相互作用，具有較好的耐鹽能力，具有較高的抗鹽能力［11］。綜上所述，利用雜交優(yōu)勢(shì)選育耐鹽新品種非常有必要。

當(dāng)前水稻育種的首要任務(wù)是培育出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)且耐鹽的水稻新品種［1］。雜交稻的優(yōu)異性狀，如抗性、產(chǎn)量和品質(zhì)，均源自其父母本的遺傳特性［12］。目前，在雜種優(yōu)勢(shì)育種中，雄性恢復(fù)系是抗病育種的重要資源，雌性不育系抗病性較弱。因此，耐鹽、優(yōu)質(zhì)、高復(fù)合不育品系的培育和選育，可以使后代雜交水稻的抗性基因更加優(yōu)良和豐富，也能提供豐富的耐鹽種質(zhì)資源。培育和開(kāi)發(fā)耐鹽、抗堿的優(yōu)良品種是國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。當(dāng)前，在濱海鹽堿區(qū)和鹽堿地，關(guān)于常規(guī)稻米耐鹽特性的研究比較多，而對(duì)其親本的研究還很缺乏。為此，本研究以秈粳雜交稻為材料，采用田間試驗(yàn)方法，在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)不同類(lèi)型秈粳不育系進(jìn)行鹽分脅迫處理，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的耐鹽生理指標(biāo)分析，以期為今后我國(guó)耐鹽品種選育工作的發(fā)展提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2023年在海南省三亞市樂(lè)東九所鎮(zhèn)（18°20′N(xiāo)，109°8′E）進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤有機(jī)質(zhì)含量為8.84 g/kg，速效鉀含量為187 mg/kg，有效磷含量為18.89 mg/kg，全氮含量為440.21 mg/kg。試驗(yàn)材料由湖南省雜交水稻技術(shù)創(chuàng)新中心提供，包括菊11S、W9593S、花9S、盛1618S、鹽416S、培矮64S。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

該試驗(yàn)采用隨機(jī)分區(qū)設(shè)計(jì)，包括0（對(duì)照，CK）、0.3%、0.5% 3個(gè)鹽濃度處理和菊11S、W9593S、花9S、盛1618S、鹽416S、培矮64S這6個(gè)品種，每個(gè)處理重復(fù)3次，一共54個(gè)小區(qū)隨機(jī)分布。試驗(yàn)于2023年2月15日播種育秧，2023年3月5日進(jìn)行移栽。移栽時(shí)選取同等活力的水稻苗，種植水稻行株距為20 cm×20 cm，單個(gè)小區(qū)為 12 m2（4 m×3 m）。在水稻反青后4 d左右進(jìn)行鹽水處理（通過(guò)在海水中加入淡水，調(diào)配出對(duì)應(yīng)濃度的鹽水，在相應(yīng)的小區(qū)進(jìn)行灌溉）。鹽水灌溉開(kāi)始后，每天測(cè)量每個(gè)地塊的鹽水濃度，以確保每個(gè)小區(qū)中的鹽水濃度浮動(dòng)不超過(guò)0.05%。在無(wú)法控制田間鹽度時(shí)，排干田間水后重新灌溉相應(yīng)濃度的鹽水。施肥方面：氮肥施用量為純N量 150 kg/hm2，按照基肥 ∶分蘗肥 ∶氮肥=1 ∶1 ∶1的比例進(jìn)行施肥；磷肥施用量為P2O5 40 kg/hm2，采用過(guò)磷酸鈣作基肥一次性施入；鉀肥施用量為K2O 100 kg/hm2，采用氯化鉀作基肥一次性施入。采取的田間管理及病蟲(chóng)害控制辦法與本地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀的測(cè)定

齊穗期，在每個(gè)取樣小區(qū)連續(xù)調(diào)查20株水稻分蘗，并測(cè)量從植株基部到穗頂?shù)慕^對(duì)高度，即為株高。此外，每個(gè)處理在小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取6 穴長(zhǎng)勢(shì)中等的植株，取樣并清理干凈。隨后將黃葉、綠葉和莖鞘剪下并一一對(duì)應(yīng)放入烘干袋中，隨后放入鼓風(fēng)干燥箱中，先80 ℃殺青60 min，然后調(diào)至60 ℃烘干至恒重，用電子天平稱(chēng)量不同器官的干物質(zhì)量。取一部分葉片粉碎并篩選，精確稱(chēng)取0.5 g樣品，然后微波消化利用HNO3-H2O2系統(tǒng)，采用等離子體原子發(fā)射光譜儀測(cè)定各組分鈉（Na+）和鉀（K+）的含量。

在水稻秧苗長(zhǎng)至4葉期，將尺寸為30 cm ×20 cm 的根袋（養(yǎng)分和水可以通過(guò)，但根部不能）原位埋于土壤，讓水稻一直在根袋里面保持正常生長(zhǎng)。在齊穗期對(duì)根系取樣，洗凈并用人工計(jì)數(shù)白根數(shù)。隨后把根系放在文件袋中，放入鼓風(fēng)干燥箱中，首先在100 ℃干燥30 min，再調(diào)整到60 ℃干燥到恒重，用電子天平進(jìn)行稱(chēng)量。

1.3.2 生理指標(biāo)的測(cè)定

抽穗期，對(duì)水稻不育系最上部葉片進(jìn)行取樣并放入液氮中，用于測(cè)定葉綠素含量、抗氧化酶活性及滲透調(diào)控物質(zhì)含量。葉片葉綠素含量用丙酮對(duì)浸提葉片進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算出葉片葉綠素含量的方法為朗伯·比爾定律。測(cè)定663、645、470 nm處的吸光度。葉綠素含量（mg/g）的計(jì)算公式如下：

葉綠素a含量=12.7D663 nm-2.69D645 nm；

葉綠素b含量=22.9D645 nm-4.68D663 nm；

總?cè)~綠素含量=20.2D645 nm+8.02D663 nm。

參照顏佳倩等的方法［1］測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）的活性以及丙二醛（MDA）含量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸和可溶性糖的含量。

1.3.3 穗部相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

齊穗期，每個(gè)處理取長(zhǎng)勢(shì)一致的水稻10穴，選取所有穗子，用直尺對(duì)穗長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量并考察每穗穎花數(shù)。在齊穗期每個(gè)小區(qū)調(diào)查連續(xù)20穴統(tǒng)計(jì)有效穗數(shù)。水稻成穗率等于有效穗數(shù)除以最高峰分蘗數(shù)。每個(gè)處理取長(zhǎng)勢(shì)一致的水稻10穴，選取其中穗子大小基本相同的主莖穗15個(gè)，在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)第1節(jié)間長(zhǎng)、包頸長(zhǎng)、穗長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定。包頸度=包頸長(zhǎng)/穗長(zhǎng)×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 耐鹽系數(shù)

每個(gè)指標(biāo)的耐鹽系數(shù)（α）參考Zeng等的方法［13］進(jìn)行計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，與耐鹽性成正比，那么這個(gè)指標(biāo)的α=（處理組平均值/對(duì)照組平均值）×100%；與耐鹽性成反比，該指標(biāo)的 α=（對(duì)照組平均值/處理組平均值）×100%。

1.4.2 綜合指標(biāo)值

參照余家林提出的綜合指數(shù)計(jì)算法［14］：

CI（m）=∑[DD（]n[]j=1[DD）]［Bj×P（m）j］，（m=1，2，3；j=1，2，3，…，n）。

式中：CI（m）為綜合指標(biāo)值；Bj為個(gè)體指數(shù)耐鹽率歸一化的數(shù)值；P（m）j為綜合指標(biāo)的系數(shù)。

1.4.3 隸屬函數(shù)值

參照謝志堅(jiān)的方法［15］，進(jìn)行各種指標(biāo)隸屬函數(shù)的計(jì)算：

[JZ（]μ（xj）=（xj-xmin）/（xmax-xmin），j=1，2，3，…，n[JZ）]。

式中：xj表示某供試材料第j個(gè)綜合指標(biāo)；xmax與xmin表示所有材料中該綜合指標(biāo)的最大值與最小值。

1.4.4 權(quán)重

根據(jù)謝志堅(jiān)的方法［15］，結(jié)合綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率求各綜合指標(biāo)：

[JZ（]Wj=Pj/∑[DD（]n[]j=1[DD）]Pj[JZ）]。

式中：Wj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重；Pj代表第j個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

1.4.5 綜合評(píng)價(jià)（D）值

根據(jù)謝志堅(jiān)的方法［15］，綜合評(píng)價(jià)值D體現(xiàn)了各供試材料綜合耐鹽能力的強(qiáng)弱：

[JZ（]D=∑[DD（]n[]j=1[DD）]［μ（xj）×Wj］[JZ）]。

式中：xj代表某供試材料第j個(gè)綜合指標(biāo)，Wj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)不育系水稻齊穗期株高、有效穗數(shù)、成穗率、綠葉干物質(zhì)量和總干物質(zhì)量的影響

由表1可知，當(dāng)鹽分濃度增大時(shí)，齊穗期水稻不育系的株高、有效穗數(shù)、成穗率、綠葉干物質(zhì)量和總干物質(zhì)量均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。0.3%鹽脅迫條件下，菊11S、花9S、盛1618S、鹽416S、培矮64S和W9593S的株高分別降低了22.72%、14.66%、20.75%、17.60%、35.75%和27.61%。而在0.5%鹽脅迫處理下，培矮64S和W9593S的株高降幅高于其他品種，分別達(dá)到了45.41%和37.34%。此外，0.3%鹽脅迫條件下，與CK相比，各個(gè)品種的有效穗數(shù)降幅表現(xiàn)為培矮64S>菊11S>W9593S>盛1618S>花9S>鹽416S；0.5%鹽脅迫條件下，各品種的有效穗數(shù)降幅表現(xiàn)為W9593S>培矮64S>菊11S>花9S>盛1618S>鹽416S。對(duì)于成穗率來(lái)說(shuō)，各水稻不育系的鹽脅迫處理之間差異顯著（P<0.05）。此外，菊11S在 0.3%、0.5%條件下成穗率降幅均最低，分別為9.55%和18.32%；培矮64S在0.3%條件下和W9593S在0.5%條件下降幅均最高，分別為29.16%和57.08%。在0.3%和0.5%鹽脅迫處理下，菊11S的綠葉干物質(zhì)量和地上部總干物質(zhì)量降幅低于其他品種，分別為4.68%、13.38%和7.39%、14.29%。

2.2 鹽脅迫對(duì)抽穗期不育系水稻葉片MDA、脯氨酸、可溶性糖、葉綠素含量的影響

由表2可知，在抽穗期，與CK相比，0.3%鹽脅迫條件下，除W9593S之外的所有水稻不育系品種均能顯著提升葉片MDA含量。其中，盛1618S的葉片MDA含量增幅最大，達(dá)到了84.81%。而在0.5%鹽脅迫條件下，不同品種對(duì)葉片MDA含量的響應(yīng)表現(xiàn)出差異性。具體而言，鹽416S和培矮64S的葉片MDA含量顯著下降，而菊11S、盛1618S和W9593S的葉片MDA含量則顯著上升，增幅分別為15.70%、35.44%和28.67%。值得注意的是，不同鹽脅迫條件均顯著增加了所有水稻品種葉片的脯氨酸含量。在0.3%和0.5%鹽脅迫條件下，培矮64S和盛16185葉片脯氨酸含量的增幅分別達(dá)到最大，為191.30%和550.54%。此外，在0.3%處理與CK之間，各水稻不育系的葉片葉綠素含量無(wú)顯著差異，并且CK和0.3%處理的葉綠素含量均顯著高于0.5%處理。特別值得關(guān)注的是，在抽穗期0.3%和0.5%鹽脅迫條件下，菊11S和鹽416S的葉片葉綠素含量降幅最低，而盛1618S的降幅則最高。最后，在0.3%和0.5%鹽脅迫條件下，菊11S和盛1618S的葉片可溶性糖含量均顯著降低，其降幅分別為5.40%、51.51%和5.71%、8.90%。而在0.5%鹽脅迫條件下，鹽416S、培矮64S和W9593S的葉片可溶性糖含量均有所增加，增幅分別為16.07%、1.58%和19.72%。

2.3 鹽脅迫對(duì)齊穗期不育系水稻葉片抗逆酶活性的影響

由表3可知，在抽穗期，除了W9593S外，其他5個(gè)品種的水稻不育系SOD活性均展現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)?？梢钥闯?，這5個(gè)品種在0.3%鹽脅迫處理下SOD活性增幅普遍高于0.5%鹽脅迫處理下。具體而言，在0.3%鹽脅迫條件下，花9S的SOD活性增幅最為顯著，達(dá)到了60.95%，而菊11S的增幅最小，僅為7.49%。在0.3%和0.5%的鹽脅迫條件下，花9S、盛1618S、W9593S的SOD活性均顯著高于CK。另一方面，在0.5%鹽脅迫條件下，相較于CK，各品種POD活性的增幅表現(xiàn)為盛1618S＜花9S＜W9593S＜培矮64S＜菊11S＜鹽416S。同時(shí)，各水稻不育系品種不同鹽脅迫處理間的CAT活性存在顯著差異。特別地，在0.3%鹽脅迫條件下，盛1618S的CAT活性較CK的增加幅度最低，為53.26%，而W9593S的增幅最高。此外，在0.5%鹽脅迫處理下，菊11S和花9S的葉片CAT活性較CK的增幅明顯高于其他品種，分別達(dá)到了294.01%和313.70%。

2.4 鹽脅迫對(duì)不育系水稻穗部性狀的影響

由表4可知，不同濃度的鹽脅迫對(duì)水稻不育系的包頸度和第1節(jié)間長(zhǎng)有顯著影響。具體來(lái)說(shuō)，隨著鹽濃度的增加，不育系的包頸度顯著增加，而第1節(jié)間長(zhǎng)則顯著降低。在0.3%鹽脅迫條件下，菊11S、花9S、盛1618S、鹽416S、培矮64S和W9593S的包頸度相較于CK分別增加272.73%、142.86%、166.67%、169.84%、132.88%和 1 130.43%。W9593S的增幅最大，而培矮64S的增幅最小。在0.5%鹽脅迫條件下，各品種的包頸度增幅表現(xiàn)為W9593S>菊11S>培矮64S>盛16185>鹽416S>花9S。此外，不同水稻不育系品種不同鹽脅迫處理的第1節(jié)間長(zhǎng)表現(xiàn)出顯著差異。 特別是在0.3%的條件下，菊11S的第1節(jié)間長(zhǎng)較CK的降幅最小，僅為9.57%，而培矮64S的降幅最大，達(dá)到26.45%。當(dāng)鹽脅迫濃度增加至0.5%時(shí)，培矮64S的第1節(jié)間長(zhǎng)降幅進(jìn)一步擴(kuò)大，高達(dá)45.87%。

隨著鹽脅迫濃度的升高，水稻不育系在各個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期的穗長(zhǎng)和每穗穎花數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在0.3%鹽脅迫下，菊11S、花9S、盛1618S、鹽416S、培矮64S和W9593S的穗長(zhǎng)較CK分別減少17.75%、7.79%、12.04%、19.33%、29.49%和31.10%。而在0.5%鹽脅迫條件下，花9S的穗長(zhǎng)降低幅度最小，而W9593S的穗長(zhǎng)降低幅度最大，達(dá)到了41.15%。對(duì)于每穗穎花數(shù)而言，各處理間存在顯著差異。其中，在0.3%條件下，菊11S的降幅最低，為14.18%；而在0.5%條件下，花9S的降幅最低，為45.69%。

2.5 鹽脅迫對(duì)不育系水稻齊穗期葉片鉀離子（K+）含量、鈉離子（Na+）含量及其比值的影響

由表5可知，在齊穗期，0.3%鹽脅迫條件下，菊11S、花9S、盛1618S、鹽416S、培矮64S和W9593S的Na+含量分別增加74.07%、141.94%、135.00%、120.93%、491.49%和504.55%。而在0.5%鹽脅迫條件下，相較于CK，菊11S和鹽416S的Na+含量增幅較低，分別為219.75%和216.28%。在0.3%鹽脅迫條件下，各不育系的K+含量和K+含量/Na+含量值相較于CK顯著降低。然而，在0.5%鹽脅迫條件下，相較于CK，菊11S和盛1618S的K+含量降幅低于其他品種，分別為34.40%和33.52%。此外，0.5%鹽脅迫處理下，菊11S和花9S的K+含量/Na+含量值降幅也低于其他品種，分別達(dá)到了79.38%和85.00%。

2.6 6個(gè)品種在鹽脅迫下的抗鹽性綜合評(píng)估

2.6.1 各指標(biāo)耐鹽系數(shù)的測(cè)定

所有性狀的耐鹽系數(shù)詳見(jiàn)表6，如果用齊穗期的株高作為評(píng)價(jià)各品種耐鹽性的標(biāo)準(zhǔn)，則花9S耐鹽性最強(qiáng)，培矮64S的耐鹽性最弱；如果以齊穗期綠葉干物質(zhì)量為衡量指標(biāo)，則菊11S耐鹽性最強(qiáng)，培矮64S耐鹽性最弱，說(shuō)明這19種指標(biāo)的鹽脅迫反應(yīng)存在差異，因此，僅以某一種指標(biāo)來(lái)衡量作物的耐鹽能力是不夠的。

2.6.2 主成分分析

針對(duì)3個(gè)鹽度、6個(gè)不育系水稻品種、19種指標(biāo)的耐鹽系數(shù)進(jìn)行主成分分析，具體見(jiàn)表7。基于特征值大于1和累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%的原則，成功提取了4個(gè)主成分。這4個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)率分別為63.95%、10.57%、7.27%和6.52%，總和高達(dá)88.31%。表明這4個(gè)主成分能夠解釋19個(gè)因素中88.31%的變化情況。主成分分析結(jié)果表明，成穗率、包頸度、每穗穎花數(shù)、穗長(zhǎng)和齊穗期Na+和K+含量等指標(biāo)是影響水稻不育系耐鹽性的主要因素。而抽穗期POD活性和可溶性糖含量則作為次要作用因子，對(duì)水稻耐鹽性的評(píng)價(jià)也具有一定的參考價(jià)值。

2.6.3 隸屬函數(shù)分析與綜合評(píng)判

對(duì)6個(gè)品種的隸屬函數(shù)值μ（x）與綜合評(píng)價(jià)值D進(jìn)行計(jì)算，具體結(jié)果見(jiàn)表8。通過(guò)計(jì)算所得，4個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重分別為0.724、0.120、0.082和0.074。通過(guò)對(duì)6個(gè)品種的耐鹽性能進(jìn)行綜合評(píng)判，得出各品種之間的耐鹽差異。其中，菊11S具有較高的耐鹽能力，盛1618S是最不耐鹽的品種。耐鹽程度由大到小為菊11S>鹽416S>花9S>培矮64S>W9593S>盛1618S。

3 討論

植物生長(zhǎng)經(jīng)常受到不利氣候條件的沖擊，若缺乏適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)將面臨巨大的損失［16］。鹽害是限制農(nóng)作物生產(chǎn)的重要因素之一，它通過(guò)干擾植物的形態(tài)、生理、生化及分子機(jī)制，妨礙作物生長(zhǎng)和發(fā)育，造成減產(chǎn)［17］。水稻作為一種對(duì)鹽敏感的作物，在0.3%鹽脅迫條件下就會(huì)遭受生長(zhǎng)抑制，造成顯著的產(chǎn)量損失，且這種鹽度效應(yīng)與鹽濃度、 暴露時(shí)長(zhǎng)及水稻生長(zhǎng)階段密切相關(guān)［18］。經(jīng)過(guò)鹽水處理后的14 d齡水稻幼苗，其成活率僅為5%，這一觀察與前人關(guān)于水稻苗期對(duì)鹽度敏感性的研究結(jié)果［19］相一致。本研究進(jìn)一步揭示，鹽脅迫會(huì)顯著降低水稻不育系在齊穗期的多個(gè)農(nóng)藝性狀，包括株高、每穴分蘗數(shù)、綠葉干物質(zhì)量、地上部干重和葉綠素含量等。

鹽度通過(guò)誘導(dǎo)植物細(xì)胞中活性氧的產(chǎn)生，增加了氧化損傷的風(fēng)險(xiǎn)［20］。這種活性氧的過(guò)量產(chǎn)生可能與光合活性的顯著抑制有關(guān)。為應(yīng)對(duì)氧化損傷，植物通過(guò)上調(diào)強(qiáng)酶和非酶抗氧化劑的生成進(jìn)行防御。先前的研究已報(bào)道，SOD、POD和CAT的功能活性增強(qiáng)能夠預(yù)防應(yīng)激引發(fā)的氧化損傷［21］，本研究結(jié)果與之一致，本研究中鹽脅迫條件下齊穗期不育系水稻葉片的抗氧化酶活性升高，能維持較強(qiáng)的清除活性氧能力，從而保證植株正常生長(zhǎng)。有研究表明，耐鹽品種在不同的鹽濃度條件下，均可展現(xiàn)出較高的抗氧化酶活性，相較于鹽敏感水稻品種，耐鹽水稻能維持較高的清除活性氧的能力，對(duì)于保護(hù)細(xì)胞原生質(zhì)體的完整性和水稻膜系統(tǒng)具有重要的作用［22］。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，菊11S和花9S的CAT活性在抽穗期較CK的增幅高于其他品種?？紤]到水稻不育系品種的耐鹽能力相對(duì)較弱，這可能導(dǎo)致SOD和POD活性在各個(gè)不育系品種之間表現(xiàn)出一定的差異。

水稻對(duì)鹽的敏感性往往與Na+的積累密切相關(guān)，這是因?yàn)樗镜母翟邴}脅迫環(huán)境下難以調(diào)控Na+的吸收，進(jìn)而導(dǎo)致Na+從根部高效轉(zhuǎn)運(yùn)至葉片［23］。鹽堿地會(huì)對(duì)作物的正常代謝和多種生理活動(dòng)產(chǎn)生不利影響［24］。同時(shí)，過(guò)量的Na+吸收會(huì)限制對(duì)K+等其他對(duì)作物正常生理活動(dòng)至關(guān)重要的金屬元素的吸收。本研究結(jié)果顯示，鹽脅迫導(dǎo)致所有水稻不育系品種葉片的Na+含量上升，而葉片K+含量下降。隨著鹽度的增加，鈉離子含量的增幅和鉀離子含量的降幅均顯著增大。已有文獻(xiàn)指出，K+含量/Na+含量平衡的破壞是鹽漬化作物生長(zhǎng)受抑制的主要因素［22］。這與本研究結(jié)果相吻合，本研究中鹽脅迫降低了所有不育系葉片的K+含量/Na+含量值。鈉的過(guò)量累積會(huì)導(dǎo)致酶的結(jié)構(gòu)與功能受損、自由基清除受阻、細(xì)胞膜及膜蛋白質(zhì)受損、細(xì)胞膜滲透率升高以及離子中毒［25］。為應(yīng)對(duì)鹽脅迫，植物將合成一種能調(diào)控滲透壓的可溶性有機(jī)物［22］。本研究發(fā)現(xiàn)，在所有水稻不育系品種中，鹽脅迫條件下葉片脯氨酸含量相較于0.0%處理顯著增加，并且隨著鹽度的增加而進(jìn)一步上升。這表明鹽脅迫誘導(dǎo)的脯氨酸含量增加可能是水稻品種提高耐鹽性的一種積極反應(yīng)［26］。特別地，在本研究中，培矮64S和盛1618S這2個(gè)品種在不同鹽脅迫條件下脯氨酸的增幅尤為顯著，高于其他品種。這表明在鹽脅迫情況下，植物通過(guò)合成并累積自由脯氨酸來(lái)保護(hù)生物大分子，抵抗?jié)B透壓，以避免由于鹽離子造成的缺水［27］。

由于穗包頸現(xiàn)象，各個(gè)水稻不育系的部分穗子被葉鞘包裹，這極大地降低了不育系接受父本花粉的能力，進(jìn)而影響了制種產(chǎn)量［28］。然而，當(dāng)前對(duì)于鹽脅迫條件下每穗穎花和包頸度具體受影響的程度，研究尚不充分。本研究結(jié)果表明，鹽脅迫對(duì)水稻不育系的每穗穎花和包頸度有顯著影響，并且隨著鹽濃度的增加，這種影響呈加劇趨勢(shì)。但值得注意的是，不同水稻品種間穗穎花和包頸度的降幅存在顯著差異。在0.3%鹽脅迫下，培矮64S的包頸度增幅最小，為132.88%，而W9593S的增幅則高達(dá)1 130.43%。當(dāng)鹽脅迫提升至0.5%時(shí)，花9S的包頸度增加幅度最小，為158.73%，而W9593S的增幅更是高達(dá)1 726.08%。此外，有研究已揭示，水稻不育系的抽穗包頸度與其第1節(jié)間長(zhǎng)之間存在緊密的聯(lián)系，鹽脅迫對(duì)所有水稻不育系的第1節(jié)間長(zhǎng)度均產(chǎn)生了顯著的負(fù)面影響，且第1節(jié)間長(zhǎng)度與包頸度之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系［29］。因此，未來(lái)的研究應(yīng)著重于探索如何在鹽脅迫條件下提升不育系的第1節(jié)間長(zhǎng)度，以期望達(dá)到降低包頸度的目的。

植物的耐鹽能力受多個(gè)基因協(xié)同調(diào)節(jié)，單個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)很難完全、精確地反映其耐鹽能力［27，30］。為全面評(píng)估植物的耐鹽性，需要綜合考慮多個(gè)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。在本研究中，通過(guò)主成分分析和隸屬函數(shù)法，確定各品種水稻苗期耐鹽性的排序?yàn)榫?1S>鹽416S>花9S>培矮64S>W9593S>盛1618S，可以看出，盛1618S在整個(gè)生育期的耐鹽性相對(duì)較弱。然而，值得注意的是，王旭明等在孕穗期進(jìn)行鹽脅迫處理，利用JX99、PoKKali、FL478、IR29的隸屬函數(shù)對(duì)4個(gè)品種進(jìn)行了比較全面的評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)JX99具有較高的耐鹽能力［31］。此外，前人通過(guò)21個(gè)耐鹽、苗期抗堿能力鑒定，獲得日本晴等4個(gè)耐鹽、耐堿的優(yōu)異新材料［27］。由此可見(jiàn)，日本晴幼苗期的耐鹽能力是很高的。本研究對(duì)6個(gè)水稻品種苗期的耐鹽能力進(jìn)行了全面的評(píng)價(jià)，其結(jié)論是正確的，但仍需考慮不同生育期耐鹽性的變化。未來(lái)的研究可進(jìn)一步探討水稻在不同生育期的耐鹽性差異及其機(jī)制，為水稻耐鹽性育種和栽培提供更為全面的理論依據(jù)。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在鹽脅迫條件下，水稻的株高、每穴分蘗數(shù)、綠葉干物質(zhì)量以及地上部干物質(zhì)量等生長(zhǎng)指標(biāo)均受到顯著抑制。此外，鹽脅迫抑制了第1節(jié)間的長(zhǎng)度，降低了每穗穎花數(shù)量，增加了包頸度。同時(shí)，葉片中的過(guò)氧化氫酶活性出現(xiàn)顯著上升，伴隨著脯氨酸含量和丙二醛含量的相應(yīng)增加。此外，葉片內(nèi)的鈉離子濃度上升而鉀離子濃度下降，導(dǎo)致鈉鉀離子比顯著增加。其中，穗長(zhǎng)、每穗穎花數(shù)、成穗率、包頸度以及齊穗期的鈉、鉀離子濃度等指標(biāo)在評(píng)估不育系水稻耐鹽性時(shí)起到了主要作用，可視為評(píng)價(jià)水稻不育系全生育期耐鹽性的重要指標(biāo)。通過(guò)隸屬函數(shù)法分析，得出6個(gè)供試水稻材料的耐鹽性強(qiáng)弱順序?yàn)榫?1S>鹽416S>花9S>培矮64S>W9593S>盛1618S。該研究結(jié)果可為水稻不育系耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)提供參考，并通過(guò)篩選獲得一些具有較強(qiáng)耐鹽性的水稻不育系種質(zhì)資源。此外，該研究結(jié)果可以為培育耐鹽稻新品種和合理開(kāi)發(fā)利用鹽堿地奠定基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：徐遠(yuǎn)逍（1999—），男，重慶人，碩士碩士生，研究方向?yàn)樗灸望}堿品種篩選及育種。E-mail：942201377@qq.com。

通信作者：楊益善，博士，研究員，研究方向?yàn)樗居N。E-mail：hryys@163.com。