NaCl預處理對糯玉米發芽期耐鹽性的影響

王亦菲，杜志釗，馬運濤，許建華，余飛宇，陸瑞菊，劉成洪，陳志偉**

(1上海市農業科學院，上海市農業遺傳育種重點實驗室，上海201106；2上海市農業科技服務中心，上海200335；3 蘇州農業職業技術學院，蘇州215008；4光明種業有限公司，上海202171)

鹽脅迫是作物生產的主要非生物脅迫之一，據報道，全球超過6%的土地受到鹽脅迫的影響[1-3]。種子萌發和幼苗生長是作物對鹽脅迫最敏感的兩個階段，此階段受到鹽脅迫會對作物產量產生較大影響[4-5]。隨著糧食需求的增加和土壤鹽漬化的加劇，提高重要作物的耐鹽性至關重要[3,6]。糯玉米(ZeamaysL.)起源于中國，在中國特別是西南地區的糧食供應中占有重要地位[7]。同時糯玉米是生產淀粉的主要原料，被廣泛用于食品、醫藥、化工、紡織、造紙等產業[7-8]。

引發或預處理是提高種子在各種環境脅迫下發芽率和成苗率的一種簡單有效的方法[9]。無論是引發還是預處理，都是用不同的化學試劑浸泡處理種子，而NaCl溶液是常用的試劑之一，很多研究表明，NaCl溶液預處理種子后會激活植物體對鹽脅迫的反應，從而緩解鹽脅迫對植物的傷害或提高植物耐鹽性[5,10-11]。通過引發或預處理來提高作物耐鹽性的研究已有很多報道，包括玉米、水稻、高粱等[2,11-16]，但不同濃度NaCl溶液種子預處理對糯玉米耐鹽性影響的報道還比較少。本研究對上海兩個糯玉米品種在不同濃度NaCl溶液預處理后的發芽期耐鹽性進行了鑒定，以期為提高不同糯品種發芽期的耐鹽性奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料和試驗設計

供試材料為‘滬玉糯2號’和‘滬玉糯3號’，由上海市農業科學院作物所王義發和沈雪芳研究員提供。糯玉米種子用0.2%氯化汞消毒10 min，無菌水沖洗5—6次。設置不同質量濃度的NaCl溶液，分別為0(對照)，0.5%、1.0%、1.5%和2.0%，22℃浸泡20 h(即預處理)，無菌水沖洗后接種到0(CK)、0.5%、1.0%和1.5%質量濃度NaCl脅迫培養基上發芽(即鹽脅迫)，28℃、暗培養。培養基以1/2MS為基本培養基，添加30 g/L蔗糖和6 g/L瓊脂粉，pH 5.8，121℃、高溫高壓滅菌20min。每個處理10粒種子，3次重復。

1.2 性狀測定

接種后第7天統計發芽率(發芽率=實際發芽數/種子總數×100%)，第10天測定胚根長、胚芽鞘長、芽長和發根數，每個處理取平均值。

1.3 數據處理和統計分析

采用Excel 2007軟件進行數據整理和計算，采用SPSS 26軟件進行方差分析和多重比較，多重比較采用最小顯著性差異法(LSD)，在5%水平上進行顯著性判定。

表1 NaCl預處理和鹽脅迫對糯玉米品種種子萌發期相關性狀的三因素方差分析

2 結果與分析

2.1 預處理后糯玉米品種在不同溶度鹽脅迫下發芽期相關性狀的方差分析

由表1可知，除了胚根長以外，其他各性狀在品種間存在顯著差異；所有性狀在不同預處理間存在顯著差異；所有性狀在不同濃度鹽脅迫處理間也存在顯著差異；品種和預處理間，除了芽長外，其他性狀還存在顯著的互作；品種和鹽脅迫間，除了芽長和胚根長外，其他性狀存在顯著的互作；預處理和鹽脅迫間，除了芽長外，其他性狀都存在顯著的互作；品種、預處理和鹽脅迫三者間，除了胚芽鞘長和芽長，其他性狀存在顯著的互作。

2.2 不同濃度NaCl溶液對糯玉米種子萌發的影響

從表2可知，與未經NaCl預處理(對照)相比，‘滬玉糯2號’直到1.5% NaCl脅迫下其發芽率才顯著下降，而‘滬玉糯3號’則在0.5% NaCl脅迫下就開始顯著下降，且隨著鹽脅迫濃度的提高逐漸加重,說明‘滬玉糯2號’較耐鹽，而‘滬玉糯3號’為鹽敏感品種。除發根數外，其他性狀也都明顯受到鹽脅迫的抑制，且隨著鹽脅迫濃度的提高，受到的抑制程度進一步加重。 表明發根數性狀對鹽脅迫的反應和其他性狀不同，在耐鹽性品種中甚至完全相反，即鹽脅迫對其有促進作用，說明耐鹽性糯玉米品種在鹽脅迫下可能具有更好的發根數。

表2 不同鹽脅迫對兩個糯玉米品種發芽期相關性狀的影響

注：同列數據不同字母代表某個品種某一性狀在不同鹽脅迫間差異顯著(P<0.05)

2.3 不同濃度NaCl預處理對糯玉米種子萌發的影響

從表3可知，與未經NaCl預處理相比，‘滬玉糯2號’胚根長在0.5%、1.0%和1.5% NaCl溶液預處理后明顯降低，而發根數則明顯增加；而‘滬玉糯3號’發芽率在2.0 % NaCl預處理后明顯降低，胚根長和發根數都在0.5%、1.5%和2.0 % NaCl預處理后顯著降低，芽長在1.5% NaCl預處理后明顯降低。表明NaCl預處理對耐鹽性品種‘滬玉糯2號’影響較小，而對于鹽敏感品種‘滬玉糯3號’的影響相對較大，而且主要表現為抑制作用。

表3 不同濃度NaCl預處理對兩個糯玉米品種在正常條件下發芽期相關性狀的影響

注：同列數據不同字母代表某個品種某一性狀在不同預處理間差異顯著(P<0.05)

2.4 不同濃度NaCl預處理對鹽脅迫下糯玉米種子萌發的影響

從圖1可以看出，在0.5%NaCl鹽脅迫下，與未經NaCl預處理相比，‘滬玉糯2號’除了發芽率和芽長外，其他性狀都不同程度受到NaCl溶液預處理的影響，其中胚根長在0.5%和1.5%NaCl預處理后顯著提高，發根數在0.5%NaCl預處理后顯著提高，而胚芽鞘長在0.5%NaCl預處理后顯著提高而在1.0%NaCl種子預處理后顯著降低；而‘滬玉糯3號’發芽率在1.5% NaCl預處理后顯著提高，而胚根長在0.5% NaCl預處理后則顯著降低，芽長在0.5%和1.5%NaCl預處理后顯著降低。這表明，在0.5% NaCl鹽脅迫下，0.5%和1.5% NaCl預處理對耐鹽品種‘滬玉糯2號’的耐鹽性有一定的促進作用，而1.0%NaCl預處理可能對其有抑制作用；而0.5% NaCl預處理對鹽敏感品種‘滬玉糯3號’的耐鹽性有一定的抑制作用，盡管1.5% NaCl預處理對芽長有一定的抑制，但卻顯著提高了發芽率，說明該預處理明顯提高了鹽敏感品種‘滬玉糯3號’的耐鹽性。

在1.0% NaCl鹽脅迫下，與未經NaCl預處理相比，‘滬玉糯2號’胚根長在1.5% NaCl預處理后顯著降低，發根數在1.0%、1.5%和2.0%NaCl預處理后顯著降低，胚芽鞘長在1.0%和1.5% NaCl預處理后顯著降低，芽長在1.5% NaCl預處理后顯著降低；而‘滬玉糯3號’胚根長在所有NaCl預處理下都顯著提高，而芽長則只在1.5% NaCl預處理后顯著降低。這表明，在1.0% NaCl鹽脅迫下，除了0.5% NaCl預處理外，其他預處理對耐鹽品種‘滬玉糯2號’的耐鹽性都有一定的抑制作用；盡管1.5% NaCl種子預處理對芽長有一定的抑制作用，但其他預處理對鹽敏感品種“滬玉糯3號”的耐鹽性都有一定的促進作用。

在1.5% NaCl脅迫下，與未經NaCl預處理相比，‘滬玉糯2號’除0.5%NaCl預處理顯著提高發芽率外，NaCl預處理下其他所有性狀都顯著下降；而‘滬玉糯3號’，除了發根數和芽長外，其他性狀都不同程度地受到NaCl種子預處理的影響，其中發芽率在1.0% 、1.5% 和2.0%NaCl預處理后顯著提高，胚根長在0.5%、1.0%和1.5%NaCl種子預處理后都顯著提高，胚芽鞘長在1.0%NaCl種子預處理后顯著提高，說明這些預處理明顯提高了鹽敏感品種‘滬玉糯3號’的耐鹽性。

3 討論與結論

種子萌發和幼苗建成是植物生長發育的關鍵時期，也是對外界環境最敏感的階段，因此提高作物萌發期的耐鹽性是作物應對逆境的關鍵[4-5]。本研究發現，鹽脅迫下，除發根數外，其他性狀都主要表現為受到抑制，并且隨著鹽脅迫濃度的增加這種抑制作用也越強。發芽率性狀通常直接作為作物耐鹽性鑒定的依據[3,17-20]，本試驗中，‘滬玉糯2號’在1.5% NaCl脅迫下發芽率才開始顯著下降，說明其耐鹽性非常強，而“滬玉糯3號”則是一個對鹽比較敏感的品種，其在0.5%NaCl脅迫下發芽率就開始顯著下降。

種子引發或預處理可以改善種子萌發和植株生長[11,13，21]。糯玉米的耐鹽性受到NaCl預處理濃度、品種和鹽脅迫程度等多種因素的影響，本研究發現NaCl預處理更有利于提高鹽敏感糯玉米品種的耐鹽性，對耐鹽性糯玉米品種反而更多是抑制作用。另外，正常萌發條件下，預處理對耐鹽性糯玉米品種‘滬玉糯2號’影響不大，僅胚根長和發根數受到影響，其中胚根長受到抑制，而發根數反而受到促進；而對鹽敏感糯玉米品種‘滬玉糯3號’影響相對比較大，除發根數外，其他性狀都受到影響，并且以抑制為主，特別是2.0%NaCl預處理使其發芽率明顯降低。

有很多研究比較了耐鹽性不同的作物品種對NaCl引發或預處理的反應差異，楊小環等[14]用100 mmol/L NaCl對高粱種子引發后，同時改善了耐鹽和鹽敏感高粱雜交組合的耐鹽性，而且引發處理對鹽敏感組合更為有效；杜錦等[15]用80 mmol/L NaCl對玉米種子引發后，發現耐鹽和鹽敏感品種在不同鹽脅迫下的耐鹽性得到改善，且鹽敏感品種更為明顯。本試驗中0.5%NaCl種子預處理中使用的NaCl濃度約為85 mmol/L，該預處理對耐鹽糯玉米品種僅在0.5%NaCl鹽脅迫下耐鹽性有一定的促進作用，而在其他更高濃度鹽脅迫下預處理反而對耐鹽性有抑制作用，而且在0.5%NaCl鹽脅迫下，不同濃度預處理間也會有差異；而對于鹽敏感品種試驗結果和前人研究總體一致，說明NaCl預處理對改善鹽敏感糯玉米品種的耐鹽性尤為明顯，對實際生產有一定的指導作用。

本研究揭示了不同糯玉米品種不僅耐鹽性存在差異，并且耐鹽性品種和鹽敏感品種對NaCl預處理的反應也不同，NaCl種子預處理更有利于改善鹽敏感品種的耐鹽性，這對合理進行糯玉米的耐鹽性遺傳改良是一個有益提示，對整個玉米的耐鹽性研究也是一個科學補充。