盐胁迫对不同种质小黑麦幼苗水分利用效率和渗透调节的影响

doi:10.11686/cyxb2023184

摘要/Abstract

摘要：

为探讨小黑麦幼苗经过盐胁迫后水分利用效率和渗透调节系统的响应机制，选用10份不同种质小黑麦为对象，以土壤含盐量0.6%NaCl为胁迫组，正常浇水为对照组（CK），研究盐胁迫对小黑麦生长、水分利用特征、渗透调节物质含量的影响，以明确不同种质小黑麦苗期耐盐能力的强弱，为宁夏地区耐盐小黑麦品种评价提供理论依据。结果表明：盐胁迫抑制小黑麦的正常生长，促进其水分利用效率和渗透调节物质的积累与转移。在盐胁迫下，X-520的株高最高，X-516次之，SD的分蘖数和地上生物量最多；此外，SD、X-520和X-516的稳定碳同位素（δ¹³C）含量较高，分别为-27.33‰、-27.40‰和-27.39‰；SD的脯氨酸、可溶性蛋白和淀粉含量均为最高。相关分析表明，δ¹³C与相对含水量、有机渗透调节物质、根系钠离子、叶片钾离子间均显著正相关（P<0.05）。通过聚类分析得出，不同种质小黑麦耐盐能力强弱可分为3类，耐盐性较好（SD、X-520、X-516），耐盐性一般（JIN、J-46），耐盐性较差（T-5、HN、T-9、XJ、T-11）；同时，经主成分综合评价（PCA）得出不同种质小黑麦的耐盐性高低顺序依次为SD>X-520>X-516>J-46>JIN>HN>T-11>T-9>T-5>XJ。因此，建议将SD、X-516和X-520作为宁夏盐碱地推广种植的育种材料。

关键词: 小黑麦, δ¹³C值, 渗透调节, 耐盐性评价

Abstract:

In this study， we compared water use efficiency and the osmotic adjustment system among seedlings of 10 different triticale strains （SD， X-520， X-516， J-46， JIN， HN， T-11， T-9， T-5 and XJ） under salt stress. The salt-stressed group was grown in soil irrigated with salt water to reach a total salt content of 0.6% NaCl， and the control group was grown in soil with normal irrigation. The effects of salt stress on the growth， water use characteristics， and contents of osmotic adjustment substances in triticale were determined， and the different triticale strains were ranked on the basis of their salt tolerance. These analyses provided a theoretical basis for the evaluation of salt-tolerant triticale varieties in Ningxia. It was found that salt stress inhibited the normal growth of triticale， and promoted its water use efficiency and the accumulation and transfer of osmotic adjustment substances. Under salt stress， the highest value for plant height was in X-520， followed by X-516， and the highest values for tiller number and aboveground biomass were in SD. The stable carbon isotope （δ¹³C） contents were more in SD， X-520， and X-516 （-27.33， -27.40， and -27.39， respectively） than in the other triticale strains. The highest contents of proline， soluble protein， and starch were in SD. Correlation analyses showed that δ¹³C was significantly positively correlated with relative water content and the contents of organic osmotic adjustment substances， root sodium ions， and leaf potassium ions. The strains were ranked from most to least salt tolerant， as follows： SD>X-520>X-516>J-46>JIN>HN>T-11>T-9>T-5>XJ. Therefore， SD， X-516， and X-520 were identified as potential breeding materials to generate new triticale strains suitable for cultivation in saline-alkali land in Ningxia.

Key words: triticale, δ¹³C value, osmotic adjustment, salt tolerance evaluation

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图/表 8

图1 盐胁迫对不同种质小黑麦生长性能的影响不同大写字母表示不同处理间在0.05水平差异显著（P<0.05）；不同小写字母表示同一处理不同种质间在0.05水平差异显著（P<0.05），下同。Different capital letters indicate significant differences （P<0.05） between different treatments at the 0.05 level； Different lowercase letters indicate significant differences （P<0.05） among different germplasms of triticale at the 0.05 level， the same below.

Fig.1 Effect of salt stress on the growth performance of different germplasms of triticale

图2 盐胁迫对不同种质小黑麦水分利用特征的影响

Fig.2 Effect of salt stress on the water use characteristics of different germplasms of triticale

图3 盐胁迫对不同种质小黑麦有机渗透调节物质的影响

Fig.3 Effect of salt stress on organic osmoregulatory substances in different germplasms of triticale

图4 盐胁迫对不同种质小黑麦无机渗透调节物质的影响

Fig.4 Effect of salt stress on inorganic osmoregulatory substances in different germplasms of triticale

图5 小黑麦苗期耐盐性相关分析Ph：株高Plant height； Nt：分蘖数Number of tillers； SLA：比叶面积Specific leaf area； R/S：根冠比Root to shoot ratio； RWC：相对含水量Relative water content； Wp：水势Water potential； δ13C：碳同位素Carbon isotopes； Pro：脯氨酸Proline； Sp：可溶性蛋白Soluble protein； Sta：淀粉Starch； MDA：丙二醛Malondialdehyde； Na+（l）：叶片钠离子Leaf sodium ion； Na+（r）：根系钠离子Root system sodium ion； K+（l）：叶片钾离子Leaf potassiumion； K+（r）：根系钾离子Potassiumion in the root system；下同The same below； *： P<0.05.

Fig.5 Correlation analysis of salt tolerance in seedling stage

表1 各因子载荷值与主成分特征值及累计贡献率

Table 1 Feature vector of each factor， principal component （PC） eigenvalue and accumulative contribution rate

项目 Item	主成分PCA
项目 Item	Ⅰ	Ⅱ
株高Plant height	0.285	-0.080
分蘖数Number of tillers	0.761	0.141
比叶面积Specific leaf area	0.296	-0.008
根冠比Root to shoot ratio	-0.148	0.652
相对含水量Relative water content	0.271	-0.274
水势Water potential	0.264	-0.130
碳同位素Carbon isotopes	0.294	0.035
脯氨酸Proline	0.290	0.074
可溶性蛋白Soluble protein	0.275	0.139
淀粉Starch	0.266	0.178
丙二醛Malondialdehyde	-0.262	-0.217
Na⁺ （叶片Leaf）	-0.287	0.020
Na⁺ （根系Root）	0.264	0.002
K⁺ （叶片Leaf）	0.233	-0.214
K⁺ （根系Root）	0.143	0.551
特征值Eigenvalue	10.912	1.480
方差贡献率Variance contribution rate （%）	72.744	9.865
累积贡献率Accumulative contribution rate （%）	72.744	83.609

表2 不同种质小黑麦公因子值及综合排名

Table 2 Common factor values and comprehensive ranking of different germplasms of triticale

材料Materials	Y₁	Y₂	Y	排名Ranking
SD	4.58	0.06	3.34	1
JIN	0.64	-0.61	0.41	4
J-46	0.72	-2.10	0.32	5
X-520	4.02	-0.41	2.89	3
X-516	3.89	2.09	3.03	2
T-5	-3.47	-0.79	-2.61	8
T-9	-3.75	0.48	-2.68	10
XJ	-3.82	1.37	-2.64	9
HN	-1.76	0.73	-1.21	7
T-11	-1.04	-0.83	-0.84	6

图6 不同种质小黑麦耐盐性的聚类热图A： Pro； B： K+（l）； C： RWC； D： δ13C； E： Wp； F： R/S； G： K+（r）； H： Sta； I： Nt； J： Na+（l）； K： MDA； L： Na+（r）； M： Sp； N： SLA； O： Ph.

Fig.6 Cluster heat map of different germplasms of triticale

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