1、Comprehensive Evaluation of Saline-alkaline Tolerance of 10 Mutant Lines ofRice at Different Growth StagesZHANG Xin1,2,LI Jing-peng1,WEN Xiao-ting1,2,YANG Fu1*(1 Northeast Institute of Geography and Agricultural Ecology,CAS,Changchun 130012,China;2 University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 1
2、00049,China)Abstract:In order to breed new rice varieties suitable for planting in the saline area of soda in western Jilin Province.Taking Changbai-9 as the control,the saline-alkaline tolerance of 10 mutant lines of rice at three growth stages(germination,seedling and adult stage)was evaluated und
3、er different saline-alkaline concentration.The results showed thatunder saline-alkaline stress,the saline-alkalinetolerance of 10 mutant lines of rice differed at germination,seedling andadult stages,and the correlation analysis showed that there was no significant correlation between the three grow
4、th stages.Two mutant lines of rice with strong saline-alkaline tolerance at three growth stages were screened out in order to providematerials and methods for saline-alkaline-tolerant breeding of rice.Key words:Rice;Mutant lines;Saline alkaline tolerance;Comprehensive evaluation;Correlation10 份水稻诱变品
5、系在不同生育时期的耐盐碱性综合评价张鑫1,2，李景鹏1，温晓婷1,2，杨福1*（1 中国科学院东北地理与农业生态研究所，长春130012；2 中国科学院大学，北京100049）摘要：为选育适应于吉林省西部苏打盐碱区种植的水稻新品种，以长白 9 为对照，在不同盐碱浓度下对 10 份高世代水稻诱变品系的三个生育时期（萌发期、苗期、成熟期）进行了耐盐碱性评价。结果表明：盐碱胁迫下，10 份水稻诱变品系在萌发期、苗期和成熟期的耐盐碱性表现有所差异，相关分析表明在三个生育时期之间无显著相关性；筛选出 2 份在三个生育时期均具有较强耐盐碱性的水稻诱变品系，以期为水稻耐盐碱育种提供材料和方法。关键词：水稻；
6、诱变品系；耐盐碱性；综合评价；相关性中图分类号：S511.037文献标志码：A文章编号：16736737（2023）02000107基金项目：黑土地保护与利用创新工程专项（XDA28110102）；兰州重离子研究装置支持（HIR2021ZD005）。收稿日期：2022-07-24作者简介：张鑫（1995-），男，硕士研究生，主要从事水稻耐盐碱育种研究。*通讯作者：杨福（1965-），男，研究员，主要从事水稻育种及水稻栽培生理研究。水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球超过 50%的人口将其作为主食，其产量和品质一直受生物及非生物胁迫的影响1。其中，盐碱害是限制水稻产量最主要的非生物胁迫之一2,
7、3。目前，全世界盐碱地面积约有 1109hm2，预计在2050 年将有 50%以上的土地盐碱化4,5。水稻作为对盐碱中度敏感的作物，在盐碱土地上生长会受到严重影响。盐碱胁迫造成水稻生长发育迟缓、植株变矮、分蘖数减少，有效穗数、穗粒数、结实率、千粒重等产量构成因素不同程度降低6,7；同时，盐碱胁迫会导致水稻植株体内 Na+含量增加，减少 K+、Ca+、Mg2+等矿物元素的吸收，影响水稻产量的形成，最终导致水稻减产 20%至 100%2,8-10。水研 究 报 告Vol.53 No.21-DOI:10.16170/ki.1673-6737.2023.02.005表 1供试水稻材料编号及在不同生育期
8、的耐盐碱性评价值编号品系萌发期苗期成熟期相对盐碱害率（%）排序D 值排序D 值排序1M700363.870.06110.22112M700510.710.7730.3983M700680.7100.5950.4174M700984.7110.5280.24105M701868.780.3590.3796M703080.490.30100.5627M704112.020.7440.5148M706015.430.8020.4369东稻 11217.740.5770.79110东稻 12220.050.9710.53311长白 922.160.5950.445稻在耐盐碱方面存在广泛的遗传变异性11
9、，因此，深入研究水稻的耐盐碱机制和进行耐盐碱种质资源鉴定与筛选对提高粮食产量和保障粮食安全具有重要意义。鉴定与筛选耐盐碱水稻种质资源是培育耐盐碱水稻新品种的关键，在水稻耐盐碱性鉴定与筛选方面已有大量研究报道12-19。Zhang 等12在萌发期对 114 份水稻材料进行耐盐碱性鉴定，筛选出8 份高耐盐碱水稻材料12。刘艳等14在苗期对 63份水稻种质资源进行耐盐碱性鉴定，通过综合评价筛选出 7 份耐盐碱水稻材料。邹德堂等18在成熟期对 60 份杂交后代群体进行耐盐碱性鉴定，通过综合评价筛选出 8 份高度耐盐碱水稻材料。目前，大多数对水稻耐盐碱性鉴定与筛选的研究主要集中于单一生长时期，对水稻从萌
10、发期、苗期和成熟期三个不同生育阶段进行综合评价的研究较少。本研究在不同盐碱浓度下对 10 份高世代水稻诱变品系的三个不同生育时期（萌发期、苗期、成熟期）进行了耐盐碱性评价，揭示水稻不同生育时期的耐盐碱性差异，并筛选耐盐碱性较强的水稻材料，以期为选育适应于吉林省西部苏打盐碱区种植的水稻新品种提供科学依据和材料。1材料与方法1.1供试材料供试水稻材料为利用高能重离子束辐照诱变选育的高世代品系，同时以耐盐碱水稻品种长白9 作为对照，供试材料如表 1 所示。1.2不同水稻诱变品系在萌发期的耐盐碱性评价通过前期试验，设置两个盐碱浓度梯度，以蒸馏水为对照，90 mmol/L 浓度为处理，对供试材料进行萌发
11、期耐盐碱鉴定。首先，利用 2.5%的次氯酸钠溶液对水稻种子进行消毒处理 10 min，蒸馏水冲洗若干次，滤纸清理种子表面水分，随机挑选50 粒饱满无霉点的水稻种子均匀放置于垫两层滤纸的 9 cm 直径培养皿中。对照组加入 10 ml蒸馏水；处理组加入 10 ml 盐碱溶液，盐碱溶液（摩尔比 Na2CO3NaHCO3=11）的 pH 为 10.22，EC 为 10.63 dS/m。将培养皿盖好，置于 30 恒温箱内萌发。每个处理均 3 次重复。于第 7 天调查供试材料种子萌发粒数，计算种子萌发率。根据种子萌发率计算相对盐碱害率，以相对盐碱害率表示供试材料耐盐碱性的强弱，数值越小，耐盐碱性越强。萌
12、发率（%）=第 7 天发芽粒数/总粒数100（1）相对盐碱害率（%）=（对照萌发率-处理萌发率）/对照萌发率100（2）1.3不同水稻诱变品系在苗期的耐盐碱性评价首先，将供试材料按照萌发期试验进行催芽48 h。选择出芽整齐一致的种子，每 24 粒为一组，播种在剪去底部的 96 孔 PCR 板上，每板播种 3份材料，置于盛有 10 L 蒸馏水的周转箱（48张鑫等10 份水稻诱变品系在不同生育时期的耐盐碱性综合评价研 究 报 告2-图 1盐碱胁迫下不同水稻品系的萌发率变化cm36 cm10 cm）中培养 7 d 左右，长至一叶一心期后换木村营养液，继续培养 7 d 左右，长至三叶一心期进行盐碱胁迫
13、处理。对照组继续在木村营养液中培养；处理组移至含有 20 mmol/L 盐碱浓度的培养液中培养，盐碱胁迫（摩尔比Na2CO3NaHCO3=11）的 pH 为 10.07，EC 为1.47 dS/m。培养期间，每 3 d 更换 1 次溶液。光照时间 12 h，黑暗时间 12 h，温度为 261。盐碱胁迫 7 d 后，选择 6 株水稻幼苗使用直尺测量苗高和根长；将 6 株幼苗根茎叶分离，使用千分之一秤称量幼苗和根系的鲜重，称量后分别装入羊皮纸袋中，放置在烘箱中，105 杀青 30min，80 烘至恒重，再次称量幼苗和根系的干重。1.4不同水稻诱变品系在成熟期的耐盐碱性评价于 2020 年在吉林省大
14、安市红岗子乡大安碱地生态试验站（452853N,124440E）进行。选择轻度盐碱地作对照处理，土壤中 pH 为8.3，EC 为 0.31 dS/m，CEC 含量为 37.41 cmol/kg，Na+含量为 3.85 cmol/kg，ESP 为 10.6%；选择重度盐碱地作盐碱胁迫处理，土壤中 pH 为 9.2，EC 为0.48 dS/m，CEC 含量为 27.66 cmol/kg，Na+含量为9.15 cmol/kg，ESP 为 32.8%。试验采用随机区组试验设计，4 次重复。每份材料种植 3 行，每行 10株，行距 30 cm，株距 20 cm。4 月 12 日育苗，5 月29 日插秧，
15、田间水肥管理参照当地生产田。水稻农艺性状的测量方法遵循 Yoshida 的方法20。在成熟期，统计 1 m2样方中的水稻株系的平均分蘖数。选取具有相同分蘖数的株系测定株高、有效穗数、穗长、穗重、穗粒数、千粒重、结实率。最后，测量 1 m2样方内所有株系的产量。1.5数据分析采用 Excel 2010 对试验数据进行整理，运用SPSS 21.0 软件对试验数据进行方差分析、相关分析、主成分分析。在苗期和成熟期采用耐盐碱性综合评价值（D 值）对水稻材料的耐盐碱性进行评价。为排除品系间差异，所有指标均转化为耐盐碱系数（STI），对水稻品系的所有变量（STI）进行主成分分析，采用隶属函数等方法计算耐盐
16、碱性综合评价值（D 值），D 值越大，耐盐碱性越强。耐盐碱系数=胁迫测定值/对照测定值（3）不同品系综合指标隶属函数值的计算公式如下：（4）式中：Xj 表示第 j 个综合指标的测定值；Xmin 表示第 j 个综合指标的最小值；Xmax 表示第 j 个综合指标的最大值。不同品系综合指标权重的计算公式如下：式中：j 表示第 j 个综合指标的权重；Pj 为各基因型第 j 个综合指标的贡献度。不同品系耐盐碱性综合评价值的计算公式如下：式中：D 值表示盐碱胁迫下水稻品系的耐盐碱性综合评价值。2结果与分析2.1水稻诱变品系在萌发期的耐盐碱鉴定及评价如图 1 所示，盐碱胁迫下，11 份水稻品系的种子萌发率均显著降低（P0.05）。在对照条件下，水稻品系的种子萌发率在 98%以上；而盐碱胁迫条件下种子萌发率在 15.3%88.7%，平均值（56.4%）下降了 43.3%。根据萌发率相对盐碱害率（表 1），在萌发期有 5 份水稻诱变品系的耐盐碱性强于长白 9，分别为：M7005、M7041、M7060、东稻 112、东稻 122。（5）（6）张鑫等10 份水稻诱变品系在不同生育时期的耐盐碱性综合评价研