毛培春，田小霞，孟 林

(北京市农林科学院 北京草业与环境研究发展中心，北京 100097)

植物生产层

16份马蔺种质材料苗期耐盐性评价

毛培春，田小霞，孟 林

(北京市农林科学院 北京草业与环境研究发展中心，北京 100097)

采用温室NaCl盐分胁迫试验方法，设置0、0.4%、0.8%、1.2% 4个NaCl质量分数梯度，对来自我国北方4个省区16份马蔺(Irislacteavar.chinensis)种质材料的生理生化指标进行测定，并对其苗期耐盐性进行评价，筛选耐盐性较强的种质材料，为马蔺种质资源的开发利用和耐盐新品种的选育奠定基础。结果表明，随盐胁迫质量分数的增加，叶片相对含水量呈下降趋势，相对电导率、丙二醛和游离脯氨酸含量呈上升趋势，而叶绿素含量呈先升后降的趋势，在胁迫质量分数0.4%时达峰值。采用系统聚类法将16份马蔺种质材料耐盐性分为较强、居中和较弱三大类，其中耐盐性较强的8份(BJCY-ML001、BJCY-ML016、BJCY-ML012、BJCY-ML023、BJCY-ML007、BJCY-ML011、BJCY-ML024、BJCY-ML029)、耐盐性居中的4份(BJCY-ML006、BJCY-ML005、BJCY-ML031、BJCY-ML013)和耐盐性较弱的4份(BJCY-ML018、BJCY-ML020、BJCY-ML021、BJCY-ML035)，采用标准差系数赋予权重法对其耐盐能力大小进行排序， BJCY-ML007耐盐能力最强，BJCY-ML035耐盐能力最弱。

马蔺；苗期；耐盐性

马蔺(Irislacteavar.chinensis)系鸢尾科鸢尾属多年生密丛草本植物，广泛分布于我国华北、西北、东北和西藏等地[1]。根系发达，具有耐盐碱性强，抗旱、抗寒性强等的特点，是优良的生态观赏地被植物和水土保持、固土护坡的理想植物[2]。近几年，许多学者围绕马蔺的繁殖特性[3]、种子休眠特性[4]、抗旱性[5]、叶片同功酶[6]、遗传多样性[7]和对土壤有机质的影响[8]等方面进行了研究，特别是在马蔺种质耐盐性的研究方面，许玉凤等[9-10]对盐胁迫下马蔺苗期叶片的生理特性、叶片保护酶和蛋白表达的研究，发现渗透调节物质脯氨酸和可溶性蛋白在马蔺抗盐特性中发挥着重要作用。张明轩等[11]对盐胁迫下马蔺苗期生长以及叶片生理生化特性的研究表明，低质量浓度和短时间的NaCl胁迫对马蔺生长和代谢的抑制作用不明显，甚至略有促进作用，而高质量浓度和长时间的 NaCl 胁迫则具有明显的抑制作用。Bai等[12]设置了6个NaCl浓度梯度分析马蔺幼苗胁迫的生理响应，结果表明，随着盐浓度的增加，生物量、K+含量、K+/Na+、Ca2+/Na+等指标下降，而水分亏缺和Na+、Cl-含量等指标提高，由此认为马蔺是一种兼性盐生植物。

本研究旨在对采自我国北方4个省区16份野生马蔺种质材料，开展苗期NaCl不同质量分数梯度的胁迫试验，对其叶片的相对含水量、相对电导率、丙二醛、游离脯氨酸和叶绿素含量5个耐盐生理生化指标进行测定，并采用聚类法和标准差系数赋予权重法，对其耐盐性进行综合聚类和强弱排序，筛选耐盐性较强的种质材料，以期为马蔺种质资源开发利用和耐盐新品种的选育提供理论基础。

1 材料与方法

1.1试验材料 以采集自我国内蒙古、新疆、北京和山西4个(省、市)区的16份马蔺种质材料为试验材料，具体采集地点与生境见表1。

1.2试验方法 试验于2010年5―9月在北京草业与环境研究发展中心日光温室进行，试验选用大田壤土，晾干过筛，去掉石块、杂质，装盆(口径21 cm，高18 cm)称量，每盆装栽培基质3.2 kg。基质营养成分为：全氮0.26%，全磷0.11%，全钾1.2%，有机质6.06%，全盐0.028%，pH值6.14。

表1 马蔺种质材料来源Table 1 Sources of Iris lactea var.chinensis accessions

马蔺种子用浓硫酸处理30 s后，撒播于塑料盘中育苗，生长至3～4叶时，移入装好基质的花盆中，每盆15株，缓苗30 d后，按分析纯NaCl量占基质质量的0.4%、0.8%、1.2%设置3个质量分数梯度，溶于500 mL蒸馏水后浇入花盆中，开始盐胁迫处理，每处理3次重复，不加盐(0)为对照，加蒸馏水使每盆土壤含水量达到18%～22%。处理开始后，每天利用TZS-5X型土壤水分测量仪(浙江托普仪器有限公司生产)测定每盆土壤基质的含水量。再根据其测定结果，确定每天的加水量，以保证每盆的土壤含水量。

胁迫处理14 d后，取样测定生理生化指标。其中，叶片相对含水量采用饱和称重法[13]，细胞膜透性采用电导法[13]，丙二醛采用硫代巴比妥酸法[13]，游离脯氨酸采用茚三酮法[13]，叶绿素含量采用分光光度法[14]测定。

1.3数据处理 盐胁迫下马蔺种质材料5个生理生化指标的变化率通过以下公式计算：

各指标变化率=|各材料各指标3个盐胁迫处理中的最大(小)值-对照值|/对照值。

利用Excel 2010进行数据处理，SAS 11.0进行方差和聚类分析。其中，利用标准差系数赋予权重法对其耐盐性进行综合评价[15]，其步骤为，通过公式(1)[16]计算隶属函数值μ(Xj)，采用公式(2)计算标准差系数Vj，公式(3)归一化后得到各指标的权重Wj，再采用公式(4)计算各种质材料的综合评价值D，并根据D值大小排序。

(1)

(2)

(3)

(4)

2 结果与分析

2.1盐胁迫对马蔺种质材料生理生化指标的影响

2.1.1盐胁迫对马蔺种质材料叶片相对含水量的影响 随盐胁迫程度的增加，马蔺各种质材料的叶片含水量呈下降趋势，低盐胁迫条件时下降幅度较小，高盐胁迫时下降明显(表2)。从变化率来看，BJCY-ML018、BJCY-ML020、BJCY-ML021、BJCY-ML035的变化率均大于0.342，耐盐性较差，其中BJCY-ML018叶片相对含水量从94.34%下降到57.76%，下降幅度最大，说明受盐胁迫影响最大；而BJCY-ML007和BJCY-ML011变化率分别为0.195和0.182，二者没有显著差异(Pgt;0.05)，说明受盐胁迫影响最小，耐盐性相对较强，与其他种质材料相比差异显著(Plt;0.05)。

2.1.2盐胁迫对马蔺种质材料游离脯氨酸含量的影响 在逆境(如干旱、低温、盐碱等)胁迫下，植物体内游离脯氨酸含量会大量积累，其积累量与其本身抗性有关。随盐胁迫程度的增加，马蔺各种质材料游离脯氨酸含量呈逐渐增加趋势，在低盐胁迫条件时增加幅度较小，高盐胁迫条件时急剧增加(表3)。其中BJCY-ML035变化率最高，达70.463，表明对盐胁迫敏感，耐盐性较差，与其他种质材料相比，差异显著(Plt;0.05)，BJCY-ML007的变化率仅为8.150，耐盐性较强，与其他种质材料相比，差异显著(Plt;0.05)。

2.1.3盐胁迫对马蔺种质材料丙二醛含量的影响 植物器官衰老或在逆境下遭受伤害，往往发生膜脂过氧化作用，丙二醛是膜脂过氧化的最终分解产物，其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度，丙二醛的积累可能对膜和细胞造成一定的伤害[10]。随盐胁迫程度的增加，16份马蔺种质材料的丙二醛均呈增加趋势(表4)，其中BJCY-ML007、BJCY-ML011、BJCY-ML013、BJCY-ML016、BJCY-ML023变化率均小于0.374，表明受盐胁迫伤害程度较低，耐盐性较强，与BJCY-ML012外的其他种质材料差异显著(Plt;0.05)，而BJCY-ML018、BJCY-ML020、BJCY-ML021、BJCY-ML035变化率大于0.660，受盐胁迫伤害较重，耐盐性较弱，与除BJCY-ML006外的其他种质材料差异显著(Plt;0.05)。

2.1.4盐胁迫对马蔺种质材料相对电导率的影响 逆境条件下，细胞膜透性会发生不同程度增加，电解质外渗，以至于相对电导率会增大。相对电导率越大，质膜透性越大，膜受损越重[17]。随盐胁迫程度的增加，相对电导率呈上升趋势，低盐胁迫条件(0.4%)时上升幅度较缓，高盐胁迫条件(1.2%)时上升幅度较大(表5)。BJCY-ML006、BJCY-ML018、BJCY-ML020、BJCY-ML021、BJCY-ML031、BJCY-ML035的变化率都大于6.420，表明盐胁迫下细胞膜受损伤程度较大，耐盐性较差，与其他种质材料相比，差异显著(Plt;0.05)；BJCY-ML005、BJCY-ML007和BJCY-ML011的变化率分别为4.232、3.954和3.164，盐胁迫下细胞膜受损伤程度较低，耐盐性较强，与BJCY-ML013外的其他种质材料差异显著(Plt;0.05)。

表2 盐胁迫对马蔺种质材料叶片相对含水量的影响Table 2 Effects of salt stress on relative water content in leaves of Iris lactea var. chinensis accessions

注：不同小写字母表示差异显著(Plt;0.05)。下同。

Note: Different lower case letters indicate the significant difference among accessions at 0.05 level. The same below.

表3 盐胁迫对马蔺种质材料游离脯氨酸含量的影响 Table 3 Effects of salt stress on content of free proline in leaves of Iris lactea var. chinensis accessions

表4 盐胁迫对马蔺种质材料丙二醛含量的影响Table 4 Effects of salt stress on content of MDA in leaves of Iris lactea var.chinensis accessions

表5 盐胁迫对马蔺种质材料相对电导率的影响Table 5 Effects of salt stress on relative conductivity rate in leaves of Iris lactea var. chinensis accessions

2.1.5盐胁迫对马蔺种质材料叶绿素含量的影响 叶绿素是与光合作用有关的重要色素，盐胁迫影响叶绿素的含量及其组成[18]。随盐胁迫程度的增加，叶绿素含量呈先升后降趋势，低盐胁迫条件(0.4%)时，叶绿素含量出现峰值，之后呈下降趋势。其中，BJCY-ML007、BJCY-ML011和BJCY-ML013的变化率较低，小于0.363，表明盐胁迫下叶绿素含量稳定，耐盐性较强，与其他种质材料相比，差异显著(Plt;0.05)；BJCY-ML018、BJCY-ML020、BJCY-ML021、BJCY-ML023、BJCY-ML024和BJCY-ML035的变化率较高，均大于0.604，表明对盐胁迫较敏感，耐盐性较弱(表6)。

2.216份马蔺种质材料的综合评价

2.2.1聚类分析 采用欧氏距离系统聚类法，将16份马蔺种质材料的5个生理生化指标变化率进行综合聚类分析(图1)，可将16份马蔺种质材料划分为3个耐盐级别，其中，耐盐性较强的包括BJCY-ML001、BJCY-ML016、BJCY-ML012、BJCY-ML023、BJCY-ML007、BJCY-ML011、BJCY-ML024、BJCY-ML029；耐盐性较差的包括BJCY-ML018、BJCY-ML020、BJCY-ML021、BJCY-ML035；耐盐性居中的包括BJCY-ML005、BJCY-ML006、BJCY-ML031、BJCY-ML013。

2.2.2标准差系数赋予权重法分析 采用标准差系数赋予权重法，对16份马蔺种质材料苗期耐盐性强弱进行排序(表7)，各指标变化率与耐盐性呈负相关，综合评价值D越小，表明该种质材料耐盐性越强。据此，16份马蔺种质材料耐盐性从强到弱的排序结果为BJCY-ML007gt; BJCY-ML011gt; BJCY-ML029gt; BJCY-ML024gt; BJCY-ML023gt; BJCY-ML012gt; BJCY-ML001gt; BJCY-ML016gt; BJCY-ML005gt; BJCY-ML013gt; BJCY-ML006gt; BJCY-ML031gt; BJCY-ML021gt; BJCY-ML020gt; BJCY-ML018gt; BJCY-ML035。

表6 不同盐质量分数对马蔺种质材料叶绿素含量的影响Table 6 Effects of salt stress on content of chlorophyll in leaves of Iris lactea var.chinensis accessions

图1 16份马蔺种质材料聚类图Fig.1 A graph of cluster analysis for 16 accessions of Iris lactea var.chinensis

3 讨论与结论

耐盐性生理生化指标对植物适应不同盐度具有不同的指示意义，但植物耐盐机制是错综复杂的，所以各项生理生化指标必须结合植物的结构特点和盐胁迫下生理生化指标的变化趋势，才能较为准确地综合评价植物耐盐能力的大小[19]。

逆境胁迫下，植株体内水分的平衡状况被打破，进而影响代谢过程，抑制植物生长[20-21]，首先是植物细胞膜受到破坏，导致细胞膜透性增大，叶片相对含水量下降，且细胞膜透性增加越大，即电导率增加越大，叶片相对含水量越低，植物受到的损伤越大，耐盐性越差。Mckay和Mason[22]也认为用相对电导率来表示细胞膜透性的大小，可以反映植物细胞膜在逆境条件下透性的变化和受损伤程度。本试验中，16份马蔺种质材料随着盐质量分数的增加，细胞膜透性均呈增加趋势，叶片含水量均呈下降趋势。丙二醛是膜脂过氧化作用的产物之一，能增加细胞膜透性，加强脂质过氧化作用，能够直接反映膜受损的程度，对16份马蔺种质材料丙二醛含量的测定表明，随着盐胁迫程度的增加，丙二醛含量呈增加趋势。张明轩等[11]对NaCl胁迫马蔺幼苗的研究结果表明，丙二醛含量随胁迫程度和胁迫时间的增加而增加，与本研究结果一致。渗透调节物质游离脯氨酸含量作为抗逆性指标仍存在争议，Liu和Zhu[23]认为，脯氨酸不能作为抗性生理指标，似乎更适宜作为胁迫敏感性指标。Sanada等[24]和Santa-Cruz等[25]认为，脯氨酸的积累是植物为了对抗盐胁迫而采取的一种保护性措施。但大量研究认为，脯氨酸含量与耐盐性呈负相关关系，可以作为评价植物耐盐性的指标之一[26-27]。本试验中，随盐胁迫程度的增加，16份马蔺种质材料的游离脯氨酸含量呈上升趋势，尤其是在高盐质量分数时，上升幅度较大。叶绿素是光合作用的关键色素，它直接反映光合效率及同化能力，叶绿素含量是衡量盐胁迫程度高低的一个重要指标[28]。本试验中，叶绿素含量呈先升后降的变化趋势，这与张明轩等[11]的研究一致。对16份马蔺种质材料苗期叶片5个生理生化指标变化率的分析表明，各指标变化率的大小可反映各种质材料间耐盐性差异，即该指标的变化率较大，表明该指标对盐胁迫敏感，耐盐性较差，反之，耐盐性较强。

表7 16份马蔺种质材料耐盐性评价Table 7 Evaluation of salt tolerance of 16 Iris lactea var. chinensis accessions

植物耐盐性是个复杂的系统，耐盐能力的大小是个综合表现，因此利用综合评价法才能有效地反映出不同材料的耐盐性[29]。本研究分别运用系统聚类法进行耐盐性聚类分析和标准差系数赋予权重法进行耐盐性排序，两种方法的结果呈现较高的一致性，说明利用这两种分析方法开展马蔺种质材料苗期耐盐性评价是科学可行的。

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Evaluationofsalttolerancefor16Irislacteavar.chinensisaccessionsatseedlingstage

MAO Pei-chun，TIAN Xiao-xia，MENG Lin

(Beijing Research and Development Center for Grass and Environment, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China)

In order to select new varieties with high salt tolerance and to provide scientific basis for their development and utilization, 16 accessions ofIrislacteavar.chinensiscollected from four provinces in China were treated with four NaCl concentration solutions: 0, 0.4%, 0.8% and 1.2% at the seedling stage in a greenhouse. The physiological and biochemical indexes, including relative water content, relative conductivity rate, MDA content, contents of free proline and chlorophyll in their leaves under NaCl salt stress were measured and analyzed. The results showed that with the increasing of NaCl concentrations, relative water content of leaves decreased, while contents of MDA and free proline increased. Content of chlorophyll increased first and then decreased, and reached the peak at 0.4% NaCl concentration. According to the results of the cluster analysis of salt tolerance, 16 accessions could be divided into three groups, e.g. the stronger salt tolerance (BJCY-ML001, BJCY-ML016, BJCY-ML012, BJCY-ML023, BJCY-ML007, BJCY-ML011, BJCY-ML024 and BJCY-ML029), the medium (BJCY-ML006, BJCY-ML005, BJCY-ML031 and BJCY-ML013) and the weaker salt tolerance (BJCY-ML018, BJCY-ML020, BJCY-ML021 and BJCY-ML035). Furthermore, the salt tolerance of 16 accessions was ordered using the standard deviation coefficient allocation weighted method, BJCY-ML007 and BJCY-ML035 were the accessions with the strongest and the weakest salt tolerance, respectively.

Irislacteavar.chinensis； seedling stage； salt tolerance

MENG Lin E-mail:menglin9599@sina.com

2012-05-28接受日期：2012-08-02

北京市自然科学基金项目(6102013)；北京市财政专项(KJCX201101003)

毛培春(1974-)，男，内蒙古锡盟人，助理研究员，硕士，主要从事草业资源与生态的研究工作。E-mail：mmpch@163.com

孟林(1966-),男，内蒙古察右后旗人，研究员，博士，主要从事草业资源与生态的科学研究。E-mail:menglin9599@sina.com

Q945.78

A

1001-0629(2013)01-0035-09