GENOTYPIC VARIATION RESPONSE TO SALT STRESS AND MITIGATION EFFECT OF NITROGEN FERTILITY ON DIFFERENT WHEAT(Triticum aestivum L).pdf

1、土壤鹽分脅迫顯著影響植物生長(zhǎng)和生理代謝，已成為全世界最為關(guān)注的環(huán)境逆境之一。鹽分脅迫不僅影響小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，如發(fā)芽、幼苗生長(zhǎng)和生育時(shí)期，還會(huì)影響產(chǎn)量及其構(gòu)成。土壤鹽分脅迫主要以三種方式影響作物生育過(guò)程:(i)滲透脅迫，降低水分可用性;(ii)離子脅迫;和(iii)細(xì)胞離子平衡改變。小麥的種植面積比任何其他經(jīng)濟(jì)作物更廣，是人類(lèi)最為重要的口糧之一。小麥作為一種廣泛適應(yīng)性的作物，具有一定的鹽分耐受性，但鹽分脅迫仍然廣泛影響著全世界小麥生長(zhǎng)和生

2、產(chǎn)。中國(guó)江蘇和蘇丹中北部的部分地區(qū)均有一定的面積鄰近濱海地區(qū)，生產(chǎn)過(guò)程中有時(shí)候會(huì)發(fā)生鹽分脅迫，對(duì)小麥生產(chǎn)產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低和資源利用效率下降。目前有關(guān)同區(qū)域小麥品種耐鹽性表現(xiàn)、機(jī)理等研究相對(duì)較多，本試驗(yàn)擬通過(guò)研究選育于不同區(qū)域（中國(guó)江蘇和蘇丹）的小麥品種耐鹽性的差異及其機(jī)理，探討氮肥對(duì)鹽分脅迫的緩解效應(yīng)，可為不同區(qū)域小麥耐鹽提供依據(jù)。
　　本研究于2014-2016年度在中國(guó)揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3、盆栽試驗(yàn)場(chǎng)(32.39°N，119.41°E)進(jìn)行，共設(shè)計(jì)三個(gè)試驗(yàn)，研究鹽分脅迫對(duì)中國(guó)江蘇和蘇丹的不同小麥品種生長(zhǎng)發(fā)育的影響及氮肥的緩解效應(yīng)。
　　試驗(yàn)1研究鹽分脅迫對(duì)中國(guó)和蘇丹廣泛種植的六種小麥品種萌發(fā)與出苗的影響。采用二因素隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以品種為主區(qū)，選擇來(lái)源于蘇丹的小麥品種3個(gè)(Argine、Buahin、Elnilein)和來(lái)源于中國(guó)江蘇的小麥品種3個(gè)（徐麥30、揚(yáng)10-13、揚(yáng)11-10），以鹽分濃度為副區(qū)，設(shè)計(jì)6個(gè)鹽分

4、濃度梯度(0、50、100、150、200和250 mM)，測(cè)量小麥的吸水率、發(fā)芽率、幼苗高度、根長(zhǎng)、干重和耐鹽脅迫指數(shù)。重復(fù)三次。結(jié)果表明，不同小麥品種的吸水率、發(fā)芽率、幼苗高度、根長(zhǎng)、干重和耐鹽脅迫指數(shù)在不同鹽分含量水平間存在顯著差異，除處理16h后含水率和耐鹽脅迫指數(shù)，上述指標(biāo)在品種與鹽分含量間均存在顯著的互作效應(yīng)。在所有鹽分含量處理水平上，來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同區(qū)域的6個(gè)小麥品種均表現(xiàn)出相似的耐鹽性，但品種的耐鹽性存在著不同程度的差異，且

5、體現(xiàn)在不同指標(biāo)上，其中Argine發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)最高，揚(yáng)11-10干重減少量最高，Elnilein耐鹽脅迫指數(shù)最高，這為不同品種作為耐鹽種質(zhì)資源利用提供了依據(jù)。
　　試驗(yàn)2研究施氮量對(duì)鹽脅迫下中國(guó)和蘇丹小麥品種出苗和幼苗特征的影響。采用三因素隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以品種為主區(qū)，以蘇丹（Argine和Elnilein）和中國(guó)（徐麥30和揚(yáng)10-13）4個(gè)小麥品種為材料，以鹽分濃度為副區(qū)，設(shè)計(jì)6個(gè)鹽分濃度梯度(0、50、100、150、20

6、0和250 mM)，以施氮量為裂區(qū)，設(shè)0kg N/ha、86 kg N/ha(1.32 g/pot)和210 kg N/ha(3.2 g/pot)三水平。將不同品種小麥種子播種于6個(gè)鹽分含量水分和3個(gè)施氮量水平的盆缽中，測(cè)定出苗率和幼苗生長(zhǎng)相關(guān)指標(biāo)。結(jié)果表明，鹽分含量和施氮量顯著影響小麥出苗率、根長(zhǎng)度、干重、耐鹽指數(shù)和幼苗活力，且存在著一定的互作效應(yīng)。在所有鹽分含量處理水平下，4個(gè)品種出苗與幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中表現(xiàn)出相似的耐鹽性，但不同品種的

7、耐鹽性程度不同，施氮量顯著影響鹽脅迫下的幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)變化，其中蘇丹品種Elnilein具有最高的出苗率、苗高、根長(zhǎng)、干重、耐鹽脅迫指數(shù)和幼苗活力，因此可推薦用于鹽漬土壤種植。
　　試驗(yàn)3于2014-2016年小麥生長(zhǎng)季，采用三因素隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以品種為主區(qū)，選擇來(lái)源于蘇丹的小麥品種Elnilein和來(lái)源于中國(guó)江蘇的小麥品種徐麥30，以鹽分濃度為副區(qū)，設(shè)計(jì)3個(gè)鹽分濃度梯度（0、1、2和3 g NaCl/kg土壤），施氮量為裂區(qū)，設(shè)0

8、 kgN/ha(0N)、86 kg N/ha(1.32 g/pot，1N)和210 kg N/ha(3.2 g/pot，2N)三水平，盆栽處理，通過(guò)測(cè)定開(kāi)花期小麥葉片相關(guān)形態(tài)與生理指標(biāo)、植株養(yǎng)分含量變化等，研究鹽分脅迫與施氮量對(duì)小麥生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響及相關(guān)生理機(jī)制。結(jié)果表明，施氮能夠改善鹽脅迫對(duì)2個(gè)小麥品種的不利影響，包括開(kāi)花期的葉綠素含量（SPAD值）、光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、粗蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(PO

9、D)、過(guò)氧化氫酶(CAT)以及植株生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收（N、P和K）。土壤高鹽含量會(huì)顯著降低植株高度、莖直徑、葉面積(LA)和干重(Dwt)。施氮量顯著影響小麥兩季生長(zhǎng)中測(cè)定的指標(biāo);相比1N和0N處理，2N處理更能改善大多數(shù)測(cè)定指標(biāo);植株N、P和K含量隨鹽分水平提高而降低，但施氮可以減輕鹽脅迫對(duì)營(yíng)養(yǎng)素吸收的負(fù)面影響。高鹽分含量顯著降低了葉綠素含量（SPAD值）、光合速率、氣孔導(dǎo)度和粗蛋白含量，但增加了抗氧化相關(guān)酶活性。施用氮肥可顯著提高葉綠素

10、含量、光合速率、氣孔導(dǎo)度和粗蛋白含量等生理指標(biāo)，但降低了CAT活性。結(jié)果還表明，不同程度鹽脅迫均顯著減低了籽粒產(chǎn)量，主要由于穗長(zhǎng)、穗數(shù)、每穗粒數(shù)和粒重的減少，且隨著鹽分濃度增大，減產(chǎn)幅度增大，但施用氮肥可改善植株生長(zhǎng)狀況，降低產(chǎn)量下降幅度，如在高鹽分處理水平下，2N處理相比0N處理產(chǎn)量在兩年度分別增加了54.7％和47.9％。生產(chǎn)中可以通過(guò)適量施用氮肥可有效緩解鹽脅迫對(duì)小麥出苗、幼苗生長(zhǎng)、植物生長(zhǎng)、光合效率、抗氧化防御系統(tǒng)、產(chǎn)量及其組成

11、的不利影響?？梢?jiàn)適當(dāng)施用氮肥可成為不同地域鹽分脅迫下促進(jìn)小麥種子發(fā)芽、出苗、幼苗生長(zhǎng)和產(chǎn)量提高的有效方法之一。
　　綜合來(lái)看，(1)因試驗(yàn)品種均是選育于濱海地區(qū)，雖然供試的來(lái)自中國(guó)江蘇和蘇丹的小麥品種品種遺傳背景、耐鹽性存在顯著差異，但在小麥種子萌發(fā)與出苗、生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中相關(guān)耐鹽脅迫的影響指標(biāo)和生理特性上表現(xiàn)出相對(duì)一致的特征，反映出作物耐鹽性研究的相關(guān)成果可在世界較廣范圍中參考應(yīng)用。(2)來(lái)自中國(guó)江蘇和蘇丹的小麥品種在鹽脅迫的響應(yīng)

12、上都存在耐鹽性強(qiáng)與弱的品種類(lèi)型，且在一些耐鹽性表現(xiàn)型指標(biāo)上存在差異，如種子萌發(fā)過(guò)程中蘇丹的小麥品種Argine發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)最高，Elnilein耐鹽脅迫指數(shù)最高，而中國(guó)江蘇的小麥品種揚(yáng)11-10干重減少量最高，因而不同地域小麥品種的耐鹽性鑒別評(píng)價(jià)指標(biāo)可能會(huì)存在不一致性，尚需要選擇一個(gè)相對(duì)一致的能反映品種耐鹽性的綜合指標(biāo)，便于統(tǒng)一比較，需要今后進(jìn)一步強(qiáng)化研究。(3)氮肥對(duì)鹽脅迫下中國(guó)江蘇和蘇丹的小麥品種的產(chǎn)量均有一定的緩解效應(yīng)，但緩解

13、程度存在差異，如蘇丹的小麥品種Elnilein在86kg/ha條件下產(chǎn)量水平較高，再增加施氮量，增產(chǎn)幅度降低;而中國(guó)江蘇小麥品種徐麥30在86kg/ha條件下產(chǎn)量水平較CK高，但施氮量增至210kg/ha，增產(chǎn)幅度仍較大，說(shuō)明不同地域小麥品種在逆境條件下的應(yīng)對(duì)措施強(qiáng)度存在著一定的差異，需要因地分別對(duì)待，在小麥栽培過(guò)程中需要有針對(duì)性地應(yīng)對(duì)鹽分脅迫進(jìn)行合理調(diào)控。(4)中國(guó)和蘇丹的小麥品種各耐鹽脅迫的性狀影響程度不協(xié)同性，及表現(xiàn)的鑒別參數(shù)不一