GENOTYPIC VARIATION RESPONSE TO SALT STRESS AND MITIGATION EFFECT OF NITROGEN FERTILITY ON DIFFERENT WHEAT(Triticum aestivum L).pdf_第1頁
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文檔簡介

1、土壤鹽分脅迫顯著影響植物生長和生理代謝,已成為全世界最為關注的環(huán)境逆境之一。鹽分脅迫不僅影響小麥的生長發(fā)育,如發(fā)芽、幼苗生長和生育時期,還會影響產量及其構成。土壤鹽分脅迫主要以三種方式影響作物生育過程:(i)滲透脅迫,降低水分可用性;(ii)離子脅迫;和(iii)細胞離子平衡改變。小麥的種植面積比任何其他經濟作物更廣,是人類最為重要的口糧之一。小麥作為一種廣泛適應性的作物,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和生

2、產。中國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),生產過程中有時候會發(fā)生鹽分脅迫,對小麥生產產生一定的影響,導致產量下降、品質降低和資源利用效率下降。目前有關同區(qū)域小麥品種耐鹽性表現(xiàn)、機理等研究相對較多,本試驗擬通過研究選育于不同區(qū)域(中國江蘇和蘇丹)的小麥品種耐鹽性的差異及其機理,探討氮肥對鹽分脅迫的緩解效應,可為不同區(qū)域小麥耐鹽提供依據(jù)。
  本研究于2014-2016年度在中國揚州大學農學院作物遺傳生理重點實驗室

3、盆栽試驗場(32.39°N,119.41°E)進行,共設計三個試驗,研究鹽分脅迫對中國江蘇和蘇丹的不同小麥品種生長發(fā)育的影響及氮肥的緩解效應。
  試驗1研究鹽分脅迫對中國和蘇丹廣泛種植的六種小麥品種萌發(fā)與出苗的影響。采用二因素隨機試驗設計,以品種為主區(qū),選擇來源于蘇丹的小麥品種3個(Argine、Buahin、Elnilein)和來源于中國江蘇的小麥品種3個(徐麥30、揚10-13、揚11-10),以鹽分濃度為副區(qū),設計6個鹽分

4、濃度梯度(0、50、100、150、200和250 mM),測量小麥的吸水率、發(fā)芽率、幼苗高度、根長、干重和耐鹽脅迫指數(shù)。重復三次。結果表明,不同小麥品種的吸水率、發(fā)芽率、幼苗高度、根長、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),上述指標在品種與鹽分含量間均存在顯著的互作效應。在所有鹽分含量處理水平上,來自兩個不同區(qū)域的6個小麥品種均表現(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)在不同指標上,其中Argine發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)最高,揚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資源利用提供了依據(jù)。
  試驗2研究施氮量對鹽脅迫下中國和蘇丹小麥品種出苗和幼苗特征的影響。采用三因素隨機試驗設計,以品種為主區(qū),以蘇丹(Argine和Elnilein)和中國(徐麥30和揚10-13)4個小麥品種為材料,以鹽分濃度為副區(qū),設計6個鹽分濃度梯度(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個鹽分含量水分和3個施氮量水平的盆缽中,測定出苗率和幼苗生長相關指標。結果表明,鹽分含量和施氮量顯著影響小麥出苗率、根長度、干重、耐鹽指數(shù)和幼苗活力,且存在著一定的互作效應。在所有鹽分含量處理水平下,4個品種出苗與幼苗生長過程中表現(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指標變化,其中蘇丹品種Elnilein具有最高的出苗率、苗高、根長、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3于2014-2016年小麥生長季,采用三因素隨機試驗設計,以品種為主區(qū),選擇來源于蘇丹的小麥品種Elnilein和來源于中國江蘇的小麥品種徐麥30,以鹽分濃度為副區(qū),設計3個鹽分濃度梯度(0、1、2和3 g NaCl/kg土壤),施氮量為裂區(qū),設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,通過測定開花期小麥葉片相關形態(tài)與生理指標、植株養(yǎng)分含量變化等,研究鹽分脅迫與施氮量對小麥生長與產量的影響及相關生理機制。結果表明,施氮能夠改善鹽脅迫對2個小麥品種的不利影響,包括開花期的葉綠素含量(SPAD值)、光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、粗蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(PO

9、D)、過氧化氫酶(CAT)以及植株生長和養(yǎng)分吸收(N、P和K)。土壤高鹽含量會顯著降低植株高度、莖直徑、葉面積(LA)和干重(Dwt)。施氮量顯著影響小麥兩季生長中測定的指標;相比1N和0N處理,2N處理更能改善大多數(shù)測定指標;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營養(yǎng)素吸收的負面影響。高鹽分含量顯著降低了葉綠素含量(SPAD值)、光合速率、氣孔導度和粗蛋白含量,但增加了抗氧化相關酶活性。施用氮肥可顯著提高葉綠素

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

11、的不利影響。可見適當施用氮肥可成為不同地域鹽分脅迫下促進小麥種子發(fā)芽、出苗、幼苗生長和產量提高的有效方法之一。
  綜合來看,(1)因試驗品種均是選育于濱海地區(qū),雖然供試的來自中國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、生長發(fā)育過程中相關耐鹽脅迫的影響指標和生理特性上表現(xiàn)出相對一致的特征,反映出作物耐鹽性研究的相關成果可在世界較廣范圍中參考應用。(2)來自中國江蘇和蘇丹的小麥品種在鹽脅迫的響應

12、上都存在耐鹽性強與弱的品種類型,且在一些耐鹽性表現(xiàn)型指標上存在差異,如種子萌發(fā)過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,而中國江蘇的小麥品種揚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價指標可能會存在不一致性,尚需要選擇一個相對一致的能反映品種耐鹽性的綜合指標,便于統(tǒng)一比較,需要今后進一步強化研究。(3)氮肥對鹽脅迫下中國江蘇和蘇丹的小麥品種的產量均有一定的緩解效應,但緩解

13、程度存在差異,如蘇丹的小麥品種Elnilein在86kg/ha條件下產量水平較高,再增加施氮量,增產幅度降低;而中國江蘇小麥品種徐麥30在86kg/ha條件下產量水平較CK高,但施氮量增至210kg/ha,增產幅度仍較大,說明不同地域小麥品種在逆境條件下的應對措施強度存在著一定的差異,需要因地分別對待,在小麥栽培過程中需要有針對性地應對鹽分脅迫進行合理調控。(4)中國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

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