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作物杂志,2024, 第4期: 62–70 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.04.008

所属专题： 玉米专题

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

211份玉米自交系萌发期耐盐性鉴定

刘倩倩1(), 李冉1, 周婷芳1,2, 张泽1,2, 上官小川1,2, 潘越1, 张德贵1, 雍洪军1, 李明顺1, 韩洁楠1()   

  1. 1中国农业科学院作物科学研究所，100081，北京
    2黑龙江八一农垦大学农学院，163319，黑龙江大庆
  • 收稿日期:2024-02-07 修回日期:2024-03-29 出版日期:2024-08-15 发布日期:2024-08-14
  • 通讯作者: 韩洁楠，研究方向为玉米耐盐碱种质鉴定与遗传改良，E-mail：hanjienan@caas.cn
  • 作者简介:刘倩倩，研究方向为玉米耐盐碱种质鉴定与遗传改良，E-mail：2502660940@qq.com
  • 基金资助:
    中国农业科学院科技创新工程(CAAS-ZDRW202407);山东省重点研发计划（农业良种工程品种培育）：耐盐碱甜糯玉米新品种培育(2023LZGC010);甘肃省科技项目（重大项目）：优质抗逆玉米新品种培育及生物育种产业化关键技术研究与应用―高产抗逆玉米新品种培育与示范(22ZD6NF015)

Identification of Salt Tolerance of 211 Maize Inbred Lines at Germination Stage

Liu Qianqian1(), Li Ran1, Zhou Tingfang1,2, Zhang Ze1,2, Shangguan Xiaochuan1,2, Pan Yue1, Zhang Degui1, Yong Hongjun1, Li Mingshun1, Han Jienan1()   

  1. 1Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
    2College of Agriculture, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, Heilongjiang, China
  • Received:2024-02-07 Revised:2024-03-29 Online:2024-08-15 Published:2024-08-14

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摘要：

为评价211份玉米自交系萌发期耐盐性，设置150 mmol/L NaCl和对照（蒸馏水）处理，测定第7天发芽率、单株鲜重、单株干重和含水率，用隶属函数及主成分分析赋权重法计算综合耐盐指数（D值），用R语言对D值进行聚类分析，将玉米自交系分为高度盐敏感型、中度盐敏感型、盐敏感型、耐盐型、中度耐盐型和高度耐盐型6个类群。结果表明，盐胁迫导致玉米发芽率、单株鲜重和含水率降低，但单株干重增加；不同自交系耐盐能力差异较大，D值范围为0.15~0.77；高度盐敏感型、中度盐敏感型、盐敏感型、耐盐型、中度耐盐型和高度耐盐型类群分别有24、53、41、39、37和17份自交系，高度耐盐自交系占供试自交系的8.06%；将对照与盐处理下4个耐盐指标达显著差异自交系进行比较，发现发芽率并不能有效区分玉米自交系的耐盐能力；约30%自交系在盐处理下干重会显著增加，同时相较于盐敏感型自交系，单株鲜重受显著影响的耐盐型自交系少，并可维持较高含水率；将高度耐盐型与高度盐敏感型自交系各5份进一步分析，发现萌发期可以相对单株鲜重和相对含水率为主要指标筛选耐盐自交系，同时证明用D值进行耐盐等级分类较为合理。

关键词: 玉米, 自交系, 萌发期, 综合耐盐指数, 耐盐性

Abstract:

This study aimed to evaluate the salt tolerance of 211 maize inbred lines during the germination stage. Treatments with 150 mmol/L NaCl and control (distilled water) were set up. Various parameters such as germination rate, fresh weight per plant, dry weight per plant, and moisture content on the 7th day of treatments were measured. The comprehensive salt-tolerance index (D) was calculated using the membership function and principal component analysis. The D values were then clustered using R language, resulting in the classification of maize inbred lines into six groups including highly salt sensitivive, moderately salt sensitivive, salt sensitivive, salt tolerance, and moderately salt tolerance categories. The findings revealed that salt stress had negative effects on the germination rate, fresh weight per plant, and moisture content of maize, while it increased the dry weight per plant. The salt tolerance varied greatly among different inbred lines, with D values ranging from 0.15 to 0.77. Specifically, there were 24, 53, 41, 39, 37, and 17 inbred lines in the highly salt sensitive, moderately salt sensitive, salt sensitive, salt tolerance, moderately salt tolerance, and highly salt tolerant groups, respectively. The highly salt tolerant lines accounted for 8.06% of the tested inbred lines. Furthermore, a comparison of the control and salt-treated groups showed that the germination rate alone was not effective in distinguishing salt tolerance among maize inbred lines. Approximately 30% of the lines exhibited a significant increase in dry weight under salt treatment. Compared to salt sensitive lines, salt tolerance lines were less affected in terms of fresh weight per plant and could maintain higher moisture content. Further the analysis of five highly salt tolerant and five highly salt sensitive inbred lines indicated that relative fresh weight per plant and relative moisture content were suitable primary indicators for screening salt tolerant inbred lines during the germination stage. The classification of salt tolerance grades based on the D value was found to be reasonable.

Key words: Maize, Inbred line, Germination stage, Comprehensive salt-tolerance index, Salt tolerance

图1

对照和盐处理7 d后玉米幼苗表型图

表1

不同处理下玉米自交系耐盐指标统计分析

处理
Treatment		 耐盐指标
Salt-tolerance index		 最小值
Minimum		 最大值
Maximum		 均值
Average		 标准偏差
Standard deviation		 方差
Variance		 变异系数
Coefficient of variable (%)
对照CK 发芽率 (%) 22.50 100.00 74.20a 0.00~0.34 0.03 22.51
单株鲜重 (g) 0.63 1.73 1.14a 0.01~0.30 0.04 18.39
单株干重 (g) 0.02 0.24 0.16a 0.00~0.04 0.00 20.67
含水率 (%) 78.52 98.25 85.74a 0.00~0.04 0.00 2.96
150 mmol/L NaCl 发芽率 (%) 20.00 100.00 73.50a 0.00~0.30 0.04 25.46
单株鲜重 (g) 0.52 1.46 0.97b 0.00~0.34 0.03 17.92
单株干重 (g) 0.07 0.27 0.18b 0.00~0.07 0.00 18.62
含水率 (%) 71.52 87.66 81.40b 0.00~0.09 0.00 3.51

表2

各指标主成分的特征向量及贡献率

耐盐指标
Salt-tolerance index		 主成分
Principal component
1 2 3 4
相对发芽率Relative germination rate -0.18 0.35 0.94 -0.07
相对单株鲜重
Relative fresh weight per plant		 0.44 0.47 -0.11 -2.22
相对单株干重
Relative dry weight per plant		 -0.21 0.64 -0.42 1.78
相对含水率Relative moisture content 0.56 -0.03 0.23 2.37
特征值Eigenvalue 1.71 1.33 0.89 0.07
贡献率Contribution rate (%) 42.76 33.27 22.16 1.82

图2

211份玉米自交系萌发期耐盐能力聚类图 红色、蓝色、绿色、黄色、紫色和橙色分别为高度盐敏感型、中度盐敏感型、盐敏感型、耐盐型、中度耐盐型和高度耐盐型类群。

表3

211份玉米自交系耐盐性分析结果

耐盐类型Salt-tolerant type 数量Number D值D value 均值Average 占比Proportion (%)
高度盐敏感型Highly salt sensitive type 24 0.15~0.36 0.32 11.37
中度盐敏感型Moderately salt sensitive type 53 0.36~0.42 0.39 25.12
盐敏感型Salt sensitive type 41 0.42~0.46 0.44 19.43
耐盐型Salt tolerance type 39 0.46~0.50 0.48 18.48
中度耐盐型Moderately salt tolerance type 37 0.50~0.56 0.53 17.54
高度耐盐型Highly salt tolerance type 17 0.56~0.77 0.62 8.06

表4

NaCl处理与对照间达极显著与显著差异的自交系在所有自交系中的占比

耐盐指标
Salt-tolerance index		 达极显著差异的自交系
Inbred lines with
extremely significant
difference		 达极显著的自交系占比
The proportion of inbred
lines with extremely
significant difference (%)		 达显著差异的自交系
Inbred lines with
significant
difference		 达显著差异的自交系占比
The proportion of
inbred lines with
significant difference (%)		 总占比
Total
proportion
(%)
发芽率Germination rate 1份增加 0.47 6份增加，8份降低 6.64 7.11
单株鲜重Fresh weight per plant 35份降低 16.59 48份降低 22.75 39.34
单株干重Dry weight per plant 22份增加，1份降低 10.90 37份增加 17.54 28.44
含水率Moisture content 88份降低 41.71 66份降低 31.28 72.99

表5

盐处理下测定指标达显著与极显著的自交系在各类群中的占比

耐盐指标
Salt-tolerance
index		 高度盐敏感型
Highly salt
sensitive type		 中度盐敏感型
Moderately salt
sensitive type		 盐敏感型
Salt sensitive
type		 耐盐型
Salt tolerance
type		 中度耐盐型
Moderately salt
tolerance type		 高度耐盐型
Highly salt
tolerance type
发芽率Germination rate 8.33 9.43 2.44 5.13 10.81 5.88
单株鲜重Fresh weight per plant 58.33 56.60 41.46 23.08 24.32 23.53
单株干重Dry weight per plant 25.00 28.30 36.59 25.64 21.62 35.29
含水率Moisture content 75.00 88.68 80.49 69.23 56.76 47.06

图3

高度耐盐与高度盐敏感型自交系的4个耐盐指标的相对值

图4

高度耐盐与高度盐敏感型自交系的4个耐盐指标 “*”和“**”分别表示P < 0.05和P < 0.01水平上差异显著。

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