小黑麦种质资源萌芽期耐盐性评价与筛选

Evaluation and screening of salt tolerance of triticale germplasm resources at the germination stage

摘要

为提升宁夏引黄灌区盐碱地利用效率并缓解粮草争地矛盾，本研究以103份小黑麦种质材料为对象，开展耐盐性评价与筛选。通过0~300 mmol·L^-1 NaCl梯度胁迫预试验，确定200 mmol·L^-1 NaCl为最适胁迫浓度。基于存活率、株高、地上部鲜重、根长及叶绿素含量等耐盐系数，采用主成分分析提取3个综合指标（累计贡献率>80%），结合隶属函数及聚类分析，筛选出耐盐型材料（QT-5、LJ-65）和盐敏感型材料（M90、M36）。进一步测定6份代表性材料的萌发指标（发芽势、存活率）、表型指标（株高、地上部鲜重、根长）及生理生化指标［丙二醛（MDA）含量，过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性］，发现小黑麦叶片较根系更早响应盐胁迫，耐盐型材料的抗氧化酶（CAT、POD、SOD）活性变化大于盐敏感材料，而MDA含量仅在耐盐性差异显著时有明显变化，表明活性氧清除能力是耐盐性的关键生理机制。本研究为宁夏地区小黑麦耐盐育种提供了优异种质资源，并丰富了耐盐性评价的生理指标体系。

Abstract

The overall aim of our research is to improve saline-alkali land utilization efficiency and alleviate the competition between grain and forage production in the Ningxia Yellow River irrigation region. To this end， we evaluated and screened 103 triticale （×Triticosecale） germplasm at the germination stage to determine their salt tolerance. Preliminary trials were conducted under a NaCl gradient （0-300 mmol·L^-1）， and the results showed that 200 mmol·L^-1 NaCl was the optimal concentration for evaluation. Three principal components with a cumulative contribution rate of >80% were extracted from the salt tolerance coefficients of survival rate， plant height， shoot fresh weight， root length， and chlorophyll content. Integrated membership function and cluster analyses identified two salt-tolerant genotypes （QT-5， LJ-65） and two salt-sensitive genotypes （M90， M36）. Six representative accessions were further analyzed to determine their germination traits （germination potential， survival rate）， phenotypic parameters （plant height， shoot fresh weight， root length）， and physiological indices ［malondialdehyde （MDA） content， catalase （CAT）， peroxidase （POD） and superoxide dismutase （SOD） activities］. The results show that triticale leaves responded to salt stress earlier than roots. The increase in activities of antioxidant enzymes （CAT， POD， SOD） were greater in salt-tolerant genotypes than in salt-sensitive ones， whereas the MDA content only varied significantly when salt tolerance differed markedly. These findings suggest that the capacity to scavenge reactive oxygen species is crucial for salt tolerance. The results of this study identify elite germplasm resources for salt-tolerant triticale breeding in Ningxia and demonstrate the use of a robust physiological evaluation system to screen salt-tolerant materials.

Graphical abstract

关键词

小黑麦 / 耐盐性评价 / 隶属函数分析 / 生理生化指标

Key words

triticale / evaluation of salt tolerance / membership function analysis / physiological and biochemical indicators

盐胁迫通过影响植物的生长发育最终降低农作物产量。依据联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）和教科文组织（United Nations Educational， Scientific and Cultural Organization，UNESCO）的不完全统计，全世界范围内的盐碱土面积达9.54亿hm²，约占全球陆地面积的7%^［1］。我国土壤盐碱化和次生盐碱化面积约为9.913×10⁷ hm²，占全国土地面积的10%^［2］。盐碱化发生的原因大多是降水量少而蒸发量大。宁夏地处西北地区东部，黄河上游下段，年平均降水量较少（约292 mm），年蒸发量较大（水面蒸发量1296 mm）^［3］，导致引黄灌区内大面积土壤出现盐渍化。据统计该区次生盐渍化面积约为2.4×10⁵ hm²，占现有耕地面积的48.9%^［4］，对宁夏农业的高质量发展构成了阻碍。

针对这一问题，研究人员对改良盐碱地的技术和措施展开探索，提出了诸多切实可行的方法，在各项治理措施当中，生物措施被视作最为有效的改良方法^［5］。其中通过种质资源筛选利用耐盐植物对盐碱地进行改良，不仅契合了“粮草兼顾”结构转型的要求，也能够实现作物增产和盐碱地改良双赢^［6］。

小黑麦（×Triticosecale）是小麦属（Triticum）与黑麦属（Secale）植物进行物种间有性杂交以及杂种染色体数加倍后得到的人工培育新品种^［7］，结合了小麦（Triticum aestivum）的高产特性和黑麦（Secale cereale）的强抗逆性，具有显著的杂种生长优势。小黑麦根系发达，能够改善土壤结构，增加土壤有机质含量，提高土壤肥力，同时它也有良好的适口性，能够作为牲畜的饲料，有研究表明，小黑麦有助于提高肉类和奶制品的质量^［8］。而且小黑麦部分品种具备较高的耐盐性，是改良盐碱土的先锋植物。因此，本研究对其种质资源进行耐盐性评价与筛选。

植物的萌芽期作为植物生长发育过程的起点，是生命活动最脆弱、敏感的时期，因此在探究植物耐盐性的试验中常用萌芽期的一些性状如发芽率、发芽势、根长等作为筛选耐盐性植物的指标^［9］。尉志强等^［10］设置了0~200 mmol·L^-1 NaCl溶液作为盐胁迫处理对7份小黑麦种质材料进行耐盐性筛选，试验表明随着NaCl浓度的增加，种子的相对芽长、相对芽干重、相对根长、相对根干重、相对发芽率等指标均有显著性下降。且该试验发现，7份小黑麦材料在NaCl胁迫浓度为160~200 mmol·L^-1时相对发芽率的差异并不显著，由此假设部分小黑麦材料萌发期耐盐胁迫浓度可能比200 mmol·L^-1高，并建议在试验中设置更高的盐胁迫浓度对小黑麦种质材料进行耐盐性鉴定。钱娇娇等^［11］用200和300 mmol·L^-1 NaCl溶液对29份小黑麦种质材料进行了苗期高浓度盐胁迫处理，并筛选出苗期耐盐小黑麦种质材料1份，敏盐种质材料4份。本试验选择0~300 mmol·L^-1 NaCl溶液对随机选出的当年收获的8份小黑麦种质材料进行适宜NaCl溶液浓度筛选预试验，通过测定存活率、株高、地上部分鲜重等指标并对其进行显著性差异分析和变异系数分析，最终确定了将200 mmol·L^-1 NaCl溶液作为后续小黑麦耐盐性评价的胁迫浓度。

本研究采用200 mmol·L^-1 NaCl溶液作为盐胁迫条件，评价不同小黑麦种质资源在萌芽期的耐盐生理响应，旨在筛选出具有显著耐盐特性的种质材料，为宁夏盐碱地适生小黑麦品种的选育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

共有103份小黑麦种质资源供试，其中M系列44份种质和QT系列24份种质来自河北省农科院旱作农业研究所，LJ系列35份种质由宁夏大学林业与草业学院提供。

1.2 试验方法

试验于2024年7月-2025年4月在宁夏大学林业与草业学院草学实验室进行，采用蛭石和营养土体积比1∶1（v/v）混合土培，植物培养间温度为（25±1） ℃，光周期为16 h/8 h（光/暗），相对湿度为60%。

1.2.1 小黑麦耐盐种质资源评价与筛选

采用蛭石与营养土按1∶1（v/v）比例混合作为栽培基质，均匀装填于育苗盆中。试验设对照组（蒸馏水处理）和盐处理组（200 mmol·L^-1 NaCl溶液），每组溶液浇灌体积相同。选取籽粒饱满、大小均一的小黑麦种子，经蒸馏水表面冲洗后，每盆播种10粒，每个处理设置3次重复。放置在植物培养间中，隔日补充蒸馏水维持基质湿度为田间持水量的70%~80%。播种后14 d测定存活率、株高、地上部鲜重、叶绿素含量等指标。

1.2.2 小黑麦耐盐和敏盐种质材料差异性分析

以耐盐性评价筛选试验获得的小黑麦种质为材料，在植物培养间进行土培试验，栽培基质为营养土与蛭石按1∶1（v/v）比例混合配制。试验设对照组（蒸馏水浇灌）和盐处理组（200 mmol·L^-1 NaCl溶液浇灌），每个品种×处理组合设置3次生物学重复，每盆播种10粒经蒸馏水冲洗的均一饱满种子。处理期间隔日补充蒸馏水维持基质湿度为田间持水量的70%~80%。播种后4 d测定发芽势；播种后14 d测定表型指标（存活率、株高、地上部鲜重、根长）和生理生化指标［叶绿素相对含量、过氧化物酶（peroxidase，POD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性和丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量］。

1.3 指标测定方法

1.3.1 形态指标测定方法

1）采用标准刻度尺（精度1 mm）测量苗期株高和根长，每份种质随机选取6株测定，取算术平均值作为该材料的株高和根长。每份种质随机选取9株材料，用电子分析天平（精度0.0001 g，LE204E，上海）测定植株地上部鲜重，计算平均鲜重以消除个体差异。

2）相关指标计算公式如下：

\mathrm{发芽}\mathrm{势}(\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{i}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{p}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{t}\mathrm{i}\mathrm{a}\mathrm{l},\mathrm{\%})=\mathrm{第}\mathrm{4}\mathrm{天发}\mathrm{芽种}\mathrm{子数}/\mathrm{供试}\mathrm{种子}\mathrm{数}\times \mathrm{100}

\mathrm{存活}\mathrm{率}(\mathrm{s}\mathrm{u}\mathrm{r}\mathrm{v}\mathrm{i}\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e},\mathrm{\%})=\mathrm{第}\mathrm{14}\mathrm{天发}\mathrm{芽种}\mathrm{子数}/\mathrm{供试}\mathrm{种子}\mathrm{数}\times \mathrm{100}

\mathrm{相对}\mathrm{株高}=\mathrm{处理}\mathrm{组株}\mathrm{高}/\mathrm{对照}\mathrm{组株}\mathrm{高}

\mathrm{相对}\mathrm{地上}\mathrm{部鲜}\mathrm{重}=\mathrm{处理}\mathrm{组地}\mathrm{上部}\mathrm{鲜重}/\mathrm{对照}\mathrm{组地}\mathrm{上部}\mathrm{鲜重}

\mathrm{相对}\mathrm{根长}=\mathrm{处理}\mathrm{组根}\mathrm{长}/\mathrm{对照}\mathrm{组根}\mathrm{长}

1.3.2 生理指标测定方法

1）叶绿素相对含量（relative content of chlorophyll），采用便携式叶绿素测定仪（TYS-B，浙江托普云农科技股份有限公司）测定幼苗顶层完全展开叶片的叶绿素SPAD（soil and plant analyzer development）值，每个种质材料随机选取6片叶进行测定，取平均值作为该材料的叶绿素相对含量指标。

2）过氧化氢酶（CAT）活性，采用北京索莱宝科技有限公司试剂盒（货号：BC0205），测定反应溶液在240 nm下的初始吸光值A₁和1 min后的吸光值A₂，根据240 nm处吸光度的变化率可进一步计算出酶活性。

3）丙二醛含量（MDA），使用北京索莱宝科技有限公司试剂盒（货号：BC0020），测定532 nm处MDA-TBA复合物特征吸收峰，进而估测样本中MDA含量。

4）过氧化物酶（POD）活性，用北京索莱宝科技有限公司试剂盒（货号：BC0090）测定，记录470 nm下30 s时的吸光值A₁和90 s后的吸光值A₂，通过470 nm处吸光值的变化率进一步计算得出酶活性。

5）超氧化物歧化酶（SOD）活性，用北京索莱宝科技有限公司的超氧化物歧化酶活性检测试剂盒（货号：BC0170）测定样品在560 nm处的吸光值，计算得出SOD活性。

1.4 数据分析

用Excel 2019进行数据统计与整理，计算平均值、标准差等，利用SPSS 26和Origin 2024进行方差、相关性、隶属函数、主成分等多元分析及绘图。

隶属函数计算公式：

U(X_{ij})=(X_{ij}-X_{j\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}})/(X_{j\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}-X_{j\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}})（1）

式中：U表示隶属函数值；X_ij 表示第i个种质的第j个主成分值；X_jmax表示第j个主成分的最大值；X_jmin表示第j个主成分的最小值^［12］。

主成分权重计算公式：

w_j=p_j/{\sum }_{j-\mathrm{1}}^n{p}_j（2）

式中：j=1，2，···，n；权重w_j 表示第j个主成分的重要程度；p_j 表示第j个主成分的贡献率。

耐盐性综合评价值（D）计算公式：

D={\sum }_{j-\mathrm{1}}^n[U(X_{ij})\times w_j]（3）

式中：D值表示第i个小黑麦种质材料在盐胁迫条件下的耐盐性综合评价值。

2 结果与分析

2.1 种质资源的耐盐性评价与筛选

2.1.1 主成分分析

采用主成分分析法（principal component analysis， PCA）对小黑麦耐盐性相关的5个指标（种子存活率、株高、地上鲜重、根长及叶绿素相对含量）的耐盐系数进行降维分析，构建出一组互不相关的综合指标。根据Kaiser准则（特征值>1）和累计贡献率阈值（>80%）的提取标准^［12］，PCA分析共提取3个主成分，其特征值分别为36.867%、32.349%和14.867%，累计贡献率达84.083%，能够充分反映原始指标的大部分信息（表1）。通过公式（2）计算各主成分权重后，基于这3个综合指标对103份小黑麦种质资源进行隶属函数分析，从而实现对小黑麦耐盐性的综合评价。该分析方法能够有效识别影响小黑麦耐盐性的主导因子，为小黑麦耐盐种质筛选提供了科学依据。

2.1.2 隶属函数分析

基于隶属函数分析法，本研究对103份小黑麦种质材料的耐盐性进行了综合评价（表2）。对主成分分析得出的主成分值和主成分权重利用公式（1）、（3）进行隶属函数分析，计算出每份小黑麦种质材料对应的隶属函数值和D值（表2），其中D值为0.18~0.93，参照王萌等^［13］的划分标准，结合D值将种质材料划分为5个耐盐等级：1级高耐盐，0.80≤D值≤1.00；2级耐盐，0.60≤D值<0.80；3级中间型，0.40≤D值<0.60；4级不耐盐，0.20≤D值<0.40；5级盐敏感，0.00≤D值<0.20。共鉴定到高耐盐材料1份（LJ-26）；耐盐材料4份（LJ-8、QT-37、LJ-42、LJ-27）；中间型材料75份，不耐盐材料22份，盐敏感材料1份（QT-22）。

2.1.3 聚类分析

为精准筛选出小黑麦耐盐的核心种质资源，采用聚类分析法对103份小黑麦种质资源的3个关键耐盐指标（相对地上鲜重、相对存活率及相对株高）进行综合评价。聚类分析热图（图1）结果显示，红色区域表征指标值较高，蓝色区域则表征较低值，空间距离相近的品种在多项耐盐指标上表现出相似性特征。分析表明，LJ-65、QT-41等12份材料分布于白色至红色区域，其在盐胁迫条件下仍能维持较高的存活率、株高及地上生物量（相对值≥0.9），表现出明显的耐盐特性；而LJ-77、M90等5份材料主要聚集于蓝色区域，其各项耐盐指标相对值均较低，表现出明显的盐敏感特征。通过隶属函数分析与聚类分析结果的交叉验证，最后筛选出耐盐型小黑麦种质材料QT-5和LJ-65；盐敏感型种质材料M90和M36以及中间型材料QT-41和LJ-25。

2.2 耐盐性差异对比分析

2.2.1 萌发期指标

对以上6个小黑麦种质材料进行不同耐盐性种质响应盐胁迫的表型指标和生理生化指标差异性分析。经200 mmol·L^-1 NaCl胁迫处理4 d后，供试小黑麦种质的发芽势除LJ-65外均呈现显著降低趋势（P<0.05）。其中，耐盐种质QT-5和LJ-65的发芽势降幅分别为18.5%和26.2%，降幅低于中间型种质（QT-41：30%；LJ-25：49%）和盐敏感种质（M90：53%；M36：79%，图2A），该结果证实盐胁迫主要通过抑制种子萌发来影响小黑麦早期的生长发育。

盐胁迫处理14 d后，耐盐种质QT-5表现出较强的耐盐性，其存活率较对照升高了34%（图2B），而LJ-65的存活率较对照降低了17%，降幅明显低于盐敏感种质M90（降幅43%）和M36（降幅23%）；中间型种质QT-41和LJ-25的存活率较对照显著降低（P<0.05），表现出中等耐盐胁迫能力。试验结果表明，耐盐种质在萌发初期就表现出了一定的抗盐胁迫性，虽然盐胁迫延缓了耐盐种质和中间型种质的萌发进程，但其最终存活率仍然保持了较高的水平。而盐敏感种质则在持续的盐胁迫下表现出了明显的生长抑制和存活率下降。

2.2.2 表型指标分析

盐胁迫处理对不同耐盐性小黑麦种质表型指标的影响存在差异（图3）。研究结果显示，盐胁迫处理后，不同耐盐性小黑麦种质的株高表现出梯度变化（图3A，B）。耐盐种质QT-5和LJ-65的降幅分别为15%和12%，低于中间型种质QT-41（降幅17%）、LJ-25（降幅25%）和盐敏感种质M90（降幅31%）、M36（降幅30%）。

地上部鲜重测定的结果显示（图3C），所有种质均受到了盐胁迫的显著影响。耐盐种质QT-5和LJ-65的地上部鲜重较对照组分别降低了40%和26%，中间型种质QT-41和LJ-25分别降低了33%和24%，盐敏感种质M90和M36降幅较大，分别为48%和44%。

不同耐盐性种质的根长分析结果表明（图3D），耐盐型种质表现出了明显的根系抗性优势。盐胁迫处理后，耐盐种质QT-5和LJ-65的根长较对照组分别降低了21%和15%，中间型种质QT-41和LJ-25分别降低了36%和26%，盐敏感种质M90和M36降幅较大，分别为37%和42%。综合分析表明，盐胁迫对小黑麦的株高、地上部鲜重和根长均有显著影响（P<0.05），耐盐型种质的株高和根长降低幅度明显小于盐敏感型种质，而所有供试种质的地上部鲜重降低都比较明显，说明株高和根长指标更能评价小黑麦的耐盐性。

2.2.3 不同耐盐性小黑麦种质材料生理指标的对比分析

盐胁迫处理下不同耐盐性小黑麦种质材料的抗氧化酶活性表现出明显差异（图4）。在叶片组织材料中（图4A），除耐盐种质QT-5的过氧化氢酶（CAT）活性较对照组降低之外，其余种质均较对照组显著提高（P<0.05）。耐盐种质LJ-65和中间型种质QT-41、LJ-25的CAT活性分别较对照组提高了82.7%、120.0%和164.0%，盐敏感种质M90和M36的CAT活性增幅分别为22%和51%。在根系组织材料中（图4B），耐盐种质QT-5、LJ-65和中间型种质LJ-25的CAT活性较对照组分别提高了15%、13%和37%，盐敏感种质M90、M36和中间型种质QT-41的CAT活性则较对照组降低了45%、44%和28%。试验结果表明，小黑麦叶片CAT活性与其耐盐性并无明显的相关性，而根系CAT活性则可作为耐盐性评价的重要生理指标。

过氧化物酶（POD）活性的变化特征同样呈现出组织差异性。盐胁迫处理后，在叶片中，耐盐种质QT-5、LJ-65和中间型种质QT-41、LJ-25的POD活性较对照组分别提高了127%、193%、20%和50%，而盐敏感种质M90和M36的POD活性则分别降低了8%和3%（图4C）。在根系中（图4D），盐胁迫下除盐敏感种质M90的POD活性较对照组降低了2%外，耐盐种质QT-5和LJ-65的POD活性分别提高了36%和93%，中间型种质QT-41、LJ-25和盐敏感种质M36的POD活性较对照组分别提高了13%、57%和54%。研究结果验证了POD活性与植物抵御不良环境侵害能力相关，耐盐种质和中间型种质的POD活性都有提高；而盐敏感种质叶片中的POD活性呈现降低趋势，根系中的POD活性则既有升高也有降低。试验结果对比说明，根系的POD活性变化规律更为复杂，难以有效地评价小黑麦的耐盐性。

在叶片组织中（图5A），盐胁迫下耐盐种质QT-5、LJ-65和中间型种质LJ-25的超氧化物歧化酶（SOD）活性较对照分别提高了120%、39%和5%，而中间型种质QT-41和盐敏感种质M90、M36则较对照分别降低了39%、74%和56%。在根系中（图5B），盐胁迫下耐盐种质QT-5、LJ-65的SOD活性较对照组分别提高了10%、18%，而中间型种质QT-41、LJ-25和盐敏感种质M90、M36的SOD活性则呈现不同程度的下降，降幅分别为3%、1%、37%和29%。试验结果表明，盐胁迫下不同耐盐性小黑麦叶片SOD活性的变化幅度普遍大于根系，且耐盐种质和盐敏感种质之间的差异更为明显，而中间型种质的SOD活性变化规律较为复杂，表明该指标在评价鉴定中间型小黑麦时可能受限。

丙二醛（MDA）作为膜脂过氧化的关键产物，其含量的变化在反映盐胁迫对细胞膜的损伤程度上发挥着重要的作用。盐胁迫处理后，耐盐种质QT-5、LJ-65和中间型种质QT-41叶片中的MDA含量较对照组分别降低了9.5%、12.0%和14.0%，而中间型种质LJ-25和盐敏感种质M90、M36的MDA含量则分别较对照组增加了21%、60%和74%（图5C）。在根系中（图5D），耐盐种质QT-5、LJ-65和中间型种质LJ-25的MDA含量在盐胁迫处理后较对照组降低了18.0%、14.0%和7.6%，而中间型种质QT-41和盐敏感种质M90、M36的MDA含量则分别增加了11.5%、110.0%、73.0%。试验结果显示，中间型种质QT-41和LJ-25经盐胁迫处理后MDA含量的变化趋势并不一致：QT-41叶片的MDA含量降低而根系MDA含量升高，LJ-25则相反。这一结果说明MDA含量可以作为评价小黑麦极端耐盐表型的有效指标，但在评价鉴定中等耐盐型种质时则有一定的局限性。

3 讨论

3.1 小黑麦耐盐性综合评价体系的构建与验证

植物耐盐性是一个非常复杂的综合性状，单一指标难以全面地反映植物的耐盐特性。不同的指标反映出的信息不同，使用多项指标综合评价植物耐盐性的强弱更加全面，也更具有说服力^［14］。张莹莹等^［15］研究同样认为单一指标评价植物耐盐性有所缺乏，其通过主成分分析法将发芽率、发芽势、发芽指数、根长等多个指标转换成3个主要成分作为耐盐性评价的综合性指标，对55份衡麦品种（系）进行隶属函数分析和聚类分析，筛选出14份极耐盐衡麦品种。彭智等^［16］研究表明选用多种指标共同评价植物的耐盐性可以合理且有效地筛选出耐盐性高的植物，该研究通过主成分分析把芽期8个指标和苗期6个指标转换为独立的综合指标，避免了指标间的信息重叠，并运用隶属函数分析和聚类分析法对供试的小麦材料进行耐盐性分级，最终筛选出2份在芽期和苗期均表现出高耐盐性的材料。陶维旭等^［17］研究水稻（Oryza sativa）耐盐性时发现，使用某一时期的单项指标对水稻的耐盐性进行评价鉴定具有局限性，因此试验使用主成分分析法把多项单一指标整合为少量综合指标，并计算相应的主成分值和隶属函数值，使得到的水稻耐盐性综合评价D值更加科学，后又通过聚类分析对不同耐盐性水稻的种质资源进行分类，将51份水稻种质资源分为4类，最终筛选出耐盐性最好的水稻品种海优5号。本试验采用200 mmol·L^-1 NaCl溶液对103份小黑麦种质材料进行盐胁迫处理，发现存活率、株高、地上部鲜重、叶绿素含量等指标对盐胁迫响应不同。通过主成分分析法将各单项指标转换为3个独立的综合指标（累计贡献率达84.083%），结合隶属函数分析法和聚类分析法最终筛选出2份耐盐型种质材料QT-5、LJ-65，2份中间型种质材料QT-41、LJ-25，2份盐敏感型种质材料M90、M36。需要注意的是，本试验仅在实验室条件下采用NaCl溶液对小黑麦种质资源进行盐胁迫筛选，筛选出的小黑麦材料能否在大田的盐碱混合胁迫和复杂的土壤组成环境中保持耐盐特性，尚需通过大田试验进一步验证。

3.2 小黑麦耐盐生理机制及根系性状的关键作用

盐胁迫会对植物造成离子失衡、代谢紊乱、结构受损、水分亏缺等问题^［18］。然而，在长期的自然选择过程中，部分植物已经进化出适应盐碱环境的生理机制。筛选耐盐碱性的植物、探究植物耐盐碱生理生化机制、深挖耐盐碱的关键性基因、培育耐盐碱的植物新品种是“改种适地”改良盐碱地的有效方式^［19］。本研究采用200 mmol·L^-1 NaCl溶液对小黑麦进行盐胁迫处理，筛选出耐盐型、中间型和盐敏感型的小黑麦种质，并进一步探究了小黑麦的耐盐机制。有研究发现盐胁迫对植物的发芽势、发芽率、活力指数和发芽指数有明显的抑制作用，还会延长种子的萌发时间，而对植物表型的影响主要表现为生长变缓、新枝减少、株高降低等^［20］。本试验发现在盐胁迫下，耐盐种质QT-5的存活率较对照反而有所上升，表明一定盐浓度的胁迫能够促进某些品种发芽。在地上部鲜重方面，耐盐种质QT-5的降幅高于中间型种质，而耐盐种质的根长降幅则低于中间型种质和盐敏感种质。研究结果表明，受到盐胁迫时地上部分对盐胁迫的响应比根系更敏感，这与邵红雨等^［21］的研究成果相符。研究认为小黑麦的叶片部分比根系先抵御盐胁迫，这种抵抗机制保护了小黑麦的根系结构和功能，使其具有较强的抵御盐胁迫的能力。基于上述研究结果，本研究建议将根长作为小黑麦耐盐性评价的关键指标，小黑麦通过维持根系结构和功能来保障水分和养分的吸收，进而增强整体抗逆能力。

3.3 抗氧化系统的响应特征及其在耐盐性评价中的应用

活性氧（reactive oxygen species， ROS）在植物生理机制中以信号分子的形式存在，调控植物生长发育、激素信号、细胞的程序性死亡和植物对非生物及生物胁迫的响应过程，当其在植物体内积累过多时会对植物产生氧化胁迫，破坏植物的细胞结构，损伤植物的DNA、蛋白质等生物大分子，导致植物细胞死亡，因此清除体内过多的ROS是植物应对胁迫的重要生理机制^［21-23］。过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）是降低ROS对植物伤害的重要酶类，是保护植物细胞免受外界不良环境伤害的酶系统，可以通过协同作用共同抵御外界不良环境伤害，但三者的变化也并不完全相同^［24］。丙二醛（MDA）含量的高低则是揭示质膜被破坏的程度和膜脂过氧化作用强弱的重要指标^［25］。本试验发现，盐胁迫诱导了显著的抗氧化酶活性变化，且表现出了明显的组织特异性。受到盐胁迫时，除QT-5叶片的CAT活性降低且不显著外，其余所有供试种质的叶片CAT活性都出现显著增强，而根系CAT活性则因小黑麦耐盐性的强弱而呈现出不同的变化。相比之下，不同耐盐性小黑麦受到盐胁迫时，叶片POD、SOD活性的变化规律和幅度都更加明显。这种组织差异可能反映了不同组织对盐胁迫的防御策略：叶片作为光合作用的主要器官，需要更强的抗氧化保护，而根系则可以通过离子区隔化等机制减轻氧化压力。MDA含量的变化在高耐盐型和盐敏感型种质的叶片和根系中变化规律比较明显，而中间型种质的变化规律更为复杂。总结上述试验结果，本研究建议采用多项指标综合评价小黑麦耐盐性，根系CAT活性反映植物的基础耐盐能力，叶片POD和SOD活性指示抗氧化能力，MDA含量鉴定极端耐盐表型。这种组合评价能够全面反映植物的耐盐机制，极端表型可以通过MDA含量变化快速筛选，中间型种质可通过多项指标综合评估，研究结果为进一步解析小黑麦耐盐分子机制和品种选育提供了重要参考。

4 结论

本研究通过200 mmol·L^-1 NaCl胁迫处理，对103份小黑麦种质材料进行了系统的耐盐性评价与筛选。通过主成分分析、隶属函数分析和聚类分析相结合的综合评价方法，筛选出2份耐盐种质QT-5、LJ-65和2份盐敏感种质M90、M36，为小黑麦耐盐育种提供了优异材料资源。小黑麦叶片组织较根系更早启动对盐胁迫的防御机制，小黑麦耐盐性越强盐胁迫处理后根系生长状况越好，表明维持根系功能是小黑麦耐盐的关键生理特征。在清除活性氧方面，根系CAT活性和叶片POD、SOD活性呈现出规律性的变化，而MDA含量变化在极端耐盐和盐敏感种质中差异显著，可作为评价小黑麦耐盐性的辅助指标。本研究为小黑麦耐盐品种选育和盐碱地栽培提供了一定的理论依据，后续研究将重点考察筛选材料在田间盐碱地环境中的实际表现，并深入探究其耐盐分子机制。

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基金资助

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宁夏回族自治区中央引导地方科技发展专项项目(2024FRD05055)

全职引进高层次人才(2024BEH04144)

2025年宁夏大学创新创业训练计划(202510748549)