甘薯苗期耐盐性筛选与综合评价

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20240456

摘要/Abstract

摘要：

为筛选出不同耐盐性的甘薯材料，本研究选取15个甘薯品种（系）为试验材料，通过测定其抗氧化酶活性、光合参数和相关盐胁迫响应基因表达量等指标，探究盐胁迫对甘薯生理生化的影响。结果表明，在200 mmol·L^-1 NaCl处理下，与对照相比，不同甘薯品种（系）的超氧化物歧化酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）含量、Na⁺/K⁺均显著增加，净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均显著下降，15个品种（系）的IbSOS1、IbNHX1和IbAKT1基因表达量显著高于对照，而IbHKT2；1基因的表达量则呈相反结果。同时，超微结构观察结果显示，盐胁迫下甘薯叶片细胞的细胞壁变薄缺失，线粒体结构损伤严重，叶绿体结构变形，基粒片层减少，内部淀粉粒变大。综合以上结果分析，15个品种（系）的耐盐性可分为3类，第一类包含徐薯18、ZNLSP2017-1-9和ZNLSP2017-5-20等3个耐盐品种（系）；第二类包含ZNLSP2017-1-8、ZNLSP2017-1-12、ZNLSP2017-1-16、ZNLSP2017-1-39、ZNLSP2017-2-10、ZNLSP2017-5-11、心香、浙薯132和浙薯75等9个中等耐盐品种（系）；第三类包含ZNLSP2017-2-12、宁紫薯8号和浙紫薯3号等3个不耐盐品种（系）。本研究可为甘薯耐盐新品种的选育提供种质资源，并为甘薯苗期耐盐性评价提供理论依据。

关键词: 甘薯, 耐盐性筛选, 光合参数, 基因表达, 超微结构

Abstract:

In order to screen out differently salt-tolerant sweetpotato materials，15 sweetpotato varieties （lines） were selected as experimental materials. The effects of salt stress on the physiology and biochemistry of sweetpotato were analyzed by determining the activity of antioxidant enzymes，photosynthetic parameters and expression of related salt stress response genes. The results showed that under 200 mmol·L^-1 NaCl treatment，superoxide dismutase （SOD） activities，malondialdehyde （MDA） content and the Na⁺/K⁺of different sweetpotato varieties increased significantly compared with the control，yet net photosynthetic rate，transpiration rate and stomatal conductance were significantly decreased. The expression levels of IbSOS1，IbNHX1 and IbAKT1 genes in 15 varieties （lines） were significantly higher than those in control，while IbHKT2；1 in those showed the opposite trend. Meanwhile，the ultrastructure demonstrated that the cell wall was thin and missed，the mitochondrial structure was seriously damaged，the chloroplast structure was deformed，the grana lamella was reduced，and the internal starch granules were enlarged. Based on the above results，the salt tolerance of the 15 varieties （lines） could be divided into three categories. Xushu 18，ZNLSP2017-1-9 and ZNLSP2017-5-20 were identified salt-tolerant. The second category included ZNLSP2017-1-8，ZNLSP2017-1-12，ZNLSP2017-1-16，ZNLSP2017-1-39，ZNLSP2017-2-10，ZNLSP2017-5-11，Xinxiang，Zheshu 132 and Zheshu 75，which were identified moderately salt-sensitive. ZNLSP2017-2-12，Ningzishu 8 and Zhezishu 3 were identified salt-sensitive. This study can provide germplasm resources for the salt-tolerant breeding and theoretical basis for the evaluation of salt-tolerant sweetpotato during seedling stage.

Key words: sweetpotato, salt tolerance screening, photosynthetic parameters, gene expression, ultrastructure

中图分类号:

S531

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图/表 7

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引物名称	引物序列（5'?3'）
α-Tubulin-F	CAACTACCAGCCACCAACTGT
α-Tubulin-R	CAAGATCCTCACGAGCTTCAC
IbHKT2；1-F	TGCATTCATCACTGAGAGGAG
IbHKT2；1-R	GGTGCAGTTTCTGCAACCTC
IbLti6 a-F	CCTTCCAAGGTGATGGTGAA
IbLti6 a-R	CCGTCCAAAGAACCAGAAAA
IbSOS1-F	ATACTGAGTGGGGTTGTTATTGC
IbSOS1-R	AAAGGTAAATTTCAAAAGGTACATGG
IbNHX1-F	AATGATCACCAGCACCATCA
IbNHX1-R	AAGGCTCAGAGGTGACAGGA
IbAKT1-F	GAAACGAGCAATGCGTCAG
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引物名称	引物序列（5'?3'）
α-Tubulin-F	CAACTACCAGCCACCAACTGT
α-Tubulin-R	CAAGATCCTCACGAGCTTCAC
IbHKT2；1-F	TGCATTCATCACTGAGAGGAG
IbHKT2；1-R	GGTGCAGTTTCTGCAACCTC
IbLti6 a-F	CCTTCCAAGGTGATGGTGAA
IbLti6 a-R	CCGTCCAAAGAACCAGAAAA
IbSOS1-F	ATACTGAGTGGGGTTGTTATTGC
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IbNHX1-F	AATGATCACCAGCACCATCA
IbNHX1-R	AAGGCTCAGAGGTGACAGGA
IbAKT1-F	GAAACGAGCAATGCGTCAG
IbAKT1-R	CTTCTCACACAGCGCTTCC

品种/系	处理	净光合速率/（μmol·m^-2·s^-1）	蒸腾速率/（mmol·m^-2·s^-1）	气孔导度/（mmol·m^-2·s^-1）
ZNLSP2017-1-8	CK	6.5 ± 0.3 a	2.7 ± 0.4 a	172.5 ± 16.4 a
ZNLSP2017-1-8	200 mmol·L^-1 NaCl	2.2 ± 0.2 b	0.8 ± 0.2 c	55.6 ± 4.9 b
ZNLSP2017-1-9	CK	8.3 ± 0.4 a	2.5 ± 0.3 a	170.6 ± 18.2 a
ZNLSP2017-1-9	200 mmol·L^-1 NaCl	2.6 ± 0.3 b	1.3 ± 0.1 b	60.3 ± 5.2 b
ZNLSP2017-1-12	CK	6.9 ± 0.3 a	2.7 ± 0.2 a	173.2 ± 19.1 a
ZNLSP2017-1-12	200 mmol·L^-1 NaCl	2.5 ± 0.2 b	0.9 ± 0.2 b	56.2 ± 4.5 b
ZNLSP2017-1-16	CK	7.1 ± 0.3 a	2.6 ± 0.3 a	170.1 ± 18.4 a
ZNLSP2017-1-16	200 mmol·L^-1 NaCl	2.3 ± 0.2 b	0.9 ± 0.1 b	57.0 ± 5.2 b
ZNLSP2017-1-39	CK	6.9 ± 0.3 a	2.5 ± 0.4 a	172.8 ± 18.6 a
ZNLSP2017-1-39	200 mmol·L^-1 NaCl	2.1 ± 0.2 b	0.7 ± 0.3 c	55.1 ± 4.8 b
ZNLSP2017-2-12	CK	7.3 ± 0.4 a	2.6 ± 0.2 a	168.5 ± 17.3 a
ZNLSP2017-2-12	200 mmol·L^-1 NaCl	1.8 ± 0.3 c	0.5 ± 0.1 c	47.4 ± 4.9 c
ZNLSP2017-2-10	CK	7.5 ± 0.5 a	2.7 ± 0.2 a	169.3 ± 17.9 a
ZNLSP2017-2-10	200 mmol·L^-1 NaCl	2.4 ± 0.2 b	1.1 ± 0.2 b	52.7 ± 4.3 c
ZNLSP2017-5-11	CK	7.6 ± 0.4 a	2.8 ± 0.4 a	167.4 ± 19.5 a
ZNLSP2017-5-11	200 mmol·L^-1 NaCl	2.3 ± 0.3 b	1.2 ± 0.2 b	54.5 ± 3.9 b
ZNLSP2017-5-20	CK	6.8 ± 0.6 a	3.1 ± 0.3 a	168.9 ± 18.2 a
ZNLSP2017-5-20	200 mmol·L^-1 NaCl	2.2 ± 0.1 b	1.4 ± 0.1 b	59.7 ± 5.1 b
徐薯18	CK	7.2 ± 0.4 a	2.6 ± 0.3 a	171.2 ± 19.3 a
徐薯18	200 mmol·L^-1 NaCl	2.4 ± 0.2 b	1.0 ± 0.1 b	58.2 ± 5.3 b
心香	CK	6.4 ± 0.8 a	2.5 ± 0.2 a	169 ± 17.1 a
心香	200 mmol·L^-1 NaCl	2.1 ± 0.1 b	1.1 ± 0.1 b	52.3 ± 5.2 c
浙薯132	CK	6.8 ± 0.6 a	2.6 ± 0.3 a	172.6 ± 17.3 a
浙薯132	200 mmol·L^-1 NaCl	2.0 ± 0.2 b	0.8 ± 0.2 c	51.1 ± 4.7 c
浙薯75	CK	7.8 ± 0.7 a	2.5 ± 0.4 a	173.8 ± 16.9 a
浙薯75	200 mmol·L^-1 NaCl	2.3 ± 0.2 b	1.2 ± 0.2 b	52.8 ± 4.6 c
宁紫薯8号	CK	6.9 ± 0.7 a	2.7 ± 0.3 a	170.5 ± 18.1 a
宁紫薯8号	200 mmol·L^-1 NaCl	1.7 ± 0.1 c	0.6 ± 0.1 c	48.1 ± 5.6 c
浙紫薯3号	CK	7.4 ± 0.7 a	2.8 ± 0.3 a	172.4 ± 19.2 a
浙紫薯3号	200 mmol·L^-1 NaCl	1.8 ± 0.2 c	0.6 ± 0.2 c	48.8 ± 5.3 c

品种/系	处理	净光合速率/（μmol·m^-2·s^-1）	蒸腾速率/（mmol·m^-2·s^-1）	气孔导度/（mmol·m^-2·s^-1）
ZNLSP2017-1-8	CK	6.5 ± 0.3 a	2.7 ± 0.4 a	172.5 ± 16.4 a
ZNLSP2017-1-8	200 mmol·L^-1 NaCl	2.2 ± 0.2 b	0.8 ± 0.2 c	55.6 ± 4.9 b
ZNLSP2017-1-9	CK	8.3 ± 0.4 a	2.5 ± 0.3 a	170.6 ± 18.2 a
ZNLSP2017-1-9	200 mmol·L^-1 NaCl	2.6 ± 0.3 b	1.3 ± 0.1 b	60.3 ± 5.2 b
ZNLSP2017-1-12	CK	6.9 ± 0.3 a	2.7 ± 0.2 a	173.2 ± 19.1 a
ZNLSP2017-1-12	200 mmol·L^-1 NaCl	2.5 ± 0.2 b	0.9 ± 0.2 b	56.2 ± 4.5 b
ZNLSP2017-1-16	CK	7.1 ± 0.3 a	2.6 ± 0.3 a	170.1 ± 18.4 a
ZNLSP2017-1-16	200 mmol·L^-1 NaCl	2.3 ± 0.2 b	0.9 ± 0.1 b	57.0 ± 5.2 b
ZNLSP2017-1-39	CK	6.9 ± 0.3 a	2.5 ± 0.4 a	172.8 ± 18.6 a
ZNLSP2017-1-39	200 mmol·L^-1 NaCl	2.1 ± 0.2 b	0.7 ± 0.3 c	55.1 ± 4.8 b
ZNLSP2017-2-12	CK	7.3 ± 0.4 a	2.6 ± 0.2 a	168.5 ± 17.3 a
ZNLSP2017-2-12	200 mmol·L^-1 NaCl	1.8 ± 0.3 c	0.5 ± 0.1 c	47.4 ± 4.9 c
ZNLSP2017-2-10	CK	7.5 ± 0.5 a	2.7 ± 0.2 a	169.3 ± 17.9 a
ZNLSP2017-2-10	200 mmol·L^-1 NaCl	2.4 ± 0.2 b	1.1 ± 0.2 b	52.7 ± 4.3 c
ZNLSP2017-5-11	CK	7.6 ± 0.4 a	2.8 ± 0.4 a	167.4 ± 19.5 a
ZNLSP2017-5-11	200 mmol·L^-1 NaCl	2.3 ± 0.3 b	1.2 ± 0.2 b	54.5 ± 3.9 b
ZNLSP2017-5-20	CK	6.8 ± 0.6 a	3.1 ± 0.3 a	168.9 ± 18.2 a
ZNLSP2017-5-20	200 mmol·L^-1 NaCl	2.2 ± 0.1 b	1.4 ± 0.1 b	59.7 ± 5.1 b
徐薯18	CK	7.2 ± 0.4 a	2.6 ± 0.3 a	171.2 ± 19.3 a
徐薯18	200 mmol·L^-1 NaCl	2.4 ± 0.2 b	1.0 ± 0.1 b	58.2 ± 5.3 b
心香	CK	6.4 ± 0.8 a	2.5 ± 0.2 a	169 ± 17.1 a
心香	200 mmol·L^-1 NaCl	2.1 ± 0.1 b	1.1 ± 0.1 b	52.3 ± 5.2 c
浙薯132	CK	6.8 ± 0.6 a	2.6 ± 0.3 a	172.6 ± 17.3 a
浙薯132	200 mmol·L^-1 NaCl	2.0 ± 0.2 b	0.8 ± 0.2 c	51.1 ± 4.7 c
浙薯75	CK	7.8 ± 0.7 a	2.5 ± 0.4 a	173.8 ± 16.9 a
浙薯75	200 mmol·L^-1 NaCl	2.3 ± 0.2 b	1.2 ± 0.2 b	52.8 ± 4.6 c
宁紫薯8号	CK	6.9 ± 0.7 a	2.7 ± 0.3 a	170.5 ± 18.1 a
宁紫薯8号	200 mmol·L^-1 NaCl	1.7 ± 0.1 c	0.6 ± 0.1 c	48.1 ± 5.6 c
浙紫薯3号	CK	7.4 ± 0.7 a	2.8 ± 0.3 a	172.4 ± 19.2 a
浙紫薯3号	200 mmol·L^-1 NaCl	1.8 ± 0.2 c	0.6 ± 0.2 c	48.8 ± 5.3 c