大麦与谷类科学2017,34(04) http://dmkx.cbpt.cnki.net Barley and Cereal Sciences doi:10.14069cnki32-17692017.04.001 水稻耐盐育种研究进展 孙明法,严国红,王爱民,朱国永,唐红生,何冲霄,任仲玲,刘凯,张桂云,施伟, 赵绍路,孙一标,朱静雯,宛柏杰,姚立生 (江苏沿海地区农业科学研究所,江苏盐城224002) 摘要ε培育耐盐水稻品种是盐碱地的粮食作物增产和对盐碱地改良的重要途径之一。水稻对盐胁迫中度敏感,其耐(敏)盐 性状是受多基因控制的数量性状,易受环境条件等因素影响。到2015年,利用AFLP、RFLP、SSR等分子标记手段从在 水稻12条染色体上定位的耐盐QIL已有250多个,其中以第1、2、6和7染色体上居多,但克隆的水稻耐盐基因相对较少 水稻耐盐品种的选育现仍以常规育种为主,即主要通过筛选耐盐种质及耐盐鉴定,再利用杂交和回交等方法将耐盐基因导入 到优良水稻品种中,从而选育出综合性状优良的耐盐品种。本文阐述了国内外水稻种质耐盐性鉴定技术和指标、耐盐种质筛 选、耐盐品种选育以及耐盐性的遗传及分子机理等研究进展,并对今后水稻耐盐育种研究工作提出了展望与建议。 关键词:水稻:种质:耐盐:育种:研究 中图分类号:S5112+1 文献标识码:A 文章编号:1673-6486-20170603 粮食是人类生存与发展的最基本的物质条件。当前,世界人口迅速膨胀,耕地逐年减少,质量不断下 ,自然灾害频发,粮食增长日趋缓慢。据联合国人口基金会“世界人口日”报告,2017年世界人口约 75亿,据预测到2050年将达95亿,到2080年世界人口将达顶峰,达到106亿,此后将逐渐下降,本世 纪末降至103.5亿。而据联合国教科文组织( UNESCO和粮农组织(FAO)不完全统计,全世界土地面积为 1829亿公顷,人均耕地026公顷。2017年1月《中共中央、国务院关于加强耕地保护和改进占补平衡的 意见》指出,到2020年全国耕地保有量要不少于1.24亿公顷,人均耕地大约874m2,不到世界人均耕地 面积的一半。此外,联合国粮农组织《2017年全球粮食危机》指出,近年来面临严重粮食危机的人口己达 108亿,涉及30余个国家。 土壤盐碱化使得耕地面积缩减,也是导致粮食危机的原因之一。盐碱地在世界分布很广,遍及6大洲 30多个国家。据 UNESCO与FAO不完全统计,全球盐碱化土地总面积约95亿公顷,约占世界陆地总面积的 10%,且正以每年100万~150万公顷的速度增长,其中我国盐碱(渍)地面积大约9913万公顷,是世界盐碱 地大国之一,其中严重盐渍化土壤大约36667万公顷,主要分布在包括西北、东北、华北和滨海地区在内 的17个省份。我国沿海滩涂资源总面积217万多公顷,其中江苏沿海滩涂总面积就达687万公顷,占全国 1/4以上,且每年仍以1334多公顷的速度淤涨,是我国东部地区最具潜力、最有价值的土地后备资源,其中 绝大部分仍末脱盐甚至还不断遭受盐渍危害。 水稻是世界上种植面积最大的粮食作物之一。水稻为中度盐敏感作物,通过大水压盐种稻是古今中外 传承已久的盐碱地利用方法,且培育耐盐水稻品种是盐碱地粮食作物增产和对盐碱地改良的重要途径之 13。多年来,国内外学者从不同侧面对水稻耐盐机制、耐盐性的遗传及耐盐品种选育等方面的研究均取得 了很大成就。 收稿日期:2017-06-05 基金项目:国家科技支撑计划2015BADO1B01):江苏省农业科技自主创新资金(X(15)1005]:中国科学院战略性先导科技专项(XDA08030104)江 苏省农业三新工程SXGC2016]170 作者简介:孙明法(1966-),男,研究员,研究方向为水稻遗传育种。E-mal:smf559a16
大麦与谷类科学 2017,34(04): http://dmkx.cbpt.cnki.net Barley and Cereal Sciences doi:10.14069/j.cnki.32-1769/s.2017.04.001 水稻耐盐育种研究进展 孙明法，严国红，王爱民，朱国永，唐红生，何冲霄，任仲玲，刘 凯，张桂云，施 伟， 赵绍路，孙一标，朱静雯，宛柏杰，姚立生 （江苏沿海地区农业科学研究所，江苏 盐城 224002） 摘要：培育耐盐水稻品种是盐碱地的粮食作物增产和对盐碱地改良的重要途径之一。水稻对盐胁迫中度敏感，其耐（敏）盐 性状是受多基因控制的数量性状，易受环境条件等因素影响。到 2015 年，利用 AFLP、RFLP 、SSR 等分子标记手段从在 水稻 l2 条染色体上定位的耐盐 QTL 已有 250 多个，其中以第 1、2、6 和 7 染色体上居多，但克隆的水稻耐盐基因相对较少。 水稻耐盐品种的选育现仍以常规育种为主，即主要通过筛选耐盐种质及耐盐鉴定，再利用杂交和回交等方法将耐盐基因导入 到优良水稻品种中，从而选育出综合性状优良的耐盐品种。本文阐述了国内外水稻种质耐盐性鉴定技术和指标、耐盐种质筛 选、耐盐品种选育以及耐盐性的遗传及分子机理等研究进展，并对今后水稻耐盐育种研究工作提出了展望与建议。 关键词：水稻；种质；耐盐；育种；研究 中图分类号： S511.2+1 文献标识码：A 文章编号：1673-6486-20170603 粮食是人类生存与发展的最基本的物质条件。当前，世界人口迅速膨胀，耕地逐年减少，质量不断下 降，自然灾害频发，粮食增长日趋缓慢。据联合国人口基金会“世界人口日”报告，2017 年世界人口约 75 亿，据预测到 2050 年将达 95 亿，到 2080 年世界人口将达顶峰，达到 106 亿，此后将逐渐下降，本世 纪末降至 103.5 亿。而据联合国教科文组织(UNESCO)和粮农组织(FAO)不完全统计，全世界土地面积为 18.29 亿公顷，人均耕地 0.26 公顷。2017 年 1 月《中共中央、国务院关于加强耕地保护和改进占补平衡的 意见》指出，到 2020 年全国耕地保有量要不少于 1.24 亿公顷，人均耕地大约 874 m2 ，不到世界人均耕地 面积的一半。此外，联合国粮农组织《2017 年全球粮食危机》指出，近年来面临严重粮食危机的人口已达 1.08 亿，涉及 30 余个国家。 土壤盐碱化使得耕地面积缩减，也是导致粮食危机的原因之一。盐碱地在世界分布很广，遍及6大洲 30多个国家。据UNESCO与FAO不完全统计，全球盐碱化土地总面积约9.5亿公顷，约占世界陆地总面积的 10%，且正以每年100万～150万公顷的速度增长，其中我国盐碱（渍）地面积大约9913万公顷，是世界盐碱 地大国之一，其中严重盐渍化土壤大约3666.7万公顷，主要分布在包括西北、东北、华北和滨海地区在内 的17个省份[1]。我国沿海滩涂资源总面积217万多公顷，其中江苏沿海滩涂总面积就达68.7万公顷，占全国 1/4以上，且每年仍以1334多公顷的速度淤涨，是我国东部地区最具潜力、最有价值的土地后备资源，其中 绝大部分仍未脱盐甚至还不断遭受盐渍危害[2]。 水稻是世界上种植面积最大的粮食作物之一。水稻为中度盐敏感作物，通过大水压盐种稻是古今中外 传承已久的盐碱地利用方法，且培育耐盐水稻品种是盐碱地粮食作物增产和对盐碱地改良的重要途径之一 [3-5]。多年来，国内外学者从不同侧面对水稻耐盐机制、耐盐性的遗传及耐盐品种选育等方面的研究均取得 了很大成就。 ______________________________________ 收稿日期：2017-06-05 基金项目：国家科技支撑计划(2015BAD01B01)；江苏省农业科技自主创新资金[CX(15)1005]；中国科学院战略性先导科技专项(XDA08030104)；江 苏省农业三新工程 SXGC[2016]170。 作者简介：孙明法(1966—)，男，研究员，研究方向为水稻遗传育种。E-mail：smf559@163.com
水稻耐盐育种研究已成为水稻遗传育种研究的重要方向之一。本文就国内外开展的水稻种质耐盐性鉴 定方法和技术、耐盐种质筛选与耐盐品种选育、耐盐性的遗传及分子机理以及耐盐水稻硏究的展望等进行 综述,为进一步开展耐盐水稻的育种研究提供参考 1水稻种质耐盐性鉴定技术和指标 自20世纪η0年代开始,水稻耐盐性研究就受到广泛重视67。水稻生长的不同发育阶段其耐盐碱性存在 明显的差异,芽期较为耐盐,幼苗期较为敏感,分蘖期耐盐性又増强,到开花授粉期又变得敏感,成熟期 耐盐性又增强。对水稻种质耐盐性鉴定技术与指标的研究也取得了一定的进展,归纳起来,大致分为生 物耐盐能力和农业耐盐能力鉴定评价法P 1.1生物耐盐能力鉴定评价法 水稻种质生物耐盐能力的鉴定评价是以盐逆境对种质所造成的直接伤害为依据,来评价水稻品种的耐 盐性,主要包括盐胁迫下发芽指标法、形态伤害评价法、盐害度和相对耐盐力评价法、生长量比较法等几 种方法。 1.1.1发芽指标法。发芽指标法是在植物逆境生理试验中被广泛采用的一种有效的鉴定评价方法1。该 方法在盐胁迫及淡水对照条件下,采用相对盐害率{相对盐害率(%)=[(对照发芽率一处理发芽率)/对照发 芽率]×100}大小,以20%的级差分为5个级别进行评价水稻种质的耐盐性,该方法适合大量材料的耐盐性 初级筛选1314 1.1.2形态伤害评价法。在水稻生长的不同阶段进行盐胁迫处理,以目测法观察和记载植株、叶片和分蘖 的盐害症状。用于形态伤害调查与评价的方法有3种。 第1种是国际水稻研究所(IRI)于1979年提出的水稻耐盐鉴定标准,该方法是通过观察盐胁迫下水稻分 蘖、叶尖和叶片症状及整个植株死亡程度,并计算叶片死亡的百分比来度量水稻种质的盐害程度,把水稻 耐盐性分为1、2、3、5、7、9级6个级别。不过,这6个分级标准之间的边界很难准确区分,受人为定性的 影响较大;另外,还因不同材料死叶和植株枯死速度存在时间上的差异,故难以准确判断种质的耐盐性 15-16 第2种是我国于1982年在“全国水稻耐盐鉴定协作方案”中制定的“单茎(株)分级法”水稻耐盐鉴定 标准。该法基本上也属于目测法,人为误差较大,单茎(株川叶数相同而分蘖不同的材料不能准确评价;不 同材料之间可能具有不同的生育期、叶片数或发育进程,可比性差,难以准确鉴定1η 第3种是辽宁省盐碱地利用研究所提出的盐害度法和相对耐盐力法鉴定标准,即通过评价相同品种不 同盐胁迫处理之间或盐胁迫处理与淡水对照相比的受害程度,以及不同品种在相同盐胁迫处理中的不同耐 盐力,来评价水稻品种的耐盐性。该方法克服了一些人为定性的缺点,可准确反映品种内盐害程度和品种 之间的耐盐性差异0。 1.13生理与生长量比较法。作物生物产量是其在生长过程中所生产和积累的各种有机质的总量,是整个 植株地上和地下两部分干物质的总量,最终决定作物经济产量的高低。水稻营养生长期间进行盐胁迫处理, 植株高度、茎蘖数和叶片数、干物质量等地上部分以及根的数量、长度、干物质量等地下部分的形态与生 理指标,都会产生对盐胁迫的响应,但反映水稻盐胁迫程度的分级标准尚不统一。程广有等研究认为,分 蘖数和单茎叶数可作为耐碱性的鉴定标准。梁正伟等研究指出,盐胁迫条件下水稻单株分蘖力(茎蘖数) 和抽穗期具明显基因型差异,可作为其耐盐/碱强弱的鉴定指标。郭望模等认为,水稻幼苗在盐胁迫条件 下的株高、叶片特征、鲜质量、干质量、根长与叶龄等形态指标能较准确反映其耐盐能力,可作为水稻耐 盐性的鉴定评价指标。张锦伟等采用盐胁迫条件下芽长、根长、鲜质量与干质量的敏感指数作为水稻耐 盐性的鉴定评价指标2。张国新等发现水稻发芽率、芽长、根长、根数均随盐浓度升高而呈下降趋势
水稻耐盐育种研究已成为水稻遗传育种研究的重要方向之一。本文就国内外开展的水稻种质耐盐性鉴 定方法和技术、耐盐种质筛选与耐盐品种选育、耐盐性的遗传及分子机理以及耐盐水稻研究的展望等进行 综述，为进一步开展耐盐水稻的育种研究提供参考。 1 水稻种质耐盐性鉴定技术和指标 自20世纪70年代开始，水稻耐盐性研究就受到广泛重视[6-7]。水稻生长的不同发育阶段其耐盐碱性存在 明显的差异，芽期较为耐盐，幼苗期较为敏感，分蘖期耐盐性又增强，到开花授粉期又变得敏感，成熟期 耐盐性又增强[8]。对水稻种质耐盐性鉴定技术与指标的研究也取得了一定的进展，归纳起来，大致分为生 物耐盐能力和农业耐盐能力鉴定评价法 [9-10] 1.1 生物耐盐能力鉴定评价法 水稻种质生物耐盐能力的鉴定评价是以盐逆境对种质所造成的直接伤害为依据，来评价水稻品种的耐 盐性，主要包括盐胁迫下发芽指标法、形态伤害评价法、盐害度和相对耐盐力评价法、生长量比较法等几 种方法。 1.1.1 发芽指标法。发芽指标法是在植物逆境生理试验中被广泛采用的一种有效的鉴定评价方法[11-12]。该 方法在盐胁迫及淡水对照条件下，采用相对盐害率{相对盐害率(%)＝[(对照发芽率－处理发芽率)／对照发 芽率] ×100}大小，以 20%的级差分为 5 个级别进行评价水稻种质的耐盐性，该方法适合大量材料的耐盐性 初级筛选[13-14]。 1.1.2 形态伤害评价法。在水稻生长的不同阶段进行盐胁迫处理，以目测法观察和记载植株、叶片和分蘖 的盐害症状[15]。用于形态伤害调查与评价的方法有 3 种。 第1种是国际水稻研究所(IRRI)于1979年提出的水稻耐盐鉴定标准，该方法是通过观察盐胁迫下水稻分 蘖、叶尖和叶片症状及整个植株死亡程度，并计算叶片死亡的百分比来度量水稻种质的盐害程度，把水稻 耐盐性分为1、2、3、5、7、9级6个级别。不过，这6个分级标准之间的边界很难准确区分，受人为定性的 影响较大；另外，还因不同材料死叶和植株枯死速度存在时间上的差异，故难以准确判断种质的耐盐性 [15-16]。 第 2 种是我国于 1982 年在“全国水稻耐盐鉴定协作方案”中制定的“单茎(株)分级法”水稻耐盐鉴定 标准。该法基本上也属于目测法，人为误差较大，单茎(株)叶数相同而分蘖不同的材料不能准确评价；不 同材料之间可能具有不同的生育期、叶片数或发育进程，可比性差，难以准确鉴定[17]。 第 3 种是辽宁省盐碱地利用研究所提出的盐害度法和相对耐盐力法鉴定标准，即通过评价相同品种不 同盐胁迫处理之间或盐胁迫处理与淡水对照相比的受害程度，以及不同品种在相同盐胁迫处理中的不同耐 盐力，来评价水稻品种的耐盐性。该方法克服了一些人为定性的缺点，可准确反映品种内盐害程度和品种 之间的耐盐性差异[9-10]。 1.1.3 生理与生长量比较法。作物生物产量是其在生长过程中所生产和积累的各种有机质的总量，是整个 植株地上和地下两部分干物质的总量，最终决定作物经济产量的高低。水稻营养生长期间进行盐胁迫处理， 植株高度、茎蘖数和叶片数、干物质量等地上部分以及根的数量、长度、干物质量等地下部分的形态与生 理指标，都会产生对盐胁迫的响应，但反映水稻盐胁迫程度的分级标准尚不统一。程广有等研究认为，分 蘖数和单茎叶数可作为耐碱性的鉴定标准[18]。梁正伟等研究指出，盐胁迫条件下水稻单株分蘖力(茎蘖数) 和抽穗期具明显基因型差异，可作为其耐盐/碱强弱的鉴定指标[19]。郭望模等认为，水稻幼苗在盐胁迫条件 下的株高、叶片特征、鲜质量、干质量、根长与叶龄等形态指标能较准确反映其耐盐能力，可作为水稻耐 盐性的鉴定评价指标[20]。张锦伟等采用盐胁迫条件下芽长、根长、鲜质量与干质量的敏感指数作为水稻耐 盐性的鉴定评价指标[21]。张国新等发现水稻发芽率、芽长、根长、根数均随盐浓度升高而呈下降趋势[22]
Hussain等将苗期鲜质量、组织中Na含量和Na/K比作为水稻耐盐性筛选的指标2。信彩云等研究认为, 幼苗鲜质量、叶绿素b含量、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量和株高这5项指标对水稻苗期的耐盐性有 显著影响,可作为水稻苗期的耐盐鉴定指标24。阮松林等、郭士伟等等学者采用耐盐指数或盐害指数 作为耐盐鉴定指标。中国水稻研究所提出并建立了水稻田间全生育期耐盐性鉴定的技术,其耐盐评价主要 在苗期和齐穗期进行,耐盐性的综合评价以植株成活率、小穗退化程度、有效穗数、结实率等为重要指标 。江苏沿海地区农科所姚立生等也提出了全生育期的“水稻品种耐盐性评价方法”,采用同一盐浓度和 不同盐浓度处理,于水稻的萌芽成苗期、分蘖期、孕穗期3个盐敏感期,分别在实验室、人工模拟盐池及 盐土实地,采用“全生物量测定法”,以耐盐指数法(水稻品种在有盐与无盐环境下全生物量比值)对水 稻品种进行耐盐性全面评价28。 12农业耐盐能力鉴定评价法 水稻品种(种质)农业耐盐能力的大小反映了其对盐胁迫条件的敏感或迟钝程度,决定了在盐胁迫条件 下其经济产量的高低0。目前,水稻农业耐盐能力也还没有具体的分级标准。顾兴友等采用了在盐胁迫条 件下,在成熟期以分蘖株为单位,调査并记载有效穗数、主穗长、主穗颖花数、穗质量、结实率、粒质量 和产量等指标的变化来进行评价39。严小龙等通过在水稻成熟期调查主茎穗的结实率、每穗实粒数和千 粒质量等指标来评价其耐盐性。王秋菊等以死叶率、耐盐碱指数及产量进行综合评价供试材料的耐盐碱 性。张所兵等在用03%NaC对500份水稻种质进行苗期筛选的基础上,再以0.3%和0.5%NaCl进行全 生育期耐盐性筛选,0.3%NaCI条件下筛选到7个品种的11个全生育期耐盐存活单株,0.5%NaCl条件下筛 选到1个品种的1个全生育期耐盐存活单株;在存活单株中,有4个单株产量超过18g,最高的达218g12。 潘世驹综合幼苗前期耐盐碱筛选、苗期混合盐碱胁迫筛选和农业耐盐碱力筛选方法,发现耐盐碱材料生物 产量、根系总吸附面积、活跃吸收面积、根体积、根长和根干质量、净光合速率、气孔导度、细胞间CO 浓度和蒸腾速率相对抑制率均低于敏感材料3。 2水稻耐盐种质筛选 优良的耐盐核心种质是选育耐盐水稻新品种的基因资源。国内外科研单位和水稻育种工作者先后筛选 了一批耐盐性较好的水稻种质,为水稻耐盐性品种选育提供了良好的种质资源 20世纪30年代以来,国外就开始耐盐水稻种质筛选研究工作。1970年以来,国际水稻研究所(RRI 从9000份水稻品种和家系中,鉴定出10份耐盐水稻品种,包括 Pokkali、 Getu Annapuma、 Nona bokra、 lrs8085、PBRc50、 Xianchov(爪哇稻等10份优良耐盐水稻品种(种质)。中国于1976年开展水稻的耐 盐性硏究工作,虽略迟于国外、但进展较快。1985年,江苏省农科院赵守仁等与国际水稻所合作,在国际 水稻所提供的500多份耐盐水稻材料中筛选出水稻耐盐品种80-85;此后,江苏省农科院又先后鉴定筛选 出一批有应用价值的耐盐水稻种质材料114份,如筑紫晴、红芒香粳糯、白谷子、竹系26、乌咀子和盐丰 47等。中国农科院从2808份外引水稻,筛选出103个耐盐品种(籼稻27份、粳稻76份,有的耐盐性高 于 Pokkali),其中81-210、农林72、美国稻这3个品种可在江苏滨海地区大面积种植国。张启星筛选出的 水稻耐盐种质有:兰胜、中作180、中作284、中系7720-1、中作19、D10选744B、藤系138、藤系135、 早锦An153、松粳1号、东农78-24、台南6号、IRS80-85、75-106、B83-43、IR9582-19-2、IRm6、204、 424、321、322等。胡时开等系统介绍了我国现有的耐盐水稻种质有:长白7号、辽盐2号、高粱稻 老黄稻、大芒稻、咸占、深水莲、晚慢种、细谷、迎阳1号、大洋谷、黄粳糯、大红谷、龙江红、没芒鬼 红壳糯、二早白谷、红芒香粳糯、毛稻、麻线谷、韭菜青、矮脚老来青、太湖早、竹广29、竹广23、毫 安谢、南粳570、镇籼139、苏糯Ⅰ号、竹系26、80-85、淳安冷水白、小粳稻、百日早、临沂塘稻、京糯 8号。吴荣生等从太湖流域粳稻地方品种中,发现了韭菜青、老黄稻、黄粳糯和红芒香粳糯等耐盐种质
Hussain 等将苗期鲜质量、组织中 Na+ 含量和 Na+ /K+ 比作为水稻耐盐性筛选的指标[23]。信彩云等研究认为， 幼苗鲜质量、叶绿素 b 含量、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量和株高这 5 项指标对水稻苗期的耐盐性有 显著影响，可作为水稻苗期的耐盐鉴定指标[24]。阮松林等[25]、郭士伟等[26]等学者采用耐盐指数或盐害指数 作为耐盐鉴定指标。中国水稻研究所提出并建立了水稻田间全生育期耐盐性鉴定的技术，其耐盐评价主要 在苗期和齐穗期进行，耐盐性的综合评价以植株成活率、小穗退化程度、有效穗数、结实率等为重要指标 [27]。江苏沿海地区农科所姚立生等也提出了全生育期的“水稻品种耐盐性评价方法”，采用同一盐浓度和 不同盐浓度处理，于水稻的萌芽成苗期、分蘖期、孕穗期 3 个盐敏感期，分别在实验室、人工模拟盐池及 盐土实地，采用“全生物量测定法”，以耐盐指数法（水稻品种在有盐与无盐环境下全生物量比值）对水 稻品种进行耐盐性全面评价[28]。 1.2 农业耐盐能力鉴定评价法 水稻品种(种质)农业耐盐能力的大小反映了其对盐胁迫条件的敏感或迟钝程度，决定了在盐胁迫条件 下其经济产量的高低[10]。目前，水稻农业耐盐能力也还没有具体的分级标准。顾兴友等采用了在盐胁迫条 件下，在成熟期以分蘖株为单位，调查并记载有效穗数、主穗长、主穗颖花数、穗质量、结实率、粒质量 和产量等指标的变化来进行评价[13,29]。严小龙等通过在水稻成熟期调查主茎穗的结实率、每穗实粒数和千 粒质量等指标来评价其耐盐性[30]。王秋菊等以死叶率、耐盐碱指数及产量进行综合评价供试材料的耐盐碱 性[31]。张所兵等在用 0.3%NaCl 对 500 份水稻种质进行苗期筛选的基础上，再以 0.3%和 0.5%NaCl 进行全 生育期耐盐性筛选，0.3%NaCl 条件下筛选到 7 个品种的 11 个全生育期耐盐存活单株，0.5%NaCl 条件下筛 选到 1 个品种的 1 个全生育期耐盐存活单株；在存活单株中，有 4 个单株产量超过 18 g，最高的达 21.8 g[32]。 潘世驹综合幼苗前期耐盐碱筛选、苗期混合盐碱胁迫筛选和农业耐盐碱力筛选方法，发现耐盐碱材料生物 产量、根系总吸附面积、活跃吸收面积、根体积、根长和根干质量、净光合速率、气孔导度、细胞间 CO2 浓度和蒸腾速率相对抑制率均低于敏感材料[33]。 2 水稻耐盐种质筛选 优良的耐盐核心种质是选育耐盐水稻新品种的基因资源。国内外科研单位和水稻育种工作者先后筛选 了一批耐盐性较好的水稻种质，为水稻耐盐性品种选育提供了良好的种质资源。 20 世纪 30 年代以来，国外就开始耐盐水稻种质筛选研究工作。1970 年以来，国际水稻研究所(IRRI) 从 9000 份水稻品种和家系中，鉴定出 10 份耐盐水稻品种，包括 Pokkali、Getu Annapuma、Nona Bokra、 Irs8085、PSBRc50、XianchoV(爪哇稻)等 10 份优良耐盐水稻品种(种质) [34]。中国于 1976 年开展水稻的耐 盐性研究工作，虽略迟于国外、但进展较快。1985 年，江苏省农科院赵守仁等与国际水稻所合作，在国际 水稻所提供的 500 多份耐盐水稻材料中筛选出水稻耐盐品种 80-85；此后，江苏省农科院又先后鉴定筛选 出一批有应用价值的耐盐水稻种质材料 114 份，如筑紫晴、红芒香粳糯、白谷子、竹系 26、乌咀子和盐丰 47 等。中国农科院从 2808 份外引水稻，筛选出 103 个耐盐品种(籼稻 27 份、粳稻 76 份，有的耐盐性高 于 Pokkali)，其中 81-210、农林 72、美国稻这 3 个品种可在江苏滨海地区大面积种植[34]。张启星筛选出的 水稻耐盐种质有：兰胜、中作 180、中作 284、中系 7720-1、中作 19、D10 选 744B、藤系 138、藤系 135、 早锦 An153、松粳 1 号、东农 78-24、台南 6 号、IRS80-85、75-106、B83-43、IR9582-19-2、IRm6、204、 424、321、322 等[35]。胡时开等系统介绍了我国现有的耐盐水稻种质有：长白 7 号、辽盐 2 号、高粱稻、 老黄稻、大芒稻、咸占、深水莲、晚慢种、细谷、迎阳 1 号、大洋谷、黄粳糯、大红谷、龙江红、没芒鬼、 红壳糯、二早白谷、红芒香粳糯、毛稻、麻线谷、韭菜青、矮脚老来青、太湖早、竹广 29、竹广 23、毫 安谢、南粳 570、镇籼 139、苏糯 1 号、竹系 26、80-85、淳安冷水白、小粳稻、百日早、临沂塘稻、京糯 8 号[34]。吴荣生等从太湖流域粳稻地方品种中，发现了韭菜青、老黄稻、黄粳糯和红芒香粳糯等耐盐种质
。蒋荷等从中国农科院提供的2057份国内外稻种资源中,鉴定筛选出1~5级耐盐品种204份(籼稻67 份、粳稻137份,与中国农科院筛选的耐盐种质有相同和重复),如香粳糯、龙睛34、金虹糯、鸭血糯、 武8301、苏籼1号、矮秆苏御糯、镇籼139、迎阳Ⅰ号、86-8、连8412、武香86-18、苏御糯、广陵香糯、 早香糯、黑壳香梗等耐盐种质。陈志徳等在2000-2002年江苏省新育成的水稻种质(粳稻74份、籼稻 34份)筛选出“盐籼156”和“64608”2份耐盐性强的籼稻种质资源。王建飞等研究发现:韭菜青、农 林72、80-85、洞庭晚籼和丁旭稻为强耐盐品种; Pokkali、IR26、小白芒、勐旺谷、明恢63为耐盐或中度 耐盐品种。郭望模等研究发现:咸占、兰胜、窄叶青8号、80-85、红芒香粳糯、芒尖、一品稻、蟾津 稻、开拓稻、竹广29、东津稻等为耐盐种质。张国新等发现“垦稻95-4”芽期耐盐能力高,为强耐盐 品种。方先文等用08%NaCI溶液和国际水稻所水稻耐盐性9级评价方法筛选获得苗期极端耐盐品种6 份。杨福等研究筛选了延317、九02GA2、长52-8、吉2003G19、吉农大30、吉生202等耐盐种质 而且具有国优米质四。吴其褒等对从俄罗斯引进的104份水稻种质资源,利用国际水稻所水稻耐盐性9级 分级方法进行苗期耐盐性评价,从中筛选出NIR8207和 Fontan2份1级耐盐材料,3级耐盐材料14份。 胡婷婷等报道相关单位筛选了耐盐性较妤的延317、吉农大30、垦稻2012、抗盐100、特三矮、窄叶青8 号、东津稻、盐丰47等品种。吕学莲等鉴定出长白10号、D-10、节10、D-13、天井4号、D14、D11 D-2、D10和D-8属于苗期耐盐性较强的材料。贾宝艳等对51份水稻材料进行耐盐鉴定和筛选,发现 沈稻4号、辽选180、珍优1号、珍优2号、辽盐166、奥羽316、辽盐188、沈农9209、四丰43等具有 较高的耐盐性{。孙焱以黑龙江寒地粳稻65份水稻种质连续2年进行耐盐性鉴定,明确吉粳88、长白10、 长白17、空育131、龙稻5、吉粳106等15个品种为耐盐品种。2014年,广东湛江陈日胜发现一种可 以在沿海滩涂盐碱地上生长的半野生稻品种“海稻86”,该品种在广东湛江平均单产为75~150kg667m2, 是一个较好的耐盐种质,但“海稻86″感光性较强。周毅等硏究发现籼型恢复系“辐恢838”具有较强的 耐盐性鬥∽。刘洪伟以黑龙江、太湖、越南462个水稻品种为试验材料,筛选出6个耐盐水稻品种,分别是 龙粳20、早野稻、越5、皖恳糯、龙粳18、越16。 3水稻耐盐品种选育 3.1常规育种 水稻耐盐新品种选育研究是水稻育种的一个重要研究方向。目前,水稻耐盐育种仍然以常规育种为主, 主要是以筛选鉴定的耐盐种质为亲本,利用传统的人工杂交、或辅之以回(复)交等方法将耐盐基因导入到 优良水稻品种中,再通过多年多代的盐胁迫筛选鉴定,选育综合性状优良的耐盐品种,并在生产上大面积 推广应用, 1939年,斯里兰卡育成世界第一个强耐(抗)盐水稻品种 Pokkali,1945年获得推广。1943年,印度相 继育成并推广耐盐水稻品种 Kala rata l-24、 Nona bokra、 Bhura Rata4-10、M1480-85)。孟加拉育成了耐 盐水稻品种BRⅠ、BR203-26-2、Sail等。1970年以来,国际水稻研究所相继育成了IR46、IR442228-5 IR4630-22-2-5-1-3、CSR23等耐盐水稻品种,其中CSR23已在菲律宾地区开展了多年的田间试验,2004 年被印度官方引种,该品种可在pH2-10、盐度(电导率8dsm的条件下生长,产量可实现300kg/m247。 泰国育成了耐盐水稻品种FL530,美国育成了耐盐水稻品种美国稻,日本育成了耐盐水稻品种万太郎米、 关东51、滨稔、筑紫晴、兰胜同。韩国育成了 Dongjinbyeo(东津稻)和 Ganchukbyeo(开拓稻), Gyehwabyeo(界 火稻)、 llpumbyeo(一品稻)、 Seomjimbyeo(蟾津稻)、 Nonganbyeo(农安稻η。俄罗斯育成了VNIR8207、 Fontan等16份耐盐水稻品种42。 我国东部地区省份的临近沿海的相关农业科研单位利用独特的地理位置以及土壤含盐量相对较高的 优势,采用常规育种手段,在盐胁迫条件下进行耐盐种质筛选和品种选育,成效显著。辽宁省盐碱地利用
[36]。蒋荷等从中国农科院提供的 2057 份国内外稻种资源中，鉴定筛选出 1～5 级耐盐品种 204 份(籼稻 67 份、粳稻 137 份，与中国农科院筛选的耐盐种质有相同和重复)，如香粳糯、龙睛 34、金虹糯、鸭血糯、 武 8301、苏籼 1 号、矮秆苏御糯、镇籼 139、迎阳 l 号、86-8、连 8412、武香 86-18、苏御糯、广陵香糯、 早香糯、黑壳香梗等耐盐种质[37]。陈志德等在 2000—2002 年江苏省新育成的水稻种质(粳稻 74 份、籼稻 34 份)筛选出“盐籼 156”和“64608”2 份耐盐性强的籼稻种质资源[38]。王建飞等研究发现：韭菜青、农 林 72、80-85、洞庭晚籼和丁旭稻为强耐盐品种；Pokkali、IR26、小白芒、勐旺谷、明恢 63 为耐盐或中度 耐盐品种[39]。郭望模等研究发现：咸占、兰胜、窄叶青 8 号、80-85、红芒香粳糯、芒尖、一品稻、蟾津 稻、开拓稻、竹广 29、东津稻等为耐盐种质[17]。张国新等发现“垦稻 95-4”芽期耐盐能力高，为强耐盐 品种[22]。方先文等用 0.8%NaCl 溶液和国际水稻所水稻耐盐性 9 级评价方法筛选获得苗期极端耐盐品种 6 份[40]。杨福等研究筛选了延 317、九 02GA2、长 52-8、吉 2003G19、吉农大 30、吉生 202 等耐盐种质， 而且具有国优米质[41]。吴其褒等对从俄罗斯引进的 104 份水稻种质资源，利用国际水稻所水稻耐盐性 9 级 分级方法进行苗期耐盐性评价, 从中筛选出 VNIIR8207 和 Fontan 2 份 1 级耐盐材料，3 级耐盐材料 14 份[42]。 胡婷婷等报道相关单位筛选了耐盐性较好的延 317、吉农大 30、垦稻 2012、抗盐 100、特三矮、窄叶青 8 号、东津稻、盐丰 47 等品种[4]。吕学莲等鉴定出长白 10 号、D-10、节 10、D-13、天井 4 号、D-14、D-11、 D-2、D10 和 D-8 属于苗期耐盐性较强的材料[43]。贾宝艳等对 51 份水稻材料进行耐盐鉴定和筛选，发现 沈稻 4 号、辽选 180、珍优 1 号、珍优 2 号、辽盐 166、奥羽 316、辽盐 188、沈农 9209、四丰 43 等具有 较高的耐盐性[44]。孙焱以黑龙江寒地粳稻 65 份水稻种质连续 2 年进行耐盐性鉴定，明确吉粳 88、长白 10、 长白 17、空育 131、龙稻 5、吉粳 106 等 15 个品种为耐盐品种[45]。2014 年，广东湛江陈日胜发现一种可 以在沿海滩涂盐碱地上生长的半野生稻品种“海稻 86”，该品种在广东湛江平均单产为 75～150 kg/667 m2 ， 是一个较好的耐盐种质，但“海稻 86”感光性较强。周毅等研究发现籼型恢复系“辐恢 838”具有较强的 耐盐性[46]。刘洪伟以黑龙江、太湖、越南 462 个水稻品种为试验材料，筛选出 6 个耐盐水稻品种，分别是 龙粳 20、早野稻、越 5、皖恳糯、龙粳 18、越 16。 3 水稻耐盐品种选育 3.1 常规育种 水稻耐盐新品种选育研究是水稻育种的一个重要研究方向。目前，水稻耐盐育种仍然以常规育种为主， 主要是以筛选鉴定的耐盐种质为亲本，利用传统的人工杂交、或辅之以回(复)交等方法将耐盐基因导入到 优良水稻品种中，再通过多年多代的盐胁迫筛选鉴定，选育综合性状优良的耐盐品种，并在生产上大面积 推广应用。 1939 年，斯里兰卡育成世界第一个强耐(抗)盐水稻品种 Pokkali，1945 年获得推广。1943 年，印度相 继育成并推广耐盐水稻品种 Kala Rata l-24、Nona Bokra、Bhura Rata 4-10、M114(80-85)。孟加拉育成了耐 盐水稻品种 BRI、BR203-26-2、Sail 等。1970 年以来，国际水稻研究所相继育成了 IR46、IR4422-28-5， IR4630-22-2-5-1-3、CSR23 等耐盐水稻品种，其中 CSR23 已在菲律宾地区开展了多年的田间试验，2004 年被印度官方引种，该品种可在 pH2-10、盐度(电导率)8 ds/m 的条件下生长，产量可实现 300 kg/m2[47]。。 泰国育成了耐盐水稻品种 FL530，美国育成了耐盐水稻品种美国稻，日本育成了耐盐水稻品种万太郎米、 关东 51、滨稔、筑紫晴、兰胜[34]。韩国育成了 Dongjinbyeo(东津稻)和 Ganchukbyeo(开拓稻)，Gyehwabyeo(界 火稻)、Ilpumbyeo(一品稻)、Seomjimbyeo(蟾津稻)、 Nonganbyeo(农安稻) [17]。俄罗斯育成了 VNIIR8207、 Fontan 等 16 份耐盐水稻品种[42]。 我国东部地区省份的临近沿海的相关农业科研单位利用独特的地理位置以及土壤含盐量相对较高的 优势，采用常规育种手段，在盐胁迫条件下进行耐盐种质筛选和品种选育，成效显著。辽宁省盐碱地利用
硏究所从20世纪70年代开展滨海中、重度盐碱地耐盐水稻育种硏究,获得辽盐系列如辽盐2号、辽盐 241、辽盐16、辽盐3号、辽盐28、辽盐282、辽盐糯等耐盐水稻品系:1984年该所育成高耐盐籼型水 稻品系盐81-210,1989~2009年分别育成了抗盐100号、盐粳29、盐丰47、盐粳456、盐粳218,201l 年以来又先后育成了富友33、盐粳228、桥科951、盐粳50、盐粳237、桥科951、盐粳933、盐粳22、 盐粳927、盐粳939、盐两优2818等耐盐常规(杂交)粳稻品种(组合),其中盐丰47、桥科951还先后通过 国家品种审定。江苏沿海地区农业科学研究所亦从20世纪70年代从事耐盐水稻育种研究,于1987年育 成并通过江苏品种审定的耐盐中籼稻“盐城156″,此后又相继育成“盐稻10号、盐稻12号”等耐盐中 粳稻品种。江苏沿江地区农业科学硏究所育成了“通粳981”。江苏省连云港市农科院育成了“连粳2号” 等耐盐水稻品种。 此外,由我国相关育种单位及育种家利用己有的耐盐种质或通过常规育种的方法,获得的耐受一定浓 度盐分的水稻品种还有东农363、长白6号、长白7号、长白9号、长白10号、长白13号、窄叶青8号 特三矮2号、绥粳5号、津粳杂2号、吉粳84号、津稻1229、津糯6号、津源101等354-50。 3.2生物技术与常规育种相结合 随着组织培养和转基因等现代生物技术的进步,国内外育种家逐渐将这些先进技术应用到耐盐水稻育 种中,并取得了显著的成效。 国外, Bimpong等采用分子标记辅助选择法,选育出16个含耐盐基因 saltol水稻新品系,并在西非地 区进行着大面积的田间试验5。 Punyawaew等采用分子标记辅助回交法,将水稻FL530中耐盐基因Slol 导入KDM105中,获得50多个水稻新品系,并已在泰国北部高盐地区对携带Salo/基因的杂交系BC2F7 进行耐盐性试验32。 国内,陈香兰等利用水稻成熟胚为外植体,通过盐胁迫条件下组织培养与盐碱池筛选等方法,选育出 7份耐盐性较强的水稻新品系,其中“647-4”表现出耐盐碱、抗病、高产等特点。中国水稻研究所采用 基因枪法和农杆菌法将CMO、BADH、mld、guD和 SAMDO基因导入水稻并获得转基因植株及其后代, 得到同时转以上5个基因的高度耐盐品系,并获得米质好、农艺性状优、产量较对照提高10%以上、能耐 l.0%NaCl的株系5个。李自超等将源于大肠杆菌mtD(-磷酸甘露醇脱氢酶)的基因导入旱稻,在含 1%NaCl的MS培养基上,转基因植株生长速率明显大于对照;在含0.75%NaCI的盆中,转基因植株能够 正常生长5吉林省农业科学院利用花药培养法将BADH基因转入水稻后,增加了甜菜碱的合成,提高了 水稻的耐盐性,获得一批耐盐性强的转基因水稻材料。顾红艳等选用津原101(组合为:中作321/辽盐2 号/辽盐2号)幼穗为外植体,在NaCl胁迫下,通过组织培养获得耐盐株系,并经多代鉴定,育成耐盐抗 旱水稻品种津原85,于2005年通过国家品种审定。天津市农业生物技术研究中心研究了TPSP基因和 胆碱氧化酶基因(COY对籼稻耐盐性的影响,发现TPSP基因能够提高籼稻的耐盐能力,筛选出能稳定遗 传的、耐盐能力比受体品种显著提高的籼稻和粳稻株系R80和WO603和wO64,粳稻耐盐能力超过 0.3%NaCl水平5。海南大学分离了ABOS基因,通过该基因的CDs构建了P35启动子驱动的植物超量 表达载体,并通过农杆菌介导转化水稻品种明恢63,获得8个转基因株系,经耐盐性验证,获得了稳定遗 传的转基因耐盐水稻品系。杭州市农科院等单位利用双向电泳技术筛选到水稻盐胁迫差异表达蛋白并进 行质谱分析和数据库比对,建立了基于蛋白质组学技术的高效耐盐基因筛选技术,鉴定出OCYP2、 OsCSPI 等6个具有耐盐功能的基因,通过转基因技术结合生理生化分析,发现转 OsCYP2基因植株在盐胁迫下 SOD、CAT、APX等活性增强,活性氧积累降低,膜脂过氧化水平下降:再利用全生育期海水(盐度0.5%~ 1.6%)灌溉方式筛选出11个耐盐的转 OsCYP2基因水稻株系,在盐碱地(pH89~9.2)条件下筛选出12个耐 盐碱的转基因株系。海南大学林栖凤团队将耐盐芦苇DNA通过花粉管通道法导入9311、盐恢559,筛
研究所从 20 世纪 70 年代开展滨海中、重度盐碱地耐盐水稻育种研究，获得辽盐系列如辽盐 2 号、辽盐 241、辽盐 16、辽盐 3 号、辽盐 28、辽盐 282、辽盐糯等耐盐水稻品系[48]；1984 年该所育成高耐盐籼型水 稻品系盐 81-210，1989～2009 年分别育成了抗盐 100 号、盐粳 29、盐丰 47、盐粳 456、盐粳 218，2011 年以来又先后育成了富友 33、盐粳 228、桥科 951、盐粳 50、盐粳 237、桥科 951、盐粳 933、盐粳 22、 盐粳 927、盐粳 939、盐两优 2818 等耐盐常规(杂交)粳稻品种(组合)，其中盐丰 47、桥科 951 还先后通过 国家品种审定。江苏沿海地区农业科学研究所亦从 20 世纪 70 年代从事耐盐水稻育种研究，于 1987 年育 成并通过江苏品种审定的耐盐中籼稻“盐城 156”，此后又相继育成 “盐稻 10 号、盐稻 12 号”等耐盐中 粳稻品种。江苏沿江地区农业科学研究所育成了“通粳 981”。江苏省连云港市农科院育成了“连粳 2 号” 等耐盐水稻品种。 此外，由我国相关育种单位及育种家利用已有的耐盐种质或通过常规育种的方法，获得的耐受一定浓 度盐分的水稻品种还有东农 363、长白 6 号、长白 7 号、长白 9 号、长白 10 号、长白 13 号、窄叶青 8 号、 特三矮 2 号、绥粳 5 号、津粳杂 2 号、吉粳 84 号、津稻 1229、津糯 6 号、津源 101 等[35,49-50]。 3.2 生物技术与常规育种相结合 随着组织培养和转基因等现代生物技术的进步，国内外育种家逐渐将这些先进技术应用到耐盐水稻育 种中，并取得了显著的成效。 国外，Bimpong 等采用分子标记辅助选择法，选育出 16 个含耐盐基因 Saltol 水稻新品系，并在西非地 区进行着大面积的田间试验[51]。Punyawaew 等采用分子标记辅助回交法，将水稻 FL530 中耐盐基因 Saltol 导入 KDMl105 中，获得 50 多个水稻新品系，并已在泰国北部高盐地区对携带 Saltol 基因的杂交系 BC2F7 进行耐盐性试验[52]。 国内，陈香兰等利用水稻成熟胚为外植体，通过盐胁迫条件下组织培养与盐碱池筛选等方法，选育出 7 份耐盐性较强的水稻新品系，其中“647-4”表现出耐盐碱、抗病、高产等特点[53]。中国水稻研究所采用 基因枪法和农杆菌法将 CMO、BADH、mtld、gutD 和 SAMDC 基因导入水稻并获得转基因植株及其后代， 得到同时转以上 5 个基因的高度耐盐品系，并获得米质好、农艺性状优、产量较对照提高 10%以上、能耐 1.0%NaCl 的株系 5 个[54]。李自超等将源于大肠杆菌 mtlD(1-磷酸甘露醇脱氢酶 ) 的基因导入旱稻，在含 1% NaCl 的 MS 培养基上，转基因植株生长速率明显大于对照；在含 0.75 %NaCl 的盆中，转基因植株能够 正常生长[55]。吉林省农业科学院利用花药培养法将 BADH 基因转入水稻后，增加了甜菜碱的合成，提高了 水稻的耐盐性，获得一批耐盐性强的转基因水稻材料[56]。顾红艳等选用津原 101(组合为：中作 321/辽盐 2 号//辽盐 2 号)幼穗为外植体，在 NaCl 胁迫下，通过组织培养获得耐盐株系，并经多代鉴定，育成耐盐抗 旱水稻品种津原 85，于 2005 年通过国家品种审定[50]。天津市农业生物技术研究中心研究了 TPSP 基因和 胆碱氧化酶基因(COX)对籼稻耐盐性的影响，发现 TPSP 基因能够提高籼稻的耐盐能力，筛选出能稳定遗 传的、耐盐能力比受体品种显著提高的籼稻和粳稻株系 R80 和 W0603 和 W0604，粳稻耐盐能力超过 0.3%NaCl 水平[57]。海南大学分离了 AtBOS 基因，通过该基因的 CDs 构建了 P35s 启动子驱动的植物超量 表达载体，并通过农杆菌介导转化水稻品种明恢 63，获得 8 个转基因株系，经耐盐性验证，获得了稳定遗 传的转基因耐盐水稻品系[58]。杭州市农科院等单位利用双向电泳技术筛选到水稻盐胁迫差异表达蛋白并进 行质谱分析和数据库比对，建立了基于蛋白质组学技术的高效耐盐基因筛选技术，鉴定出 OsCYP2、OsCSP1 等 6 个具有耐盐功能的基因，通过转基因技术结合生理生化分析，发现转 OsCYP2 基因植株在盐胁迫下 SOD、CAT、APX 等活性增强，活性氧积累降低，膜脂过氧化水平下降；再利用全生育期海水(盐度 0.5%～ 1.6%)灌溉方式筛选出 11 个耐盐的转 OsCYP2 基因水稻株系，在盐碱地(pH 8.9～9.2)条件下筛选出 12 个耐 盐碱的转基因株系[59]。海南大学林栖凤团队将耐盐芦苇 DNA 通过花粉管通道法导入 9311、盐恢 559，筛