吉林省水稻種子萌發(fā)期耐蘇打鹽堿鑒定

摘要：種子萌發(fā)期是鑒定水稻品種耐鹽堿性的重要時(shí)期，在種子萌發(fā)期探索水稻耐蘇打鹽堿鑒定方法，篩選耐蘇打鹽堿種質(zhì)資源，揭示耐蘇打鹽堿生理機(jī)制，明確耐蘇打鹽堿鑒定指標(biāo)，可為建立水稻萌發(fā)期耐蘇打鹽堿鑒定評(píng)價(jià)體系和培育蘇打耐鹽堿新種質(zhì)奠定基礎(chǔ)。以吉林省主推的35個(gè)水稻品種為研究材料，通過(guò)模擬吉林省蘇打鹽堿地的鹽堿環(huán)境，在蘇打鹽堿脅迫下進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)。分析蘇打鹽堿脅迫下水稻萌發(fā)期形態(tài)指標(biāo)之間的差異，并通過(guò)各指標(biāo)的相關(guān)性分析、主成分分析、隸屬函數(shù)法、回歸分析、聚類(lèi)分析相結(jié)合的方法對(duì)水稻品種的耐鹽堿性進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)。同時(shí)，選取不同耐逆性的水稻品種進(jìn)行種子萌發(fā)生理試驗(yàn)，根據(jù)生理指標(biāo)的變化初步揭示不同耐鹽堿水稻萌發(fā)期生理特性的差異。結(jié)果表明，不同水稻品種對(duì)蘇打鹽堿脅迫的反應(yīng)程度存在差異；主成分分析將15個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)降維成4個(gè)獨(dú)立的綜合指標(biāo)，累計(jì)貢獻(xiàn)率為85.736%；通過(guò)模糊隸屬函數(shù)法得到水稻材料的綜合評(píng)價(jià)值（D值），其中D值越高，水稻耐鹽堿能力就越強(qiáng)；再通過(guò)聚類(lèi)分析將水稻材料分成強(qiáng)耐鹽堿型3個(gè)（吉粳816、吉粳105、東稻12）、耐鹽堿型12個(gè)、中度耐鹽堿型6個(gè)、鹽堿敏感型12個(gè)、不耐鹽堿型2個(gè)（通禾99、通育269）等5類(lèi)?；貧w分析結(jié)果表明，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)活力指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)芽長(zhǎng)等可作為耐蘇打鹽堿的鑒定指標(biāo)。不同耐性品種之間的生理指標(biāo)存在顯著差異，其中耐逆型品種的抗氧化酶活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量顯著高于其他類(lèi)型；而敏感型品種的丙二醛含量與中間型和耐逆型相比顯著提高。

關(guān)鍵詞：水稻；萌發(fā)期；蘇打鹽堿脅迫；鑒定評(píng)價(jià)；生理響應(yīng)

中圖分類(lèi)號(hào)：S511.2+20.1；S511.2+20.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）15-0112-10

收稿日期：2023-09-05

基金項(xiàng)目：吉林省科技重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（編號(hào)：20230202031NC）。

作者簡(jiǎn)介：王一凡（1999—），男，湖北武漢人，碩士研究生，主要從事水稻高產(chǎn)、高效栽培研究。E-mail：w978731251@163.com。

通信作者：郭麗穎，博士，副教授，主要從事水稻高產(chǎn)、高效栽培研究。E-mail：guoliying0621@163.com。

蘇打鹽堿脅迫嚴(yán)重地影響水稻的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程［1-2］。水稻作為一種鹽堿中度敏感作物，其根系本身會(huì)分泌有機(jī)酸以消減土壤中的總鹽堿度，營(yíng)造一個(gè)適宜水稻生長(zhǎng)的根系環(huán)境，因此種稻是一種治理、改良和利用蘇打鹽堿地的有效途徑［3-4］。但由于蘇打鹽堿地鹽分含量高致使水稻株高降低，分蘗減少，葉片變短變窄、葉色變淡，且影響其生理代謝過(guò)程，最終導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降，甚至?xí)斐芍仓晁劳觯?-6］。所以，耐鹽堿的水稻品種不僅是利用鹽堿地種植水稻的保障，還可以減輕鹽堿脅迫對(duì)水稻生產(chǎn)帶來(lái)的危害，有助于保障糧食安全。作物在鹽堿脅迫條件下，種子萌發(fā)期是其完成生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中最關(guān)鍵的一個(gè)時(shí)期，其對(duì)鹽堿脅迫的反應(yīng)影響后期的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而影響產(chǎn)量與品質(zhì)［7］。作物品種不同，其耐鹽堿性也不同，不同品種形態(tài)指標(biāo)的變化程度代表品種萌發(fā)期耐鹽堿性的差異［8］。目前，有關(guān)鹽堿脅迫及單鹽和單堿對(duì)種子萌發(fā)影響的研究已有一定的進(jìn)展。陳二影等研究發(fā)現(xiàn)，在鹽堿脅迫下53個(gè)谷子品種的萌發(fā)指標(biāo)均受到不同程度的影響，其中對(duì)根長(zhǎng)的抑制最大［9］。郭睿等認(rèn)為，低濃度鹽脅迫對(duì)油莎豆種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，中、高濃度鹽脅迫對(duì)油莎豆種子萌發(fā)有抑制作用，低、中、高堿脅迫對(duì)油莎豆萌發(fā)的抑制作用強(qiáng)于相應(yīng)濃度的鹽脅迫處理［10］。王桂君等認(rèn)為，低鹽堿環(huán)境在一定程度上促進(jìn)小麥和高粱的生長(zhǎng)發(fā)育，然而在中重度鹽堿化環(huán)境中，它們的萌發(fā)和生長(zhǎng)受到抑制［11］。由于目前對(duì)吉林省主推及新審定水稻品種的耐蘇打鹽堿性還不明確，需要進(jìn)一步完善種質(zhì)資源的特性。同時(shí)，水稻種子萌發(fā)期耐鹽堿鑒定指標(biāo)較多，但耐蘇打鹽堿鑒定指標(biāo)較少，且尚未建立標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范的鑒定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。因此，本研究通過(guò)模擬吉林省蘇打鹽堿土的鹽堿環(huán)境，對(duì)吉林省不同類(lèi)型的35個(gè)水稻品種進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)，探討不同水稻品種在種子萌發(fā)期蘇打鹽堿脅迫處理后的萌發(fā)特性，分析在蘇打鹽堿脅迫下不同耐鹽堿性品種萌發(fā)形態(tài)及生理指標(biāo)的差異，明確水稻萌發(fā)期耐蘇打鹽堿鑒定評(píng)價(jià)指標(biāo)，最終選出適宜吉林省種植的耐蘇打鹽堿的水稻品種，以期為吉林省儲(chǔ)備優(yōu)質(zhì)耐蘇打鹽堿水稻種質(zhì)資源、耐鹽堿水稻品種鑒定評(píng)價(jià)、品種選育和水稻生產(chǎn)提供一定的理論參考和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 品種篩選

選取35個(gè)吉林省粳稻品種為供試材料，品種名稱(chēng)及選育單位見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)于2022年3—9月在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室（43°49′9.187″N，125°25′1.476″E）進(jìn)行。水稻種子經(jīng)過(guò)5%次氯酸鈉溶液消毒15 min后，用蒸餾水沖洗3～4次。飽滿(mǎn)種子50粒/皿播于直徑為9 cm、鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中。每個(gè)品種設(shè)2個(gè)處理，即去離子水培養(yǎng)、鹽堿混合液（NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3比例為1 ∶9 ∶1 ∶9）模擬蘇打鹽堿脅迫培養(yǎng)，鹽堿混合液處理鹽堿濃度設(shè)為 40 mmol/L。分別將10 mL的蒸餾水、鹽堿溶液加入培養(yǎng)皿中，3次重復(fù)，保持濾紙和種子濕潤(rùn)。發(fā)芽期間，以稱(chēng)重法補(bǔ)充蒸餾水，保證各處理濃度相對(duì)穩(wěn)定。

將種子置于恒溫培養(yǎng)箱（溫度28 ℃、濕度80%）中發(fā)芽，光照和黑暗各培養(yǎng)12 h。每天記錄發(fā)芽數(shù)，在發(fā)芽的第4、7天分別測(cè)定發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率。在發(fā)芽第7天之后將每個(gè)處理隨機(jī)抽取10粒種子，同時(shí)發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為水稻種子的芽長(zhǎng)等于種子長(zhǎng)度的1/2，當(dāng)根長(zhǎng)等于種子長(zhǎng)度時(shí)測(cè)定其芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)和根數(shù)，然后剪取根（胚根、不定根）和芽（胚芽鞘、胚芽），稱(chēng)取根鮮重和芽鮮重；放入烘干箱于 105 ℃ 殺青15 min，再于80 ℃烘干至恒重，稱(chēng)取根干重和芽干重。各重復(fù)間指標(biāo)均無(wú)顯著差異，因而各指標(biāo)均取平均值。

1.3 指標(biāo)測(cè)定及方法

1.3.1 形態(tài)指標(biāo)測(cè)定

發(fā)芽勢(shì)=第4天發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽率=第7天發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/t），其中：Gt是第t天的發(fā)芽數(shù)；

活力指數(shù)（VI）=GI×根鮮重；

鮮重根冠比=根鮮重/芽鮮重×100%；

干重根冠比=根干重/芽干重×100%；

根含水量=（根鮮重-根干重）/根鮮重×100%；

芽含水量=（芽鮮重-芽干重）/芽鮮重×100%。

1.3.2 生理指標(biāo)測(cè)定

通過(guò)測(cè)定種子形態(tài)指標(biāo)，對(duì)水稻種子進(jìn)行耐鹽堿分類(lèi)，最終分為5類(lèi)，在這5類(lèi)不同耐逆性品種篩選的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步根據(jù)品種耐鹽堿性差異將水稻品種總體分為耐逆型、中間型、敏感型3類(lèi)，在各類(lèi)中隨機(jī)挑選1個(gè)品種進(jìn)行蘇打鹽堿脅迫的種子萌發(fā)，挑選的耐逆型、中間型、敏感型品種分別為吉粳816、吉粳305、通系945。在第8天測(cè)定種子地上部的抗氧化酶系活性和丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白含量。

聯(lián)合酶提取液方法：稱(chēng)取0.2 g植物葉片放入研缽中，加1 mL pH值為7.8的磷酸緩沖液，研磨成勻漿，再加緩沖液5 mL，轉(zhuǎn)移至離心管中，在4 ℃、10 000 r/min條件下離心20 min，上清液即為酶提取液。超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑比色法測(cè)定［12］。過(guò)氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定［12］。過(guò)氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法測(cè)定［12］?？扇苄缘鞍缀坎捎每捡R斯亮藍(lán)法測(cè)定［13］?？扇苄蕴呛坎捎幂焱壬ㄟM(jìn)行測(cè)定：取新鮮葉片0.5 g，剪碎，放入大試管中，加入 15 mL 的蒸餾水，在沸水浴中煮沸30 min，冷卻后過(guò)濾至50 mL的容量瓶?jī)?nèi)，定容至刻度；吸取 1 mL 樣液（對(duì)照加1 mL蒸餾水），加入蒽酮試劑 5 mL，沸水浴加熱10 min，冷卻，在波長(zhǎng)630 nm下測(cè)定其吸光度［14］。丙二醛含量采用硫代巴比妥酸顯色法進(jìn)行測(cè)定［12］：稱(chēng)取新鮮葉片0.5 g，剪碎，加入 2 mL 的5%三氯乙酸和少量的二氧化硅，研磨成勻漿，于 4 000 r/min 下離心10 min；取2 mL上清液（對(duì)照加2 mL蒸餾水），加入2 mL的5%硫代巴比妥酸溶液（TBA溶液），混勻，于100 ℃下水浴反應(yīng)20 min，迅速冷卻，離心10 min，取上清液，分別于450、532、600 nm下比色。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 表型數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Excel 2010對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整體運(yùn)算與處理，再利用軟件SPSS 24.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較、方差分析、表型分析和相關(guān)性分析，逐步回歸分析。使用Origin 2021軟件進(jìn)行作圖。

1.4.2 耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)

為了減少品種間種子活力所帶來(lái)的誤差，以相對(duì)值即耐鹽堿系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。按照以下公式計(jì)算相關(guān)指標(biāo)。

相對(duì)發(fā)芽勢(shì)=處理發(fā)芽勢(shì)/對(duì)照發(fā)芽勢(shì)×100%；

相對(duì)發(fā)芽率=處理發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率×100%；

相對(duì)根長(zhǎng)=處理根長(zhǎng)/對(duì)照根長(zhǎng)×100%；

相對(duì)芽長(zhǎng)=處理芽長(zhǎng)/對(duì)照芽長(zhǎng)×100%；

相對(duì)根數(shù)=處理根數(shù)/對(duì)照根數(shù)×100%；

相對(duì)芽干重=處理芽干重/對(duì)照芽干重×100%；

相對(duì)根干重=處理根干重/對(duì)照根干重×100%；

相對(duì)根鮮重=處理根鮮重/對(duì)照根鮮重×100%；

相對(duì)芽鮮重=處理芽鮮重/對(duì)照芽鮮重×100%；

相對(duì)鮮重根冠比=處理鮮重根冠比/對(duì)照鮮重根冠比×100%；

相對(duì)發(fā)芽指數(shù)=處理發(fā)芽指數(shù)/對(duì)照發(fā)芽指數(shù)×100%；

相對(duì)活力指數(shù)=處理活力指數(shù)/對(duì)照活力指數(shù)×100%；

相對(duì)干重根冠比=處理干根冠比/對(duì)照干根冠比×100%；

相對(duì)根含水量=處理根含水量/對(duì)照根含水量×100%；

相對(duì)芽含水量=處理芽含水量/對(duì)照芽含水量×100%。

利用SPSS 24.0軟件對(duì)各性狀的耐鹽堿系數(shù)進(jìn)行主成分分析得到綜合得分值。通過(guò)模糊函數(shù)法計(jì)算隸屬函數(shù)值，通過(guò)主成分分析得到的貢獻(xiàn)率經(jīng)過(guò)計(jì)算得到權(quán)重，再通過(guò)權(quán)重和隸屬函數(shù)值得到綜合評(píng)價(jià)值（D）值，最終根據(jù)D值對(duì)水稻的鹽堿抗性進(jìn)行排序分級(jí)。相關(guān)公式如下：

μ（Xj）=（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin）。（1）

式中：Xj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)值；Xmax表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的最大值；Xmin表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的最小值；μ（Xj） 表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值。

Wj=Pj/∑nj=1Pj。（2）

式中：Wj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中所占的權(quán)重；Pj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

D=∑nj=1［μ（Xj）×Wj］。（3）

式中：D表示各品種耐鹽堿能力的綜合評(píng)價(jià)值。

利用軟件SPSS 24.0軟件對(duì)各品種水稻D值進(jìn)行聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫對(duì)水稻各性狀指標(biāo)的影響

由表2可知，水稻萌發(fā)期在鹽堿脅迫下，除了相對(duì)根含水量、相對(duì)芽含水量以外，各品種指標(biāo)的相對(duì)值均未超過(guò)100%，表明除相對(duì)根含水量和相對(duì)芽含水量外，各性狀指標(biāo)在鹽堿脅迫下均有所下降。各性狀的相對(duì)值以相對(duì)活力指數(shù)最小，相對(duì)芽含水量最大。不同性狀間以相對(duì)活力指數(shù)變異最大，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)變化范圍最大，相對(duì)芽含水量變異及變化范圍最小。說(shuō)明水稻種子在鹽堿脅迫下 含水量的差異不大，其他性狀存在較大差異，且不同水稻品種對(duì)鹽堿脅迫的反應(yīng)程度存在差異。

2.2 鹽堿脅迫下各指標(biāo)相關(guān)性分析

由表3可知，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)與相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；相對(duì)活力指數(shù)與相對(duì)芽干重和相對(duì)芽含水量無(wú)顯著相關(guān)性，與其他指標(biāo)呈顯著或極顯著正相關(guān)；相對(duì)芽含水量與相對(duì)芽鮮重和相對(duì)根含水量呈極顯著正相關(guān)，與其他指標(biāo)之間的相關(guān)性均不顯著；相對(duì)芽長(zhǎng)與相對(duì)根鮮重、相對(duì)芽鮮重、相對(duì)活力指數(shù)、相對(duì)根干重、相對(duì)芽干重呈極顯著正相關(guān)；相對(duì)根鮮重與相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)芽含水量的相關(guān)性不顯著，與其他指標(biāo)均呈顯著或極顯著正相關(guān)；相對(duì)鮮重根冠比與相對(duì)根數(shù)、相對(duì)根鮮重、相對(duì)活力指數(shù)、相對(duì)根干重、相對(duì)干重根冠比、相對(duì)根含水量呈極顯著正相關(guān)。說(shuō)明萌發(fā)性狀、地上部性狀、地下部性狀之間具有強(qiáng)相關(guān)性。

2.3 鹽堿脅迫下水稻萌發(fā)期各性狀的主成分分析

利用公式計(jì)算各指標(biāo)的耐鹽堿相對(duì)值并對(duì)其進(jìn)行主成分分析。由表4可知，15個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)最終劃分為水稻地下部性狀、地上部性狀、萌發(fā)性狀和根芽含水量性狀4類(lèi)相互獨(dú)立的綜合性指標(biāo)。前4個(gè)主成分初始特征值都大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率為85.736%，幾乎包含了各指標(biāo)的主要信息，能夠有效地反映數(shù)據(jù)的整體趨勢(shì)，基本符合主成分分析的要求。

由表5可知，主成分1的相對(duì)活力指數(shù)、相對(duì)根鮮重、相對(duì)鮮重根冠比、相對(duì)根數(shù)的貢獻(xiàn)較大，主要反映水稻的地下部性狀；主成分2的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的正向貢獻(xiàn)較大，相對(duì)芽鮮重的負(fù)向貢獻(xiàn)較大，主要反映水稻的萌發(fā)性狀；主成分3的相對(duì)根含水量、相對(duì)芽含水量的正向貢獻(xiàn)較大，相對(duì)根干重、相對(duì)干重根冠比的負(fù)向貢獻(xiàn)較大，主要反映水稻根芽含水量的性狀；主成分4的相對(duì)芽干重、相對(duì)芽長(zhǎng)的正向貢獻(xiàn)率較大，主要反映水稻地上部性狀。

2.4 主推水稻品種萌發(fā)期耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)主成分分析得到貢獻(xiàn)率，利用公式（2）計(jì)算出4個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重，分別為0.490、0.192、0.183、0.135；再通過(guò)主成分分析獲得4個(gè)綜合指標(biāo)的得分值Z1、Z2、Z3、Z4，利用綜合得分值計(jì)算出4個(gè)綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值μ（X1）、μ（X2）、μ（X3）、μ（X4）；最后根據(jù)4個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重和隸屬函數(shù)值，利用公式（3）計(jì)算出各品種的耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)值D值，D值綜合了各指標(biāo)的主要信息，D值越大，證明品種耐鹽堿性越強(qiáng)。根據(jù)D值對(duì)各品種的耐鹽堿能力進(jìn)行排序，結(jié)果見(jiàn)表6；再根據(jù)D值進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。通過(guò)聚類(lèi)分析（圖1）可知，在歐氏距離為3時(shí)，吉林省35個(gè)水稻主推品種按照耐鹽堿能力由強(qiáng)到弱的順序分為5類(lèi)。第1類(lèi)是吉粳816、吉粳105、東稻12共3個(gè)品種，為強(qiáng)耐鹽堿品種；第2類(lèi)是東稻4、通禾868、賦育333等12個(gè)品種，為耐鹽堿品種；第3類(lèi)是吉粳88、吉粳528、白粳1等6個(gè)品種，為中度耐鹽堿品種；第4類(lèi)是吉粳529、吉宏6、吉粳511等12個(gè)品種，為鹽堿敏感品種；第5類(lèi)是通禾99、通育269共2個(gè)品種，為不耐鹽堿品種。

2.5 耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)值（D值）與各指標(biāo)的相關(guān)性分析

將耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)值（D值）分別與萌發(fā)期形態(tài)指標(biāo)的耐鹽堿系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析（表7），所有形態(tài)指標(biāo)相對(duì)值均與D值呈正相關(guān)，同時(shí)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)根長(zhǎng)等11個(gè)指標(biāo)與耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)值（D值）呈極顯著或顯著正相關(guān)。其中，D值與發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢(shì)相對(duì)值的相關(guān)系數(shù)達(dá)到最高，表明萌發(fā)指標(biāo)對(duì)D值結(jié)果影響較大，能較準(zhǔn)確地反映水稻萌發(fā)期的耐鹽堿性。

2.6 水稻萌發(fā)期耐鹽堿鑒定指標(biāo)的篩選和回歸方程的構(gòu)建

為了篩選出水稻萌發(fā)期耐鹽堿鑒定指標(biāo)，將自變量設(shè)置為15個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)值，因變量設(shè)置為D值，進(jìn)行逐步回歸分析。最終建立最優(yōu)回歸方程D=-0.327+0.001X1+0.002X2+0.001X3+0.002X4+0.001X5+0.001X7+0.002X9+0.002X10-0.001X13+0.001X14，方程的確定系數(shù)R2=1.000，P＜0.01。由方程可知，15個(gè)指標(biāo)進(jìn)入回歸方程的有10個(gè)指標(biāo)，分別為相對(duì)發(fā)芽勢(shì)（X1）、相對(duì)發(fā)芽率（X2）、相對(duì)根長(zhǎng)（X3）、相對(duì)芽長(zhǎng)（X4）、相對(duì)根數(shù)（X5）、相對(duì)芽鮮重（X7）、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)（X9）、相對(duì)活力指數(shù)（X10）、相對(duì)干重根冠比（X13）、相對(duì)根含水量（X14），確定系數(shù)為1.000，且均達(dá)到極顯著水平（P<0.01），再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)以及D值與各指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)活力指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)芽長(zhǎng)可以作為水稻萌發(fā)期耐鹽堿的鑒定指標(biāo)。

2.7 不同耐鹽堿性材料的形態(tài)指標(biāo)變化

由表8、表9可知，強(qiáng)耐鹽堿型水稻萌發(fā)期的形態(tài)指標(biāo)中除了根、芽含水量相比對(duì)照呈上升趨勢(shì)，其他指標(biāo)在鹽堿脅迫下均呈降低趨勢(shì)。不耐鹽堿型水稻除了根、芽含水量相比對(duì)照呈上升趨勢(shì)之外，其他指標(biāo)在鹽堿脅迫下均明顯降低；強(qiáng)耐鹽堿型水稻材料各形態(tài)指標(biāo)在鹽堿脅迫下比不耐鹽堿水稻材料更趨于穩(wěn)定；2類(lèi)水稻品種地上部指標(biāo)降幅都低于地下部指標(biāo)，其中發(fā)芽勢(shì)降幅最大。

2.8 鹽堿脅迫對(duì)不同耐逆性品種生理指標(biāo)的影響

2.8.1 鹽堿脅迫對(duì)不同耐逆性品種抗氧化酶活性的影響

由圖2可知，鹽堿脅迫可以提高不同品種的POD、SOD、CAT活性。在鹽堿脅迫下，不同品種間的POD、SOD、CAT活性均表現(xiàn)為耐逆型>中間型>敏感型，除CAT活性在中間型和敏感型間差異不顯著外，其余均達(dá)到顯著水平。

2.8.2 鹽堿脅迫對(duì)不同耐逆性品種可溶性物質(zhì)含量的影響

由圖3可知，鹽堿脅迫可以提高不同品種的丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白含量。在鹽堿脅迫下，不同品種間可溶性糖、可溶性蛋白含量均表現(xiàn)為耐逆型>中間型>敏感型，而丙二醛含量表現(xiàn)為敏感型>中間型>耐逆型，除丙二醛含量在中間型和耐逆型間差異不顯著外，其余均達(dá)到顯著水平。

3 討論

3.1 鹽堿脅迫對(duì)水稻萌發(fā)的影響

由于鹽堿地的存在形式是鹽堿混合脅迫，通過(guò)單一篩選耐鹽或耐堿性品種無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要，因此需要在混合鹽堿脅迫的基礎(chǔ)上進(jìn)行品種篩選。本研究對(duì)蘇打鹽堿脅迫下水稻種子萌發(fā)期的種子萌發(fā)、地上部、地下部性狀進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水稻除了含水量的相對(duì)值外，其他性狀指標(biāo)（如發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等）的相對(duì)值均不超過(guò)100%，說(shuō)明蘇打鹽堿脅迫對(duì)部分水稻品種的含水量有促進(jìn)作用，而其他性狀指標(biāo)均受到抑制；不同水稻品種之間的發(fā)芽勢(shì)存在較大差異，且相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的分布范圍為5.26%～97.00%，說(shuō)明鹽堿脅迫會(huì)降低水稻發(fā)芽勢(shì)，延緩種子發(fā)芽；水稻地上部性狀（如根長(zhǎng)、根鮮重、活力指數(shù)）的相對(duì)值主要集中分布在0～50%，而水稻地下部性狀（如芽長(zhǎng)、芽鮮重、芽干重）的相對(duì)值主要集中在50%～100%，說(shuō)明鹽堿脅迫下地下部性狀的抑制程度大于地上部性狀。同時(shí)，本研究對(duì)強(qiáng)耐蘇打鹽堿水稻品種和不耐鹽堿水稻品種的各指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)耐鹽堿水稻品種各指標(biāo)高于不耐鹽堿水稻品種，且降幅低于不耐鹽堿水稻品種，2類(lèi)水稻品種降幅差異明顯，說(shuō)明強(qiáng)耐鹽堿水稻品種比不耐鹽堿水稻品種在蘇打鹽堿脅迫時(shí)各指標(biāo)更趨于穩(wěn)定，能更好地適應(yīng)蘇打鹽堿脅迫環(huán)境；而2類(lèi)水稻品種的發(fā)芽勢(shì)降幅相差最明顯，可見(jiàn)蘇打鹽堿脅迫會(huì)降低水稻種子活力，且低耐鹽堿的種子受到的抑制更嚴(yán)重。

3.2 水稻萌發(fā)期耐鹽堿性鑒定評(píng)價(jià)及種質(zhì)篩選

水稻的耐鹽堿性是由多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀，指標(biāo)之間存在一定程度的相關(guān)性，僅利用單一性狀指標(biāo)對(duì)水稻萌發(fā)期耐鹽堿性鑒定評(píng)價(jià)容易存在偏差，不能客觀準(zhǔn)確地判斷水稻耐鹽堿性結(jié)果［15-16］。可以利用多元統(tǒng)計(jì)方法將指標(biāo)數(shù)量化，與耐鹽堿性產(chǎn)生數(shù)量關(guān)系，從而進(jìn)行水稻耐鹽堿性鑒定評(píng)價(jià)。本研究對(duì)各萌發(fā)指標(biāo)耐鹽堿系數(shù)與D值之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，并通過(guò)逐步回歸分析方法獲得相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)活力指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)芽長(zhǎng)并將其作為水稻耐鹽堿鑒定的單項(xiàng)指標(biāo)。本研究結(jié)果與馮鐘慧等的研究結(jié)論［17］各有不同，可能是由于鹽堿濃度不同，鑒定評(píng)價(jià)方法不同，水稻材料選擇也就不同，這些因素都會(huì)導(dǎo)致水稻耐鹽堿鑒定指標(biāo)出現(xiàn)差異；同時(shí)，本研究將吉林省35個(gè)水稻品種分為強(qiáng)耐鹽堿型、耐鹽堿型、中度耐鹽堿型、鹽堿敏感型、不耐鹽堿型等5種耐鹽堿類(lèi)別。

3.3 萌發(fā)期水稻種子生理特性與耐鹽堿性的關(guān)系

種子萌發(fā)是水稻生長(zhǎng)發(fā)育的初始階段，也是外界脅迫反應(yīng)的最早時(shí)期，在此期間水稻的抗逆性將影響其最終產(chǎn)量［18］。水稻耐鹽堿性是一種復(fù)雜的遺傳生理特性，其耐鹽堿性與水稻的生理生化功能緊密聯(lián)系［19］?？扇苄蕴呛涂扇苄缘鞍资菨B透調(diào)節(jié)中主要的滲透物質(zhì)，其含量變化在一定程度上可以反映水稻的抗逆性。耐鹽堿品種體內(nèi)可溶性糖積累量高于不耐鹽堿品種［20］。本研究發(fā)現(xiàn)，蘇打鹽堿脅迫可以提高水稻種子的可溶性糖和可溶性蛋白含量?？扇苄蕴呛涂扇苄缘鞍缀吭邴}堿脅迫下表現(xiàn)為吉粳816>吉粳305>通系945，說(shuō)明耐鹽堿能力強(qiáng)的水稻種子其滲透物質(zhì)含量比中間型和敏感型的要高，進(jìn)而說(shuō)明耐鹽堿性強(qiáng)的品種維持滲透勢(shì)的能力更強(qiáng)。

質(zhì)膜透性表現(xiàn)了植物葉片細(xì)胞膜的完整性和破壞能力。丙二醛是細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物，它可以反映作物膜脂過(guò)氧化能力［21］。本研究發(fā)現(xiàn)，在蘇打鹽堿脅迫下，3個(gè)水稻品種的丙二醛含量均明顯高于對(duì)照，這與前人的研究結(jié)果相同。其中，敏感型品種的丙二醛含量顯著高于其他類(lèi)型的品種，而耐逆型品種和中間型品種的丙二醛含量差距不明顯，可能是由于鹽堿敏感品種對(duì)鹽堿脅迫的響應(yīng)更顯著，而耐逆型和中間型水稻品種其自身耐鹽堿能力較強(qiáng)，從而鹽堿脅迫對(duì)其丙二醛含量影響較小。

為了保證作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，植物體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)如SOD、POD、CAT酶在抵抗逆境脅迫時(shí)起到了至關(guān)重要的作用［12］。Guan等發(fā)現(xiàn)，敏感品種的脅迫水平高于耐性品種，抗氧化能力低于耐性品種［22］。本研究結(jié)果表明，水稻在受到蘇打鹽堿脅迫時(shí)，SOD、POD、CAT的活性提升，且耐逆性強(qiáng)的品種SOD、POD、CAT活性升高幅度要大于耐逆性弱的品種，這與前人的研究結(jié)果一致。比較不同耐逆性品種之間抗氧化酶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SOD、POD活性從強(qiáng)到弱依次表現(xiàn)為耐逆型>中間型>敏感型；而在CAT活性比較時(shí)發(fā)現(xiàn)耐逆型水稻顯著高于其他類(lèi)型，中間型和敏感型CAT活性相差不大，可能是品種自身耐逆能力不同或由于對(duì)鹽堿脅迫的表達(dá)時(shí)期不同造成的。

4 結(jié)論

水稻萌發(fā)期的生長(zhǎng)在蘇打鹽堿脅迫下均受到抑制，不同品種受到的抑制程度不同。除根含水量和芽含水量，各性狀在鹽堿脅迫下均有所下降。同時(shí)，不同水稻品種對(duì)鹽堿脅迫的反應(yīng)程度存在差異。主成分分析將15個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)降維成4個(gè)獨(dú)立的綜合指標(biāo)，累計(jì)貢獻(xiàn)率為85.736%；通過(guò)主成分分析和隸屬函數(shù)法得到水稻材料的D值，再通過(guò)聚類(lèi)分析將水稻材料分成5類(lèi)：強(qiáng)耐鹽堿型8.57%、耐鹽堿型34.29%、中度耐鹽堿型17.14%、鹽堿敏感型34.29%、不耐鹽堿型5.71%。通過(guò)回歸分析建立相應(yīng)的回歸方程，結(jié)合D值與各指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果表明，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)活力指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)芽長(zhǎng)等5項(xiàng)指標(biāo)可以作為水稻耐蘇打鹽堿鑒定的單項(xiàng)指標(biāo)。在蘇打鹽堿脅迫下，水稻的抗氧化酶活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量以及丙二醛含量均有所提升。不同耐逆型品種之間的生理指標(biāo)也存在顯著差異，其中耐逆型品種的抗氧化酶活性及可溶性糖和可溶性蛋白含量高于中間型和敏感型，而丙二醛含量低于其他類(lèi)型。

參考文獻(xiàn)：

［1］Zhu J K. Abiotic stress signaling and responses in plants［J］. Cell，2016，167（2）：313-324.

［2］Qin H，Li Y X，Huang R F. Advances and challenges in the breeding of salt-tolerant rice［J］. International Journal of Molecular Sciences，2020，21（21）：8385.

［3］Liu M，Liang Z W，Ma H Y，et al. Application of sheep manure in saline-sodic soils of Northeast China 1：effect on rice （Oryza sativa L.） yield and yield components［J］. Journal of Food Agriculture & Environment，2010，8（3）：524-529.

［4］Yu J B，Wang Z C，Meixner F X，et al. Biogeochemical characterizations and reclamation strategies of saline sodic soil in northeastern China［J］. Clean：Soil，Air，Water，2010，38（11）：1010-1016.

［5］Chinnusamy V，Jagendorf A，Zhu J K. Understanding and improving salt tolerance in plants［J］. Crop Science，2005，45（2）：437-448.

［6］孫 焱. 寒地粳稻種質(zhì)資源耐鹽性篩選鑒定研究［D］. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

［7］陳 新，張宗文，吳 斌. 裸燕麥萌發(fā)期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)與耐鹽種質(zhì)篩選［J］. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47（10）：2038-2046.

［8］郝雪峰，高惠仙，燕平梅，等. 鹽脅迫對(duì)大豆種子萌發(fā)及生理的影響［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（6）：1263-1266.

［9］陳二影，王潤(rùn)豐，秦 嶺，等. 谷子芽期耐鹽堿綜合鑒定及評(píng)價(jià)［J］. 作物學(xué)報(bào)，2020，46（10）：1591-1604.

［10］郭 睿，郭晨荔，唐 榕，等. 鹽堿脅迫對(duì)油莎豆種子萌發(fā)的影響［J］. 新疆農(nóng)墾科技，2021，44（6）：54-57.

［11］王桂君，許振文，蔣秋花，等. 不同程度鹽堿化土壤對(duì)兩種作物種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（21）：8857-8859，8881.

［12］吳凱銘. 337份小麥品種（系）萌發(fā)期抗旱性鑒定及生理響應(yīng)［D］. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2022.

［13］張 虎，范俊俊，張往祥. 淹水脅迫對(duì)湖北海棠葉片生理指標(biāo)的影響及脅迫相關(guān)基因的表達(dá)［J］. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，47（10）：30-35，63.

［14］李鳳勤. 小麥萌發(fā)期耐鹽堿相關(guān)性狀關(guān)聯(lián)分析及種質(zhì)資源的篩選［D］. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.

［15］李憲偉，鄭洪亮，趙宏偉，等. 蘇打鹽堿脅迫下粳稻芽期耐鹽堿相關(guān)性狀與SSR標(biāo)記關(guān)聯(lián)分析［J］. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2018，33（2）：139-148.

［16］Xie J H，Zapata-Arias F J，Shen M，et al. Salinity tolerant performance and genetic diversity of four rice varieties［J］. Euphytica，2000，116（2）：105-110.

［17］馮鐘慧，劉曉龍，姜昌杰，等. 吉林省粳稻種質(zhì)萌發(fā)期耐堿性和耐鹽性綜合評(píng)價(jià)［J］. 土壤與作物 2016，5（2）：120-127.

［18］孫平勇，張武漢，舒 服，等. 水稻資源芽期和苗期耐鹽堿性綜合評(píng)價(jià)及耐鹽基因分析［J］. 生物工程學(xué)報(bào)，2022，38（1）：252-263.

［19］Nam M H，Bang E，Kwon T Y，et al. Metabolite profiling of diverse rice germplasm and identification of conserved metabolic markers of rice roots in response to long-term mild salinity stress［J］. International Journal of Molecular Sciences，2015，16（9）：21959-21974.

［20］齊春艷，梁正偉，楊 福，等. 水稻耐堿突變體ACR78在蘇打鹽堿脅迫下的離子吸收特性［J］. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2009，24（2）：112-116.

［21］Los D A，Murata N.Membrane fluidity and its roles in the perception of environmental signals［J］. Biochimica et Biophysica Acta，2004，1666（1/2）：142-157.

［22］Guan Q J，Wang Z J，Wang X H，et al. A peroxisomal APX from Puccinellia tenuiflora improves the abiotic stress tolerance of transgenic Arabidopsis thaliana through decreasing of H2O2 accumulation［J］. Journal of Plant Physiology，2015，175：183-191.