新疆狗牙根種質(zhì)芽期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

柴艷，孫宗玖,2*，李培英,2，巴德木其其格，張向向，楊靜

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052)

新疆狗牙根種質(zhì)芽期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

柴艷1，孫宗玖1,2*，李培英1,2，巴德木其其格1，張向向1，楊靜1

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052)

為了解不同狗牙根種質(zhì)在芽期耐鹽差異程度，采用常規(guī)紙上萌發(fā)法，研究不同NaCl濃度(0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%)對來源于新疆不同生境下50份狗牙根種質(zhì)相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、胚根長、胚芽長的影響，并通過聚類分析法對其耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，隨鹽脅迫增加，狗牙根種質(zhì)相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)呈明顯降低趨勢，而胚根長、胚芽長則呈先升后降趨勢，0.4%鹽脅迫下達(dá)到最高；各測試指標(biāo)變異系數(shù)呈逐漸加大趨勢，至1.6%鹽脅迫時(shí)其變異系數(shù)均較對照增加2.0倍以上。新疆狗牙根半致死NaCl濃度(S50%)均值為1.28%，變異系數(shù)為45.66%，且1.2%NaCl可作為其耐鹽鑒定最適濃度。聚類分析綜合表明，50份新疆狗牙根種質(zhì)中表現(xiàn)較穩(wěn)定的耐鹽種質(zhì)為Cd012，中度耐鹽種質(zhì)為Cd019、Cd021、Cd020、Cd054，敏鹽種質(zhì)為Cd001、Cd033、Cd035、Cd057、Cd059。

狗牙根；耐鹽性；芽期；新疆；聚類分析

目前，全球土壤鹽漬化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，約有9.55×108hm2的土地受到鹽漬化影響，并以1.0×106～1.5×106hm2/a的速度繼續(xù)擴(kuò)增[1-2]，已成為世界農(nóng)業(yè)發(fā)展所面臨的重要問題之一。我國擁有9.913×107hm2的鹽堿地，主要集中分布在內(nèi)陸干旱地區(qū)和沿海地區(qū)，并隨著生態(tài)環(huán)境惡化和土地資源的不合理開發(fā)，鹽堿地面積呈現(xiàn)不斷擴(kuò)大趨勢[3-4]。新疆鹽漬化土面積達(dá)到1.1×107hm2，并具有積鹽重、類型多等特點(diǎn)，鹽分組成北疆以硫酸鹽或硫酸鹽-氯化物為主，南疆以氯化物或氯化物-硫酸鹽為主[5-6]。如何開發(fā)利用或改良鹽漬土已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題之一。通過篩選耐鹽草種改良和利用鹽堿地被認(rèn)為是最具有經(jīng)濟(jì)和生態(tài)雙重效益的解決方案，并日益受到國內(nèi)外學(xué)者重視[7]。

狗牙根(Cynodondactylon)為禾本科狗牙根屬多年生根莖-匍匐莖兼有型草本植物，具有繁殖力強(qiáng)、抗旱、耐鹽堿、耐踐踏等優(yōu)點(diǎn)，是一種重要的牧草、草坪草及水土保持種質(zhì)資源[8-9]。研究[10-12]表明，我國野生狗牙根資源豐富，分布生境復(fù)雜，在遺傳及抗逆性等方面存在較大差異，這為選育多種用途的狗牙根新品種提供了可能。目前，圍繞狗牙根抗逆性的研究多集中于抗寒、抗旱種質(zhì)評(píng)價(jià)及響應(yīng)機(jī)制方面[13-14]，對其耐鹽性研究相對較少，且多集中在狗牙根育成品種或品系內(nèi)及與其他草種間差異比較[15-18]，對不同生態(tài)條件下分布的野生狗牙根種質(zhì)耐鹽性研究相對較少，僅見Chen等[19]、周霞等[20]、王太亮等[21]有過報(bào)道，且均因種子結(jié)實(shí)性差而以無性繁殖的苗期為評(píng)價(jià)階段，而對芽期耐鹽性評(píng)價(jià)未見報(bào)道。芽期是雨養(yǎng)條件下利用植物進(jìn)行鹽堿地改良成功與否的首要條件和關(guān)鍵期，決定著植物能否定植和順利生長發(fā)育[22-23]，多種牧草及農(nóng)作物種質(zhì)已開展芽期耐鹽評(píng)價(jià)[24-27]。

新疆野生狗牙根資源豐富，生境復(fù)雜，表型差異大，抗逆性強(qiáng)，結(jié)實(shí)性高，目前圍繞著遺傳多樣性、抗旱、抗寒等方面均進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究[14,28-29]，但迄今為止，對其耐鹽性研究僅局限于培育的新品種及篩選的新品系[9]。因此本試驗(yàn)研究了不同NaCl鹽脅迫對50份新疆狗牙根種質(zhì)種子萌發(fā)的影響，擬解決1)不同狗牙根種質(zhì)種子萌發(fā)對鹽脅迫的響應(yīng)規(guī)律，明確其耐鹽變異程度；2)運(yùn)用隸屬函數(shù)值結(jié)合聚類分析，篩選耐鹽種質(zhì)，探討適宜耐鹽鑒定濃度，以期為狗牙根耐鹽鑒定及新品種選育奠定理論及物質(zhì)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試狗牙根種質(zhì)共計(jì)50份，其中46份采自新疆不同生境條件，4份為單株選育新品系(表1)。試驗(yàn)所用種子均于2013年8月采自新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪實(shí)習(xí)農(nóng)場原始材料圃。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取籽粒飽滿、大小均勻、無破損的種子100粒，經(jīng)75%酒精消毒30～60 s，用蒸餾水沖洗2～3次，置于直徑為9 cm鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，分別加入7 mL質(zhì)量體積比為0(CK)、0.4%、0.8%、1.2%、1.6% NaCl溶液，每處理重復(fù)3次，共計(jì)750個(gè)培養(yǎng)皿。將培養(yǎng)皿置于高溫30 ℃(8 h，3000 lx)，低溫20 ℃(16 h，黑暗)的發(fā)芽箱內(nèi)進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn)。為維持培養(yǎng)皿中鹽溶液濃度的相對穩(wěn)定，每天定時(shí)稱重補(bǔ)水，并以胚根突破種皮1 mm，胚芽為種子長的1/2為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，逐日定時(shí)記載發(fā)芽種子數(shù)。試驗(yàn)持續(xù)18 d，結(jié)束時(shí)每重復(fù)中隨機(jī)選取10株幼苗，用精度為0.01 cm刻度尺測量胚根長(radicle length，RL)、胚芽長(plumule length，PL)。

1.3 測定指標(biāo)及數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 18.0中的One-way ANOVA進(jìn)行供試材料間及各鹽濃度間相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、胚根長及胚芽長的差異性檢驗(yàn)，并計(jì)算同一濃度下不同材料間各指標(biāo)變異系數(shù)。以NaCl濃度為自變量，以各測試指標(biāo)相對值為因變量進(jìn)行一元二次曲線回歸分析(回歸方程RH=a+bS+cS2，其a、b、c為系數(shù))，計(jì)算各指標(biāo)測定值下降到對照的50%時(shí)所對應(yīng)的NaCl濃度，獲得每份材料半致死鹽度(S50%)，并利用S50%進(jìn)行聚類分析，探討材料間的耐鹽級(jí)別。以各指標(biāo)相對值為依據(jù)，利用隸屬函數(shù)法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，其公式為μ(xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)，j=1，2，3，…，n，式中：Xj表示第j個(gè)指標(biāo)值；Xmin、Xmax分別表示第j個(gè)指標(biāo)的最小值、最大值，獲取每個(gè)鹽濃度下每份供試材料各測定指標(biāo)的隸屬值，然后再把每一指標(biāo)在不同鹽濃度下的隸屬值累加求平均值，利用求得的隸屬函數(shù)值進(jìn)行聚類分析[30]。

發(fā)芽率(germination rate，GR)=種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢(germination energy，GE)=7 d內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)(germination index，GI)=∑(Gt/Dt)

式中:Gt為第t天發(fā)芽數(shù)；Dt為發(fā)芽天數(shù)。

某一指標(biāo)性狀相對值=鹽脅迫下性狀測定值/對照性狀測定值。

表1 50份新疆狗牙根材料編號(hào)及來源

注：察縣為察布查爾錫伯自治縣的簡稱， 新農(nóng)大為新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)的簡稱，★為單株選育，“-”表示未測定。

Note： Cha county is Qapqal Xibe Autonomous County, Xinnongda is Xinjiang Agricultural University.★ mean individual plant breeding material. “-” mean no measuring.

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對狗牙根種子相對發(fā)芽率及相對發(fā)芽勢的影響

表2 不同鹽脅迫對狗牙根種子相對發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢的影響

續(xù)表2 Continued Table 2

注：同一指標(biāo)同行數(shù)據(jù)不同小寫字母表示材料間在0.05水平差異顯著，下同。

Note： Different normal letters of the same index in line show significant differences among materials atP<0.05, the same below.

表2可知，隨鹽濃度增加，50份狗牙根種質(zhì)相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢均呈顯著降低趨勢(P<0.05)，且與對照比，鹽脅迫后其相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢依次降低29.55%～87.48%，42.43%～99.53%，且鹽脅迫濃度越高其降低幅度就越大，但各材料對鹽脅迫的表現(xiàn)并不完全一致。相對發(fā)芽率上(表2)，與對照比，Cd005、Cd006、Cd007等15份材料在0.8%鹽脅迫時(shí)其相對發(fā)芽率才出現(xiàn)顯著降低(P<0.05)，而其余35份材料則在0.4%鹽脅迫時(shí)就出現(xiàn)顯著降低(P<0.05)，其中材料Cd001、Cd033、Cd035、Cd036、Cd037、Cd038、Cd039、Cd040的降幅達(dá)到50%以上，表現(xiàn)對鹽脅迫較敏感；當(dāng)鹽濃度增至1.6%時(shí)，材料Cd011、Cd019、Cd023、Cd032的相對發(fā)芽率仍保持在35%以上，顯示出強(qiáng)的耐鹽性。相對發(fā)芽勢上(表2)，與對照比，0.4%鹽脅迫下，材料Cd030的相對發(fā)芽勢顯著增加180%，材料Cd001、Cd003、Cd006等27份材料顯著降低(P<0.05)，其中Cd038、Cd052的相對發(fā)芽勢已不足10%，其余22份材料均差異不顯著；當(dāng)鹽濃度增至0.8%時(shí)，除材料Cd037仍降低不明顯外(P>0.05)，其余49份材料均顯著降低，當(dāng)鹽濃度為1.6%時(shí)，僅Cd011、Cd012、Cd015等10份種質(zhì)仍有少量種子萌發(fā)，但每皿發(fā)芽數(shù)均少于10個(gè)。

2.2 鹽脅迫對狗牙根胚根長及胚芽長的影響

表3可知，隨鹽濃度增加，50份狗牙根種質(zhì)的胚根長、胚芽長均呈先增后降趨勢，在鹽濃度為0.4%時(shí)達(dá)到峰值。與對照比，0.4%、0.8%鹽脅迫下50份狗牙根材料的胚根長(胚芽長)均值顯著增加45.15%(19.72%)、24.47%(11.97%)，而1.6%鹽脅迫則顯著降低48.95%(42.96%)(P<0.05)。鹽脅迫下，僅材料Cd017、Cd035的胚根長無顯著變化(P>0.05)，其余48份材料，與對照相比，0.8%鹽脅迫時(shí)仍有Cd006、Cd009、Cd019等21份材料胚根顯著增長(P<0.05)，表明低鹽濃度可促進(jìn)胚根的生長；當(dāng)鹽濃度達(dá)1.2%時(shí)，僅Cd019、Cd020、Cd024胚根長仍顯著高于對照(P<0.05)；至鹽濃度為1.6%時(shí)，所有材料胚根長均顯著降低(P<0.05)。

對胚芽長而言(表3)，隨鹽濃度增加，材料Cd037、Cd041胚芽長無顯著變化(P>0.05)，其余48份材料，與對照相比，0.4%鹽脅迫下 Cd006、Cd009、Cd010等26份材料胚芽長顯著增長(P<0.05)，至0.8%鹽濃度時(shí)，仍有21份材料表現(xiàn)為顯著增長(P<0.05)；至1.6%鹽脅迫時(shí)，僅Cd011、Cd012、Cd014、Cd017、Cd028、Cd029、Cd035、Cd037、Cd041降低不顯著，其余41份種質(zhì)均顯著降低(P<0.05)。

2.3 鹽脅迫對狗牙根種子發(fā)芽指數(shù)的影響

表4可知，與對照比，鹽脅迫后50份狗牙根種質(zhì)發(fā)芽指數(shù)均值降低顯著(P<0.05)，降幅為28.77%～88.90%，但各材料對鹽脅迫的表現(xiàn)存在一定差異。0.4%鹽脅迫下，13份狗牙根種質(zhì)的發(fā)芽指數(shù)與對照比差異不顯著，包括Cd003、Cd006、Cd011、Cd012、Cd017、Cd019、Cd022、Cd023、Cd030、Cd037、Cd045、Cd059、Cd060，而其余37份材料則顯著降低8.2%～83.5%(P<0.05)；鹽濃度增加至0.8%時(shí)，僅材料Cd037、Cd023的發(fā)芽指數(shù)仍降低不明顯，表現(xiàn)出較強(qiáng)耐鹽性，并依次在1.2%、1.6%鹽脅迫下出現(xiàn)顯著降低(P<0.05)。表4也看出，隨鹽濃度增加，材料 Cd009、Cd010、Cd018、Cd020、Cd024、Cd025、Cd026、Cd044、Cd055的發(fā)芽指數(shù)呈直線性顯著降低(P<0.05)。

表3 不同鹽脅迫對狗牙根胚根長及胚芽長的影響

表4 不同鹽脅迫對狗牙根種子發(fā)芽指數(shù)及各指標(biāo)半致死鹽濃度的影響

續(xù)表4 Continued Table 4

注：S、M和R分別表示狗牙根的耐鹽類型為敏鹽型、中度耐鹽型、耐鹽型。

Note： S, M and R was respectively represented sensitive salt type, moderate salt type and salt resistance type ofC.dactylon.

2.4 狗牙根種質(zhì)耐鹽半致死濃度及其耐鹽變異分析

從表4看出，新疆狗牙根的耐鹽半致死濃度(S50%)均值為1.28%，變異系數(shù)為45.66%；從各評(píng)價(jià)指標(biāo)看，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)下供試50份狗牙根S50%均值相對較低，其均值依次為0.79%、0.53%、0.69%，表現(xiàn)為指標(biāo)對鹽脅迫較為敏感，其變異系數(shù)為32.71%～45.70%，而胚根長、胚芽長S50%相對較大，均值依次為2.29%、2.49%，變異系數(shù)為77.29%、46.99%，種質(zhì)間在耐鹽指標(biāo)上較大變異,為耐鹽的狗牙根種質(zhì)篩選提供了可能。但從各種質(zhì)材料看，耐鹽評(píng)價(jià)指標(biāo)不同，其S50%也存在較大差異，需要區(qū)別對待，如以發(fā)芽率排序，材料Cd009的耐鹽能力較強(qiáng)(排名第6)，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及胚芽長上其耐鹽性排列第9或10，而在胚根長上則排第25；材料Cd014以胚根長排序耐鹽性排列第5，而以其余4項(xiàng)指標(biāo)分別排序則均在36位以后。為了更好地篩選耐鹽材料，以發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、胚根長、胚芽長的S50%為依據(jù)，對50份狗牙根種質(zhì)進(jìn)行聚類分析(表4)，發(fā)現(xiàn)材料Cd012單獨(dú)聚為1類，其平均S50%為2.90%，為耐鹽種質(zhì)，而Cd020、Cd019、Cd021、Cd052、Cd054聚為1類，其平均S50%為2.20%，為中度耐鹽種質(zhì)，其余44份聚在一起，為敏鹽種質(zhì)。

2.5 狗牙根種質(zhì)耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

植物耐鹽適應(yīng)過程復(fù)雜，其耐鹽能力強(qiáng)弱是多種代謝途徑的綜合表現(xiàn)。芽期進(jìn)行植物耐鹽評(píng)價(jià)時(shí)，不僅要考慮其種子萌發(fā)能力，還要考慮其發(fā)芽后幼苗的正常生長，因此采用單一指標(biāo)評(píng)價(jià)植物的耐鹽性并不能真實(shí)客觀的反映其耐鹽能力的強(qiáng)弱。表2～表4的總體分析進(jìn)一步認(rèn)為，采用單一指標(biāo)評(píng)價(jià)狗牙根耐鹽性時(shí)，材料間的耐鹽強(qiáng)弱順序存在較大的差異，需要綜合考慮。本研究以相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)、相對胚根長、相對胚芽長為指標(biāo)，以鹽處理濃度各指標(biāo)隸屬函數(shù)值的平均值為依據(jù)(表5)，對50份狗牙根種質(zhì)的耐鹽性進(jìn)行聚類分析(表6，圖1)，在歐氏距離為15.0處將50份狗牙根種質(zhì)分為3類，即敏鹽型(Ⅰ)、耐鹽型(Ⅱ)和中度耐鹽型(Ⅲ)。其中耐鹽型包括4份材料，即Cd011、Cd012、Cd019和Cd023，表現(xiàn)為相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)、S50%均顯著高于Ⅰ和Ⅲ(P<0.05)；中度耐鹽型材料包括Cd005、Cd006、Cd009等26份材料，其相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對胚根長、相對胚芽長、S50%均顯著高于Ⅰ(P<0.05)，敏鹽型包括Cd001、Cd004、Cd007等20份材料，耐鹽性最弱。

2.6 狗牙根種質(zhì)適宜鑒定濃度確定

表5 50份狗牙根各指標(biāo)隸屬函數(shù)值

續(xù)表5 Continued Table 5

表6 3種耐鹽類型狗牙根各耐鹽指標(biāo)的差異分析

盡管以同一指標(biāo)不同鹽脅迫下的均值為依據(jù)，借助隸屬函數(shù)值及聚類分析，可以鑒定狗牙根材料間的耐鹽強(qiáng)弱(圖1)，但相對而言實(shí)驗(yàn)處理周期較長，不能在較短時(shí)間內(nèi)做出可觀評(píng)價(jià)，一定程度上會(huì)限制其耐鹽種質(zhì)的篩選進(jìn)程。為了更簡潔準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)狗牙根材料間的耐鹽差異，以供試50份新疆狗牙根種質(zhì)為總體，以鹽脅迫下各供試指標(biāo)差異程度(表2～表4)及變異系數(shù)(表7)為依據(jù)，進(jìn)行了狗牙根耐鹽最適鑒定濃度的確定。從表7看出，隨鹽濃度增加，供試種質(zhì)間相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、胚根長、胚芽長的耐鹽變異系數(shù)呈增大趨勢，材料間的鹽差異逐漸得以顯現(xiàn)，至1.6%時(shí)，其變異系數(shù)依次比對照增大8.3、3.6、3.6、2.8倍。與對照相比，0.4%～0.8%鹽脅迫下，供試種質(zhì)僅相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率和相對發(fā)芽指數(shù)呈顯著降低(P<0.05)(表2，表4)，受害較為嚴(yán)重，但胚芽長與胚根長則顯著增加(表3)，未出現(xiàn)受害癥狀，且多數(shù)指標(biāo)變異系數(shù)小于50%；當(dāng)鹽濃度增加到1.2%～1.6%時(shí)，供試材料所有指標(biāo)均出現(xiàn)降低，且80%以上測試指標(biāo)顯著降低(P<0.05)，受害癥狀明顯，變異系數(shù)大，但1.6% 鹽脅迫時(shí)有38%以上材料各測試指標(biāo)值均小于1，不能很好區(qū)分材料間耐鹽強(qiáng)弱程度。因此，1.2%NaCl可作為新疆狗牙根種質(zhì)耐鹽適宜鑒定濃度。同時(shí)以1.2% NaCl為耐鹽鑒定濃度，以相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對胚芽長與相對胚根長的隸屬函數(shù)值為依據(jù)(表5)，通過聚類分析將50份狗牙根種質(zhì)也分為3類(圖2)，其中耐鹽種質(zhì)(Ⅱ)共計(jì)8份，包括Cd009、Cd011、Cd012、Cd019、Cd017、Cd020、Cd023、Cd024；敏鹽種質(zhì)(Ⅰ)共計(jì)5份，包括Cd001、Cd033、Cd035、Cd057、Cd059；其余37份材料均為中度耐鹽種質(zhì)(Ⅲ)。

3 討論與結(jié)論

大量研究表明[22-27]，芽期對鹽脅迫響應(yīng)最為敏感，其耐鹽程度會(huì)直接影響植物的萌發(fā)定植及后期的生長發(fā)育，且其耐鹽性評(píng)價(jià)多從種子萌發(fā)狀況(發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù))和種苗生長(胚根長、胚芽長)進(jìn)行綜合考慮，但因植物種類的差異導(dǎo)致其對鹽脅迫的響應(yīng)存在一定差異。多數(shù)研究認(rèn)為，鹽脅迫后隨鹽濃度增加，植物種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)顯著降低[25-26,31-33]，而對胚芽長、胚根長的影響則呈降低[31,33]、先增后降[25,34]兩種結(jié)果。本研究結(jié)果表明，隨NaCl脅迫強(qiáng)度增加，新疆狗牙根種子相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢，尤其是鹽濃度增加至0.8%以后， 所有供試材料均顯著低于對照(P<0.05)， 這與前人報(bào)道一致[26,30-33]，但其胚根長、胚芽長則呈先升后降趨勢，基本在0.4%鹽脅迫下達(dá)到最高，且與對照比，0.4%～0.8%鹽脅迫下胚根長、胚芽長顯著增加(P<0.05)，1.2%鹽脅迫出現(xiàn)降低，部分種質(zhì)降低顯著，至1.6%脅迫時(shí)多數(shù)種質(zhì)均顯著降低(P<0.05)，與前人研究基本一致[25,34-35]。總體來看，NaCl脅迫對新疆狗牙根種子萌發(fā)的抑制作用大于其對種苗的影響，且低濃度NaCl(0.4%～0.8%)對狗牙根種苗生長具有一定促進(jìn)作用，對種子萌發(fā)具有明顯抑制作用，但高濃度NaCl(≥1.2%)則嚴(yán)重抑制其種子萌發(fā)與種苗的生長。

圖1 NaCl脅迫50份狗牙根種質(zhì)耐鹽性聚類分析Fig.1 Cluster analyses of salt stress among 50 C.dactylon

圖2 1.2% NaCl脅迫下50份狗牙根種質(zhì)耐鹽性聚類分析 Fig.2 Cluster analyses of 1.2% salt stress among 50 C.dactylon

表7 鹽脅迫下5個(gè)指標(biāo)總體變異系數(shù)

目前，有關(guān)植物耐鹽性鑒定評(píng)價(jià)的方法可劃分為兩大類，一類為單指標(biāo)評(píng)價(jià)法，多利用發(fā)芽率[26]、半致死濃度[26]、葉片枯黃率[36]、生物量[36]等指標(biāo)，另一類則借助聚類分析或隸屬函數(shù)分析等方法進(jìn)行多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)[24,26-34]，芽期多包括發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、胚芽長、胚根長等，苗期多包括地上生物量、地下生物量、枯黃率、相對電導(dǎo)率等。雖然在植物種質(zhì)耐鹽鑒定中這兩種方法均得到了廣泛的應(yīng)用，但由于植物對鹽脅迫適應(yīng)過程復(fù)雜，對其耐鹽性評(píng)價(jià)時(shí)多先采用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，然后再尋找適宜單指標(biāo)進(jìn)行簡化[32,37]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同NaCl脅迫對新疆狗牙根種質(zhì)種子萌發(fā)特征及種苗生長的影響并不一致，存在較大波動(dòng)(表2～表4)，因此以相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽勢、相對胚根長、相對胚芽長為指標(biāo)，以不同鹽濃度各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值均值為依據(jù)，通過聚類分析將50份新疆狗牙根種質(zhì)的耐鹽性劃分3類(圖1)，即耐鹽種質(zhì)(Cd011、Cd012、Cd019、Cd023)、敏鹽種質(zhì)(Cd001、Cd004、Cd007等20份材料)、中度耐鹽種質(zhì)(Cd005、Cd006、Cd009等26份材料)，且耐鹽種質(zhì)的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù)、相對胚根長、相對胚芽長及耐鹽半致死濃度(S50%)均顯著高于敏鹽種質(zhì)(P<0.05)。與此同時(shí)，S50%作為植物種質(zhì)耐鹽性鑒定依據(jù)已得到廣泛應(yīng)用[27]，通過對新疆狗牙根種質(zhì)S50%的計(jì)算，并以S50%為依據(jù)的聚類分析結(jié)果表明(表4)，新疆狗牙根S50%均值為1.28%，變異系數(shù)為45.66%，且該聚類分析評(píng)價(jià)結(jié)果與狗牙根耐鹽綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(圖1)存在較大差異，可能是利用S50%進(jìn)行聚類時(shí)，只有種質(zhì)各指標(biāo)S50%均表現(xiàn)較高時(shí)才能劃分為耐鹽種質(zhì)，因此導(dǎo)致篩選出的耐鹽及中度耐鹽種質(zhì)較少。

植物種質(zhì)耐鹽性最適鑒定濃度的選擇，一方面要保證與對照相比，供試材料所測定的指標(biāo)呈現(xiàn)出顯著的鹽害癥狀，且各指標(biāo)測定值不能太低，以避免試驗(yàn)誤差掩蓋其耐鹽真實(shí)情況；另一方面要保證鹽脅迫下同一指標(biāo)各材料間的變異系數(shù)較大，以便能夠區(qū)分材料間的耐鹽差異程度。在此原則的指導(dǎo)下，認(rèn)為1.2%NaCl可作為新疆狗牙根種質(zhì)耐鹽鑒定適宜濃度(表2～表4，表7)，主要表現(xiàn)為該鹽濃度下供試狗牙根種子的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽勢、相對胚根長、相對胚芽長均較對照呈現(xiàn)明顯降低(P<0.05)，且各指標(biāo)下材料間變異系數(shù)相對較大(34.15%～171.21%)，能夠較好區(qū)分材料間的耐鹽差異程度，與其平均半致死鹽濃度基本吻合(表4)，也與前人在其他草種耐鹽鑒定所選最適鹽濃度相一致[33-34]。同時(shí)，1.2%NaCl脅迫單獨(dú)評(píng)價(jià)(圖2)與4個(gè)NaCl脅迫(0.4%、0.8%、1.2%、1.6%)綜合評(píng)價(jià)對供試50份狗牙根種質(zhì)中耐鹽種質(zhì)、敏鹽種質(zhì)的篩選結(jié)果基本吻合，但仍存在一定差異，這可能與狗牙根材料對鹽脅迫耐受相關(guān)，某些種質(zhì)對低鹽脅迫耐受較強(qiáng)，有些種質(zhì)對高鹽脅迫耐受較強(qiáng)，而利用不同濃度鹽脅迫下各測試指標(biāo)均值進(jìn)行耐鹽種質(zhì)篩選時(shí)，可能會(huì)引起耐鹽信息的前后相互抵消所致。因此耐鹽種質(zhì)篩選時(shí)，還需要考慮改良鹽堿地的實(shí)際鹽害情況而選擇適宜的耐鹽種質(zhì)。3種聚類分析方法總體分析發(fā)現(xiàn)(表4，圖1，圖2)，Cd012為耐鹽種質(zhì)，其次為Cd019、Cd021、Cd020、Cd054，而Cd001、Cd033、Cd035、Cd057、Cd059一直表現(xiàn)為敏鹽種質(zhì)。

植物耐鹽性鑒定極為復(fù)雜，其結(jié)果往往受多種因素影響，如評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇、植物所處階段、植物培養(yǎng)方法、鹽的種類、鹽脅迫濃度及處理時(shí)間、耐鹽評(píng)價(jià)方法等[16,36,38]。因評(píng)價(jià)指標(biāo)、方法、評(píng)價(jià)時(shí)期的差異，即使同一材料在耐鹽評(píng)價(jià)結(jié)果上也會(huì)出現(xiàn)一定波動(dòng)[16]。本研究僅從芽期對50份狗牙根材料進(jìn)行耐鹽性綜合評(píng)價(jià)，并篩選了耐鹽型種質(zhì)材料，但為了更好地保障篩選出的材料準(zhǔn)確可靠，還需要對篩選出的敏鹽種質(zhì)、耐鹽種質(zhì)進(jìn)行實(shí)地鹽土種植萌發(fā)、苗期耐鹽性評(píng)價(jià)與鑒定，確定其耐鹽閾值；對實(shí)驗(yàn)室及大田均穩(wěn)定表現(xiàn)的耐鹽及敏鹽種質(zhì)，可作為狗牙根耐鹽分子機(jī)制的研究材料，為研究狗牙根耐鹽機(jī)制及選育耐鹽品種奠定基礎(chǔ)。

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Evaluation of the salt resistance of theCynodondactylongermplasm from Xinjiang during the seed germination period

CHAI Yan1, SUN Zong-Jiu1,2*, LI Pei-Ying1,2, BADEMU Qiqige1, ZHANG Xiang-Xiang1, YANG Jing1

1.CollegeofGrasslandandEnvironmentSciences,XinjingAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.KeyLaboratoryofGrasslandResourcesandEcologyofXinjiang,Urumqi830052,China

The aim of these experiments was to determine the differences in salt resistance amongCynodondactylongermplasm collected from Xinjiang. The relative germination rate, relative germination energy, germination index, and the length of the radical and plumule of 50C.dactylonaccessions were measured with the paper germination method under 0 (control), 0.4%, 0.8%, 1.2%, and 1.6% NaCl stress. Then, a synthetic evaluation of salt-resistance was conducted using the cluster analysis method. As the salt concentration increased, the relative germination rate, relative germination energy, and germination index ofC.dactylonsignificantly decreased, and the length of the radical and plumule first increased then decreased, and peaked at 0.4% NaCl. As the salt concentration increased, the variation coefficient of all indexes increased. The variation coefficient under 1.6% salt stress was more than 2.0 times that in the control (no NaCl). The semi-lethal NaCl concentration for theC.dactylongermplasm was 1.28% (variation coefficient, 45.66%) and 1.2% NaCl was the optimum concentration to evaluate the salt tolerance ofC.dactylon. The comprehensive cluster analysis of 50 XinjiangC.dactylonaccessions identified Cd012 as the most salt-tolerant accession; Cd019, Cd021, Cd020, and Cd054 as moderately salt-tolerant accessions; and Cd001, Cd033, Cd035, Cd057, and Cd059 as salt-sensitive accessions.

Cynodondactylon; salt resistance; seed germination period; Xinjiang; cluster analysis

10.11686/cyxb2016428

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-11-14；改回日期：2017-02-14

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31160477)和新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014211A027)資助。

柴艷(1992-)，女，新疆麥蓋提人，在讀碩士。E-mail：799272943@qq.com *通信作者Corresponding author. E-mail：nmszj@21cn.com

柴艷, 孫宗玖, 李培英, 巴德木其其格, 張向向, 楊靜. 新疆狗牙根種質(zhì)芽期耐鹽性綜合評(píng)價(jià). 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26(8): 154-167.

CHAI Yan, SUN Zong-Jiu, LI Pei-Ying, BADEMU Qiqige, ZHANG Xiang-Xiang, YANG Jing. Evaluation of the salt resistance of theCynodondactylongermplasm from Xinjiang during the seed germination period. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(8): 154-167.