基于灰色關(guān)聯(lián)分析的亞麻芽期耐鎘鑒定指標(biāo)的選取

張加強，史小華

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 花卉研究開發(fā)中心，浙江 杭州 311202)

基于灰色關(guān)聯(lián)分析的亞麻芽期耐鎘鑒定指標(biāo)的選取

張加強，史小華

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 花卉研究開發(fā)中心，浙江 杭州 311202)

通過測定不同濃度鎘脅迫處理下亞麻芽期的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡易活力指數(shù)、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度和生物量等9項指標(biāo)，運用灰色關(guān)聯(lián)分析對亞麻芽期耐鎘鑒定指標(biāo)進行評價和篩選。結(jié)果表明，鎘脅迫明顯抑制了亞麻的發(fā)芽，鎘濃度越高，對亞麻發(fā)芽的抑制作用越大；各指標(biāo)之間存在不同程度的相關(guān)關(guān)系，生物量與其他8個指標(biāo)間呈極顯著正相關(guān)；相對發(fā)芽率、發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度和發(fā)芽指數(shù)4個指標(biāo)與生物量有較強的關(guān)聯(lián)度，可作為亞麻芽期耐鎘鑒定的有效指標(biāo)。

亞麻； 芽期； 鎘脅迫； 灰色關(guān)聯(lián)度分析

據(jù)2014年《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》指出，我國的耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂[1]。部分農(nóng)田土壤重金屬污染處于輕度污染到中度污染之間，其中Pb、Cd污染較為嚴(yán)重[2]。研究表明，在植物體內(nèi)積累的重金屬通過生物鏈進入人體，最終危害人類健康。Cd是危害最大的重金屬污染物之一，而不同作物對Cd脅迫的耐性存在種間和種內(nèi)差異[3-4]。亞麻是非食用的纖維作物，是理想的富集土壤重金屬污染的植物[5]。由于亞麻品種間耐鎘性差異較大，選擇合理的耐鎘評價指標(biāo)則成為首要解決的問題。在以往植物耐鎘性指標(biāo)評價的研究中，多采用相關(guān)性[6]、主成分分析[7]和隸屬函數(shù)法[8]等研究分析方法，而這些評價存在一定的局限性，如研究對象必須遵守正態(tài)分布，只針對大樣本，或是忽略了各性狀與研究目標(biāo)的聯(lián)系程度，而灰色關(guān)聯(lián)分析方法可彌補以上不足，具有可克服人為主觀因素、要求的樣本數(shù)量少、不受數(shù)學(xué)理論分布的限制、方法簡單、結(jié)果客觀等優(yōu)點[9]，近年來被廣泛應(yīng)用于品種比較、產(chǎn)量和品質(zhì)評價及品種資源的篩選等方面[10-11]。目前，鮮有灰色關(guān)聯(lián)分析應(yīng)用于亞麻耐鎘指標(biāo)的篩選和評價的報道。本研究以亞麻為材料，采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，對不同濃度鎘脅迫下亞麻種子萌發(fā)期的鑒定指標(biāo)進行評價和篩選，以期建立亞麻耐鎘鑒定指標(biāo)及評價方法，為植物耐鎘品種的選育提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 種子培養(yǎng)及脅迫處理

挑選籽粒飽滿的亞麻種子，先經(jīng)體積分?jǐn)?shù)70%酒精浸泡1 min，再用蒸餾水沖洗3次，將種子置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿置50粒亞麻種子，用蒸餾水作為對照，處理組加入20、80、160、320、400和800 mg·L-1的Cd2+溶液，設(shè)3次重復(fù)，置于25 ℃培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽，期間及時補充處理液。

1.2 種子萌發(fā)觀察及耐鹽指標(biāo)計算

種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)為胚芽長大于或等于1/2種子長，每天統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)，并用電子天平稱量補充因蒸發(fā)散失的處理液。在試驗的第7天，每皿隨機選取5株幼苗，測量其鮮重，結(jié)果取總平均值，計算生物量。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡易活力指數(shù)、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率和平均發(fā)芽速度。

發(fā)芽勢=第3天的發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子數(shù)×100；

發(fā)芽率/%=第7天的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100；

發(fā)芽指數(shù)=ΣGt/Dt，其中Gt為t時間內(nèi)的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×根芽鮮重；

簡易活力指數(shù)=根芽鮮重×發(fā)芽率；

相對發(fā)芽勢=處理發(fā)芽勢/對照發(fā)芽勢×100；

相對發(fā)芽率=處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率×100；

平均發(fā)芽速度=∑(D×n)/∑n，其中D為從種子置床起計算天數(shù)，n為相應(yīng)的發(fā)芽粒數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理利用Excel 2010進行處理，采用DPS 7.05 軟件進行差異顯著性分析(LSD法)、相關(guān)性和灰色關(guān)聯(lián)分析[12]。根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，其中將鎘脅迫下的亞麻種子生物量設(shè)為參考數(shù)列，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡易活力指數(shù)、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度8個性狀指標(biāo)設(shè)為比較數(shù)列；計算得出各性狀指標(biāo)和生物量的灰色關(guān)聯(lián)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 亞麻種子萌發(fā)期的耐鎘性評價

由表1可知，隨著鎘脅迫處理濃度的升高，亞麻種子萌發(fā)生長受抑制程度逐漸增強，表現(xiàn)為各項測定指標(biāo)值逐漸降低。與對照相比，在鎘濃度為20 mg·L-1時，亞麻的發(fā)芽勢下降3.33%，發(fā)芽率下降13.34%，兩者下降幅度都很小，均未達(dá)到顯著水平；隨著鎘濃度的繼續(xù)升高，亞麻種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率降幅均大幅增加。當(dāng)鎘濃度為80 mg·L-1時，亞麻的發(fā)芽勢和發(fā)芽率分別下降16.66%和16.67%，差異均達(dá)顯著水平；而當(dāng)鎘濃度為320 mg·L-1時，亞麻的發(fā)芽勢和發(fā)芽率降幅都達(dá)到極顯著水平。在生物量的變化中，鎘濃度為20～320 mg·L-1時，相比對照，處理組未達(dá)到顯著水平；但當(dāng)其鎘濃度升高至400 mg·L-1時，差異達(dá)到顯著或極顯著水平。其他指標(biāo)均表現(xiàn)出與發(fā)芽勢、發(fā)芽率和生物量相似的變化趨勢，表明鎘脅迫明顯抑制了亞麻的發(fā)芽，鎘濃度越高，對亞麻發(fā)芽的抑制作用越大。

表1 不同鎘脅迫濃度下亞麻種子萌發(fā)期的耐鎘性狀指標(biāo)及差異顯著性

注：同列無相同大、小寫字母分別表示在0.01和0.05水平差異顯著。

2.2 亞麻種子萌發(fā)期耐鎘指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表2可知，鎘脅迫下亞麻種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡易活力指數(shù)、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度與生物量之間均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.963 9、0.975 5、0.973 3、0.972 6、0.984 4、0.963 9、0.975 5及0.974 6。由此可以看出，各單項指標(biāo)在亞麻耐鎘評價中均起到不同的作用，同時存在著內(nèi)在聯(lián)系，因此僅依據(jù)單項指標(biāo)不能準(zhǔn)確評價亞麻的耐鎘能力大小。

2.3 亞麻種子萌發(fā)期的耐鎘指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)分析

由于各指標(biāo)的單位不統(tǒng)一，首先需將數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，再進行灰色關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果見表3。

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，關(guān)聯(lián)度越大，說明比較數(shù)列和參考數(shù)列間的相互關(guān)系越密切[9-11]。由表4可知，鎘脅迫條件下，上述8個耐鎘指標(biāo)與生物量關(guān)聯(lián)度值從大到小依次為相對發(fā)芽率、發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢、相對發(fā)芽勢、簡易活力指數(shù)和活力指數(shù)。由此可以看出，生物量與相對發(fā)芽率、發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度和發(fā)芽指數(shù)的關(guān)聯(lián)度列前4位。

表2 鎘脅迫下亞麻種子萌芽期8個耐鎘指標(biāo)與生物量間的相關(guān)系數(shù)

注：*，**分別表示在0.05和0.01水平顯著相關(guān)。

表3 原始數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)

表4 鎘脅迫下亞麻種子萌芽期耐鎘指標(biāo)與生物量間的關(guān)聯(lián)度

3 小結(jié)

種子萌發(fā)和生長狀況是評價重金屬耐性的重要指標(biāo)，而生物量可以綜合反映植物受脅迫的程度，是植物對各種環(huán)境反應(yīng)的最終結(jié)果[6，13]。本試驗引入灰色關(guān)聯(lián)分析法對亞麻耐鎘指標(biāo)進行綜合評價，灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，鎘脅迫下，亞麻種子的相對發(fā)芽率、發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度和發(fā)芽指數(shù)與生物量有較強的關(guān)聯(lián)度，因此，這4個性狀可以作為評價亞麻芽期的耐鎘鑒定指標(biāo)。

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收入日期：2017-07-24

杭州市科技發(fā)展計劃項目(20140432B39)

張加強，男，助理研究員，從事麻類、花卉的育種、栽培及分子生物學(xué)研究，E-mail：zhangqiang414@126.com。

文獻(xiàn)著錄格式：張加強，史小華. 基于灰色關(guān)聯(lián)分析的亞麻芽期耐鎘鑒定指標(biāo)的選取[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(10)：1714-1716.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171011

S564

A

0528-9017(2017)10-1714-03

(責(zé)任編輯張瑞麟)