酸棗種質(zhì)資源耐鹽堿砧木篩選

馮一峰，吳翠云，周曉鳳，郭雪飛，王 艷

(1.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆阿拉爾　843300；2.南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，塔里木大學，新疆阿拉爾　843300；3.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一師農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，新疆阿拉爾　843300)

0　引 言

【研究意義】植物在鹽堿條件下，表現(xiàn)出的形態(tài)學特征是逆境環(huán)境對植物生長影響的綜合特征反映[1]。植物在鹽堿條件下的生長狀態(tài)和成活率是植物耐鹽堿脅迫能力的具體體現(xiàn)，可作為植物耐鹽性的最初評價指標。棗(ZiziphusjujubaMiLL.)，為鼠李科(Rhamnaceae)棗屬(ZiziphusMiLL.)，落葉小喬木，原產(chǎn)于中國，已有3 000多年的栽培歷史。新疆的環(huán)境條件種植紅棗，其品質(zhì)比內(nèi)地種植的品質(zhì)表現(xiàn)更好，已經(jīng)成為南疆農(nóng)民增收的主要經(jīng)濟作物之一。紅棗種植面積不斷擴大的同時，水資源的缺乏和對土地的使用管理不當，使得土壤鹽漬化程度日益加重，南疆鹽堿地面積已達60×104hm2(900多萬畝)，占總耕地面積的43%[2]。當土壤中可溶性鹽堿含量累積到一定量時，直接影響棗樹生長以及紅棗果實產(chǎn)量和品質(zhì)，合理開發(fā)利用鹽堿地，是南疆地區(qū)亟需解決的問題。南疆棗種植面積巨大，利用種植耐鹽堿棗樹改良鹽堿地的是最為有效并且生態(tài)的方法[3]。酸棗和棗的親緣關(guān)系較近，嫁接排異率低，生產(chǎn)上大多用酸棗作為紅棗的砧木[4-6]，棗樹耐鹽堿問題就是解決棗樹砧木酸棗的耐鹽堿。因此，篩選抗鹽堿性強的酸棗品系作為紅棗砧木，對提升地方經(jīng)濟發(fā)展和紅棗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展均有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】目前國內(nèi)外對酸棗的研究主要集中在抗性差異方面[7-9]。【本研究切入點】關(guān)于抗鹽堿酸棗砧木的篩選研究鮮見報道。以當?shù)佧}堿土壤條件下生長較好的不同種源地酸棗無性繁殖產(chǎn)生的幼苗為試材，模擬田間混合鹽堿試驗，通過對照和處理酸棗外觀指標以及生理指標的測定，研究不同品系酸棗根蘗苗在混合鹽堿條件下的表現(xiàn)。【擬解決的關(guān)鍵問題】分析混合鹽堿條件下，酸棗根蘗苗眾多指標與耐鹽堿性的關(guān)系，進行隸屬函數(shù)評價，篩選出耐鹽堿酸棗品系，加以推廣應(yīng)用進而獲得穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的紅棗果品。

1　材料與方法

1.1　材 料

從塔里木大學園藝試驗站內(nèi)酸棗種質(zhì)資源圃500余份酸棗種植資源中，篩選出10份生長勢強、節(jié)間粗短、稈徑粗壯的酸棗品系，其根蘗苗為供試材料。

1.2　方 法

1.2.1根蘗苗產(chǎn)生與培養(yǎng)

2017年4月底，根據(jù)500余份酸棗種植資源在鹽堿地的生長情況，篩選出10株長勢良好的酸棗品系，標記S1、S2……S10，用鐵鍬在其莖干周圍40 cm處對其根部進行輕割處理，促進根蘗苗的產(chǎn)生。5月中旬按標號取出優(yōu)質(zhì)酸棗根蘗苗10組，標記S1～S10，每組15株，生根處理后植入溫室內(nèi)10個栽培槽中進行無土栽培。任意取15株根蘗苗植入栽培槽中以相同方式培養(yǎng)，作為對照S0。各栽培槽基質(zhì)比例一致，珍珠巖∶蛭石∶草炭= 1∶1∶1，采用營養(yǎng)液澆灌設(shè)備澆灌。表1

表1營養(yǎng)液組成成分及含量
Table1Nutrient solution composition and content

大量元素　Alargenumberofelements(mg/L)Ca(NO3)2·4H2OMgSO4·7H2OKNO3NH4H2PO4945809493153微量元素　Traceelements(mg/L)Fe-EDTAH3BO3MnSO4·H2OZnSO4·7H2OCuSO4·5H2OH8MoN2O4322 861 610 220 080 02

1.2.2鹽堿處理及指標測定

新疆南疆地區(qū)土壤中的鹽堿組分主要為碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉和硫酸鈉[10]，模擬田間試驗選用這四種鹽堿液的混合液進行處理。待根蘗苗營養(yǎng)液澆灌下生長60 d后，分別用配比為Na2CO3∶NaHCO3∶NaCl∶Na2SO4=1∶1∶1∶1、濃度為0.6%的混合鹽堿液滴灌，每次滴灌5 min，達到透灌的標準，2 d滴灌一次(對照S0只澆營養(yǎng)液，不滴鹽堿液)，同時營養(yǎng)液澆灌不停止。30 d后，部分葉片變黃，有些開始脫落，調(diào)查10份材料的鹽害指數(shù)，篩選出一些耐鹽堿性較強的酸棗根蘗苗，測定其他指標再進一步篩選。

1.2.3測定指標

1.2.3.1酸棗根蘗苗鹽害指數(shù)調(diào)查

觀察混合鹽堿液處理下酸棗根蘗苗的葉片形態(tài)、色澤的變化。受害分級標準：0級：葉片伸展，生長正常,未受害；1級：30%葉片邊緣干枯或黃化；2級：50%葉片變黃及少量莖段干枯；3級：80%葉片變黃，50%葉片脫落；4級：葉片全部脫落，植株枯死。鹽害指數(shù)(%)=∑(代表級數(shù)×株數(shù))/(最高級值×總株數(shù))×100%。

1.2.3.2酸棗根蘗苗的生長指標測定

采用數(shù)顯游標卡尺測定酸棗根蘗苗的株高、根長、莖粗，用千分之一天平稱取根蘗苗單株鮮重。

1.2.3.3酸棗根蘗苗葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)測定

將采回實驗室的完整葉片用蒸餾水洗凈，用濾紙吸干水分，去葉緣和葉中脈剪碎混勻待測。葉片葉綠素含量采用乙醇浸提法[11]；可溶性總糖含量采用蒽酮-硫酸比色法；可溶性蛋白采用考馬斯亮藍染色法[12]；Pro含量采用酸性茚三酮法[12]；MDA含量采用硫代巴比妥酸法測定[13]。

1.3　數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)均采用DPS7.05和Excel軟件進行統(tǒng)計分析。采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法，評價不同品系酸棗根蘗苗抗鹽堿性。

2　結(jié)果與分析

2.1　鹽堿脅迫條件下各根蘗苗的鹽害指數(shù)

研究表明，處理完成后，對照植株鹽害指數(shù)為0.00%，均未出現(xiàn)受害癥狀。處理期間未受其他因素干擾，處理植株所表現(xiàn)的受害癥狀完全由鹽堿所致。相同濃度鹽堿液處理條件下，不同酸棗品系根蘗苗的受害程度差異較大，其中S4全部死亡，S2、S5、S7、S8的鹽害指數(shù)均超過50%，鹽害指數(shù)低于50%的有5份材料，分別是S1、S3、S6、S9和S10，在0.6%的混合鹽堿液滴灌條件下S6和S10的耐鹽堿性較強，鹽害指數(shù)僅為25.94%和18.33%，確定耐鹽堿性，需要對鹽害指數(shù)低于50%的這5份材料進行進一步的指標測定和分析，運用隸屬函數(shù)評價確定出一份耐鹽堿酸棗品系。表2

表2鹽堿脅迫下不同酸棗品系根蘗苗的鹽害指數(shù)
Table2Under different salinity stress strain of different jujube root tillers salt injury index

材料MaterialS0S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10鹽害指數(shù)Saltinjuryindex(%)0 0030 2850 5332 6510072 5625 9495 8393 7531 6718 33

注：同列數(shù)據(jù)不同小寫字母表示有差異顯著(P<0.05)，下同

Note: Different louercase letters after the same column data indicate significant difference (P<0.05), the same as below

2.2　鹽堿脅迫對酸棗根蘗苗生長指標的影響

研究表明，鹽堿條件下各份材料的株高間差異較大，S9和S10株高顯著高于其它3份材料，S10在鹽堿條件下株高最大，平均9.64 cm；各組材料根長差異明顯，S10的根長最長，達到了99.62 mm，顯著高于其他4份材料，S6的根最短，僅為60.12 mm；5份材料在鹽堿條件下莖粗的差異不明顯，均在2 mm左右；各材料在相同濃度鹽堿液處理下單株鮮重間均存在顯著性差異，其中S10的單株鮮重最大，平均為6.24 g，顯著高于其它4組材料，S6單株鮮重最小，僅為4.47 g，顯著低于其它4組材料。表3

表3鹽堿脅迫下不同品系酸棗根蘗苗生長指標比較
Table3Growth index comparison of different jujube root tillers under salinity stress

材料Material株高Plantheight(cm)根長Rootlength(mm)莖粗Thickstems(mm)單株鮮重Freshweightperplant(g)S18 65c±0 1676 01b±1 612 03a±0 034 95d±0 12S39 28b±0 1964 15c±0 862 07a±0 065 44c±0 48S69 2b±0 1360 12c±1 272 06a±0 034 47e±0 33S99 51ab±0 2469 78bc±1 082 10a±0 035 82b±0 17S109 64a±0 1099 62a±0 632 06a±0 026 24a±0 25

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示有差異顯著(P<0.05)，下同

Note: Different lowercase letters after the same column data indicate significant difference(P<0.05)，the same as below

2.3　鹽堿脅迫條件下酸棗根蘗苗葉片生理指標的含量比較

研究表明，不同酸棗根蘗苗在同一濃度鹽堿液澆灌處理下葉片生理指標之間存在一定差異。5份材料中，S9、S10的葉片葉綠素含量較高，顯著高于其它3份材料，其中S9葉片葉綠素含量達到了0.77 mg/g；從葉片中Pro含量來看，5份材料間沒有顯著差異，含量最低的S6比最高的S9只小了4.43 μg/g；就鹽堿脅迫條件下葉片中可溶性總糖、可溶性蛋白含量來看，材料S10均最高，顯著高于其他4份材料，可溶性蛋白含量最高的S10是可溶性蛋白含量最低的S3的2.74倍；鹽堿脅迫條件下5種酸棗品系根蘗苗葉片中的MDA含量差異顯著，S3葉片中的MDA含量最高，S1葉片中的MDA含量最高，兩者相差1.92 μmol/g。表4

表4鹽堿脅迫條件下不同酸棗品系根蘗苗葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量比較
Table4Leaf osmotic regulation of material content compare Under salinity stress on different jujube root tillers

材料Material葉綠素含量Chlorophyllcontent(mg/g)Pro含量Procontent(ug/g)可溶性總糖含量Totalsolublesugarcontent(%)可溶性蛋白含量Solubleproteincontent(mg/g)MDA含量MDAcontent(umol/g)S10 45c±0 0362 16a±0 6517 45c±0 6394 88b±6 260 83d±0 12S30 54b±0 0361 55a±0 3219 21c±1 0955 82c±4 242 75a±0 35S60 29d±0 0159 08a±1 8723 38b±1 5792 82b±5 721 89c±0 09S90 77a±0 0363 51a±1 0018 62c±0 3396 02b±6 482 24b±0 51S100 65a±0 0262 38a±1 9832 49a±1 02152 90a±4 212 23b±0 48

2.4　不同酸棗品系根蘗苗耐鹽堿性綜合評價

對不同酸棗品系根蘗苗耐鹽堿性綜合評價，首先要確定各評價指標權(quán)重，進行歸一化處理將評價指標數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)換矩陣，最后將其與各指標組分的權(quán)重矩陣進行運算，得到最終的隸屬函數(shù)評價結(jié)果[14]。

根據(jù)各測定指標的價值賦予其相應(yīng)的權(quán)重。表5

表5酸棗根蘗苗生長、生理指標權(quán)重
Table5Wild jujube root growth and Physiological indexes weight

耐鹽堿指標Saltresistanceindex株高Plantheight根長Rootlength莖粗Thickstems單株鮮重Freshweightperplant葉片葉綠素Chlorophyllcontent葉片ProProcontent葉片可溶性總糖Totalsolublesugarcontent葉片可溶性蛋白Solubleproteincontent葉片MDAMDAcontent鹽害指數(shù)Saltinjuryindex權(quán)重Theweight0 150 100 100 150 050 050 060 060 060 22

計算各指標隸屬函數(shù)值：已知株高、根長、莖粗、單株鮮重、葉綠素、Pro、可溶性糖、可溶性蛋白含量等指標和植物耐鹽堿性呈正相關(guān)，鹽害指數(shù)、MDA含量和植物耐鹽堿性呈負相關(guān)[15-18]，故株高等指標采用下方隸屬函數(shù)值計算方法[19 ]中公式(1)計算，鹽害指數(shù)和MDA采用公式(2)計算，由此計算出隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)換矩陣。表6

隸屬函數(shù)值計算公式:

(1)

反隸屬函數(shù)值計算公式:

(2)

注：Xi為指標測定值，Xmax、Xmin為所有參試材料某一指標的最大值和最小值。

表6隸屬函數(shù)值轉(zhuǎn)換矩陣
Table6Membership function transformation matrix

材料MaterialS1S3S6S9S10株高Plantheight0 37170 34610 31350 57300 7169根長Rootlength0 40230 10200 00000 24451 0000莖粗Thickstems0 00000 57140 42851 00000 4285單株鮮重Freshweightperplant0 27110 54800 00000 76271 0000葉綠素Chlorophyllcontent0 33330 52080 00001 00000 7500脯氨酸Procontent0 93660 90760 79071 00000 0000可溶性總糖Totalsolublesugarcontent0 00000 11700 39420 07771 0000可溶性蛋白Solubleproteincontent0 40230 00000 38120 41401 0000丙二醛MDA1 00000 00000 44680 26560 2734鹽害指數(shù)Saltinjuryindex0 00000 34760 37990 39221 0000

表7隸屬函數(shù)評價結(jié)果
Table7Membership function evaluation results

材料MaterialS1S3S6S9S10隸屬函數(shù)評價集合Membershipfunctionevaluationcollection0 38450 36280 31380 49030 6792綜合評價排序Integratedevaluationsort34521

3　討 論

植物在鹽堿脅迫條件下會產(chǎn)生明顯的生長發(fā)育遲緩，生長抑制是植物響應(yīng)鹽堿生境最直觀的生理表現(xiàn)，幼苗長勢是植物體早期耐鹽堿性鑒定及對耐鹽堿個體、品種早期選擇的基礎(chǔ)[20]。研究使用鹽害指數(shù)分析方法，確定10份材料外觀表現(xiàn)在鹽堿環(huán)境中的外觀表現(xiàn)，篩選出表現(xiàn)較好的5份材料。

不同品系酸棗根蘗苗在相同鹽堿濃度脅迫下株高、根長、單株鮮重差異較大，莖粗指標無顯著差異，可能是鹽堿脅迫條件對酸棗幼苗莖粗傷害程度較小，與季平[21]在鹽堿脅迫對大豆的研究結(jié)果一致。

葉綠素是光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，在高濃度鹽堿條件下葉綠素含量急劇下降，其含量的高低在一定程度上能反映植物耐鹽堿性的強弱[22]。

滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量是比較植物耐鹽堿能力大小的一個重要指標，脅迫作用使植物的代謝物質(zhì)發(fā)生改變,一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)相繼生成并積累,植物體內(nèi)的大分子物質(zhì)會分解成一些具有親水性的小分子物質(zhì),可以在逆境條件下維持植物細胞膨壓,使植物細胞免受傷害或傷害減輕?？扇苄蕴恰ro是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[23],可以較好的反應(yīng)植物在逆境中的自我保護能力。有關(guān)研究表明，逆境下植物體內(nèi)會積累大量的Pro[24-26]，但研究中，在0.6%鹽堿脅迫下不同品系酸棗根蘗苗葉片中Pro含量差異不明顯，可能是因為Pro在0.6%鹽堿脅迫下對酸棗根蘗苗的抗鹽堿性作用不明顯，與趙俊香等[27 ]在鹽堿脅迫對菊芋幼苗生長的影響研究結(jié)果類似。鹽堿脅迫往往會使可溶性蛋白含量增加并且有可能誘導植物產(chǎn)生一些新的蛋白，這些蛋白直接參與植物對不良環(huán)境的適應(yīng), 對其在不利環(huán)境條件下的生長發(fā)育有積極作用[28]。植物遭受逆境脅迫時細胞膜首先會受到傷害，MDA是植物膜脂過氧化的產(chǎn)物，MDA含量越高，說明植物受傷害的程度越大[29]。王光野等[30]研究表明隨著鹽濃度的升高，鹽堿脅迫已經(jīng)超過了灰綠藜的耐受范圍，導致 MDA 含量急劇升高。研究將MDA作為耐鹽堿性指標之一，將MDA含量作為耐鹽堿性強弱的因子之一。

4　結(jié) 論

模仿當?shù)靥镩g土壤鹽堿情況，對不同品系酸棗根蘗苗進行相同濃度鹽堿液澆灌試驗。在0.6%鹽堿脅迫條件下不同品系酸棗根蘗苗在鹽害指數(shù)、苗高、根長、單株鮮重以及葉片生理指標等方面差異明顯；通過根蘗苗在鹽堿脅迫下的鹽害指數(shù)初步篩選出5份耐鹽堿材料，根據(jù)其他抗性指標的測定與分析，運用隸屬函數(shù)綜合評價方法對不同品系酸棗根蘗苗進行評價，得出酸棗根蘗苗耐鹽堿性由強到弱順序為S10>S9>S1>S3>S6，酸棗根蘗苗品系中S10為最耐鹽堿材料，可將其母株無性繁殖擴繁進行推廣應(yīng)用。

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