NaCl脅迫對(duì)西瓜種子發(fā)芽的影響

朱迎春，孫德璽，鄧 云，安國林，李衛(wèi)華，司文靜，劉君璞

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所 鄭州 450009)

土壤鹽漬化對(duì)農(nóng)業(yè)的威脅是一個(gè)全球性問題[1]。目前全世界鹽漬土約10億hm2，約占陸地總面積的6.7%，已成為僅次于干旱的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的第二大非生物脅迫[2]。我國鹽堿地總面積約為0.99億hm2，約占中國國土面積的1/3，主要分布在中國東北、華北、西北內(nèi)陸地區(qū)以及長江以北沿海地帶[3]。土壤鹽漬化對(duì)農(nóng)業(yè)，尤其是對(duì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展造成嚴(yán)重影響，主要原因是設(shè)施栽培復(fù)種指數(shù)高，施肥、灌溉、耕作頻率大，加之設(shè)施內(nèi)封閉或半封閉的特定環(huán)境條件，使得設(shè)施內(nèi)溫度高、土壤蒸發(fā)量大，土壤表層鹽分積聚日趨嚴(yán)重[4]。土壤鹽漬化已成為國內(nèi)外設(shè)施蔬菜栽培中普遍存在的問題，嚴(yán)重影響了栽培設(shè)施的利用效率，不利于設(shè)施蔬菜栽培的可持續(xù)發(fā)展[5]。通過篩選和培育耐鹽作物來改良、利用鹽堿地被認(rèn)為是具有經(jīng)濟(jì)和生態(tài)雙重效益的解決方案[6]。

近年來，隨著土壤鹽堿化和西瓜保護(hù)地栽培面積的迅速增加，土壤次生鹽漬化問題成為影響西瓜設(shè)施栽培的一大難題，因此，選育耐鹽性強(qiáng)的西瓜品種對(duì)于發(fā)展西瓜設(shè)施栽培具有重要意義。筆者以52份西瓜為材料，研究鹽脅迫對(duì)西瓜種子發(fā)芽特性的影響，旨在為西瓜耐鹽資源的篩選、種質(zhì)資源評(píng)價(jià)、耐鹽育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所52份西瓜品種、自交系等為試驗(yàn)材料，具體名稱見表1。

表1 供試材料編號(hào)與名稱

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2017年11月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所人工培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行。選用52份西瓜材料進(jìn)行耐鹽篩選試驗(yàn)，NaCl脅迫濃度參考王志強(qiáng)等[6]選用180 mmol·L-1。將種子編號(hào)放入網(wǎng)袋，分別放入 0(對(duì)照)、180 mmol·L-1的 NaCl溶液中，室溫下浸種24 h，撈出種子備用；種子培養(yǎng)方法:在90 mm培養(yǎng)皿上鋪1 cm的海綿，倒入和浸種濃度相同的NaCl溶液，放置30粒種子，3次重復(fù)，于30℃條件下培養(yǎng)。培養(yǎng)期間每天觀察并記錄發(fā)芽種子數(shù)(以種子露白2 mm作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn))，直至試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)結(jié)束前測定發(fā)芽種子的平均莖粗、根粗、莖長、根長、根干鮮質(zhì)量、莖干鮮質(zhì)量，并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

1.2.2 測定項(xiàng)目 種子發(fā)芽率/%＝發(fā)芽的種子粒數(shù)/供試種子粒數(shù)×100%；相對(duì)發(fā)芽率/%＝處理發(fā)芽種子粒數(shù)/對(duì)照發(fā)芽種子粒數(shù)×100；其他種子發(fā)芽指標(biāo)的相對(duì)值計(jì)算方法同上。用電子秤稱干鮮質(zhì)量，用直尺測量莖和根的長度，并記錄。參照劉妍妍等[7]的方法計(jì)算各指標(biāo)隸屬函數(shù)值，且進(jìn)行耐鹽性分級(jí)(表2)。隸屬函數(shù)值Xi=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，其中Xmax和Xmin分別表示該指標(biāo)的相對(duì)值在所有品種中的最大值和最小值。耐鹽指數(shù)是各指標(biāo)隸屬函數(shù)值的平均值。最后根據(jù)耐鹽性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各個(gè)西瓜材料的耐鹽性進(jìn)行等級(jí)劃分。西瓜材料的耐鹽指數(shù)越大，耐鹽等級(jí)評(píng)價(jià)越高，說明其耐鹽性就越強(qiáng)。

表2 西瓜耐鹽性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 數(shù)據(jù)整理與作圖采用Microsoft Excel 2010軟件，用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種西瓜發(fā)芽指標(biāo)的相對(duì)值

用NaCl溶液處理52份西瓜種子，發(fā)現(xiàn)不同西瓜材料間種子發(fā)芽能力差異顯著。由表3可知，只有34%的材料相對(duì)發(fā)芽率在60%以上，將近50%的材料相對(duì)發(fā)芽率為 0。37 號(hào)(‘綠冠’)、47 號(hào)(‘鄭抗10 號(hào)’)、39 號(hào)(‘品冠’)的相對(duì)發(fā)芽率≥1.00，說明180 mmol·L-1NaCl溶液脅迫對(duì)這3個(gè)品種的發(fā)芽率沒有明顯影響。

2.2 不同西瓜材料各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值和耐鹽指數(shù)

由表4可以看出，46號(hào)的耐鹽指數(shù)最高(0.72)，其他材料均未達(dá)到0.60，其次是51號(hào)和52號(hào)，其耐鹽指數(shù)略低于0.60，其他有13份材料的耐鹽指數(shù)略大于0，有15份西瓜材料的耐鹽指數(shù)最低，為0。從耐鹽等級(jí)分析結(jié)果可以看出，46號(hào)材料(‘鄭抗 9 號(hào)’)為耐鹽材料，51 號(hào)(‘中科 6 號(hào)’)和52號(hào)(‘綠冠2號(hào)’)為中耐材料，‘三白瓜’‘大果黑美人’‘鄭抗1號(hào)’等13個(gè)品種為鹽敏感材料，而‘HQ-15’‘PI296341’‘ZXG01655’‘15S003’等15個(gè)品種為高敏感材料。

表3 鹽脅迫下不同西瓜材料發(fā)芽指標(biāo)的相對(duì)值

2.3 鹽脅迫下不同西瓜材料各性狀指標(biāo)相對(duì)值的相關(guān)性分析

通過對(duì)不同西瓜材料在鹽脅迫下的9個(gè)性狀指標(biāo)的相對(duì)值進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)性狀間的相關(guān)性都達(dá)到了顯著甚至是極顯著水平，結(jié)果見表5。發(fā)芽率與根部相關(guān)指標(biāo)(如根粗、根干質(zhì)量、根鮮質(zhì)量)呈極顯著相關(guān)，分別達(dá) 0.683、0.825、0.834，與莖部相關(guān)指標(biāo)(如莖粗、莖長、莖鮮質(zhì)量)呈顯著相關(guān)。莖干質(zhì)量除與根干質(zhì)量相關(guān)外，與其他性狀指標(biāo)沒有顯著相關(guān)性。根粗只與根部相關(guān)指標(biāo)呈極顯著相關(guān)，而與其他性狀指標(biāo)無顯著相關(guān)性。根鮮質(zhì)量與發(fā)芽率、根粗、根干質(zhì)量呈極顯著相關(guān)，與莖粗、莖長、根長呈顯著相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，根、莖鮮質(zhì)量與其他性狀指標(biāo)顯著相關(guān)，與戴海芳等[8]對(duì)不同基因型棉花鑒定指標(biāo)篩選的結(jié)果一致，張智猛等[9]對(duì)花生品種耐鹽性指標(biāo)篩選研究結(jié)果也同樣顯示，鮮質(zhì)量等其他生物量可以作為耐鹽鑒定的主要指標(biāo)。不同濃度的鹽脅迫導(dǎo)致燕麥和花生耐鹽性有變化，隨著NaCl溶液濃度增大，燕麥和花生各品種的耐鹽性會(huì)相對(duì)下降[10-11]。筆者采用的脅迫濃度是 180 mmol·L-1，更高濃度的鹽脅迫對(duì)西瓜耐鹽性的影響有待進(jìn)一步研究。低濃度鹽溶液對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，高濃度鹽溶液對(duì)種子萌發(fā)有抑制作用[12]。筆者采用的是180mmol·L-1NaCl，依然有少數(shù)品種相對(duì)發(fā)芽率大于1，說明此濃度對(duì)‘綠冠’‘品冠’‘鄭抗10號(hào)’材料的種子可能有促進(jìn)萌發(fā)的作用。利用種子的發(fā)芽特性作為鑒定指標(biāo)這一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已在耐鹽評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用[13]，本試驗(yàn)結(jié)果顯示，耐鹽材料‘鄭抗9號(hào)’‘中科6號(hào)’‘綠冠2號(hào)’的發(fā)芽率都較高，說明種子發(fā)芽特性指標(biāo)在西瓜耐鹽鑒定與評(píng)價(jià)中同樣適用。有研究表明，大部分發(fā)芽期表現(xiàn)耐鹽的材料到苗期依然會(huì)保持耐鹽性，因此，發(fā)芽期指標(biāo)可作為篩選耐鹽材料的初步篩選，從而減少后期工作量，節(jié)省人力、物力。筆者在本試驗(yàn)中只選取了發(fā)芽期的形態(tài)指標(biāo)，可用作西瓜耐鹽材料的初步篩選，但這些材料的苗期耐鹽性有待進(jìn)一步研究。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，52份西瓜材料耐鹽性差異較大，46 號(hào)材料(‘鄭抗 9 號(hào)’)為耐鹽材料，51 號(hào)(‘中科6號(hào)’)和52號(hào)(‘綠冠2號(hào)’)為中耐材料，‘三白瓜’‘大果黑美人’‘鄭抗1號(hào)’等13份材料為鹽敏感 材 料 ，而‘HQ-15’‘PI296341’‘ZXG01655’‘15S003’等15份材料為高敏感材料。

表4 鹽脅迫下不同西瓜材料各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值和耐鹽指數(shù)

表5 鹽脅迫下西瓜各性狀指標(biāo)相對(duì)值的相關(guān)性分析