100份辣椒種質資源的耐鹽綜合評價及耐鹽品種篩選

張濤　劉勇鵬　韓婭楠　常曉軻　姚秋菊

摘要：本研究以100份辣椒種質資源為材料，設置150 mmol/L NaCl脅迫處理，以蒸餾水為對照，分別統(tǒng)計種子發(fā)芽數(shù)，并對種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等指標進行分析，同時采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法及耐鹽分級對其進行耐鹽性評價。結果表明，耐鹽性排名前10位的辣椒種質資源為PC215、PC115-1、P24-7、PC88、PC330F3-1、PC210、PY353、PC311F3-1、PC200-2、PC349F3;PC308、PC236-2、PC66、PC289-2、PC220-1、PC28、PC267-1、PC323F3、PC237-3、PC135的耐鹽性較弱，排在后10位;PC135的相對鹽害率為100%，平均隸屬函數(shù)值為零，耐鹽性最差。

關鍵詞：辣椒;種質資源;耐鹽分級;耐鹽品種;模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法

中圖分類號：S641.302.4文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2020）05-0007-09

Abstract Under the stress of 150 mmol/L NaCl， the germination rate， germination potential， and germination index of 100 capsicum germplasm resources were analyzed， and their salt tolerance was evaluated by fuzzy membership function method and grading of salt tolerance. The results showed that the top 10 salt-tolerant germplasms were PC215， PC115-1， P24-7， PC88， PC330F3-1， PC210， PY353， PC311F3-1， PC200-2 and PC349F3. The salt tolerance of PC308， PC236-2， PC66， PC289-2， PC220-1， PC28， PC267-1， PC323F3， PC237-3 and PC135 was weaker， and they were ranked as the last 10. Among them， the relative alkali damage rate of PC135 was 100%， and its average membership function value was 0， so its salt tolerance was the worst.

Keywords Capsicum; Germplasm resources; Grading of sal tolerance; Salt tolerant germplasms; Fuzzy membership function method

土壤鹽漬化是影響現(xiàn)代農業(yè)生產及生態(tài)環(huán)境的一個世界性問題。目前全球鹽漬化土地面積達9.5億公頃，中國為3 600萬公頃，占可用耕地面積的5%左右，并且該比例還在不斷增加[1]。研究發(fā)現(xiàn)，土壤次生鹽漬化能夠抑制植物根系正常生長，影響光合作用，嚴重降低作物的產量及品質[2]。植物發(fā)生鹽害后，輕則生長受影響，重則死亡。因此，如何提高植物的抗鹽能力，以及研究鹽脅迫下種子萌發(fā)情況及后期的生長發(fā)育情況，一直是當前研究的焦點。

辣椒（Capsicum annuum L.）是世界性的重要蔬菜之一，是茄科辣椒屬一年生或多年生草本植物，富含大量維生素，具有降低膽固醇和抗過敏等作用，同時也是重要的調味品之一[3]。中國是世界上最大的辣椒生產國，種植面積達147萬公頃以上，總產量2 800多萬噸，接近世界總產量的一半。此外，辣椒產業(yè)也是我國最大的蔬菜發(fā)展產業(yè)，經濟產能居蔬菜首位[4]。伴隨著全球氣候變暖及地下水位的不斷上升，土壤鹽漬化問題日益加劇，嚴重制約著我國農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也成為我國辣椒產業(yè)發(fā)展的嚴重制約因素。種子發(fā)芽期是對逆境脅迫最敏感的時期[5]，可作為抗逆種質資源評價的重要時期。種子發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽率是植物抗逆育種的重要抗鹽性評價指標[6]?；诖?，本研究以100份辣椒種子為試材，設置150 mmol/L NaCl脅迫處理，以蒸餾水為對照，分別統(tǒng)計種子發(fā)芽數(shù)，并計算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及相對鹽害率等指標，同時采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法及耐鹽分級對其耐鹽性進行綜合評價，以期為辣椒耐鹽種質資源的開發(fā)利用和耐鹽新種質的創(chuàng)新及栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試100份辣椒種質資源分別為豫櫻1號、豫椒101、P24-7、P59-25、P174、P295、P300、P312、P336、P355、P358、PC11-15、PC17-7-1-1、PC18-9、PC19、PC27、PC28、PC32-1、PC41-7、PC44、PC45、PC54、PC56、PC58、PC63-1、PC64、PC66、PC68、PC70-17、PC73-2、PC79、PC82-20、PC86-2、PC88、PC96、PC99、PC107-1、PC110-1-1、PC111、PC112-1、PC113-1-3、PC115-1、PC135、PC195、PC200-2、PC210、PC213、PC215、PC219-1、PC220-1、PC221-1、PC231、PC236-2、PC236-3、PC237-3、PC242-2-1、PC246、PC247-1、PC266、PC267-1、PC268-1、PC270、PC282、PC284-1-1、PC285-1、PC287、PC289-2、PC308、PC311F3-1、PC312、PC318-2、PC319、PC320-1、PC323F3、PC324F3、PC325F3、PC328、PC329、PC330F3-1、PC335F3-1、PC336F3-2、PC337F3、PC338-1、PC340F3、PC34-19、PC341F3-1、PC342F3、PC349F3、PC351-1、PC352-1、PC353F3、PC356F3、PC357F3、PC359F3、PC362F3、PY28、PY48、PY351、PY352、PY353，由河南省農業(yè)科學院園藝研究所提供。

1.2 試驗方法

分別從上述100份辣椒種質資源中選取完整且籽粒飽滿的種子，先用蒸餾水反復沖洗 3 次，再于室溫下浸泡 8 h后，隨機排列在鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒。本試驗選用150 mmol/L NaCl溶液作為鹽脅迫試劑，使用該溶液浸濕上述濾紙對種子進行鹽脅迫處理，對照用等量蒸餾水浸濕，每處理3皿。將各處理培養(yǎng)皿編號后放入28℃培養(yǎng)箱中，每天下午增補1 mL溶液以維持培養(yǎng)皿內處理濃度不變，直至種子發(fā)芽。

1.3 測定指標及方法

每天觀察并記錄種子發(fā)芽數(shù)，種子發(fā)芽標準為胚根長超過種子長度的 1/2。由于辣椒品種不同，發(fā)芽具有不整齊特點，確定發(fā)芽觀察期為10 d。計算種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢、相對鹽害率等指標。

發(fā)芽率（%）=（發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100;

發(fā)芽指數(shù)=Σ（Gt/Dt），其中Gt為t日種子發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽天數(shù);

發(fā)芽勢（%）=第6天的累計發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100;

相對鹽害率（%）=（對照發(fā)芽率-鹽處理發(fā)芽率）/對照發(fā)芽率×100;

相對發(fā)芽勢（%）=鹽處理發(fā)芽勢/對照發(fā)芽勢×100;

相對發(fā)芽率（%）=鹽處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率×100;

相對發(fā)芽指數(shù)（%）=鹽處理發(fā)芽指數(shù)/對照發(fā)芽指數(shù)×100。

根據(jù)相對鹽害率劃分耐鹽性級別。1級：耐鹽性很強（相對鹽害率<20%）;3級：耐鹽性強（20%≤相對鹽害率<40%）;5級：耐鹽性中等（40%≤相對鹽害率<60%）;7級：耐鹽性弱（60%≤相對鹽害率<80%）;9級：耐鹽性很弱（相對鹽害率≥80%）[7]。

利用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法分別計算相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢和相對發(fā)芽指數(shù)的隸屬函數(shù)值[5]，再求取平均隸屬函數(shù)值進行不同辣椒種質資源的耐鹽性評價。計算公式：

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 WPS Execl 2007軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與作圖。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對100份辣椒種質資源種子發(fā)芽率的影響

由圖1可以看出，150 mmol/L NaCl脅迫下，PC17-7-1-1的種子發(fā)芽率最高，為96.00%，且與對照無明顯差異，耐鹽性最好;P174、PY48、PY351、PY353的種子發(fā)芽率較高，分別為94.67%、94.67%、92.67%、92.00%，明顯高于其它辣椒種質資源，略微低于對照，耐鹽性較強;PC99、豫椒101、P59-25、PY28、P295、P300、P336、PC195、PC285-1、PC329、PC335F3-1鹽脅迫下的種子發(fā)芽率均高于80%，也具有一定的耐鹽性;鹽脅迫下PC28、PC135、PC220-1、PC236-2、PC237-3、PC267-1、PC323F3的種子發(fā)芽率較低，與對照存在明顯差異，其中PC135的種子發(fā)芽率為零，耐鹽性最差。

2.2 鹽脅迫對100份辣椒種質資源種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖2可以看出，150 mmol/L NaCl脅迫下，P174、P336、P358、PC17-7-1-1、PC19、PC195、PC285-1、PY28、PY48、PY351、PY353的種子發(fā)芽指數(shù)較高，分別為42.44、30.15、32.7、30.58、33.75、37.65、30.96、42.89、32.9、30.38、37.58，其中部分辣椒種質的發(fā)芽指數(shù)高于對照。表明這11份辣椒種子活力強，發(fā)芽速度快，耐鹽性也相對較強，其中PY28的發(fā)芽指數(shù)最高，耐鹽性表現(xiàn)最好。PC28、PC54、PC56、PC63-1、PC66、PC79、PC82-20、PC135、PC213、PC215、PC220-1、PC236-2、PC237-3、PC267-1、PC289-2、PC308、PC323F3、PC34-19、PC357F3、PC362F3鹽脅迫下的發(fā)芽指數(shù)均在5以下，種子活力較低、發(fā)芽速度也相對緩慢，耐鹽性相對較弱。其中PC135、PC289-2、PC323F3、PC28的發(fā)芽指數(shù)均低于1，耐鹽性更弱。

2.3 鹽脅迫對100份辣椒種質資源種子發(fā)芽勢的影響

由圖3可以看出，150 mmol/L NaCl脅迫下，P174、P295、P336、P358、PC19、PC44、PC195、PC268-1、PC329、PY28、PY48、PY351、PY353的種子發(fā)芽勢相對較高，分別為92.67%、61.33%、67.33%、62.67%、66.00%、62.00%、78.67%、62.00%、60.67%、82.00%、76.67%、64.67%、72.00%。其中P174的種子發(fā)芽勢最強。PC54、PC66、PC79、PC82-20、PC267-1、PC34-19、PC357F3鹽脅迫下的種子發(fā)芽勢分別為4.00%、2.00%、0.67%、4.67%、2.00%、1.33%、3.33%，耐鹽性較弱。而PC28、PC135、PC220-1、PC236-2、PC237-3、PC289-2、PC323F3鹽脅迫下的種子發(fā)芽勢均為零。

2.4 鹽脅迫下100份辣椒種質資源種子的相對鹽害率及耐鹽分級

由表1可以看出，豫櫻1號、豫椒101、P24-7、P59-25、P174、P295、P300、P312、P336、P358、PC11-15、PC17-7-1-1、PC18-9、PC19、PC41-7、PC44、PC45、PC58、PC63-1、PC73-2、PC88、PC96、PC99、PC107-1、PC110-1-1、PC115-1、PC195、PC210、PC215、PC221-1、PC231、PC284-1-1、PC285-1、PC287、PC312、PC324F3、PC325F3、PC329、PC330F3-1、PC335F3-1、PC336F3-2、PC340F3、PC342F3、PC352-1、PY28、PY48、PY351、PY352、PY353種子的相對鹽害率均低于20%，耐鹽等級為1級，耐鹽性很強。P355、PC27、PC200-2、PC219-1、PC268-1、PC282、PC311F3-1、PC318-2、PC319、PC337F3、PC341F3-1、PC349F3、PC351-1、PC356F3、PC359F3的相對鹽害率介于20%～40%之間，耐鹽等級為3級，具有強耐鹽性。PC64、PC70-17、PC86-2、PC111、PC112-1、PC113-1-3、PC247-1、PC266、PC270、PC328、PC338-1、PC353F3、PC357F3種子的相對鹽害率介于40%～60%之間，耐鹽等級為5級，具有中等耐鹽性。PC32-1、PC54、PC56、PC68、PC79、PC82-20、PC213、PC236-2、PC236-3、PC242-2-1、PC246、PC289-2、PC320-1、PC34-19種子的相對鹽害率介于60%～80%之間，耐鹽等級為7級，具有弱耐鹽性。PC28、PC66、PC135、PC220-1、PC237-3、PC267-1、PC308、PC323F3、PC362F3的種子相對鹽害率均大于80%，耐鹽等級為9級，耐鹽性很弱。因此，供試100份辣椒種質資源中，由相對鹽害率得到的耐鹽等級與由種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及發(fā)芽勢得到的耐鹽資源存在一定差異。

2.5 鹽脅迫下100份辣椒種質資源的綜合性評價

由表2可以看出，PC215、PC115-1、P24-7、PC88、PC311F3-1、PC200-2、PC330F3-1、PC349F3、PC210、PY353的平均隸屬函數(shù)值排在前10位，其平均隸屬函數(shù)值分別為0.9840、0.8680、0.7659、0.7562、0.7256、0.6913、0.6885、0.6842、0.6756、0.6529。結合表1中PC311F3-1、PC200-2、PC349F3的耐鹽等級為3級這一結果，本研究得出，耐鹽性排名前10的辣椒種質資源分別為PC215、PC115-1、P24-7、PC88、PC330F3-1、PC210、PY353、PC311F3-1、PC200-2、PC349F3。PC308、PC236-2、PC66、PC289-2、PC220-1、PC28、PC267-1、PC323F3、PC237-3、PC135的平均隸屬函數(shù)值排在后10位，平均隸屬函數(shù)值分別為0.1023、0.1006、0.0844、0.0762、0.0433、0.0387、0.0295、0.0167、0.0054、0，其中PC135極不耐鹽。

3 討論與結論

土壤鹽分升高可抑制根系吸收水肥，嚴重影響蔬菜的生長發(fā)育[8，9]。它主要是通過降低土壤水勢，導致根系吸水困難，引起植物生理干旱而死亡，還可對植物產生離子毒害作用，破壞其正常生理代謝。因此，蔬菜耐鹽機理研究和耐鹽品種的培育具有重要意義[10]。本試驗選取100份辣椒種質資源，通過開展耐鹽性研究發(fā)現(xiàn)，豫櫻1號、豫椒101、P24-7、P59-25、P174、P295、P300、P312、P336、P358、PC11-15、PC17-7-1-1、PC18-9、PC19、PC41-7、PC44、PC45、PC58、PC63-1、PC73-2、PC88、PC96、PC99、PC107-1、PC110-1-1、PC115-1、PC195、PC210、PC215、PC221-1、PC231、PC284-1-1、PC285-1、PC287、PC312、PC324F3、PC325F3、PC329、PC330F3-1、PC335F3-1、PC336F3-2、PC340F3、PC342F3、PC352-1、PY28、PY48、PY351、PY352、PY353等49份辣椒種質資源的相對鹽害率均低于20%，具有很強的耐鹽性;通過對相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽勢的隸屬函數(shù)值與相對鹽害率相結合進行分析得出，耐鹽性排名前10位的品種為PC215、PC115-1、P24-7、PC88、PC330F3-1、PC210、PY353、PC311F3-1、PC200-2、PC349F3;PC79、PC308、PC236-2、PC66、PC289-2、PC220-1、PC28、PC267-1、PC323F3、PC237-3、PC135的耐鹽性較弱，排在后10位;PC135的相對鹽害率為100%，平均隸屬函數(shù)值為零，耐鹽性最差。

賀軍民等[11]認為鹽脅迫會破壞細胞膜的結構和功能，導致細胞代謝紊亂，降低種子活力使其失去萌發(fā)能力。本試驗中，鹽脅迫下不耐鹽辣椒種質資源的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)均較低。這與Valenzuela-Vazquez等[12]研究得出的高濃度NaCl脅迫下，植物種子幼芽（胚）吸水困難，種子發(fā)芽率顯著降低的結果一致。種子萌發(fā)期的耐鹽性可反映該品種的耐鹽性[13]，加之該時期進行耐鹽性鑒定具有簡單易行、周期短等優(yōu)點，現(xiàn)已成為作物耐鹽性鑒定的主要時期。李曉芬等[14]認為種子萌發(fā)期耐鹽性鑒定需要確定用于鑒定的NaCl濃度、耐鹽性指標和耐鹽評價體系。本研究發(fā)現(xiàn)PC17-7-1-1、PC99鹽脅迫下的種子發(fā)芽率與對照無明顯差異，相對鹽害率均為零，這可能是其受鹽濃度大小的影響較小或者是鑒定的鹽濃度過低所致。

植物對鹽脅迫的適應性反應是一個非常復雜的生理生態(tài)學問題，形態(tài)解剖、生理生化變化等都是緊密聯(lián)系在一起的，是綜合性的反應[15]。植物耐鹽性受多因素控制，不同植物的耐鹽機理不同，即使是同一植物在不同生長時期的耐鹽機制或方式也可能不盡相同[16]。通過研究植物抗鹽機理進行抗鹽或耐鹽新品種的培育，使其適應鹽漬土環(huán)境的做法越來越受到人們青睞[17]。而作為生物學措施基礎，對植物進行耐鹽能力評價和耐鹽機理研究均具有十分重要的意義[18]。

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