不同蕪菁品種（系）萌發(fā)期和苗期耐鹽性的綜合評價及鑒定

楊 平 周 宇 耿楊陽 軒正英,2*

（1塔里木大學植物科學學院，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，新疆 阿拉爾 843300）

鹽害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最主要的非生物危害之一，根據(jù)聯(lián)合國教科文組織和糧農(nóng)組織不完全統(tǒng)計，全球鹽堿土面積已達9.5×108公頃，且每年以1.0×106～1.5×106公頃速度增長。我國是世界上鹽堿地大國之一[1]，鹽漬土面積大、分布廣，現(xiàn)在各類鹽堿地面積總計9 913.3萬公頃，同時我國土壤鹽漬化和次生鹽漬化不斷加重[2]。在這樣的大趨勢下，探索出能夠在鹽堿地中正常生長的種質(zhì)資源成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工作者首要的任務。

蕪菁（Brassica rapaL.）又稱恰瑪古，隸屬于十字花科蕓薹屬，是一種藥食同用的草本植物。目前在我國的新疆、山東、天津、上海等地均有種植。蕪菁含有豐富的氨基酸和蛋白質(zhì)，在新疆維吾爾族傳統(tǒng)醫(yī)藥中，蕪菁的根和種子常作為藥材[3]。但新疆地處內(nèi)陸干旱區(qū)，水資源缺乏，土壤水分強烈蒸發(fā)，地表積鹽較重，這些因素導致在鹽堿地種植恰瑪古出苗差、成苗率低、保苗難，造成缺苗斷壟而影響后期產(chǎn)量。因此，篩選出適于在鹽堿地上種植的耐鹽品種是鹽堿地種植蕪菁應解決的問題。

國內(nèi)外學者針對作物耐鹽性做了大量研究，在蔬菜方面的研究多涉及蘿卜[4]、菜豆[5]、黃瓜[6]、西瓜[7]、番茄[8]、辣椒[9]等作物，當前有關(guān)蕪菁耐鹽性的研究報道較少。施月婕等[10]研究表明，蕪菁種子對Na2SO4比較敏感，通過不同濃度的NaCl和Na2SO4溶液對蕪菁種子發(fā)芽過程的影響分析表明，蕪菁種子的發(fā)芽與鹽溶液的濃度呈負相關(guān)，并具有一定的耐鹽性。本試驗選取8份新疆蕪菁種質(zhì)資源，研究其在復鹽脅迫下種子萌發(fā)期和苗期的耐鹽表現(xiàn)，以期篩選出優(yōu)異耐鹽的種質(zhì)材料，為蕪菁耐鹽品種選育改良及鹽漬土地的開發(fā)利用提供材料，及對進一步開展蕪菁耐鹽性理化機理、遺傳機理等方面的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選用本項目組保存的蕪菁品種（系）8份（見表1），其中地方品種2份，小孢子培養(yǎng)獲得的DH群體6份。依據(jù)品種（系）來源，包括新疆品種（系）6份，天津1份，浙江1份。

表1 不同蕪菁品種（系）來源

1.2 試驗方法

1.2.1 萌發(fā)期生長指標的測定及方法

蕪菁種子萌發(fā)試驗在RTOT-268D型光照培養(yǎng)箱中進行。每個品種（系）挑選大小均一、飽滿的種子30粒，用0.1%高錳酸鉀溶液消毒10 min，蒸餾水清洗3次，分別置于墊有一層紗布一層濾紙（紗布置于濾紙上）的培養(yǎng)皿中，加入100 mmol/L的NaCl和Na2SO4混合的復鹽溶液，以蒸餾水作為空白對照，3次重復。溶液量以雙層濾紙濕潤、傾斜時皿底無溶液為宜，每日定時更換濾紙和鹽溶液，以保持鹽溶液濃度不變。蓋上培養(yǎng)皿蓋置于光照培養(yǎng)箱（25℃，光照：黑暗=12 h:12 h，光照強度37.5 μmol/（m2·s）中連續(xù)培養(yǎng)7 d。每天統(tǒng)計1次發(fā)芽種子數(shù)。各指標的具體測定方法如下：

鹽脅迫第7 d隨機取6株幼苗測定苗高（SH）和根長（RL）。

1.2.2 苗期生長指標的測定及方法

苗期試驗在塔里木大學園藝試驗站智能連棟溫室內(nèi)進行。將種子催芽后播種于50孔穴盤培養(yǎng)，基質(zhì)為蛭石:營養(yǎng)土=3∶1，每個品種播200株，共32盤，置于智能溫室中培養(yǎng)，依照常規(guī)生產(chǎn)方法管理，保證幼苗長勢良好。待蕪菁生長至兩葉一心時，將蕪菁幼苗移植到帶孔的內(nèi)裝營養(yǎng)液的塑料培養(yǎng)盒中，移苗時盡量帶土團，移出后將幼苗置于清水中輕輕的晃動避免傷根，再移到培養(yǎng)盒中緩苗4 d（營養(yǎng)液使用沃世寶肥料有限公司的家庭房園藝濃縮營養(yǎng)液，按照使用說明1∶200的比例使用）。隨后進行鹽脅迫處理，鹽溶液每兩天更換一次。水培20 d后，調(diào)查幼苗生長情況[11]。鹽溶液為NaCl和Na2SO4的復合鹽溶液，設置濃度為100 mmol/L的復鹽處理濃度，以蒸餾水作為空白對照。由于幼苗培養(yǎng)的場所常年爆發(fā)蟲害，為保證幼苗的健康生長，在蕪菁的營養(yǎng)液中混合超捷牌甲維高氯氟殺蟲劑（20 g配50 kg水），可以做到防蟲的效果。具體測定方法如下：

測定植株高度（PH）、主根長（RL）、根冠比（RSR）、地上部分鮮重（SDB）、地下部分鮮重（RDB），根系活力（RA），可溶性蛋白質(zhì)含量（Pro），葉綠素含量（SPAD）。

葉綠素（SPAD）用SPAD-502 Plus便攜式葉綠素測定儀測定；考馬斯亮藍比色法測定可溶性蛋白質(zhì)（Pro）含量[12]；TTC法測定根系活力（RA）[13]。

耐鹽系數(shù)（STC）=處理值/對照值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

隸屬函數(shù)值Xij：用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)值的方法計算，公式為:Xij=（Xij-Xmin）/（Xmax-Xmin）

式中，Xij表示種類指標的隸屬值；Xij表示i種類j指標的測定值；Xmax、Xmin分別為指標的最大值和最小值。

綜合指標權(quán)重：

式中：Wi為第i個綜合指標所在綜合指標中的權(quán)重，Ni為各品種第i個綜合指標的貢獻率。

各品種（系）綜合耐鹽能力大?。?/p>

式中：D值為各品種（系）在復鹽脅迫下綜合指標表現(xiàn)的耐鹽性綜合評價值。

數(shù)據(jù)處理分析采用Excel軟件，采用DPS7.05軟件進行主成分分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種（系）蕪菁萌發(fā)期耐鹽性比較

在復鹽脅迫處理條件下，蕪菁萌發(fā)期各生長指標的耐鹽系數(shù)如表2所示，不同的蕪菁品種（系）經(jīng)過鹽脅迫處理后，其葉綠素、苗高、胚根長、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根鮮重的耐鹽系數(shù)均小于1，說明鹽脅迫處理使蕪菁種子萌發(fā)受到了抑制，但是不同的品種（系）受到的抑制程度不同。一個品種的耐鹽性一般是多個相關(guān)指標間進行的聯(lián)合表達[14]，為了了解各指標的關(guān)系，對萌發(fā)期的各個指標進行相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示，苗高與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)和胚根鮮重的相關(guān)性達到顯著水平；胚根長與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和胚根鮮重呈極顯著相關(guān)，與活力指數(shù)呈顯著相關(guān)；發(fā)芽率與發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根鮮重均呈極顯著相關(guān)；發(fā)芽勢與發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根鮮重呈極顯著相關(guān)；發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)和胚根鮮重呈極顯著相關(guān)；活力指數(shù)與胚根鮮重呈極顯著相關(guān)。由此可見，各個指標之間均有不同程度的相關(guān)性，這樣反映的耐鹽性信息就具有一定的重疊性，為了使各指標更能直接且有效地反映各蕪菁品種（系）耐鹽程度，采用主成分分析將各分散的指標轉(zhuǎn)化為一定量的綜合指標并進行分析。

表2 鹽脅迫下蕪菁萌發(fā)期各指標耐鹽系數(shù)

表3 鹽脅迫下蕪菁萌發(fā)期各指標相關(guān)性

2.2 不同蕪菁品種（系）萌發(fā)期耐鹽性聚類分析

主成分分析分析中特征值和貢獻率是選擇主成分最主要的一項，一般選取累計貢獻率達到85%以上的幾個主成分，這樣的主成分的有效性可達85%以上[15]。對葉綠素等8個萌發(fā)期的指標進行主成分分析，如表4所示，前兩個主成分累計貢獻率達到0.918＞0.85（85%），由此，可將原來的8個指標轉(zhuǎn)換為2個相互獨立的綜合指標，綜合指標可以反映出不同蕪菁品種（系）的絕大部分耐鹽信息。

表4 蕪菁萌發(fā)期各綜合指標系數(shù)及貢獻率

根據(jù)公式計算出不同蕪菁品種（系）各綜合指標的隸屬函數(shù)值Xij及權(quán)重，隸屬函數(shù)值在0～1之間。函數(shù)值為1或越接近1說明該品種（系）在這個綜合指標下的耐鹽性越強，反之，若該函數(shù)值為0或越接近0說明該品種（系）在這個綜合指標下的耐鹽性越弱。根據(jù)各綜合指標的貢獻率利用公式計算出權(quán)重分別為0.672、0.245，得到綜合評價值如表5所示。

根據(jù)綜合評價D值對參試的8個品種（系）的耐鹽性進行排序，其中T2的耐鹽性最強，綜合評價D值為0.724；T3的耐鹽性最弱，綜合評價D值為0.245。

通過綜合評價D值，利用最長距離法進行聚類分析在距離約為0.12的地方可將8個蕪菁品種（系）分為4個類群，如圖1所示，再結(jié)合綜合評價D值排序，可將這8個蕪菁品種（系）分為第一類群（耐鹽）：T2和T4；第二類群（中耐鹽）：T1、T6和T7；第三類群（弱耐鹽）：T8；第四類群（鹽敏感）：T3和T5。具體耐鹽性強弱按從強到弱排序：T2＞T4＞T1＞T6＞T7＞T8＞T5＞T3。

圖1 8個蕪菁品種（系）萌發(fā)期耐鹽性聚類圖

2.3 不同品種（系）蕪菁苗期耐鹽性比較

由表6可以看出，蕪菁在苗期復鹽脅迫處理條件下，株高、根長、根系活力、可溶性蛋白含量、葉綠素、地上部分重、地下部分重的耐鹽系數(shù)均小于1，說明鹽脅迫使蕪菁苗期生長受到了抑制，但不同的品種（系）受抑制的程度不同。

表6 鹽脅迫下蕪菁苗期各指標耐鹽系數(shù)

如表7所示，經(jīng)過鹽脅迫后株高與根長、根系活力、葉綠素、地上部分重和地下部分重呈負相關(guān)，但是不顯著；并且根長與可溶性蛋白含量、葉綠素和地上部分重呈負相關(guān)，也不顯著；根系活力和與葉綠素呈負相關(guān)但不顯著，與地下部分重呈顯著正相關(guān)；可溶性蛋白含量與葉綠素和地上部分重呈負相關(guān)但不顯著；葉綠素、地上部分重與地下部分重呈負相關(guān)，同樣不顯著。因此，各指標間除根系活力與地下部分重的相關(guān)性顯著以外，其余指標之間的相關(guān)性并不顯著，說明指標反應的耐鹽性重疊性很小，為了更加減小由相關(guān)性分析出現(xiàn)的重疊性，本試驗對各耐鹽指標進行主成分分析，將各指標轉(zhuǎn)化為較集中的綜合指標進行分析。

表7 鹽脅迫下蕪菁苗期各指標相關(guān)性

如表8所示，主成分分析后得到各主成分指標，其綜合指標的貢獻率依次為：32.8%、22.7%、21.6%和15.9%，其累計貢獻率達到93%，說明以上的四個綜合指標可以代表原來指標的大部分耐鹽信息。

表8 蕪菁苗期各綜合指標系數(shù)及貢獻率

2.4 不同蕪菁品種（系）苗期耐鹽性聚類分析

根據(jù)公式計算出各綜合指標的隸屬函數(shù)值和綜合評價D值并進行排序，如表9所示，再利用最長距離法對綜合評價D值進行聚類分析，如圖2所示在距離約為0.07的地方可將這8個蕪菁品種（系）分為四個類群，結(jié)合綜合評價D值的排序，第一類群（耐鹽）：T2、T3和T4；第二類群（中耐鹽）：T1、T5和T7；第三類群（弱耐鹽）：T8；第四類群（鹽敏感）：T6。具體耐鹽性強弱按從強到弱排序：T2＞T4＞T3＞T1＞T7＞T5＞T8＞T6。

表9 蕪菁苗期綜合指標值、權(quán)重、D值及綜合評價值

圖2 8個蕪菁品種（系）苗期耐鹽性聚類圖

2.5 不同品種（系）蕪菁萌發(fā)期和苗期耐鹽性評價結(jié)果比較

根據(jù)對比顯示，不同蕪菁品種（系）在不同的生育期所表現(xiàn)出來的耐鹽性是不一致的，且品種間存在著差異，如表10所示，T2和T4在萌發(fā)期和苗期均表現(xiàn)為耐鹽；T3在萌發(fā)期表現(xiàn)為鹽敏感型，但是在苗期表現(xiàn)為耐鹽；T1和T7在萌發(fā)期和苗期均表現(xiàn)為中等耐鹽；T5在萌發(fā)期表現(xiàn)為鹽敏感，在苗期表現(xiàn)為中等耐鹽；T6在萌發(fā)期表現(xiàn)為中等耐鹽，在苗期表現(xiàn)為鹽敏感；T8在萌發(fā)期和苗期均表現(xiàn)為弱耐鹽。出現(xiàn)這樣現(xiàn)象可能與蕪菁資源在不同生育期的耐鹽機制有關(guān)系。

表10 不同蕪菁品種（系）萌發(fā)期和苗期耐鹽性聚類分析比較

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

蕪菁萌發(fā)期的鹽害主要體現(xiàn)在鹽溶液破壞了種子吸水膨脹，抑制了種子的發(fā)芽。在苗期植物根系受到鹽害導致細胞膜破損，引起植物根系活力降低，影響植株生長[16]。前人對蕪菁耐鹽性的研究僅在蕪菁種子的萌發(fā)期，施月捷等[10]在研究中發(fā)現(xiàn)蕪菁種子的萌發(fā)對Na2SO4比較敏感。周宇等[17]在鹽脅迫對蕪菁種子萌發(fā)的影響的研究中發(fā)現(xiàn)，20 g/L的復鹽溶液對蕪菁種子萌發(fā)的抑制效果最為明顯。

本項研究結(jié)果表明，在鹽脅迫下蕪菁萌發(fā)期和苗期的各項指標均較對照低，在這兩個時期蕪菁的萌發(fā)和生長均受到抑制，但部分品種（系）在萌發(fā)期和苗期的耐鹽性不一致，這可能與蕪菁萌發(fā)期和苗期的耐鹽機制有關(guān)系，這與張國偉[11]、范娜[18]、張海艷[19]、張金霞等[20]的研究結(jié)果一致。

植物的萌發(fā)期和苗期是對外界環(huán)境應激最強烈的時期，也是鑒定植物耐鹽性的關(guān)鍵時期[21]。通過試驗發(fā)現(xiàn)，T3、T5和T6在萌發(fā)期和苗期表現(xiàn)的耐鹽性不一致，這種情況占總品種（系）的37.5%，這可能與不同品種（系）在不同的生育階段的耐鹽機制不同，這與Ashraf[22]的研究一致。但也有些品種（系）如：T1、T2、T4、T7和T8的耐鹽性在萌發(fā)期和苗期是一致的，占品種（系）數(shù)的62.5%，說明這種現(xiàn)象是因品種而異的，推測這與品種（系）遺傳穩(wěn)定性有關(guān)。

3.2 結(jié)論

在鹽脅迫下，不同的蕪菁品種（系）在不同的生育期表現(xiàn)了不同的耐鹽性，在萌發(fā)期和苗期T1、T2、T4、T7、T8耐鹽性表現(xiàn)較為穩(wěn)定，T2和T4綜合表現(xiàn)為耐鹽，T1和T7綜合表現(xiàn)為中等耐鹽，T8綜合表現(xiàn)為弱耐鹽，T2和T4為蕪菁種質(zhì)資源的耐鹽性材料。