不同基因型花生抗旱耐鹽性評價及鑒定指標篩選

張冠初，張智猛，徐 揚，慈敦偉，袁 光,2，李澤倫,2，梁新波,2，丁 紅，戴良香

(1.山東省花生研究所，山東 青島 266100； 2.新疆農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，烏魯木齊 830052)

我國鹽漬土總面積約為3 600萬hm2，開發(fā)利用率低，制約了糧食的增產(chǎn)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1-3]?；ㄉ鳛槲覈匾挠土献魑锖徒?jīng)濟作物，需求量與日俱增，擴大原有耕地花生的種植面積，勢必加劇糧油爭地的矛盾，因此開發(fā)利用鹽堿地是解決這一矛盾的可行性途徑之一。開發(fā)利用過程中，受降雨量分布不均、早春多風、蒸發(fā)強烈等因素的影響，鹽堿地種植花生常遭遇階段性干旱的問題，鹽旱交互降低了花生的種植效益。品種篩選、優(yōu)化栽培措施等方法均可提高鹽堿地花生種植效益，且種植抗逆性強的作物或品種是提高作物產(chǎn)量經(jīng)濟可行和高效的措施[4,5]。不同基因型花生在不同逆境下的響應不同[6，7]，因此，本研究以耐鹽品種篩選評價所選用的鹽濃度為依據(jù)[8,9]，采用多元統(tǒng)計分析法，以花生形態(tài)、出苗率、生物量等指標進行抗旱耐鹽綜合性評價，明確評價鑒定花生抗旱耐鹽的指標，明晰不同基因型花生的抗旱耐鹽性，篩選出抗逆性不同的品種，為花生抗旱耐鹽品種的選育以及抗旱耐鹽資源的鑒定提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為30個花生品種，名稱、編號詳見表1。

表1 花生抗旱耐鹽性評價供試材料

1.2 試驗設計

選用高12 cm、內(nèi)徑10 cm塑料盆，采用室內(nèi)盆栽方法，遮雨棚控制水分開展干旱脅迫。鹽處理梯度設置為0%、0.3%，以分析純NaCl配置，將土壤充分混勻后分成2等份，一份不做處理(記作ck)，另一份按照3∶1 000的鹽和干土比例充分混勻(記作S)。土壤基礎養(yǎng)分見表2。每盆裝入750 g風干土，水分控制按Ding Hong等[10]的標準劃分，將盆栽土壤墑情控制在田間持水量的80%，每盆播種4粒，3次重復。重量法控制補水量以確保土壤含水量一致。播種后每天觀察并記錄出苗情況，計算出苗率；破土后對S處理進行中度干旱，水分為田間持水量的45%，持續(xù)干旱至播種后45 d采集樣品，選取長勢一致的植株，測定主莖高、主根長等形態(tài)指標并稱取地上和地下部鮮重，之后于105 ℃下殺青30 min，再于80 ℃下烘干至恒重，分別稱取地上部與地下部干重。

表2 供試土壤理化性質(zhì)

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計

將測定指標參照慈敦偉等[8,11]的方法轉(zhuǎn)化為抗旱耐鹽指數(shù)。分別表示為：相對出苗率(RGP)、相對分枝數(shù)(RBD)、相對主根長(RMRL)、相對主莖高(RMSL)、相對地上部鮮重(ROFW)、相對地上部干重(RODW)、相對第一側枝長(RFBL)、相對地下部鮮重(RUFW)、相對地下部干重(RUDW)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016軟件作圖與制表，SPSS 19.0軟件進行方差分析、主成分分析、逐步回歸分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 抗旱耐鹽指數(shù)相關性分析

由表3可知，旱鹽共同脅迫下，出苗率、植株形態(tài)、生物量等9個指標的抗旱耐鹽指數(shù)間相關程度不同，多數(shù)指標達到極顯著水平。除第一側枝長，其它各指標與出苗率均呈極顯著正相關，其相關指數(shù)介于0.360～0.925之間，第一側枝長與其它指標相關指數(shù)較低，與地下部分鮮重和地上部分鮮重無顯著相關。

2.2 不同品種(系)抗旱耐鹽指數(shù)主成分分析

對相對出苗率、相對主莖高等9個指標的抗旱耐鹽指數(shù)進行主成分分析，結果表明，抗旱耐鹽指數(shù)的解釋度均在0.752～0.989之間(表4)，可解釋度較高。

表3 抗旱耐鹽指數(shù)相關性分析

表4 抗旱耐鹽指數(shù)因子共同度

由表5可知，旱鹽共同脅迫下，共提取3個主成分，累計貢獻率為87.99%，第1個主成分貢獻率為70.45%，與RGP、RBD、RRL、RSL、RODW、RUDW正相關最大，主要反映了干物質(zhì)積累和植株形態(tài)；第2個主成分貢獻率為9.99%，與RFBL正相關最大，主要反映了植株的側枝生長狀況；第3個主成分為7.55%，與ROFW正相關最大，與RUFW負相關最大，主要反映了植株鮮重。

表5 貢獻率分析及載荷矩陣

2.3 不同品種抗旱耐鹽性綜合評價

各指標抗旱耐鹽指數(shù)間相關性顯著，涵蓋的信息存在重疊性，故通過主成分分析將相關指標的抗旱耐鹽指數(shù)提取3個主成分，累計貢獻率達87.99%，可反映出原先9個指標87.99%的信息量，可用于下一步分析。采用回歸法得到3個主成分對應因子的得分矩陣(表6)，利用得分公式(表7)計算轉(zhuǎn)換成新變量，采用綜合得分對不同基因型花生進行聚類分組(圖1)。

表6 得分系統(tǒng)矩陣

2.4 不同品種花生抗旱耐鹽性分類

由表8可見，旱鹽共同脅迫下，依據(jù)聚類分析結果將花生品種分為4個類群，分別為高度抗旱耐鹽型、抗旱耐鹽型、旱鹽敏感型和高度旱鹽敏感型。其中高度抗旱耐鹽型5個，占供試品種的16.67%，分別為魯花12、粵油101、豐花5、花育25、冀花2號；抗旱耐鹽型13個，占供試品種的43.33%，分別為仲愷花1、仲愷花6號、濰花6、汕油2、粵油200、?；?號、中豐、魯花10號、花育23、花育33、大青蘭、遼花5號、花育32；旱鹽敏感型為9個，占供試品種的30%，分別為花育28、蓮花3、仲愷花2、冀花13、阜花11、汕油27、青藍2號、豐花6、?；?號；高度旱鹽敏感型3個，占供試品種的10%，分別為豫花16、金花1012、花育20。

表7 提取因子得分公式

圖1 不同基因型花生系統(tǒng)聚類樹

表8 不同基因型花生抗旱耐鹽性分類

3 討 論

花生的抗旱耐鹽性是一個十分復雜的綜合性狀，由其自身遺傳性狀、生物和非生物等共同決定，不同的指標對逆境的響應程度不同，同一指標對不同逆境環(huán)境響應也不同，采用單一指標進行作物抗逆性評價易造成片面性，不能全面的反映出品種間綜合性差異，故對所得指標判斷分析后再進行綜合評價才更加科學有效[12]。作物的萌發(fā)率通常被作為作物的抗逆指標，較單一指標，選用多個指標更能全面反映作物抗逆性[5,13-15]。本研究選用發(fā)芽率、形態(tài)指標等9個指標對30份不同基因型花生進行抗旱耐鹽性系統(tǒng)評價，指標間相關性達到顯著或極顯著水平，說明指標間涵蓋的信息存在一定的重疊，故將9個單項指標通過主成分分析轉(zhuǎn)換為3個綜合指標，累積貢獻率達87.99%，可較為全面的反映出原始9個指標所涵蓋的信息量。主成分分析結果顯示，抗旱耐鹽指數(shù)因子間載荷順序有所不同，出苗率和生物量數(shù)值較大，可作為首選指標，第一側枝長可作為輔助指標判斷花生品種的綜合抗旱耐鹽能力。

花生的抗旱耐鹽性鑒定是種質(zhì)資源評價、品種(系)選育以及抗旱鹽分子機制研究的基礎性工作。多方法多指標相結合的綜合評價法在品種評價工作中被普遍采用[16-19]，前人利用綜合評價法對作物的抗旱性、耐寒性、耐蔭性和耐鹽性等進行評價分析[14,20-24]。對不同基因型品種花生旱、鹽單一脅迫的評價與鑒定已有較多的報道，且探明花生芽期和幼苗期對鹽脅迫最敏感[9]，因此萌發(fā)至幼苗期可作為鑒定篩選高度耐鹽種質(zhì)的重要生育階段。慈敦偉等研究發(fā)現(xiàn)，利用不同鹽濃度篩選花生品種時，耐鹽品種數(shù)量隨脅迫強度加大而下降，鹽敏感品種數(shù)量則上升，0.3%鹽脅迫濃度可作為鑒定花生耐鹽鑒定的適宜濃度[8]。張智猛等[23]通過比較品種間表型性狀和生理生化指標的差異，將花生分為抗旱性強、中、弱和不抗旱4類；依據(jù)苗期形態(tài)指標和生物量差異將花生分成高度耐鹽型、耐鹽型、鹽敏感型和高度鹽敏感型4組[11，17]。李瀚等[25]通過水培篩選出高度耐鹽型品種6個，分別為花育25、花育36、365-2、?；?號、豫花9號和花育28；高度敏感型品種3個，分別為花育33、白沙1016和粵油85。石運慶等[26]采用大田種植鑒定方法篩選出P 31、P 482為高度耐鹽堿型花生材料。本試驗通過隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)化和主成分分析的方式對9個指標進行綜合評價，通過聚類將不同花生品種分為高度抗旱鹽品種、抗旱鹽品種、旱鹽敏感品種和高度旱鹽敏感品種。篩選出5個高抗旱鹽品種，分別為魯花12、粵油101、豐花5、花育25、冀花2號，篩選出3個高度旱鹽敏感品種，分別為豫花16、金花1012、花育20。通過篩選出抗旱鹽能力存在差異的花生品種，為抗旱耐鹽機理的深入研究提供材料。

4 結 論

出苗率和生物量可作為首選指標；第一側枝長可作為輔助指標判斷花生品種的綜合抗旱耐鹽能力。通過綜合評價，花生品種可分為高度抗旱耐鹽品種、抗旱耐鹽品種、旱鹽敏感品種和高度旱鹽敏感品種。魯花12、粵油101、豐花5、花育25、冀花2號為高度抗旱耐鹽品種，豫花16、金花1012、花育20為高度旱鹽敏感品種。