不同茄子品種幼苗期耐鹽性評價

吳宏琪，林碧英，李彩霞，劉 旭，張子昆，鐘路明

(福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福建 福州 350002)

設(shè)施栽培是茄子周年性供應(yīng)的重要栽培方式，但周年高效生產(chǎn)的同時，土壤鹽脅迫可直接導(dǎo)致蔬菜品質(zhì)、產(chǎn)量下降，是制約茄子高效生產(chǎn)的一大問題[1-3]。所以，發(fā)現(xiàn)和利用現(xiàn)有耐鹽品種是一條便捷、有效的途徑，可提高生產(chǎn)力，給種植者帶來一定的經(jīng)濟效益[4]。長期以來，蔬菜耐鹽性評價并沒有統(tǒng)一的指標，在生產(chǎn)上主要從兩類指標進行鑒定，一種是農(nóng)藝性狀指標，一種是生理指標[5-11]。植物鹽脅迫的敏感程度、耐鹽機制取決于多種因素，因而評價不同植物耐鹽性指標也會有差異。較多人利用直觀的形態(tài)指標來評價植物的耐鹽性，但準確度不高，因此，在前人研究的基礎(chǔ)上，通過研究設(shè)施栽培條件下鹽脅迫對不同果色茄子品種形態(tài)、生理指標變化的影響，并采用隸屬函數(shù)綜合評價法對茄子品種耐鹽性進行評價，結(jié)合相關(guān)性及主成分分析，確定茄子耐鹽性篩選的可靠指標，為茄子品種耐鹽性鑒定及鹽堿地栽培提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為茄子(SolanummelongenaL.)。福農(nóng)綠茄、圓綠茄、圓紫茄、7號白茄均為福建農(nóng)林大學(xué)蔬菜研究所提供品種，農(nóng)友長茄由臺灣農(nóng)友種子公司提供，秀娘由山東魯友種苗公司提供,NaCl由國藥集團化學(xué)試劑有限公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2017年9月上旬開始在福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施溫室中進行，選用果形、皮色各不相同的6個茄子品種：圓綠茄(Y1，圓形、綠茄)、秀娘(Y2，長卵形、紫黑茄)、農(nóng)友長茄(Y3，長形、紫茄)、福農(nóng)綠茄(Y4，橢圓形、綠白相間花茄)、圓紫茄(Y5，圓形、紫茄)、7號白茄(Y6，橢圓形、白茄)，采用常規(guī)溫湯浸種后放入30 ℃恒溫箱中進行催芽，待種子露白后播于72孔穴盤中育苗[V(草炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=3∶1∶1]，每隔3 d澆1次山崎營養(yǎng)液，待幼苗長至三葉一心移入營養(yǎng)缽栽培，緩苗后，苗長至四葉一心開始進行鹽脅迫處理(每2 d每株澆灌50 mL NaCl 鹽溶液；為避免鹽刺激第1次先澆80 mmol/L NaCl，然后澆灌3次120 mmol/L NaCl)，分別在鹽脅迫處理后第1、3、5 天開始測定形態(tài)和生理相關(guān)指標，每個處理30株，重復(fù)3次。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 形態(tài)指標 用刻度尺測定株高、莖粗。用WinRHIZO根系分析軟件得到單株的根長、根體積、分根數(shù)等指標。計算壯苗指數(shù)、相對生長量、根冠比，其中，壯苗指數(shù)=(莖粗/株高)×全株干質(zhì)量；相對生長量=(W2-W1)/W1，W2：處理5 d后的整株鮮質(zhì)量，W1：處理1 d后的整株鮮質(zhì)量；根冠比=地下干質(zhì)量/地上干質(zhì)量。

1.3.2 生理指標 脯氨酸含量測定采用磺基水楊酸法，丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸法，可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250法[12]。

1.3.3 主成分及隸屬函數(shù)法分析 主成分計算公式為：

CI(j)=R1X1+R2X2+…+RmXm

(1)

其中，CI(j)代表第j個主成分，Rm代表第m個指標的相關(guān)系數(shù)，Xm代表第m個指標。

測定指標與茄子幼苗耐鹽性呈正相關(guān)時用的方程:

U(μ)=(Xμ-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(2)

測定指標與茄子幼苗耐鹽性呈負相關(guān)時用的方程:

U(μ)=1-(Xμ-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(3)

其中，Xμ為某一個指標的實際測定值；Xmax、Xmin分別為各處理某一指標的最大值和最小值。比較各個處理各個指標的具體隸屬函數(shù)值的平均值，最后根據(jù)加權(quán)平均算出具體隸屬函數(shù)值，值越大說明耐鹽性越強。

分析得出主成分貢獻率及隸屬函數(shù)值后，以貢獻率Ei為權(quán)重，結(jié)合各品種隸屬函數(shù)值，計算綜合分值D，公式如下：

(4)

其中，D表示品種的綜合分值，Ei為第i個主成分的貢獻率，Pi表示第i個品種的隸屬函數(shù)值U(μ)，其中i=1,2,…,n。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用DPS(7.05)軟件進行單因素方差分析，并用新復(fù)極差法進行差異顯著性分析(P<0.05)；用IBM SPSS Stastistic 21進行相關(guān)性、主成分分析；圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗根系生長的比較

由圖1A、1B、1C可知，隨著鹽脅迫時間延長，各品種茄子幼苗根長、分根數(shù)、根尖數(shù)緩慢上升，均在第5天時達到最大。在鹽脅迫期間，Y3、Y5根長、分根數(shù)均無顯著性差異。鹽脅迫后第5天，各品種幼苗根長、分根數(shù)、根尖數(shù)大小排列順序為Y4>Y3>Y6>Y1>Y2>Y5。

由圖1D、1E可知，隨著鹽脅迫時間延長，各品種的根表面積、根體積均呈上升趨勢，并在第5天時達到最大。在鹽脅迫期間，Y1、Y2、Y6根表面積均無顯著性差異。鹽脅迫后第5天，各品種幼苗根表面積、根體積大小排列順序為Y3>Y4>Y6>Y1>Y2>Y5，Y3品種根表面積最大，分別比Y1、Y2、Y4、Y5、Y6高56.06%、77.07%、14.38%、91.44%、43.67%，其中Y3、Y4與Y1、Y2、Y5品種存在顯著性差異。

由圖1F可知，隨著鹽脅迫時間延長，各品種的地下鮮質(zhì)量呈上升趨勢，在第5天時達到最大。鹽脅迫后第5天，各品種地下鮮質(zhì)量大小排列順序為Y4>Y3>Y6>Y1>Y2>Y5，Y4品種地下鮮質(zhì)量顯著高于其他品種，是第1天的1.60倍，Y1、Y2、Y5、Y6品種間無顯著性差異。

不同小寫字母表示同一品種在不同處理時間存在顯著性差異(P<0.05)，下同

2.2 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗質(zhì)量的比較

由圖2A可知，隨著鹽脅迫時間延長，各品種壯苗指數(shù)呈下降趨勢，在第5天時達到最低。鹽脅迫后第5天，各品種壯苗指數(shù)大小排列順序為Y4>Y3>Y2>Y1>Y6>Y5，相比第1天，Y4品種壯苗指數(shù)值下降幅度最小，下降了3.9%。Y4、Y3與Y1、Y5、Y6品種間存在顯著性差異。

由圖2B可知，鹽脅迫后第5天，各品種根冠比大小排列順序為Y4>Y3>Y6>Y1>Y2>Y5，Y4根冠比明顯大于其他品種，Y5品種根冠比值最小，Y5品種比Y1、Y2、Y6分別小15.48%、8.97%、17.92%，與Y1、Y2、Y6品種無顯著性差異。

由圖2C所知，各品種相對生長量順序依次為Y4>Y3>Y6>Y1>Y5>Y2，Y4品種相對生長量最大，分別比Y1、Y2、Y3、Y5、Y6高44.75%、136.50%、14.60%、57.12%、15.75%。Y3和Y4品種與其他品種間存在顯著性差異，其余各品種間差異不顯著。

圖2 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗質(zhì)量指標的比較

2.3 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗生理特性的比較

2.3.1 脯氨酸含量 如圖3所示，隨著鹽脅迫時間延長，各品種茄子幼苗的脯氨酸含量呈上升趨勢，在第5天時達到最大。在鹽脅迫期間，Y4品種顯著高于其他品種。鹽脅迫后第5天，各品種脯氨酸含量依次為Y4>Y3>Y6>Y1>Y2>Y5，Y4品種脯氨酸積累最多，Y3品種次之，Y5品種積累最少，Y4、Y3品種分別是Y5品種的2.10、1.71倍。

圖3 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗脯氨酸含量的比較

2.3.2 MDA含量 如圖4所示，隨著鹽脅迫時間延長，各品種茄子幼苗MDA含量呈上升趨勢，在第5天時達到最大。在鹽脅迫處理期間各品種MDA含量由大到小為Y5>Y2>Y1>Y6>Y3>Y4。鹽脅迫后第5天，Y1、Y2、Y3、Y6品種之間無顯著性差異，Y5品種MDA含量比Y2高9.28%，Y4品種顯著低于其他各品種，比Y5品種低33.63%。

圖4 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗MDA含量的比較

2.3.3 可溶性蛋白含量 由圖5可知，隨著鹽脅迫時間延長，各品種幼苗的可溶性蛋白含量變化呈上升趨勢，在第5天時達到最大，Y4品種的可溶性蛋白含量始終顯著高于其他品種，鹽脅迫后第5天，可溶性蛋白含量由大到小為Y4>Y3>Y6>Y1>Y2>Y5，Y4是Y5品種的2.04倍。

圖5 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗可溶性蛋白含量的比較

2.3.4 可溶性糖含量 由圖6可知，隨著鹽脅迫時間延長，各品種幼苗的可溶性糖含量呈上升趨勢，在第5天時達到最大，Y4品種幼苗可溶性糖含量始終保持最高，與其他品種存在顯著性差異。鹽脅迫后第5天，各品種可溶性糖含量由高到低依次為Y4>Y3>Y6>Y1>Y2>Y5，Y4、Y3品種顯著高于其他各品種。

圖6 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗可溶性糖含量的比較

2.4 各品種茄子耐鹽性評價

由表1可以看出，試驗所測13個形態(tài)、生理指標中，多數(shù)指標間存在顯著或極顯著相關(guān)性，所測各指標間會發(fā)生信息交叉與重疊，同時，各項指標在茄子幼苗耐鹽性評價中起的作用各不相同，說明以單一指標評價茄子耐鹽性不可靠，其中，可溶性糖含量與脯氨酸含量相關(guān)系數(shù)值達到最大，為0.97。

表1 鹽脅迫下茄子各單項指標相關(guān)系數(shù)

由表2可以看出，通過對13個指標進行主成分分析，得出主成分CI1、CI2這2個指標的特征根均大于1，其貢獻率分別為86.31%、8.73%，累計貢獻率為86.31%、94.98%，表明2個指標包含了原指標的大多數(shù)數(shù)據(jù)信息。根據(jù)主成分表達式(1)可知，CI1脯氨酸含量(X10)相關(guān)系數(shù)最大，為0.99；CI2壯苗指數(shù)(X7)相關(guān)系數(shù)最大，為0.67，根體積(X5)次之，為0.45。綜合分析上述結(jié)果，脯氨酸和壯苗指數(shù)可作為茄子耐鹽性快速篩選及鑒定的指標。

表2 鹽脅迫下各綜合主成分值及貢獻率

采用隸屬函數(shù)法對6個茄子品種形態(tài)、生理指標進行綜合評價分析，結(jié)果如表3所示，各處理隸屬函數(shù)平均值大小順序依次為Y4>Y3>Y6>Y1>Y2>Y5，由此可看出，Y4、Y3品種耐鹽性較強，Y6、Y1、Y2其次，Y5品種耐鹽性最差。

表3 不同品種茄子幼苗耐鹽性的綜合評價

采用公式(4)，通過脯氨酸含量、壯苗指數(shù)隸屬函數(shù)值結(jié)合貢獻率計算出各品種綜合分值D，各品種綜合分值大小排序與隸屬函數(shù)平均值排序一致，依次為Y4>Y3>Y6>Y1>Y2>Y5。

3 結(jié)論與討論

3.1 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗根系的生長指標

植物的根系最早接收到土壤鹽脅迫信號，也是最先受到傷害的器官，根系生長發(fā)育健康狀況是植物地上部健壯生長的必要條件。植物的根系在地下呈網(wǎng)狀分布，不同級別的根系對水分、養(yǎng)分的吸收運輸作用不同，根系生長發(fā)育的好壞直接影響作物的抗逆能力[13]。鹽脅迫對植物根長、根發(fā)育有明顯的影響[14-16]。本試驗結(jié)果表明,Y4、Y3品種根長、地下鮮質(zhì)量、分根數(shù)、根尖數(shù)值明顯大于其他品種，綜合各根系指標，Y4、Y3品種的根系生長較好，說明Y3、Y4品種根系對鹽脅迫有較強的抵抗性，Y6、Y1、Y2其次，Y5品種抵抗性最差。

3.2 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗的質(zhì)量比較

植物的形態(tài)變化是植物受到逆境脅迫最直觀的反應(yīng)，其植物苗期形態(tài)變化直接影響后期植株生長發(fā)育[17]。楊發(fā)斌等[18]研究發(fā)現(xiàn),鹽脅迫條件下大白菜地上鮮質(zhì)量急速下降。李曉梅等[19]研究NaCl對菊芋生長的影響時發(fā)現(xiàn)，可通過提高根冠比進而適應(yīng)鹽脅迫環(huán)境?？飿鉡20]研究發(fā)現(xiàn)，耐鹽性強的玉米葉面積、生物量積累值更大。本試驗結(jié)果表明，隨著鹽脅迫處理時間的延長，Y4品種根冠比高于其他各品種，而Y3品種鹽脅迫前期壯苗指數(shù)高于Y4品種，在后期Y3與Y4品種壯苗指數(shù)相同。說明Y3、Y4品種茄子幼苗質(zhì)量比其他品種好。

3.3 鹽脅迫下不同品種茄子幼苗的生理特性

賈丹莉等[21]研究發(fā)現(xiàn)，植物體內(nèi)脯氨酸及MDA含量對鹽脅迫環(huán)境很敏感，其變化可從不同程度體現(xiàn)植物的抗鹽能力，耐鹽性強的植物通常MDA含量較低。本試驗結(jié)果表明，在整個處理期間，MDA含量略微上升，各品種MDA含量大小依次為Y5>Y2>Y1>Y6>Y3>Y4，Y3與Y4品種MDA含量較低。隨著鹽脅迫時間的延長，可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量均呈上升趨勢，可溶性蛋白含量的上升幅度大于可溶性糖含量，其中Y4品種可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量最高，Y3品種次之，Y5品種值最小。這與李為民等[22]在大豆、蔡翔君等[23]在甘薯上的研究結(jié)果一致?？扇苄蕴呛可呖赡苁躯}脅迫下茄子幼苗體內(nèi)水解酶活性升高，茄子體內(nèi)一些大分子物質(zhì)逐漸水解，可溶性蛋白含量上升可能是茄子幼苗在逆境條件下其合成代謝能力加強，合成較多的可溶性蛋白。

前人對作物耐鹽性的鑒定采用的鑒定指標各不相同，范娜等[24]將苗高、生長速度、鹽害指數(shù)等9個形態(tài)、生理指標作為鑒定高粱耐鹽性的可靠指標。牛遠等[25]將MDA含量及株高的耐鹽指數(shù)作為大豆苗期耐鹽指標。劉祎等[26]認為,棉花耐鹽性的鑒定主要是根據(jù)根系發(fā)育健壯情況。本試驗在前人研究的基礎(chǔ)上，采用隸屬函數(shù)綜合評價法評價鹽脅迫下不同品種茄子幼苗耐鹽性的強弱，結(jié)果表明，在南方常栽品種中Y3、Y4品種對鹽脅迫有較強的抵抗性，可作為沿海地區(qū)主栽品種；本試驗利用主成分分析法分析得出2個主成分CI1、CI2，其中CI1與脯氨酸含量的相關(guān)系數(shù)值最大，CI2與壯苗指數(shù)的相關(guān)系數(shù)值最大，為了驗證脯氨酸含量、壯苗指數(shù)鑒定茄子幼苗耐鹽性的可靠性，通過以主成分貢獻率為權(quán)重，結(jié)合各品種脯氨酸含量、壯苗指數(shù)隸屬函數(shù)值計算各品種綜合分值，結(jié)果與隸屬函數(shù)綜合評價法排序一致，依次為Y4>Y3>Y6>Y1>Y2>Y5。因此，脯氨酸含量與壯苗指數(shù)可作為茄子幼苗耐鹽性初步篩選與鑒定指標，并為鑒定茄子幼苗耐鹽性提供高效、可靠的理論基礎(chǔ)。

通過對6個不同品種茄子幼苗形態(tài)、生理指標進行主成分分析，表明脯氨酸含量、壯苗指數(shù)值分別與主成分CI1、CI2相關(guān)性最大，然后以主成分貢獻率為權(quán)重，結(jié)合不同品種指標相應(yīng)的隸屬函數(shù)值，計算出各品種綜合分值排序與隸屬函數(shù)綜合評價法鑒定茄子耐鹽性的結(jié)果一致，排序依次為福農(nóng)綠茄>農(nóng)友長茄>7號白茄>圓綠茄>秀娘>圓紫茄，結(jié)果表明，福農(nóng)綠茄、農(nóng)友長茄品種耐鹽性較強，7號白茄、圓綠茄、秀娘其次，圓紫茄耐鹽性最弱。其中福農(nóng)綠茄、農(nóng)友長茄較適宜鹽堿地栽培，脯氨酸含量及壯苗指數(shù)可作為茄子耐鹽性快速鑒定的可靠指標。