13種藜麥萌發(fā)期抗逆性綜合評(píng)價(jià)

王志恒，黃思麒，李成虎，周吳艷，胡 韓，徐中偉，馬維亮，魏玉清

(1北方民族大學(xué) 生物科學(xué)與工程學(xué)院,國家民委生態(tài)系統(tǒng)模型及應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750021；2寧夏回族自治區(qū) 海原縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,寧夏 中衛(wèi) 755299；3寧夏農(nóng)林科學(xué)院,寧夏 銀川 750000)

藜麥(ChenopodiumquinoaWilld.)為莧科藜亞科藜屬一年生雙子葉植物，距今已有7 000多年的人工種植史[1]。藜麥耐寒、耐旱、耐鹽堿和耐貧瘠，籽粒中蛋白質(zhì)含量高，氨基酸比例協(xié)調(diào)，富含維生素(A、B2、E)和礦物質(zhì)(Ca、Fe、Cu、Mg、Zn)，有“糧食之母”、“黃金谷物”、“神圣的食物”等稱號(hào)，備受國內(nèi)外農(nóng)業(yè)和食品專家以及消費(fèi)者的關(guān)注[2-5]。因此，研究藜麥對(duì)改善人類膳食營養(yǎng)水平和發(fā)展未來農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有十分重要的意義。

種子萌發(fā)期是植物生長發(fā)育過程中對(duì)外界環(huán)境最敏感的時(shí)期，逆境條件下種子在萌發(fā)階段的表現(xiàn)對(duì)植物的群體數(shù)量和結(jié)構(gòu)具有決定作用[6]。因此許多學(xué)者都非常重視植物該時(shí)期的抗逆性研究。王春語等[7]利用1.2%的NaCl模擬鹽脅迫對(duì)高粱萌發(fā)期耐鹽材料進(jìn)行篩選與鑒定，最終篩選出5份耐鹽能力強(qiáng)的高粱品種。王焱等[8]利用PEG-6000模擬干旱脅迫進(jìn)行苜蓿種質(zhì)資源萌發(fā)期抗旱指標(biāo)篩選，同時(shí)采用主成分分析和相關(guān)性分析等方法進(jìn)行抗旱性綜合評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)根長、發(fā)芽率和活力指數(shù)可作為苜蓿品種抗旱性鑒定的主要指標(biāo)，并篩選出3份抗旱能力強(qiáng)的苜蓿品種。徐寧等[9]利用50 mmol/L混合堿(NaHCO3和Na2CO3)模擬堿脅迫環(huán)境進(jìn)行綠豆品種資源萌發(fā)期的耐堿性鑒定，采用主成分分析和聚類分析進(jìn)行耐堿性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)萌發(fā)指數(shù)、下胚軸干質(zhì)量、胚根長可作為綠豆萌發(fā)期耐堿性的鑒定指標(biāo)，最終篩選出9份耐堿能力強(qiáng)的綠豆品種。目前對(duì)小麥[10-11]、玉米[12-13]、水稻[14-15]、高粱[16-17]等作物的抗逆性評(píng)價(jià)較多，藜麥雖是公認(rèn)的抗逆性較強(qiáng)的作物之一，但對(duì)其萌發(fā)期抗逆性的綜合評(píng)價(jià)研究較少，對(duì)其抗逆性評(píng)價(jià)指標(biāo)也未見探討。為此，本研究以PEG-6000模擬干旱脅迫、NaCl模擬鹽脅迫、混合堿(NaHCO3和Na2CO3)模擬典型堿脅迫環(huán)境，采用主成分分析、熱圖和聚類分析方法，對(duì)13個(gè)藜麥品種萌發(fā)期性狀進(jìn)行綜合鑒定，篩選抗旱、耐鹽堿能力強(qiáng)的藜麥品種及其主要鑒定指標(biāo)，以期為藜麥抗逆基因發(fā)掘與種質(zhì)創(chuàng)新提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試13種藜麥種子由寧夏農(nóng)林科學(xué)院馬維亮研究員提供，品種信息見表1。

表1 供試藜麥品種編號(hào)及來源

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)于2019年5月在北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院植物生理生態(tài)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。挑選飽滿、色澤和大小基本一致的藜麥種子，以體積分?jǐn)?shù)10% NaClO3溶液消毒20 min后，無菌水沖洗至干凈無味，用濾紙吸干種子表面水分，鋪在放有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿擺放30粒種子，作好標(biāo)記。為了確定藜麥品種萌發(fā)期抗逆性的適宜劑量，預(yù)試驗(yàn)中設(shè)置6個(gè)PEG-6000梯度，分別為0(CK，蒸餾水)，-0.12，-0.24，-0.36，-0.48，-0.60 MPa；6個(gè)NaCl梯度，分別為0(CK，蒸餾水)，50，100，200，300，400 mmol/L；6個(gè)混合堿梯度(NaHCO3與Na2CO3物質(zhì)的量比為9∶1)，分別為0，(CK，蒸餾水)，10，20，30，40，50 mmol/L。經(jīng)過觀察并統(tǒng)計(jì)藜麥發(fā)芽數(shù)和早期幼苗生長狀況發(fā)現(xiàn)，在-0.36 MPa PEG-6000、300 mmol/L NaCl、40 mmol/L混合堿分別處理下，各品種間生長指標(biāo)的差異較為明顯，故確定其為藜麥抗逆性試驗(yàn)的適宜劑量。將10 mL適宜劑量的處理液加入到擺放好藜麥種子的培養(yǎng)皿中，對(duì)照加10 mL蒸餾水，每處理重復(fù)3次，將所有培養(yǎng)皿置于“12 h(25 ℃)光照/12 h(20 ℃)黑暗”的人工氣候培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，試驗(yàn)期間每天更換培養(yǎng)液，以保證培養(yǎng)環(huán)境的恒定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

試驗(yàn)過程中，每隔24 h觀察記錄種子萌發(fā)情況，以胚根伸出種皮2 mm為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，記錄種子萌發(fā)數(shù)，計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。7 d后結(jié)束萌發(fā)，從每個(gè)處理中隨機(jī)選出10株幼苗，以植株根與莖的分節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)測(cè)量幼苗芽長和根長(總長=芽長+根長)，用電子分析天平測(cè)定幼苗鮮質(zhì)量和干質(zhì)量(幼苗先105 ℃烘2 h殺青，再80 ℃烘至恒質(zhì)量)。為了方便各品種間比對(duì)，下述指標(biāo)均以其相對(duì)值(以對(duì)照為基準(zhǔn))反映不同品種對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)程度[9]。

發(fā)芽率=萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

發(fā)芽勢(shì)=第3天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/t。

活力指數(shù)=∑Gt/t×S。

式中：Gt為t天內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)；t為相應(yīng)的萌發(fā)時(shí)間，d;S為平均長度,mm。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理，數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。用SPSS satatistic 21.0進(jìn)行主成分分析和相關(guān)性分析，JMP 13.0軟件進(jìn)行聚類分析，R語言(www.r-project.org)Pheatmap包(https://CRAN.R-project.org/package=pheatmap) 完成熱圖分析，GraphPad Prism 5.0進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 逆境脅迫對(duì)不同品種藜麥萌發(fā)的影響

2.1.1 干旱脅迫 由表2可知，在-0.36 MPa PEG-6000模擬干旱脅迫下，13個(gè)藜麥品種萌發(fā)期各性狀的相對(duì)值除部分品種的干質(zhì)量、發(fā)芽率外，其他指標(biāo)均小于100%，且不同品種的降低幅度不同。13個(gè)藜麥種子相對(duì)發(fā)芽率為81.78%～107.86%，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)為78.09%～99.54%，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)為69.40%～92.55%，相對(duì)活力指數(shù)為17.28%～75.23%，相對(duì)芽長為50.47%～85.20%，相對(duì)根長為17.87%～99.73%，相對(duì)總長為25.18%～93.86%，相對(duì)鮮質(zhì)量為43.66%～77.86%，相對(duì)干質(zhì)量為103.86%～148.50%。從表2還可以看出，干旱脅迫下13個(gè)藜麥品種的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)均無顯著差異；品種Q2、Q5、Q11、Q12的活力指數(shù)、芽長、根長、總長、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量相對(duì)值較大，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱性；品種Q6、Q7、Q8上述指標(biāo)的相對(duì)值較小，抗旱性較弱。

表2 干旱脅迫下13種藜麥萌發(fā)期各指標(biāo)的相對(duì)值

2.1.2 鹽脅迫 由表3可知，在300 mmol/L NaCl模擬鹽脅迫下，13個(gè)藜麥品種萌發(fā)期各性狀相對(duì)值除部分品種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、根長和干質(zhì)量外，其他指標(biāo)均小于100%，且不同品種降低幅度存在差異。13個(gè)藜麥種子的相對(duì)發(fā)芽率為75.00%～111.79%，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)為88.24%～112.67%，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)為56.12%～101.50%，相對(duì)活力指數(shù)為17.41%～91.28%，相對(duì)芽長為51.89%～81.82%，相對(duì)根長為7.09%～115.45%，相對(duì)總長為20.89%～99.73%，相對(duì)鮮質(zhì)量為64.16%～97.02%，相對(duì)干質(zhì)量為63.91%～103.21%。從表3可以看出，鹽脅迫下品種Q6、Q7、Q8各指標(biāo)相對(duì)值較大，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽性；品種Q5、Q13各指標(biāo)相對(duì)值較小，耐鹽性較弱。

2.1.3 堿脅迫 由表4可知，在40 mmol/L混合堿脅迫下，13個(gè)藜麥品種萌發(fā)期的相對(duì)根長和相對(duì)干質(zhì)量均小于100%，其他指標(biāo)因品種不同有所升高或降低。13個(gè)藜麥種子的相對(duì)發(fā)芽率為70.27%～107.36%，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)為82.50%～129.31%，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)為91.35%～135.74%，相對(duì)活力指數(shù)為30.26%～123.12%，相對(duì)芽長為83.79%～154.86%，相對(duì)根長為13.91%～91.09%，相對(duì)總長為27.75%～109.99%，相對(duì)鮮質(zhì)量為83.91%～157.75%，相對(duì)干質(zhì)量為49.97%～88.10%。從表4可以看出，堿脅迫下13個(gè)藜麥品種萌發(fā)期的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)均無顯著差異，其中品種Q6、Q7、Q8和Q1各指標(biāo)相對(duì)值較大，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐堿性；品種Q3和Q5各指標(biāo)相對(duì)值較小，表現(xiàn)出較弱的耐堿性。

表3 鹽脅迫下13種藜麥萌發(fā)期各指標(biāo)的相對(duì)值

表4 堿脅迫下13種藜麥萌發(fā)期各指標(biāo)的相對(duì)值

表4(續(xù)) Continued table 4

2.2 13種藜麥萌發(fā)期抗逆性的主成分分析

2.2.1 抗旱性 主成分與其他指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)(載荷矩陣)反映了某指標(biāo)對(duì)主成分負(fù)荷的相對(duì)大小和作用方向，相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值越大，說明關(guān)系越密切。由表5和表6可知，13種藜麥萌發(fā)期抗旱性前2個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到82.24%，所以提取前2個(gè)主成分替代9個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)其抗旱性。第Ⅰ主成分的貢獻(xiàn)率為55.46%，其中相對(duì)鮮質(zhì)量(X8)、相對(duì)根長(X6)和相對(duì)總長(X7)的相關(guān)系數(shù)較大，說明其在第Ⅰ主成分上有較大載荷，可以反映干旱脅迫下藜麥早期幼苗的生長狀況；第Ⅱ主成分的貢獻(xiàn)率為26.78%，以相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(X2)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)(X3)的載荷較大，可以反映干旱脅迫下藜麥的萌發(fā)狀況。

表5 藜麥萌發(fā)期主成分的特征值及貢獻(xiàn)率

表6 藜麥萌發(fā)期抗逆性主成分分析中各因子的載荷矩陣

2.2.2 耐鹽性 由表5和表6可知，13種藜麥萌發(fā)期耐鹽性前3個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85.60%，所以提取前3個(gè)主成分替代9個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)藜麥萌發(fā)期耐鹽性。第Ⅰ主成分的貢獻(xiàn)率為44.16%，其中相對(duì)根長(X6)和相對(duì)總長(X7)的載荷較大，反映了鹽脅迫下藜麥早期幼苗的生長狀況；第Ⅱ主成分的貢獻(xiàn)率為29.53%，其中相對(duì)發(fā)芽率(X1)和相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(X2)具有較大載荷，可以反映鹽脅迫下幼苗的萌發(fā)狀況；第Ⅲ主成分的貢獻(xiàn)率為11.92%，以相對(duì)鮮質(zhì)量(X8)和相對(duì)干質(zhì)量(X9)的載荷較大，反映了鹽脅迫下幼苗的生長發(fā)育狀況。

2.2.3 耐堿性 由表5和表6可知，13種藜麥萌發(fā)期耐堿性前3個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到84.65%，所以提取前3個(gè)主成分替代9個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)藜麥萌發(fā)期的耐堿性。第Ⅰ主成分的貢獻(xiàn)率為43.60%，其中相對(duì)根長(X6)和相對(duì)總長(X7)的載荷較大，反映了堿脅迫下藜麥早期幼苗的生長狀況；第Ⅱ主成分的貢獻(xiàn)率為26.67%，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(X2)在第Ⅱ主成分具有較大載荷；第Ⅲ主成分的貢獻(xiàn)率為14.38%，其中相對(duì)鮮質(zhì)量(X8)的載荷較大。

結(jié)合主成分中每個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)(特征向量)，參照林海明等[18]的方法，以特征向量為權(quán)重分別構(gòu)建藜麥萌發(fā)期抗旱性、耐鹽性和耐堿性的主成分函數(shù)表達(dá)式。

抗旱性函數(shù)表達(dá)式：

Y1=-0.045X1-0.070X2-0.064X3+0.166X4+0.202X5+0.220X6+0.230X7+0.221X8+0.158X9;

Y2=0.323X1+0.343X2+0.334X3+0.098X4-0.082X5-0.045X6-0.085X7-0.037X8+0.032X9。

耐鹽性函數(shù)表達(dá)式：

Y1=0.058X1-0.014X2-0.042X3+0.302X4+0.050X5+0.359X6+0.352X7-0.069X8-0.101X9;

Y2=0.418X1+0.368X2+0.225X3+0.076X4-0.293X5+0.006X6-0.012X7-0.018X8-0.003X9;

Y3=-0.239X1-0.110X2+0.143X3-0.030X4+0.502X5-0.120X6-0.081X7+0.427X8+0.441X9。

耐堿性函數(shù)表達(dá)式：

Y1=-0.008X1-0.082X2-0.040X3+0.344X4-0.082X5+0.412X6+0.368X7-0.054X8-0.161X9;

Y2=0.309X1+0.377X2+0.369X3+0.070X4-0.056X5-0.075X6-0.080X7+0.008X8+0.051X9;

Y3=0.036X1+0.041X2-0.067X3-0.109X4+0.415X5-0.126X6-0.037X7+0.422X8+0.440X9。

式中：Yi(i=1,2,3)為主成分，X1～X9分別為發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、芽長、根長、總長、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的相對(duì)值。

利用單一的Y1、Y2或Y3無法對(duì)藜麥萌發(fā)期的抗逆性做出綜合評(píng)價(jià)，故以每個(gè)主成分貢獻(xiàn)率占所提取主成分累積貢獻(xiàn)率的比例作為權(quán)重計(jì)算主成分綜合模型，得到其抗旱性模型為：Y=0.674Y1+0.326Y2；耐鹽性模型為：Y=0.516Y1+0.345Y2+0.139Y3；耐堿性模型為：Y=0.515Y1+0.315Y2+0.170Y3。根據(jù)模型計(jì)算得到13種藜麥萌發(fā)期抗旱性、耐鹽性和耐堿性的主成分綜合得分見表7。

表7 13種藜麥品種抗逆性綜合因子得分及排序

由表7可見，13個(gè)藜麥品種的抗旱性從強(qiáng)到弱依次為：隴藜3號(hào)>嫁祺2號(hào)>鉆石1號(hào)>南非2號(hào)>隴藜2號(hào)>賀蘭太行藜麥>隴藜1號(hào)>青海1號(hào)>DACE>HTH-01>南非1號(hào)>隴藜4號(hào)>HTH-y605；耐鹽性從強(qiáng)到弱依次為：HTH-01>HTH-y605>隴藜4號(hào)>南非2號(hào)>賀蘭太行藜麥>DACE >隴藜2號(hào)>嫁祺2號(hào)>隴藜1號(hào)>南非1號(hào)>鉆石1號(hào)>青海1號(hào)>隴藜3號(hào)；耐堿性從強(qiáng)到弱依次為：HTH-y605>隴藜4號(hào)> HTH-01>南非1號(hào)>DACE>賀蘭太行藜麥>隴藜2號(hào)>嫁祺2號(hào)>青海1號(hào)>南非2號(hào)>鉆石1號(hào)>隴藜1號(hào)>隴藜3號(hào)。對(duì)13個(gè)藜麥品種抗旱性、耐鹽性和耐堿性的主成分綜合得分值進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)抗旱性與耐鹽性的相關(guān)系數(shù)為-0.664(P<0.05)，抗旱性與耐堿性的相關(guān)系數(shù)為-0.941(P<0.01)，耐鹽性與耐堿性的相關(guān)系數(shù)為0.707(P<0.01)。

2.3 藜麥萌發(fā)期抗旱性、耐鹽性和耐堿性的熱圖及聚類分析

為了直觀分析13種藜麥萌發(fā)期9個(gè)指標(biāo)在不同逆境脅迫下的變化情況，利用熱圖對(duì)不同逆境脅迫下藜麥萌發(fā)期性狀的變化量進(jìn)行可視化處理，通過橫向聚類反映不同藜麥品種在某一逆境脅迫下的變化情況，用縱向聚類反映9個(gè)指標(biāo)在某一逆境脅迫下的相互關(guān)系。熱圖中顏色越接近紅色，表示相對(duì)值越高；越接近綠色，表示相對(duì)值越低。13個(gè)藜麥品種萌發(fā)期9個(gè)指標(biāo)相對(duì)值的變化熱圖及聚類分析結(jié)果見圖1～3。

Q1～Q13代表13個(gè)藜麥品種(同表1)，X1～X9代表9個(gè)指標(biāo)(同表6)；熱圖中紅色表示脅迫對(duì)指標(biāo)有促進(jìn)作用，綠色表示有抑制作用，且顏色越深，作用越強(qiáng)。下同

圖2 鹽脅迫下13個(gè)藜麥品種萌發(fā)期各指標(biāo)熱圖(左)和聚類分析(右)

圖3 堿脅迫下13個(gè)藜麥品種萌發(fā)期各指標(biāo)熱圖(左)和聚類分析(右)

2.3.1 干旱脅迫 由圖1-A可以看出，干旱脅迫下13個(gè)藜麥品種相對(duì)活力指數(shù)顯示區(qū)域均呈現(xiàn)極端綠色，說明干旱脅迫顯著降低了活力指數(shù)；相對(duì)干質(zhì)量顯示區(qū)域均呈現(xiàn)紅色，說明干旱脅迫增加了干質(zhì)量。品種Q1、Q6、Q7和Q8整體顏色區(qū)域較淺，說明干旱脅迫對(duì)這4種藜麥生長的抑制作用較強(qiáng)。干旱脅迫下，根據(jù)藜麥各指標(biāo)變化情況可將13個(gè)品種分為4類，品種Q2單獨(dú)聚為一類，品種Q1、Q8、Q6和Q7聚為一類，品種Q12、Q13、Q9和Q10聚為一類，品種Q3、Q5、Q4和Q11聚為一類。結(jié)合主成分分析綜合排名結(jié)果，通過層狀聚類分析將13個(gè)藜麥品種分為4大類(圖1-B)，品種Q5、Q11和Q12聚為一類，屬于高抗旱能力類別；品種Q2、Q4、Q9聚為一類，屬于中度抗旱類別；品種Q3、Q13、Q10聚為一類，其某些指標(biāo)易受干旱脅迫的抑制，屬于干旱敏感類別；品種Q7、Q6、Q1和Q8聚為一類，其某些指標(biāo)受干旱脅迫的抑制程度較為嚴(yán)重，屬于高度干旱敏感類別。

2.3.2 鹽脅迫 由圖2-A可以看出，鹽脅迫下13個(gè)藜麥品種相對(duì)活力指數(shù)顯示區(qū)域均呈現(xiàn)極端綠色，說明鹽脅迫顯著降低了活力指數(shù)，除品種Q7和Q8外，其余品種的相對(duì)根長顯示區(qū)域均呈現(xiàn)綠色。品種Q7和Q8整體顏色區(qū)域較其余品種深，說明鹽脅迫對(duì)這2種藜麥的抑制作用較小。鹽脅迫下，根據(jù)藜麥各指標(biāo)變化情況可以將13個(gè)品種分為4類，品種Q13、Q4和Q6聚為一類，品種Q12、Q9、Q10、Q2、Q5、Q3、Q1和Q11聚為一類，品種Q7聚為一類，品種Q8聚為一類。結(jié)合主成分分析綜合排名結(jié)果，通過層狀聚類分析將13個(gè)藜麥品種分為5大類(圖2-B)，其中品種Q8和Q7聚為一類，屬于高耐鹽能力類別；品種Q6、Q2、Q9聚為一類，屬于中度耐鹽類別；品種Q4、Q10、Q12聚為一類，其某些指標(biāo)易受鹽脅迫的影響，屬于鹽敏感類別；品種Q3、Q1、Q11和Q13聚為一類，其某些指標(biāo)受到鹽脅迫的抑制程度較為明顯，屬于高度鹽敏感類別，品種Q5單獨(dú)聚為一類，其某些指標(biāo)受到鹽脅迫的抑制最嚴(yán)重，屬于極度鹽敏感類別。

2.3.3 堿脅迫 由圖3-A可以看出，堿脅迫下13個(gè)藜麥品種相對(duì)根長顯示區(qū)域均呈現(xiàn)極端綠色，說明堿脅迫顯著抑制了根長的發(fā)育。堿脅迫下，根據(jù)藜麥各相對(duì)指標(biāo)的變化情況可以將13個(gè)品種分為4類，其中品種Q13、Q12、Q2、Q5和Q11聚為一類，品種Q10、Q3、Q4、Q1和Q9聚為一類，品種Q7單獨(dú)聚為一類，品種Q6和Q8聚為一類。結(jié)合主成分分析綜合排名結(jié)果，通過層狀聚類分析可將13個(gè)藜麥品種分為3大類(圖3-B)，其中品種Q6、Q8和Q7聚為一類，屬于高耐堿類別；品種Q1、Q10、Q4、Q9和Q12聚為一類，屬于中度耐堿類別；品種Q13、Q2、Q11聚為一類，其某些指標(biāo)易受堿脅迫的抑制，屬于堿敏感類別；品種Q3和Q5為一類，其某些指標(biāo)受到堿脅迫的抑制程度較嚴(yán)重，屬于高度堿敏感類別。

3 討論與結(jié)論

種子萌發(fā)期是植物生長發(fā)育過程中對(duì)逆境最為敏感的時(shí)期，關(guān)系到植物群體在逆境條件下能否建植成功[19-20]。發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)由種子發(fā)芽個(gè)數(shù)和萌發(fā)時(shí)間決定，可以反映種子萌發(fā)的活力和速率；而活力指數(shù)是種子發(fā)芽速率和生長量的綜合反映[21]。植物從種子發(fā)育成幼苗過程中所需的物質(zhì)及能量由種子中貯藏的有機(jī)物提供，因此在種子萌發(fā)過程中幼苗長度、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量等指標(biāo)能體現(xiàn)植物種苗能量物質(zhì)的轉(zhuǎn)化狀況[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同逆境脅迫對(duì)13種藜麥的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)影響不大，但可以明顯抑制其長度伸長，即對(duì)活力指數(shù)的抑制作用較強(qiáng)，這與對(duì)小麥[23-24]、玉米[13,25]、水稻[14,26]、高粱[6,9,16]的研究結(jié)果并不相同，Jacobsen等[27]指出，藜麥的抗逆性遠(yuǎn)高于這些常見作物。可能是由于藜麥種子內(nèi)可水合的物質(zhì)含量較高，導(dǎo)致其種皮的滲透勢(shì)較低，利于其從環(huán)境中進(jìn)行吸水作用。本實(shí)驗(yàn)室的前期研究表明，藜麥的萌發(fā)速度明顯快于小麥、玉米和甜高粱等作物，一般當(dāng)胚根出現(xiàn)時(shí)，即認(rèn)為是萌發(fā)完成；同時(shí)在試驗(yàn)中觀察發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫藜麥出苗后會(huì)出現(xiàn)死苗現(xiàn)象，而在干旱和堿脅迫下這種現(xiàn)象較少出現(xiàn)，這可能是由于藜麥對(duì)離子毒害的敏感度高于滲透脅迫。而本研究中鹽脅迫的離子含量明顯高于干旱和堿脅迫，因此鹽脅迫對(duì)藜麥種子發(fā)芽活力指數(shù)的抑制程度高于其余兩種脅迫條件。綜上所述，藜麥在逆境脅迫條件下能夠迅速完成種子萌發(fā)的吸脹吸水階段，從而很快出現(xiàn)萌發(fā)完成標(biāo)志，其發(fā)芽數(shù)變化不大，但出苗后幼苗生長仍會(huì)受到抑制。

由于試驗(yàn)材料或者研究方法的不同，作物抗逆指標(biāo)的篩選也存在差異。有研究認(rèn)為，萌發(fā)抗旱指數(shù)、發(fā)芽率、根長可作為高粱萌發(fā)期抗旱性的評(píng)價(jià)指標(biāo)[9]；也有學(xué)者認(rèn)為，根長、葉質(zhì)量和發(fā)芽率可以作為高粱耐鹽性的主要篩選指標(biāo)[16]，根長、發(fā)芽指數(shù)、葉干質(zhì)量可以作為粒用高粱萌發(fā)期耐堿性鑒定的指標(biāo)[28]。本研究選取發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、芽長、根長、總長、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量9個(gè)指標(biāo)，通過主成分分析對(duì)藜麥萌發(fā)期抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，將9個(gè)指標(biāo)歸類為2個(gè)主成分，其中鮮質(zhì)量和發(fā)芽勢(shì)分別為2個(gè)主成分上的最大載荷，可以作為藜麥萌發(fā)期抗旱性的主要鑒定指標(biāo)；同樣，在耐鹽性綜合評(píng)價(jià)中，根長、發(fā)芽率和干質(zhì)量是藜麥萌發(fā)期耐鹽性的主要鑒定指標(biāo)；而在耐堿性綜合評(píng)價(jià)中，根長、發(fā)芽勢(shì)和鮮質(zhì)量是藜麥萌發(fā)期耐堿性的主要鑒定指標(biāo)。

利用主成分分析的因子得分函數(shù)，可以在綜合分析基礎(chǔ)上對(duì)試驗(yàn)材料的抗逆性進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的評(píng)定[9]。本研究基于主成分分析的因子得分函數(shù)，對(duì)每個(gè)藜麥品種的抗逆性進(jìn)行綜合評(píng)分，結(jié)果顯示，13個(gè)藜麥品種中，隴藜3號(hào)、嫁祺2號(hào)和鉆石1號(hào)的抗旱能力較強(qiáng)，HTH-01、南非1號(hào)、隴藜4號(hào)和HTH-y605屬于干旱敏感性品種；HTH-01和HTH-y605屬于耐鹽性較強(qiáng)品種，隴藜3號(hào)的耐鹽能力最差；HTH-y605、隴藜4號(hào)和HTH-01的耐堿性較強(qiáng)，隴藜3號(hào)的耐堿性最差。藜麥萌發(fā)期抗旱性與耐鹽堿性呈顯著負(fù)相關(guān)，而耐鹽性與耐堿性呈極顯著正相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)不高。這與楊帆等[29]對(duì)甜高粱抗旱性與耐鹽性相關(guān)關(guān)系的研究結(jié)果不同，說明不同逆境脅迫下植物的抗性關(guān)系與物種有關(guān)。本研究基于主成分分析的因子得分函數(shù)，通過聚類分析進(jìn)行綜合評(píng)分分類，從排序和分類結(jié)果上看，藜麥萌發(fā)期的抗旱性、耐鹽性和耐堿性差異與試驗(yàn)過程中的性狀表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致，說明采用主成分與聚類分析進(jìn)行藜麥萌發(fā)期抗逆性評(píng)價(jià)，結(jié)果比較可靠。

由于大田中環(huán)境變化多樣，因此在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬干旱、鹽堿脅迫下的種子萌發(fā)試驗(yàn)，從中篩選一批耐性較強(qiáng)的品種，再到大田中進(jìn)行多年實(shí)地驗(yàn)證，可以事半功倍[6]。藜麥萌發(fā)期的抗旱性、耐鹽性與耐堿性綜合評(píng)價(jià)只是其抗逆性研究的一個(gè)方面，僅能說明藜麥萌發(fā)期對(duì)外界脅迫的響應(yīng)情況。另外，作物在不同生長發(fā)育階段的抗性表現(xiàn)不同，因此應(yīng)將種子萌發(fā)期抗旱、耐鹽堿鑒定結(jié)果與其在苗期、灌漿期、開花期、成熟期等全生育期鑒定結(jié)果相結(jié)合，才能準(zhǔn)確鑒定藜麥品種的抗逆性，也才能形成較為完善的藜麥抗逆性評(píng)價(jià)體系，這將是以后的研究方向。