桑樹種子萌發(fā)耐鹽性綜合評(píng)價(jià)和配合力分析

陳秀靈, 高玉軍, 張東豪, 宋永學(xué), 高妍夏, 楊 帆

(承德醫(yī)學(xué)院蠶業(yè)研究所/河北省高校特產(chǎn)蠶桑應(yīng)用技術(shù)研發(fā)中心， 河北 承德 067000)

土壤鹽堿化是土壤退化的主要形式之一，全球氣候惡化以及農(nóng)業(yè)灌溉方式等因素加劇了土壤鹽堿化面積逐年擴(kuò)大和危害程度逐年加深的趨勢(shì)[1]。據(jù)聯(lián)合國教科文組織和世界糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，目前全球鹽堿地總面積約為9.55億hm2，預(yù)計(jì)到2050年全球?qū)⒂?0%的土地鹽堿化，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展[2-3]。我國鹽堿地總面積高達(dá)9 913萬hm2，約占國土面積的10%，具有分布廣、類型多樣的特點(diǎn)，分布于華北黃淮河平原、東北松嫩平原、西北半干旱-半荒漠地區(qū)以及濱海地區(qū)[3]。鹽堿地治理與維持農(nóng)業(yè)與林木生產(chǎn)的良性循環(huán)、促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善密切相關(guān)。

桑樹(MorusalbaL.)屬于薔薇目?？粕?，為多年生雙子葉木本植物，具有耐干旱、耐鹽堿、耐低溫等特點(diǎn)，抗逆性較強(qiáng)，是用于土地沙漠化和鹽堿地治理極具潛力的生態(tài)樹種之一[4-6]。桑樹耐鹽性存在基因型差異，由于林木生長周期長，為快速有效獲得高耐鹽種質(zhì)，以定向雜交桑種子為試驗(yàn)材料，從萌發(fā)期入手開展研究，既可快速評(píng)價(jià)雜交組合的耐鹽性，也可間接比較親本的耐鹽性和耐鹽遺傳特性。桑樹耐鹽資源的鑒定與評(píng)價(jià)是選育耐鹽種質(zhì)的基礎(chǔ)工作，其方法主要包括表型指標(biāo)和生理生化指標(biāo)，表型鑒定法因其直觀易行而被廣泛用于批量種質(zhì)的耐鹽性鑒定[7-8]。種子萌發(fā)是逆境脅迫植物生存和繁衍的關(guān)鍵時(shí)期，也是植株形態(tài)建成、成林質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)[9]。種子萌發(fā)耐鹽性評(píng)價(jià)在作物、蔬菜、牧草等多種植物上廣泛應(yīng)用，這些研究主要采用發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、鹽害指數(shù)、胚根與胚芽長等相關(guān)指標(biāo)[10-12]。桑種子在鹽脅迫下萌發(fā)受抑制，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)顯著下降，發(fā)芽指標(biāo)的耐鹽臨界值也存在顯著差異，胚根生長速度的臨界值相對(duì)較低(0.67 mmol/L)，其次為胚根長度(2.42 mmol/L)與發(fā)芽率(2.55 mol/L)，活力指數(shù)的變化最不敏感(59.71 mmol/L)[13-19]。桑種子耐鹽性在品種及不同地域來源間存在顯著差異，來源于新疆和田地區(qū)的桑種子耐鹽性較強(qiáng)，以冀桑3號(hào)表現(xiàn)最好，為安葚與冀桑2號(hào)配制的雜交后代[13,18]。目前，我國桑產(chǎn)業(yè)正逐漸從東南經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)向內(nèi)陸干旱、鹽漬化地區(qū)轉(zhuǎn)移，因此，鑒定和篩選優(yōu)異桑樹耐鹽種質(zhì)資源，選育耐鹽品種，對(duì)鹽堿地植被恢復(fù)和重建、改良生態(tài)環(huán)境等具有重要意義。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者雖然在桑樹種質(zhì)資源耐鹽性方面開展了大量工作，但多數(shù)是針對(duì)品種間生理生化變化、耐鹽基因的挖掘與利用及其分子調(diào)控等方面進(jìn)行[6,20-24]；在資源評(píng)價(jià)時(shí)，多是采用聚類、五星級(jí)評(píng)分法、隸屬函數(shù)等方法進(jìn)行簡單分析，利用多元統(tǒng)計(jì)方法綜合評(píng)價(jià)桑樹種子萌發(fā)耐鹽性的報(bào)道較少[7,19]，在雜交組合種子萌發(fā)耐鹽性綜合評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討親本種子萌發(fā)耐鹽相關(guān)性狀遺傳特性的研究尚未見報(bào)道。筆者通過收集北方濱海區(qū)域的桑樹種質(zhì)資源，已獲得很多具備耐鹽潛質(zhì)的種質(zhì)。本研究以2份母本材料、7份父本材料定向構(gòu)建14份桑樹雜交組合，采集F1代種子，采用梯度鹽溶液處理方法，應(yīng)用主成分分析、加權(quán)隸屬函數(shù)法以及配合力分析來綜合評(píng)價(jià)F1代種子萌發(fā)的耐鹽性及其親本的育種價(jià)值，以期篩選高耐鹽性的優(yōu)異雜交組合，為北方濱海鹽堿地區(qū)的育苗推廣及耐鹽種質(zhì)的培育提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 桑樹雜交的親本組合

試驗(yàn)所用父母本及配制的雜交組合詳見表1。安葚的耐鹽性較強(qiáng)，朝魯則相對(duì)較低，其中安葚×冀桑2號(hào)為對(duì)照組合，耐鹽性中等。其中菩提島7號(hào)和鴛鴦A收集于河北省菩提島諸島省級(jí)自然保護(hù)區(qū)的古樹，興海內(nèi)和興海外收集于天津?yàn)I海新區(qū)的古樹，其他5份資源均為河北省特產(chǎn)蠶桑研究所資源圃保存的資源。

表1 參試材料的代碼及親本組合Table 1 Codes and parental combination of tesetd materials

1.2 種子萌發(fā)處理

收獲雜交組合的成熟桑葚，及時(shí)淘洗種子，挑選成熟飽滿且大小均勻的F1代種子，貯存于4 ℃，以用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。種子先于室溫下浸泡24 h，隨后對(duì)種子進(jìn)行消毒，棄去浸泡液，加入75%乙醇溶液，浸泡20 s，無菌水沖洗3次，濾紙吸干種子表面水分。置于鋪有3層濾紙的無菌培養(yǎng)皿中，對(duì)照組(ck)加入適量(約12 mL/皿)滅菌水，以質(zhì)量濃度為0.05、0.1、0.15、0.2 mol/L的NaCl溶液作為處理組，每皿放置40粒種子，并稱量每個(gè)培養(yǎng)皿的重量，每組3個(gè)重復(fù)。將培養(yǎng)皿置于人工氣候培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)條件為溫度28 ℃，相對(duì)濕度為75%～85%，光照時(shí)間每天16 h。為保證鹽水濃度不變，從置床后第3天起，每天稱量培養(yǎng)皿，根據(jù)蒸發(fā)的水量，補(bǔ)充無菌水。補(bǔ)充無菌水時(shí)，使用注射器從濾紙邊緣緩慢注入，避免無菌水直接接觸種子。

1.3 性狀調(diào)查與指標(biāo)測(cè)定

以胚根突破種皮且伸長至長度達(dá)種子1/2長度時(shí)作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，逐日調(diào)查種子發(fā)芽數(shù)，當(dāng)連續(xù)3 d不再有種子發(fā)芽時(shí)結(jié)束觀察。計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等相關(guān)性狀。根據(jù)觀察記錄的種子發(fā)芽數(shù)，計(jì)算種子發(fā)芽率(GR)、發(fā)芽勢(shì)(GP)、發(fā)芽指數(shù)(GI)、相對(duì)發(fā)芽率(RGR)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(RGP)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)(RGI)等指標(biāo)。

各項(xiàng)性狀指標(biāo)計(jì)算公式如下：

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

GP(%)=(前4天發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子數(shù))×100%；

GI=∑(每日種子發(fā)芽數(shù)/種子發(fā)芽天數(shù))，

各指標(biāo)相對(duì)值=處理組指標(biāo)值/對(duì)照組指標(biāo)值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和描述性分析，利用SPSS 22.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析以及配合力分析，采用加權(quán)隸屬函數(shù)法對(duì)各組合的耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，相關(guān)指標(biāo)計(jì)算參考如下[25]。

Zj=∑αjXi，i=1,2,3,…,n;j=1, 2；

μ(Zj)=(Zj-Zjmin)/(Zjmax-Zjmin)；

Wj=Pj/∑Pj，j=1,2,3,……,m)；

D=∑μ(Zj·Wj),j=1,2,3,……,m

式中，Zj是各參試材料的第j個(gè)綜合指標(biāo)值；αj是第j個(gè)綜合指標(biāo)特征值所對(duì)應(yīng)的主成分因子載荷值；Xi是第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值；i代表考察的指標(biāo)數(shù)。

μ(Zj) 為各品種綜合指標(biāo)值Zj的隸屬函數(shù)值，Zjmax和Zjmin分別為各種質(zhì)資源綜合指標(biāo)值Zj中的最大值和最小值；Wj為綜合指標(biāo)j的權(quán)重，Pj為綜合指標(biāo)j的方差貢獻(xiàn)率；D為各雜交組合的耐鹽性綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交組合F1代種子在不同鹽濃度下的萌發(fā)響應(yīng)

14份不同桑樹雜交組合F1代均在第10天完成絕大多數(shù)種子的萌發(fā)，根據(jù)觀察記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行性狀統(tǒng)計(jì)分析。發(fā)芽率是衡量種子生活力的重要指標(biāo)，決定植株的成苗率；發(fā)芽勢(shì)與種子發(fā)芽的快慢和整齊度密切相關(guān)，高發(fā)芽勢(shì)表明種子的生命力較強(qiáng)；發(fā)芽指數(shù)反映了種子萌發(fā)期間的綜合活力[7,17]。由圖1可看出，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)在低鹽脅迫下均未受到明顯抑制，隨著NaCl溶液濃度的增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均顯著降低，而且，這3項(xiàng)指標(biāo)在不同雜交組合間受抑制的程度存在顯著差異。圖1 A表明，安葚×興海內(nèi)、安葚×菩提島7號(hào)、安葚×坎下白、安葚×遼魯6號(hào)、朝魯×鴛鴦A等組合的發(fā)芽率在不同濃度NaCl溶液處理間均無顯著差異。圖1 B表明，高鹽脅迫下，種子發(fā)芽勢(shì)均小于30%，其中朝魯×遼魯6號(hào)和朝魯×冀桑2號(hào)組合的種子發(fā)芽勢(shì)降至0。圖1 C表明，安葚×興海內(nèi)、安葚×菩提島7號(hào)組合的發(fā)芽指數(shù)始終大于27%，受抑制的程度較小。

表2 種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)的鹽處理間聯(lián)合方差分析Table 2 Joint analysis of variance for relative indexes in the stage of seed germination among different salt treantments

表3 14份桑樹雜交組合間的種子萌發(fā)相關(guān)耐鹽指標(biāo)的描述統(tǒng)計(jì)量及方差分析Table 3 Descriptive and variance analysis relative salt tolerant index of 14 hybrid combinations during seed germination.

注：A為種子發(fā)芽率；B為種子發(fā)芽勢(shì)；C為種子發(fā)芽指數(shù)。 圖1 NaCl處理對(duì)14份不同桑樹雜交組合F1代種子萌發(fā)的影響 Fig.1 Effect of NaCl treatments on germination of F1 generations from 14 hybrid combinations

對(duì)3種鹽濃度處理?xiàng)l件下14份雜交組合F1代種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)進(jìn)行聯(lián)合方差分析。結(jié)果(表2)表明，這3種發(fā)芽指標(biāo)在鹽濃度間、基因型間、鹽濃度與基因型互作間均差異顯著，由此可以得出，萌發(fā)期各性狀的變異受基因型和鹽濃度共同控制。

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)在一定程度上可以反映植物的鹽害程度，相對(duì)值越小，鹽脅迫越嚴(yán)重[26]。14份組合間的變異比較穩(wěn)定，14份桑樹雜交組合F1代種子的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)均隨著NaCl濃度的升高而降低(表3)。在較低的鹽濃度(0.05～0.01 mol/L)處理?xiàng)l件下，3個(gè)指標(biāo)在組合間的變異相對(duì)比較穩(wěn)定(圖2)，從變異水平來看，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)對(duì)鹽處理響應(yīng)最早，最先達(dá)到顯著性水平，其次為相對(duì)發(fā)芽勢(shì)；在中等鹽濃度(0.15 mol/L)處理?xiàng)l件下，3個(gè)指標(biāo)的組合間變異增大，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的變異系數(shù)分別為45.04%和7.14%，變化范圍在21.46%～81.54%和73.52%～94.11%之間，組合間的差異極顯著，但相對(duì)發(fā)芽率對(duì)鹽處理的響應(yīng)在雜交組合間仍未達(dá)到顯著差異；在最高鹽濃度(0.20 mol/L)處理?xiàng)l件下，相對(duì)發(fā)芽率在組合間的變異已達(dá)到極顯著水平，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的變異進(jìn)一步增大，組合間差異仍為極顯著水平，其值變化范圍在0～28.82%、31.44%～85.50%之間。綜合上述結(jié)果，雜交組合F1代種子萌發(fā)指標(biāo)對(duì)鹽處理響應(yīng)的敏感性表現(xiàn)為：發(fā)芽指數(shù)>發(fā)芽勢(shì)>發(fā)芽率，適宜耐鹽性評(píng)價(jià)篩選濃度范圍在0.15～0.20 mol/L之間，本試驗(yàn)選用0.20 mol/L NaCl作為種子萌發(fā)耐鹽性評(píng)價(jià)的濃度。

圖2 雜交組合在4種鹽濃度處理下的種子萌發(fā)性狀變異Fig.2 Variation of seed germination for hybrid combinations under four salt concentration treaments.

表4 指標(biāo)相關(guān)性分析與提取主成分的特征向量、方差貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率Table 4 Indicator correlation analysis and power vector,variance contribution rate and cumulative contribution rate of extract principal components

2.2 雜交組合F1代種子萌發(fā)耐鹽性的綜合評(píng)價(jià)

為進(jìn)一步定量評(píng)價(jià)各雜交組合F1代的種子萌發(fā)耐鹽性，以發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及其各指標(biāo)的相對(duì)值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。相關(guān)分析表明，這些評(píng)價(jià)指標(biāo)之間存在不同程度的相關(guān)性(表4)，評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性易導(dǎo)致信息重疊，直接利用會(huì)影響耐鹽性評(píng)價(jià)的真實(shí)性。為消除這些重疊信息的不利影響，利用主成分分析法對(duì)這些雜交組合F1代種子萌發(fā)的耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過主成分分析，各指標(biāo)被降維為2個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)(表4)，這2個(gè)指標(biāo)累積貢獻(xiàn)率(CCR)為95.64%，能夠代表樣本群體的變異信息。第一主成分中，6項(xiàng)萌發(fā)指標(biāo)的載荷值均較高，其中發(fā)芽指數(shù)與相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的載荷值(0.97，0.95)最高，反映了鹽脅迫下的種子活力可作為判斷其耐鹽強(qiáng)弱的最重要因素，可稱為發(fā)芽指數(shù)因子；第二主成分中，發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)載荷值(0.68、0.67)較高，反映了種子發(fā)芽速度與其耐鹽性有密切關(guān)系，可稱為發(fā)芽勢(shì)因子。

基于主成分分析和加權(quán)隸屬函數(shù)法得到2個(gè)綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值和耐鹽性評(píng)價(jià)指數(shù)(D值)(表5)。D值平均數(shù)為0.55，變異系數(shù)為42.02%，對(duì)于以安葚為母本的雜交組合，其中1號(hào)的D值最高，為0.901 0，其次為3號(hào)(0.886 5)，為極強(qiáng)耐鹽雜交組合；10號(hào)、8號(hào)、5號(hào)和7號(hào)，D值均在0.55～0.76之間，為強(qiáng)耐鹽雜交組合；2號(hào)、4號(hào)、12號(hào)和11號(hào)的D值均在0.48～0.55之間，高于對(duì)照組合D值，為耐鹽性組合；其余組合(13號(hào)、6號(hào)、14號(hào)和9號(hào))的D值最低，均小于0.36，耐鹽性較弱。

2.3 雜交組合親本種子萌發(fā)耐鹽性配合力與遺傳參數(shù)分析

為進(jìn)一步了解種子萌發(fā)耐鹽性狀的遺傳特性，對(duì)9個(gè)親本及其定向雜交組合的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)與耐鹽性綜合D值的配合力表現(xiàn)進(jìn)行了比較分析，結(jié)果見表6。

表6 參試材料指標(biāo)相對(duì)值及耐鹽綜合值(D)的一般配合力(GCA)與特殊配合力(SCA)相對(duì)效應(yīng)值Table 6 The relative effects values of general combination ability and special combination ability for salt resistant comprehensive values and relative indictor values for test materials

表5 參試材料的隸屬函數(shù)值、耐鹽性綜合評(píng)價(jià)值(D值)及耐鹽性排序Table 5 Subordinate function values,salt resistance comprehensive evalution values,and salt-resistance ranks for test materials.

親本的一般配合力表現(xiàn)差異顯著，且存在正負(fù)兩種效應(yīng)。從耐鹽性綜合D值的一般配合力來看，2個(gè)母本中，安葚表現(xiàn)較強(qiáng)的正效應(yīng)(0.165)，朝魯則表現(xiàn)較強(qiáng)的負(fù)效應(yīng)(-0.165)；在7個(gè)父本中，菩提島7號(hào)、興海內(nèi)、鴛鴦A和興海外表現(xiàn)較強(qiáng)的正效應(yīng)(0.281～0.152)，另3個(gè)父本冀桑2號(hào)、坎下白桑、遼魯6號(hào)均表現(xiàn)較強(qiáng)的負(fù)效應(yīng)(-0.496～-0.185)。對(duì)耐鹽性綜合D值一般配合力效應(yīng)值與相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的一般配合力效應(yīng)值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)：3個(gè)相對(duì)萌發(fā)指標(biāo)一般配合力均能在一定程度上反映親本的綜合耐鹽性D值的一般配合力，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的一般配合力效應(yīng)最強(qiáng)，相對(duì)發(fā)芽指數(shù)次之，相對(duì)發(fā)芽率較弱。相對(duì)發(fā)芽率一般配合力正負(fù)效應(yīng)值的范圍分別為0.040～0.072和-0.020～-0.075，而相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)一般配合力效應(yīng)絕對(duì)值的范圍分別為0.168～0.591、0.003～0.225。三者與綜合D值一般配合力效應(yīng)值的相關(guān)系數(shù)分別為0.757、0.967、0.907，7個(gè)父本與2個(gè)母本組配的14個(gè)雜交組合中，耐鹽性綜合D值特殊配合力有5種不同表現(xiàn)。遼魯6號(hào)、興海內(nèi)、菩提島7號(hào)與母本安葚組配依次表現(xiàn)出較強(qiáng)的正效應(yīng)(0.335、0.213、0.184)，與母本朝魯組配則表現(xiàn)出較強(qiáng)的負(fù)效應(yīng)(-0.335、-0.213、-0.184)；鴛鴦A、興海外分別與母本安葚組配表現(xiàn)出較強(qiáng)的負(fù)效應(yīng)(-0.342、-0.324)，與母本朝魯組配表現(xiàn)出較強(qiáng)的正效應(yīng)(0.342、0.324)；坎下白桑、冀桑2號(hào)與母本安葚、朝魯分別雜交的特殊配合力效應(yīng)值接近于0。考察耐鹽性綜合D值特殊配合力與3個(gè)相對(duì)萌發(fā)指標(biāo)特殊配合力的關(guān)系，可以看出： 1) 相對(duì)發(fā)芽率特殊配合力對(duì)耐鹽性綜合D值特殊配合力的影響較?。?2) 多數(shù)組合的D值特殊配合力主要由相對(duì)發(fā)芽勢(shì)特殊配合力所決定； 3) 一些組合的D值特殊配合力由相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)特殊配合力聯(lián)合決定。在朝魯×鴛鴦A、朝魯×興海外、安葚×遼魯6號(hào)、安葚×興海內(nèi)、安葚×菩提島7號(hào)等5個(gè)D值特殊配合力最強(qiáng)的組合中，相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)特殊配合力效應(yīng)值分別為-0.021～0.089、0.372～0.570、-0.028～0.246。其中：朝魯×鴛鴦A的3項(xiàng)特殊配合力值均相對(duì)較高，分別為0.053、0.570、0.163；朝魯×興海外和安葚×遼魯6號(hào)表現(xiàn)相對(duì)較高的相對(duì)發(fā)芽率特殊配合力(0.058、0.089)和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)特殊配合力(0.195、0.246)，以及相對(duì)較低的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)特殊配合力(0.372、0.385)；安葚×興海內(nèi)和安葚×菩提島7號(hào)僅表現(xiàn)較高的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)特殊配合力(0.562、0.550)，相對(duì)發(fā)芽率和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)特殊配合力值均最低(分別為-0.017、-0.021和0.012、-0.028)。在安葚×鴛鴦A、安葚×興海外、朝魯×遼魯6號(hào)、朝魯×興海內(nèi)、朝魯×菩提島7號(hào)等5個(gè)D值特殊配合力最弱的組合中，其表現(xiàn)的情況與5個(gè)D值特殊配合力最強(qiáng)的組合按順次對(duì)應(yīng)其數(shù)值完全相反。在D值特殊配合力效應(yīng)值接近于0的4個(gè)組合中：安葚×冀桑2號(hào)和朝魯×冀桑2號(hào)的各項(xiàng)特殊配合力效應(yīng)值也均接近于0；安葚×坎下白桑與前2個(gè)組合略有不同，其相對(duì)發(fā)芽勢(shì)特殊配合力效應(yīng)值(-0.048)雖接近于0，但相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)特殊配合力效應(yīng)值(0.089、0.173)相對(duì)稍高，而朝魯×坎下白桑，盡管其相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的特殊配合力效應(yīng)值(0.457)較高，但相對(duì)發(fā)芽率和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的特殊配合力均表現(xiàn)較強(qiáng)的負(fù)效應(yīng)，導(dǎo)致其D值的特殊配合力效應(yīng)值進(jìn)一步降低(0.009)。

從耐鹽性綜合D值配合力的結(jié)果來看，利用母本安葚和父本興海內(nèi)、興海外、鴛鴦A和菩提島7號(hào)配制雜交組合，易篩選出耐鹽性相對(duì)較強(qiáng)的組合。不同組合的特殊配合力效應(yīng)與其親本的一般配合力效應(yīng)間的關(guān)系較為復(fù)雜，一般配合力效應(yīng)均高的親本，組配雜交后代的特殊配合力效應(yīng)不一定最優(yōu)。如鴛鴦A和安葚的一般配合力相對(duì)效應(yīng)值較高，但其組合的特殊配合力表現(xiàn)為相對(duì)較強(qiáng)的負(fù)效應(yīng)。因此，組合的特殊配合力效應(yīng)與親本的一般配合力效應(yīng)間無必然聯(lián)系，不能簡單地依據(jù)組合雙親的一般配合力效應(yīng)推斷其后代的特殊配合力效應(yīng)，后代分析需綜合考慮這兩種配合力效應(yīng)；相對(duì)于其他兩個(gè)萌發(fā)性狀，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)更能反映親本與組合間的耐鹽性強(qiáng)弱，但不同雜交組合在耐鹽性綜合D值特殊配合力與相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的特殊配合力的關(guān)系上有明顯的差別。

相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)以及耐鹽綜合D值的遺傳參數(shù)估計(jì)值見表7。相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和耐鹽綜合D值的廣義遺傳力均大于0.90，說明組合間相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和耐鹽性的變異主要來自于遺傳因素，遺傳力較強(qiáng)可作為育種指標(biāo)。相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的加性方差大于其非加性方差，總基因型方差中主要為加性方差(0.562)，其狹義遺傳力比例高達(dá)53.1%，而相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率的狹義遺傳力均不足40%，說明相對(duì)發(fā)芽指數(shù)性狀加性效應(yīng)比較強(qiáng)，受親本互作的非加性效應(yīng)較小，能夠相對(duì)更穩(wěn)定地遺傳，適宜作為桑樹種子萌發(fā)耐鹽性選育中相對(duì)穩(wěn)定的評(píng)價(jià)指標(biāo)；相對(duì)發(fā)芽勢(shì)非加性方差顯著大于加性方差，總基因方差中主要為非加性方差(0.590)，說明相對(duì)發(fā)芽勢(shì)受親本互作的效應(yīng)較強(qiáng)，雜交桑種子萌發(fā)耐鹽性的變異可能主要來源于發(fā)芽勢(shì)性狀的變異。

表7 參試材料指標(biāo)相對(duì)值的遺傳參數(shù)估計(jì)值Table 7 Genetic parameter estimation of relative values of tested materials indexes.

3 討 論

種子萌發(fā)是植物生長的第一步，是植物種群能否在鹽漬化環(huán)境中成功建植的重要階段，也是對(duì)鹽分最敏感的時(shí)期。因此，判斷種子是否能夠在高鹽濃度脅迫條件下萌發(fā)是耐鹽性種質(zhì)資源篩選及品種選育的首要條件。本研究利用2份母本和7份父本定向配制雜交組合，獲得14份雜交桑的F1代種子，種子萌發(fā)在0.05～0.20 mol/L范圍內(nèi)鹽濃度條件下表現(xiàn)不同的效應(yīng)，綜合評(píng)價(jià)與配合力分析表明其耐鹽性存在顯著差異。

3.1 鹽脅迫濃度對(duì)桑樹種子萌發(fā)相關(guān)性狀的影響

不同濃度的鹽溶液對(duì)種子萌發(fā)的影響存在差異，低濃度鹽溶液具有促進(jìn)種子萌發(fā)的作用，高濃度的鹽脅迫則抑制種子萌發(fā)，導(dǎo)致生長發(fā)育受阻[27-28]。班月圓等[18]研究表明，來自新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)、黑龍江省哈爾濱市、江蘇省海安縣等3個(gè)地理區(qū)域的實(shí)生桑種子，在1.00～9.00 g/L NaCl處理?xiàng)l件下表現(xiàn)為根長和側(cè)根數(shù)減少，胚根褐化程度增加，子葉生長滯后，在較高濃度的鹽分脅迫下，易出現(xiàn)子葉不能長出或生長不舒展、胚根反向生長等現(xiàn)象，其中來源于和田地區(qū)的實(shí)生桑種子為較強(qiáng)的耐鹽種質(zhì)資源。閆晶秋子等[17]指出，蒙桑種子的耐鹽性大于粵桑、豐馳桑和河南桑，胚根長度對(duì)鹽濃度變化比較敏感，其次為活力指數(shù)和發(fā)芽率，其可通過胚芽短小卷粗、胚根縮短增粗抵御鹽脅迫。劉巖等[15]研究表明，低濃度(25 mmol/L)NaCl 溶液對(duì)桑種子萌發(fā)無顯著影響，隨著鹽濃度的升高，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率呈顯著下降趨勢(shì)，其中發(fā)芽勢(shì)下降最為明顯。本研究也得到了類似的結(jié)果。定向培育的14份桑樹雜交組合F1代種子在0.00～0.20 mol/L范圍內(nèi)的鹽處理?xiàng)l件下，其萌發(fā)受抑制的程度逐漸加重，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)存在不同程度的下降，發(fā)芽指數(shù)變化最敏感，其次為發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，當(dāng)鹽濃度增加至0.15 mol/L以上時(shí)，鹽害效應(yīng)趨向最大化，組合間的變異幅度開始減小。

3.2 桑樹種子萌發(fā)耐鹽性的評(píng)價(jià)與篩選

植物種子萌發(fā)耐鹽性主要表現(xiàn)為生物組織抵抗?jié)B透脅迫、種子吸水膨脹的能力，雜交桑種子萌發(fā)耐鹽性是保證其在鹽漬土壤中發(fā)芽和出苗的前提[29]。桑種子耐鹽性的鑒定與評(píng)價(jià)是耐鹽桑種質(zhì)資源選育工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用單一指標(biāo)很難準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其強(qiáng)弱，由于指標(biāo)間的相關(guān)性易造成信息重疊，僅用隸屬函數(shù)法往往導(dǎo)致鑒定結(jié)果不準(zhǔn)確[25,30]。基于多指標(biāo)綜合分析、主成分分析、加權(quán)隸屬函數(shù)分析的多元統(tǒng)計(jì)方法是一種全面有效的抗逆性綜合評(píng)價(jià)方法，能夠?qū)⒍囗?xiàng)相關(guān)指標(biāo)數(shù)量化，建立抗逆性強(qiáng)弱的數(shù)量關(guān)系，這已被廣泛應(yīng)用在水稻、小麥、大豆、玉米等作物中[11,31-32]。早期研究采用模糊隸屬函數(shù)、五級(jí)評(píng)分等方法，利用發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)以及鹽害指數(shù)等指標(biāo)來評(píng)價(jià)桑種子萌發(fā)耐鹽性，這具有一定的局限性[7,15]。本研究采用發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)及其相對(duì)指標(biāo)等6個(gè)評(píng)價(jià)因子，利用多元統(tǒng)計(jì)分析法進(jìn)一步綜合評(píng)價(jià)14份桑樹雜交組合F1代種子耐鹽性的強(qiáng)弱，通過主成分分析，獲得了2個(gè)彼此獨(dú)立的新指標(biāo)，結(jié)合隸屬函數(shù)及權(quán)重獲得了可客觀反映各組合耐鹽性的綜合評(píng)價(jià)D值，14份雜交組合分為極強(qiáng)耐鹽型、強(qiáng)耐鹽型、中耐鹽型及鹽敏感型，極強(qiáng)耐鹽型組合包括安葚×興海內(nèi)和安葚×菩提島7號(hào)，D值分別為0.901 0、0.886 5。

3.3 桑樹種子萌發(fā)耐鹽性及其相關(guān)萌發(fā)性狀的配合力分析

組合間耐鹽性的差異與親本間的一般配合力以及組合間的特殊配合力差異有關(guān)，早期研究分析了桑樹幼苗耐鹽性的遺傳基礎(chǔ)，但種子萌發(fā)耐鹽性的遺傳分析尚未見報(bào)道[33-34]。在本研究中，母本的耐鹽性D值一般配合力以果桑地方品種安葚相對(duì)較好，大葉桑品種朝魯相對(duì)較差；父本的耐鹽性D值一般配合力以興海內(nèi)、興海外、鴛鴦A和菩提島7號(hào)等4份來源于鹽堿生境的育種材料相對(duì)較好，而遼魯6號(hào)、冀桑2號(hào)、坎下白桑等3個(gè)大葉桑栽培品種相對(duì)較差。在安葚與興海內(nèi)、菩提島7號(hào)分別配制的組合以及朝魯與興海外、鴛鴦A分別配制的組合中，它們的耐鹽性特殊配合力均表現(xiàn)為較強(qiáng)的正效應(yīng)；在安葚與興海外、鴛鴦A以及朝魯與興海內(nèi)、菩提島7號(hào)分別配制的組合中，耐鹽性的特殊配合力卻表現(xiàn)較強(qiáng)的負(fù)效應(yīng)，這可能是由于其遺傳關(guān)系相近不適于作為雜交組合。一般配合力較低的親本選配的組合，其特殊配合力通常表現(xiàn)為較強(qiáng)的負(fù)效應(yīng)；但一般配合力高的親本并不適合于所有親本的耐鹽性改良，如安葚與冀桑2號(hào)和坎下白桑分別配制的組合中，特殊配合力也表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)。因此，綜合這些結(jié)果來看，安葚、興海內(nèi)、興海外、鴛鴦A和菩提島7號(hào)是改良耐鹽性狀的優(yōu)良親本，安葚×興海內(nèi)、安葚×菩提島7號(hào)、朝魯×興海外、朝魯×鴛鴦A為相對(duì)優(yōu)良的高耐鹽性組合。這些結(jié)果一方面說明種子萌發(fā)耐鹽性綜合評(píng)價(jià)方法的可靠性，另一方面也說明不同種質(zhì)表現(xiàn)耐鹽性的途徑和機(jī)制不同。

遺傳參數(shù)估計(jì)的結(jié)果證明，各組合鹽脅迫下相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的變異主要來自于遺傳因素，其中相對(duì)發(fā)芽指數(shù)性狀遺傳的加性效應(yīng)比較強(qiáng)，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)受親本互作的顯性或上位效應(yīng)較強(qiáng)。在3個(gè)相對(duì)萌發(fā)指標(biāo)的配合力與耐鹽性綜合D值配合力的關(guān)系上，雖然相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的大小更能反映親本及其組合的耐鹽性強(qiáng)弱，但不同雜交組合在相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的特殊配合力表現(xiàn)上有明顯的差別。這種差別性為桑樹耐鹽機(jī)制的解析提供了線索，并起到了十分有益的啟發(fā)作用。