海水脅迫下黃秋葵種質(zhì)資源苗期耐鹽性鑒定及綜合評價(jià)

戴志剛，康澤培，謝冬微，劉 暢，劉 巖，孫 健

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，湖南 長沙 410205； 2.南通大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南通 226019)

fuzzy comprehensive evaluation

全世界范圍內(nèi)廣泛分布著鹽漬化土地，是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要逆境因素。土壤的鹽漬化限制了作物的生長、發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的形成，重度鹽漬化土壤甚至導(dǎo)致作物無法正常生長或種植利用[1]。中國鹽漬化土地總面積超過1億hm2，主要分布在東部沿海地區(qū)、華北、西北、東北等內(nèi)陸干旱、半干旱地區(qū)，且面積有逐年增加的趨勢[2-3]。通過篩選、引種和培育新的耐鹽植物材料，使其適應(yīng)鹽漬土環(huán)境，是對鹽漬化土地進(jìn)行改良和利用的有效方法[4]。

黃秋葵(AbelmoschusesculentusL. Moench)，又稱秋葵、咖啡葵、羊角豆、補(bǔ)腎草，果實(shí)中富含類黃酮、多糖、脂肪酸、維生素、礦質(zhì)元素和多種氨基酸等功能營養(yǎng)保健成分，是老幼皆宜的蔬菜[5]。目前，關(guān)于黃秋葵的研究主要集中在營養(yǎng)成分分析和高產(chǎn)栽培技術(shù)等方面，而關(guān)于耐鹽性，特別是耐鹽材料篩選的研究相對較少。劉雅輝等[6]研究認(rèn)為，黃秋葵具有較強(qiáng)的耐鹽性，適宜在輕、中度鹽漬土地區(qū)種植。王永慧等[7]采用NaCl脅迫對24個(gè)黃秋葵品種進(jìn)行耐鹽性篩選，通過鹽害率的隸屬函數(shù)值綜合評價(jià)，篩選出耐鹽性最強(qiáng)的品種“超級五角”。本研究以不同來源的100份黃秋葵種質(zhì)資源為材料，分析黃秋葵苗期部分耐鹽相關(guān)性狀在海水脅迫下的變化規(guī)律，采用隸屬函數(shù)法對黃秋葵種質(zhì)資源的耐鹽性進(jìn)行鑒定和綜合評價(jià)，為耐鹽黃秋葵新品種選育及沿海灘涂地區(qū)鹽漬土地的開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

100份黃秋葵種質(zhì)資源由國家科技資源共享服務(wù)平臺(tái)國家作物種質(zhì)資源庫(蔬菜花卉分庫、麻類分庫)和福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所提供。本試驗(yàn)材料的編號及來源詳見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將黃秋葵種子用3%的次氯酸鈉消毒10 min，用蒸餾水沖洗3次。用規(guī)格為52 cm×26 cm×10 cm的育苗盤育苗，每個(gè)育苗盤含50穴，共10排，每排5穴，穴的規(guī)格為5 cm×5 cm。育苗盤內(nèi)裝滿營養(yǎng)土，將每份黃秋葵材料分兩份播種，一份為海水處理，一份為對照。每份材料每個(gè)處理播種5穴，每穴3粒種子，3次重復(fù)。

黃秋葵幼苗在溫室內(nèi)培養(yǎng)，待子葉展平后進(jìn)行間苗，每穴留1棵苗。苗長至兩葉一心時(shí)進(jìn)行海水處理。海水取自江蘇省南通市東灶港鎮(zhèn)，鹽度為3.12%。用自來水將海水稀釋為50%濃度，向育苗盤底座內(nèi)澆灌，每隔1 d澆一次，每次澆500 mL，對照澆灌自來水。

于處理的第20天進(jìn)行性狀測定。苗高、葉長、葉寬、葉柄長、莖粗按照《黃秋葵種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[8]進(jìn)行，葉綠素含量采用SPAD-502型葉綠素儀測定。每份材料測定育苗盤每排中間的3棵苗。

表1 供試黃秋葵種質(zhì)資源的編號及來源Table 1 The numbers and sources of okra germplasm resources

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用相對性狀值反映海水脅迫對各指標(biāo)的影響，相對性狀值(%)=(處理值/對照值)×100%。采用模糊綜合評價(jià)法[9-10]對海水脅迫下黃秋葵各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，進(jìn)而對黃秋葵種質(zhì)資源的耐鹽性進(jìn)行綜合評價(jià)。首先計(jì)算各個(gè)指標(biāo)在海水處理下的鹽害率，鹽害率(%)=[(對照值-處理值)/對照值]×100%。鹽害率反映的是海水處理下某一指標(biāo)與對照相比遭受脅迫的程度，鹽害率越小說明該材料受海水鹽脅迫的影響越輕。然后計(jì)算出每個(gè)指標(biāo)鹽害率的隸屬函數(shù)值，公式為：

Xi=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，

其中，Xi為黃秋葵某材料i指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，X為該材料i指標(biāo)的測定值，Xmax為所有材料i指標(biāo)的最大值，Xmin為最小值。

將各材料不同指標(biāo)鹽害率的隸屬值累加后求平均值，即為該材料海水脅迫的總隸屬函數(shù)值，總隸屬函數(shù)值越小表明其耐鹽性越強(qiáng)。

表2 100份黃秋葵種質(zhì)資源在海水脅迫和正常條件下幼苗的生長情況Table 2 Seedling growth of 100 okra germplasm resources under seawater stress and normal conditions

表3 海水脅迫下黃秋葵各相對性狀的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients of relative traits under seawater stress in okra

用Microsoft Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水脅迫對黃秋葵種質(zhì)資源耐鹽相關(guān)性狀的影響

海水脅迫下，100份黃秋葵種質(zhì)資源耐鹽相關(guān)性狀的變化規(guī)律如表2所示。各性狀在海水脅迫后均有不同程度的下降，苗高平均值降低了3.54 cm，葉長降低了0.40 cm，葉柄長降低了0.29 cm，莖粗降低了0.32 cm，葉綠素SPAD值降低了4.38。相對性狀平均值排序?yàn)槊绺?葉柄長<葉綠素含量<葉長<葉寬<莖粗，可見海水脅迫對苗高的影響較大，對葉寬和莖粗的影響相對較小。100份黃秋葵種質(zhì)資源經(jīng)海水脅迫后的各性狀值存在廣泛的變異，變異系數(shù)為15.15%～27.52%，說明海水脅迫對不同基因型黃秋葵的影響存在廣泛的差異。

2.2 海水脅迫下黃秋葵各耐鹽性狀的相關(guān)分析

對海水脅迫下黃秋葵6個(gè)耐鹽相關(guān)性狀進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果(表3)表明，相對苗高與相對葉長、相對葉寬、相對葉柄長呈極顯著正相關(guān)，與相對莖粗呈顯著正相關(guān)，與相對葉綠素含量呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。相對葉長與相對葉寬、相對葉柄長呈極顯著正相關(guān)，與相對莖粗和相對葉綠素含量呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。相對葉寬與相對葉柄長和相對莖粗呈顯著正相關(guān)，與相對葉綠素含量呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。相對葉柄長與相對莖粗呈極顯著正相關(guān)，與相對葉綠素含量呈顯著負(fù)相關(guān)。相對莖粗與相對葉綠素含量呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。

2.3 黃秋葵耐鹽性的綜合評價(jià)

通過模糊隸屬函數(shù)法對100份黃秋葵種質(zhì)資源在海水脅迫下的耐鹽性進(jìn)行綜合評價(jià)，總隸屬函數(shù)值按從小到大的順序進(jìn)行排列，結(jié)果(表4)顯示，OG 36、OG 39、OG 43、OG 60、OG 11、OG 10、OG 4、OG 62、OG 86、OG 53的總隸屬函數(shù)值排在前十位，為耐鹽品種。OG 72、OG 24、OG 34、OG 50、OG 46、OG 49、OG 61、OG 70、OG 87、OG 13的總隸屬函數(shù)值排在后十位，為不耐鹽品種。OG 36、OG 60、OG 11和OG 10的總隸屬函數(shù)值小于0.3，將它們歸為極耐鹽品種；OG 70、OG 87和OG 13的總隸屬函數(shù)值大于0.9，將它們歸為鹽敏感品種。

表4 海水脅迫下黃秋葵種質(zhì)資源各指標(biāo)鹽害率的隸屬函數(shù)值及耐鹽順序Table 4 Membership function values of salt damage rate and salt-tolerant rankings of okra germplasm resources under seawater stress

表4(續(xù))

表5 海水脅迫下黃秋葵種質(zhì)資源各指標(biāo)隸屬函數(shù)值的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficients of membership function values of okra germplasm resources under seawater stress

對各性狀隸屬函數(shù)值及總隸屬函數(shù)值進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果(表5)顯示，各性狀隸屬函數(shù)值之間均呈正相關(guān)，除莖粗和葉寬、葉柄長和葉綠素含量之外，均達(dá)到顯著或極顯著水平。各性狀隸屬函數(shù)值與總隸屬函數(shù)值均表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)，苗高、葉長、葉寬、葉柄長、莖粗、葉綠素隸屬函數(shù)值與總隸屬函數(shù)值的相關(guān)系數(shù)分別為0.730 6、0.672 1、0.664 9、0.609 4、0.607 6和0.558 2，相關(guān)系數(shù)最高的為苗高，最低的為葉綠素。因此，可用苗高作為黃秋葵海水脅迫耐鹽性篩選的一個(gè)重要指標(biāo)。

3 結(jié)論與討論

鹽漬土分為鹽土、堿土和鹽堿土，分布范圍十分廣泛，是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的主要非生物逆境因素。中國有漫長的海岸線，沿海灘涂鹽漬土壤主要為鹽土，鹽海鹽土的最大特點(diǎn)是土壤和地下水的鹽分組成與海水一致[9]。以往用NaCl或Na2CO3模擬鹽脅迫來研究沿海灘涂鹽漬土對作物的影響與實(shí)際有一定的差距[11]。本研究采用海水澆灌處理黃秋葵幼苗，可有效地模擬鹽海鹽漬土，為沿海地區(qū)黃秋葵耐鹽性篩選和耐鹽機(jī)理研究提供依據(jù)。

鹽害會(huì)對植物造成多方面的影響，植物的耐鹽性涉及多個(gè)性狀指標(biāo)，僅采用一個(gè)指標(biāo)評價(jià)其耐鹽性會(huì)有一定的片面性，不能全面客觀地反映植物的耐鹽性。因此，在進(jìn)行植物種質(zhì)資源耐鹽性鑒定評價(jià)時(shí)，應(yīng)對多個(gè)性狀進(jìn)行綜合分析，才能更加客觀真實(shí)地反映其耐鹽能力[12-13]。模糊綜合評價(jià)是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評價(jià)方法，是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評價(jià)，用模糊數(shù)學(xué)對多個(gè)耐鹽性指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而做出種質(zhì)資源總體耐鹽性大小的評價(jià)[10]。采用模糊綜合評價(jià)法，吳紀(jì)中等[11]對小麥種質(zhì)資源進(jìn)行了人工海水脅迫下的耐鹽性鑒定，發(fā)現(xiàn)小麥種質(zhì)資源的芽期耐鹽性依次為地方品種>育成品種>國外引進(jìn)品種。張濤等[14]從100份辣椒種質(zhì)資源中篩選出10個(gè)耐鹽性種質(zhì)和10個(gè)不耐鹽種質(zhì)。韓飛等[15]在63份谷子種質(zhì)資源中篩選出5份耐鹽谷子品種。徐曉雪等[16]篩選出龍米粱1號和錦雜106兩個(gè)高粱品種具有較強(qiáng)的耐鹽性。本研究通過測定黃秋葵的苗高、葉長、葉寬、葉柄長、莖粗、葉綠素含量，比較這些性狀在海水脅迫和對照間的差異，采用模糊綜合評價(jià)法，對100份黃秋葵種質(zhì)資源在海水脅迫下的耐鹽性進(jìn)行排序，篩選出極耐鹽種質(zhì)4份，鹽敏感種質(zhì)3份，為黃秋葵耐鹽育種提供了材料基礎(chǔ)。

對植物耐鹽性進(jìn)行篩選鑒定，需要多個(gè)指標(biāo)來綜合反映，但也需要篩選出具有代表性的耐鹽性指標(biāo)來快速初步反映其耐鹽性。姜靜涵等[17]篩選出葉片失綠萎蔫程度、葉片SPAD值以及葉片Na+含量等3個(gè)指標(biāo)，可定性和定量地鑒定大豆苗期耐鹽性。姚金曉等[18]篩選出根長的鹽害系數(shù)可以作為冬瓜苗期的耐鹽性鑒定指標(biāo)。彭振等[19]認(rèn)為，最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)可以作為鑒定陸地棉苗期耐鹽性的關(guān)鍵指標(biāo)。在黃秋葵耐鹽性指標(biāo)研究中，王永慧等[20]研究表明，MDA、K+含量、K+/Na+三個(gè)指標(biāo)較好地反映了黃秋葵的耐鹽性，可作為黃秋葵幼苗期耐鹽性的鑒定指標(biāo)，而發(fā)芽勢鹽害率、發(fā)芽指數(shù)鹽害率和苗鮮重鹽害率可作為萌發(fā)期耐鹽性的鑒定指標(biāo)[7]。劉雅輝等[6]篩選得到地上干物質(zhì)重為黃秋葵的重要耐鹽指標(biāo)。本研究采用苗高、葉長、葉寬、葉柄長、莖粗、葉綠素含量作為海水脅迫下黃秋葵耐鹽性鑒定的指標(biāo)，測定方法簡單，用直尺、游標(biāo)卡尺和簡單的儀器即可測定，與以上研究相比，更加方便多樣本、群體類材料的耐鹽性鑒定。對各性狀指標(biāo)的隸屬函數(shù)值與總隸屬函數(shù)值進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明，苗高與總隸屬函數(shù)值的相關(guān)系數(shù)明顯高于其他性狀與總隸屬函數(shù)值的相關(guān)系數(shù)。因此，可用苗高作為黃秋葵海水脅迫耐鹽性篩選的一個(gè)重要指標(biāo)，來進(jìn)行大規(guī)模快速的耐鹽性初步篩選。