33 份旱黃瓜種子萌發(fā)期抗旱性鑒定

周?chē)?guó)彥，謝 洋，邢雨蒙，銀珊珊，閆立英，武春成

（河北省特色園藝種質(zhì)挖掘與創(chuàng)新利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·河北科技師范學(xué)院園藝科技學(xué)院 河北秦皇島 066004）

黃瓜為葫蘆科黃瓜屬一年生草本植物，是世界第三大蔬菜作物[1]。FAO 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020 年我國(guó)黃瓜栽培面積127 萬(wàn)hm2，產(chǎn)量7336 萬(wàn)t，分別占世界的56.4%和81.2%[2]。黃瓜起源于溫暖濕潤(rùn)的喜馬拉雅山南麓熱帶雨林地區(qū)，葉片大、根系淺且對(duì)水分極為敏感，喜濕、怕澇、不耐旱，要求土壤相對(duì)持水量85%～95%，空氣相對(duì)持水量80%～90%[3]。干旱脅迫會(huì)使黃瓜光合作用減弱、抗氧化系統(tǒng)受損，造成植株生長(zhǎng)受到抑制，產(chǎn)量嚴(yán)重受損[4]。因此篩選適宜的抗（耐）旱黃瓜品種對(duì)黃瓜栽培生產(chǎn)具有重要意義。

種子萌發(fā)是開(kāi)花植物生活史中的一個(gè)關(guān)鍵階段，受植物體內(nèi)多種信號(hào)物質(zhì)和外界環(huán)境因子的調(diào)控，與幼苗成活、器官發(fā)育等都有密切關(guān)系[5]。適量的水分、充足的氧氣和適宜的溫度等環(huán)境條件是種子萌發(fā)所必需的，只有正常萌發(fā)的種子才有可能發(fā)育成正常的植株[6]。種子萌發(fā)過(guò)程中缺水會(huì)導(dǎo)致種子萌發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)，甚至不萌發(fā)[78]。前人研究表明，干旱脅迫會(huì)不同程度地抑制黃瓜萌發(fā)期胚根、胚芽的生長(zhǎng)，降低其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)，并且各品種間存在差異[8]。前人研究主要集中在干旱脅迫對(duì)黃瓜農(nóng)藝性狀、光合特性等指標(biāo)響應(yīng)方面，而黃瓜種子萌發(fā)期抗旱性鑒定的相關(guān)研究鮮見(jiàn)報(bào)道[9-11]。

旱黃瓜又稱(chēng)華南型黃瓜，口感脆嫩，清香味濃郁，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。目前，河北省黃瓜逐漸形成了“一帶三區(qū)”產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局，在秦皇島、唐山地區(qū)形成了以昌黎縣、樂(lè)亭縣為中心的冀東北旱黃瓜優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)帶。昌黎縣作為河北省旱黃瓜優(yōu)勢(shì)區(qū)，但仍存在著品種混亂、高端品種少、栽培過(guò)程中耗水量大的問(wèn)題，限制了旱黃瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展。培育和推廣耐旱節(jié)水優(yōu)良旱黃瓜品種，提高品種的抗旱性，是開(kāi)發(fā)生物節(jié)水潛力、擺脫水缺乏、減少干旱帶來(lái)?yè)p失的有效途徑。因室內(nèi)環(huán)境條件的可控性強(qiáng)，研究萌發(fā)期品種抗旱性，多數(shù)是在室內(nèi)用PEG-6000 模擬干旱環(huán)境以保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性[12-13]。因此，筆者利用所在課題前期模擬干旱的最佳篩選濃度15% PEG-6000（未發(fā)表）對(duì)33 份旱黃瓜品種資源進(jìn)行萌發(fā)期抗旱性鑒定與篩選，并利用模糊隸屬函數(shù)法對(duì)種子萌發(fā)5 個(gè)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，以期為旱黃瓜抗旱性鑒定和評(píng)價(jià)提供可靠的指標(biāo)和方法，同時(shí)為旱黃瓜抗旱育種提供種質(zhì)資源和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)所用33 份旱黃瓜品種詳見(jiàn)表1。

表1 33 份旱黃瓜品種信息

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022 年3—5 月在河北科技師范學(xué)院園藝中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。將挑選籽粒飽滿(mǎn)均勻一致的種子各30 粒，進(jìn)行2 h 吸脹后，自然晾干。分別將其置于鋪有濾紙并加入10 mL 15%PEG-6000 溶液（脅迫處理）和去離子水溶液（對(duì)照）的培養(yǎng)皿中，28 ℃恒溫催芽，定期補(bǔ)充等量相應(yīng)溶液保證濾紙濕潤(rùn)。每日調(diào)查種子發(fā)芽數(shù)，2 d 后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，3 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，4 d 后統(tǒng)計(jì)芽長(zhǎng)和總鮮質(zhì)量等性狀指標(biāo)，計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、種子萌發(fā)抗旱指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)脅迫指數(shù)、芽長(zhǎng)、總鮮質(zhì)量、活力指數(shù)、活力抗旱指數(shù)等指標(biāo)。試驗(yàn)重復(fù)2 次，計(jì)算方法如下：

萌發(fā)抗旱指數(shù)（GDRI）=脅迫種子萌發(fā)指數(shù)（PIS）/對(duì)照種子萌發(fā)指數(shù)（PIC）[14]；其中PI=（1.00）nd1+（0.75）nd2+（0.50）nd3+（0.25）nd4；nd1、nd2、nd3、nd4分別為第1、2、3、4 d 的種子萌發(fā)率，1.00、0.75、0.50、0.25 分別為相應(yīng)萌發(fā)時(shí)間所賦予的抗旱系數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析及抗旱性評(píng)價(jià)

利用模糊隸屬函數(shù)法對(duì)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、萌發(fā)抗旱指數(shù)、萌發(fā)脅迫指數(shù)、活力抗旱指數(shù)等種子萌發(fā)5 個(gè)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，模糊隸屬函數(shù)值參考武新娟等[16]計(jì)算方法。試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)DPS 分析軟件進(jìn)行單因素方差分析后做平均值多重比較（Duncan）和變異系數(shù)分析，利用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行分析與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 旱黃瓜種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)變異系數(shù)分析

由表2 可知，33 個(gè)品種對(duì)照組（CK）與處理組（T）各性狀的變異系數(shù)差異均達(dá)到極顯著水平；變異系數(shù)為0.194～0.556（處理組）和0.190～0.451（對(duì)照組），對(duì)照組按變異系數(shù)從大到小排序?yàn)榛盍χ笖?shù)>總鮮質(zhì)量>芽長(zhǎng)>發(fā)芽指數(shù)>發(fā)芽勢(shì)>發(fā)芽率，處理組按變異系數(shù)從大到小排序?yàn)檠块L(zhǎng)>活力指數(shù)>總鮮質(zhì)量>發(fā)芽勢(shì)>發(fā)芽指數(shù)>發(fā)芽率。相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、萌發(fā)抗旱指數(shù)、萌發(fā)脅迫指數(shù)及活力抗旱指數(shù)等種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)的變異系數(shù)介于0.279～0.679 之間，差異均達(dá)到極顯著水平。結(jié)果表明，33 份旱黃瓜材料在種子萌發(fā)過(guò)程中各相關(guān)性狀差異顯著，該試驗(yàn)抗旱性篩選有著可靠的材料基礎(chǔ)。

表2 旱黃瓜品種萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)分析

2.2 干旱脅迫對(duì)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率的影響

由表3 可知，新唐山秋瓜、優(yōu)秀、碧綠節(jié)節(jié)瓜、碧盈B 型、頂瓜瓜668、天豐翠寶、瓜滿(mǎn)園的相對(duì)發(fā)芽率較高，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱能力，而迎春黃瓜、中農(nóng)翠綠1 號(hào)、美玉、吉雜四號(hào)的相對(duì)發(fā)芽率較低，表現(xiàn)出較弱的抗旱能力，其他的屬于中度抗旱類(lèi)型。其中，新唐山秋瓜、優(yōu)秀、碧綠節(jié)節(jié)瓜、碧盈B 型、頂瓜瓜668、天豐翠寶的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)也較高，受脅迫影響較小，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱性。

表3 旱黃瓜品種相對(duì)發(fā)芽勢(shì)與相對(duì)發(fā)芽率

2.3 干旱脅迫對(duì)萌發(fā)抗旱指數(shù)、脅迫指數(shù)及活力抗旱指數(shù)的影響

由表4 可知，新唐山秋瓜、頂瓜瓜668、優(yōu)秀、脆美188、綠玲瓏、碧綠節(jié)節(jié)瓜、旱寶5 號(hào)、碧盈B 型、天豐翠寶、田園貴妃翠、翠綠秋瓜的萌發(fā)抗旱指數(shù)較高。在萌發(fā)脅迫指數(shù)方面，新唐山秋瓜、頂瓜瓜668、優(yōu)秀、脆美188、綠玲瓏、碧綠節(jié)節(jié)瓜、旱寶5號(hào)、田園貴妃翠、碧盈B 型、天豐翠寶、翠綠秋瓜的萌發(fā)脅迫指數(shù)較高。在活力抗旱指數(shù)方面，綠玲瓏、頂瓜瓜668、新唐山秋瓜、綠寶珠11 號(hào)、瓜滿(mǎn)園、唐山秋瓜、優(yōu)秀、海陽(yáng)棚白二號(hào)、田園貴妃翠等的活力抗旱指數(shù)較高。綜上，新唐山秋瓜、頂瓜瓜668、優(yōu)秀、綠玲瓏萌發(fā)抗旱指數(shù)、脅迫指數(shù)及活力抗旱指數(shù)均較高，為高抗材料，而美玉、迎春黃瓜、吉雜四號(hào)為弱抗材料，其他為中抗材料。

表4 不同旱黃瓜萌發(fā)抗旱指數(shù)、脅迫指數(shù)及活力抗旱指數(shù)

2.4 不同旱黃瓜品種抗旱性綜合評(píng)價(jià)

依據(jù)33 份材料隸屬值分布情況，將隸屬值≥0.6 的為高抗材料，0.6>隸屬值≥0.2 的為中抗材料，隸屬值<0.2 的為弱抗材料。結(jié)果表明，高抗旱材料為新唐山秋瓜、綠玲瓏、頂瓜瓜668、優(yōu)秀，弱抗材料為吉雜四號(hào)、迎春黃瓜、美玉、中農(nóng)翠綠1 號(hào)、妍丑、甜香脆，其他為中抗材料（表5）。

表5 干旱脅迫下33 份旱黃瓜各指標(biāo)隸屬函數(shù)值及綜合評(píng)價(jià)值

3 討論與結(jié)論

農(nóng)作物抗旱性鑒定按照生育期可分為萌發(fā)期鑒定、苗期鑒定和成株期鑒定[17]。種子萌發(fā)是植物生長(zhǎng)第一關(guān)鍵期，萌發(fā)期鑒定具有環(huán)境可控、操作易、周期短、效率高等特點(diǎn)[18]。干旱脅迫下，黃瓜種子萌發(fā)受阻，發(fā)芽時(shí)間延長(zhǎng)、發(fā)芽率降低、生長(zhǎng)受阻[8]。

黃瓜抗旱性的遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜、影響因素眾多，難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)且不同時(shí)期可能會(huì)表現(xiàn)出不同的抗旱性。許耀照等[19]采用不同濃度PEG 模擬干旱對(duì)3 個(gè)黃瓜品種進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)研究，通過(guò)發(fā)芽指標(biāo)測(cè)定發(fā)現(xiàn)抗旱性依次為中農(nóng)16 號(hào)、津園6 號(hào)和蔬春寶優(yōu)26 號(hào)黃瓜品種。劉云等[20]研究了干旱脅迫對(duì)黃瓜不同品種株高、光合等生長(zhǎng)和生理特性的影響及其與抗旱指數(shù)之間的關(guān)系，結(jié)果表明不同黃瓜品種的抗旱性與抗旱指數(shù)（DRI）差異明顯，葉面積、光合速率和葉綠素含量與DRI 呈正相關(guān)。李陽(yáng)等[21]對(duì)16 個(gè)黃瓜品種進(jìn)行抗旱性篩選，發(fā)現(xiàn)根干質(zhì)量與耐旱性相關(guān)性最強(qiáng)。

變異系數(shù)是衡量多個(gè)度量單位不同的各觀測(cè)值變異程度的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量[17]。筆者研究發(fā)現(xiàn)33 份旱黃瓜的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、總鮮質(zhì)量、芽長(zhǎng)等種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)的變異系數(shù)差異顯著，為抗旱品種的鑒定提供了材料基礎(chǔ)。有研究表明，在外界環(huán)境適宜的條件下，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率主要受種子本身特性的影響，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率可以反映品種的相對(duì)抗旱性[22]。此外，利用種子萌發(fā)抗旱指數(shù)、種子脅迫指數(shù)或種子活力抗旱指數(shù)等指標(biāo)評(píng)價(jià)種子抗旱性已在玉米[13]、藜麥[23]、綠豆[24]等作物上廣泛應(yīng)用。筆者研究發(fā)現(xiàn)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、萌發(fā)抗旱指數(shù)、脅迫指數(shù)以及活力抗旱指數(shù)，均可作為評(píng)價(jià)旱黃瓜抗旱性的指標(biāo)。

不同的指標(biāo)判定抗旱性材料的結(jié)果不盡相同，筆者以相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、萌發(fā)抗旱指數(shù)、脅迫指數(shù)及活力抗旱指數(shù)等5 項(xiàng)指標(biāo)為依據(jù)，采用模糊隸屬函數(shù)法對(duì)33 個(gè)旱黃瓜品種進(jìn)行抗旱性鑒定，通過(guò)對(duì)隸屬值分析，將隸屬值≥0.6 判定為高抗材料，0.6>隸屬值≥0.2 判定為中抗材料，隸屬值<0.2判定為弱抗材料，篩選出高抗旱品種4 個(gè)、弱抗品種6 個(gè)和中抗品種23 個(gè)。