不同番茄品種萌發(fā)期耐鹽耐旱性閾值的試驗(yàn)研究

摘 要：為了鑒定番茄品種萌發(fā)期的耐鹽耐旱性及其閾值，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，本試驗(yàn)以20個(gè)番茄品種作為實(shí)驗(yàn)材料，通過設(shè)定不同濃度的PEG、NaCl溶液進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn)，分析番茄生長特性指標(biāo)，確定生長關(guān)鍵濃度值，鑒定出耐鹽抗旱品種。結(jié)果表明：0.1%NaCl處理是應(yīng)激反應(yīng)適宜濃度。該濃度下，番茄品種長勢(shì)較其他處理好，說明細(xì)胞的應(yīng)激反應(yīng)對(duì)植物起到了防御作用。0.5%NaCl處理是限制番茄發(fā)芽的臨界濃度。1%NaCl單鹽脅迫處理中番茄全部不發(fā)芽，是番茄品種的萌發(fā)期生長耐受上限濃度。15%PEG模擬水分脅迫處理是限制番茄生長臨界濃度，20%PEG模擬水分脅迫處理是番茄品種的萌發(fā)期生長耐受上限濃度。番茄品種耐旱性強(qiáng)于耐鹽性。胚根/胚軸比值對(duì)抗旱反應(yīng)更激烈、敏感一些，10%PEG番茄生長胚根與胚軸生長比例均保持在7∶1的區(qū)間范圍內(nèi)。0.5%NaCl單鹽處理番茄生長胚根與胚軸生長比例均保持在5∶1的區(qū)間范圍內(nèi)。番茄品種抗旱指標(biāo)隸屬函數(shù)總平均值范圍為0.03～0.79。耐旱性最強(qiáng)的是航粉櫻6號(hào)、蜜珠三號(hào)、甜蜜珠 ，耐旱性最弱的是seminis、普羅旺斯、優(yōu)柿三號(hào)。番茄品種耐鹽指標(biāo)隸屬函數(shù)總平均值范圍為0～0.74。耐鹽性較強(qiáng)品種是蜜珠三號(hào)、千禧、釜山88，耐鹽性最弱的是seminis、優(yōu)柿三號(hào)、金貝貝。

關(guān)鍵詞：番茄；萌發(fā)期；耐旱性；耐鹽性；閾值

1引言

番茄起源于南美洲西部安第斯山脈的秘魯、厄瓜多爾等地，是茄科番茄屬一年或多年生草本植物。番茄產(chǎn)量較高、營養(yǎng)價(jià)值好，具有風(fēng)味獨(dú)特、適應(yīng)土壤能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，深受人們喜愛，是世界上主要的蔬菜作物之一。番茄是茄科的模擬植物，也是我國的主要蔬菜作物之一。經(jīng)過人類長期有目標(biāo)的選擇，現(xiàn)代番茄栽培種的遺傳育種方向已變得十分狹窄，面對(duì)當(dāng)今自然環(huán)境和現(xiàn)代栽培種植模式，篩選像秘魯番茄、契斯曼尼番茄、潘那利番茄那樣可在鹽堿含量較高的土壤中生存的品種，或者具有發(fā)達(dá)的根系、可攝取深層土壤水分的品種，或在鹽脅迫下仍能維持較高的相對(duì)水分含量的品種，對(duì)于在鹽堿地上種植番茄，力爭(zhēng)保全苗、壯苗，以及對(duì)番茄的耐鹽耐旱性育種具有重要意義。

大量的研究表明：番茄在發(fā)芽期和幼苗生長早期對(duì)水分脅迫的反應(yīng)是相似的。利用NACL、PEG來模擬鹽分、干旱脅迫鑒定種子抗逆性的方法，在樹木、玉米、大豆等經(jīng)濟(jì)作物中已被廣泛使用。其優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，實(shí)驗(yàn)周期短，可進(jìn)行大批量材料的耐旱鑒定，適合耐旱鑒定的初步篩選。從查閱資料顯示，涉及實(shí)驗(yàn)的NACL濃度從20mmol/L到420mmol/L，涉及實(shí)驗(yàn)的PEG濃度從0%～30%，濃度范圍跨度大，重復(fù)性實(shí)驗(yàn)多，實(shí)踐指導(dǎo)性弱。

本試驗(yàn)旨在通過研究番茄發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)等生長指標(biāo)，劃定番茄耐鹽耐旱極值濃度范圍，一方面在理論上避免重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，為耐鹽耐抗旱育種選擇提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另一方面，通過利用種子萌發(fā)期這個(gè)植物生命周期中對(duì)逆境最敏感的時(shí)期，篩選出抗逆性強(qiáng)的品種，通過不斷的更新、優(yōu)化品種，促進(jìn)番茄生產(chǎn)高效發(fā)展。同時(shí)為維護(hù)番茄基本生長環(huán)境、精量控水、節(jié)水方面提供基本依據(jù)，為次生鹽漬化土壤種植時(shí)合理田間管理提供基礎(chǔ)依據(jù)，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際。

2材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

共選用市場(chǎng)上廣泛銷售的20個(gè)番茄品種為實(shí)驗(yàn)材料，包括普羅旺斯、香妃九號(hào)、香妃五號(hào)、阿加莎、蜜珠三號(hào)、獼猴桃、田蜜199、航彩櫻1號(hào)、seminis、優(yōu)柿三號(hào)、金貝貝、甜蜜珠、航粉高糖、鳳珠、黃蜜珠、航粉櫻6號(hào)、千禧、秘魯蜜粉、釜山88、航黃櫻1號(hào)。供試的NaCl為分析純。

2.2試驗(yàn)方法

采用PEG-6000模擬水分脅迫和單鹽NaCl脅迫對(duì)種子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。PEG處理模擬水分脅迫下的種子萌發(fā)特征已經(jīng)廣泛運(yùn)用于各類實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)中將直徑10cm培養(yǎng)皿內(nèi)放置4張定性濾紙，加入濃度梯度為10%（與之相對(duì)應(yīng)的溶液水勢(shì)為-0.12MPa）、15%、20%（與之相對(duì)應(yīng)的溶液水勢(shì)為-1.6MPa）、25%、30%PEG溶液6mL，單鹽NaCl濃度0.1%、0.5%、1%、2%。每個(gè)培養(yǎng)皿放1個(gè)品種，均勻擺放25粒健康種子，重復(fù)3次，溫度25℃，發(fā)芽7天。第三天和第七天測(cè)定種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，評(píng)定品種抗性。通過觀察，記錄發(fā)芽種子數(shù)，及時(shí)補(bǔ)充溶液，以利于胚根突破種皮，胚根長度達(dá)到0.5cm時(shí)記為種子發(fā)芽，測(cè)量胚根長度。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并計(jì)算發(fā)芽率及相關(guān)指標(biāo)。

2.3相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算

發(fā)芽率（germination rate）= n/N×100% （n為發(fā)芽種子數(shù)，N為種子總數(shù)）

發(fā)芽勢(shì)（germination potential）= n/N×100% （n為規(guī)定天數(shù)內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)，N為種子總數(shù)）

活力指數(shù)（vigor index）Lv=LG×LR，其中LG=Σ（GT/DT），GT為時(shí)間T日的發(fā)芽數(shù)，DT為相應(yīng)發(fā)芽日數(shù)，LR為平均根長。

為了避免單一指標(biāo)帶來的顯著偏差，本試驗(yàn)采用模糊數(shù)學(xué)中求隸屬函數(shù)的方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。從多角度評(píng)價(jià)指定品種各指標(biāo)的隸屬值，求其平均值，根據(jù)品種平均值大小確定其抗逆性強(qiáng)弱，使評(píng)定的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果更為接近。

3結(jié)果與分析

3.1 PEG模擬水分脅迫、NaCl單鹽處理對(duì)番茄品種發(fā)芽率的影響

耐旱品種具有較高的相對(duì)發(fā)芽率，而不耐旱、對(duì)干旱敏感品種的相對(duì)發(fā)芽率較低。試驗(yàn)顯示，番茄品種多在10%～15%PEG的濃度下發(fā)芽，但是發(fā)芽率差距較大。10%PEG濃度處理下的發(fā)芽率多數(shù)在70%以上，15%PEG濃度處理下的發(fā)芽率多數(shù)在70%以下，PEG濃度越高，對(duì)發(fā)芽的抑制作用越明顯。

0.1%NaCl濃度影響下的發(fā)芽率維持在80%～90%，并未出現(xiàn)下降明顯品種。0.5%NaCl濃度脅迫下番茄品種發(fā)芽率表現(xiàn)為：耐鹽品種維持在60%左右，其余品種平均發(fā)芽率在20%左右。發(fā)芽率兩級(jí)分化較明顯，表明在該濃度下番茄品種已經(jīng)接近生長臨界濃度。1%NaCl濃度脅迫下，番茄萌發(fā)全部被抑制。

3.2 PEG模擬水分脅迫和NaCl單鹽脅迫對(duì)番茄胚根、胚軸長度比值的影響

根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的器官，也是最早感受缺水的器官。因此，在植物受到干旱脅迫時(shí)，根系首先做出反應(yīng)。發(fā)達(dá)的根系對(duì)番茄吸水十分有利，根冠比、根長都與抗旱性有關(guān)，但目前根冠比的研究沒有形成定論。有研究表明，輕度水分脅迫下，番茄的根冠比顯著上升。也有研究表明，種子從萌發(fā)到形成幼苗的過程中，胚根/胚軸的比值和水分脅迫程度成正比，比值越大，植物抗旱能力越好，反應(yīng)越顯著。

在水分脅迫相對(duì)弱、濃度為10%的PEG處理中，阿加莎、甜蜜珠、航粉高糖等品種的胚根/胚軸值較其他品種胚根/胚軸值大，平均保持在7∶1的比值范圍內(nèi)，根長優(yōu)勢(shì)較為明顯，抗性表現(xiàn)較好。隨著PEG濃度逐漸增大，對(duì)番茄胚根、胚軸生長的影響也逐漸增加，15%PEG濃度可以使部分不耐旱品種的胚根、胚軸生長出現(xiàn)抑制，當(dāng)PEG的濃度在20%～30%時(shí)已經(jīng)達(dá)到完全抑制作用。PEG的濃度越高，表現(xiàn)在根長上，胚根長度越小。香妃五號(hào)、seminis、優(yōu)柿三號(hào)3個(gè)品種對(duì)在PEG模擬水分脅迫處理時(shí)的胚根、胚軸生長最弱。

0.1% NaCl的單鹽脅迫下部分番茄品種的胚根/胚軸比值平均在9∶1之間。0.5% NaCl的單鹽脅迫影響了部分番茄品種的胚根/胚軸比值，平均比值在5∶1之間。seminis、優(yōu)柿三號(hào)、金貝貝、黃蜜珠4個(gè)番茄品種在此濃度的處理水平下，萌發(fā)停滯。1%NaCl以上濃度已經(jīng)完全抑制了番茄的胚根/胚軸比值，不發(fā)芽。

分析結(jié)果表明，滲透脅迫明顯抑制了種子胚根的生長，高滲透溶液抑制了種子的萌發(fā)，從而抑制了胚根的生長。滲透溶液的濃度越高，對(duì)胚根長的傷害程度越大，胚根生長受抑制程度與種子萌發(fā)耐旱指數(shù)間存在較好的一致性。耐旱品種的根長高于敏感品種。在PEG模擬水分脅迫的低濃度處理水平下，番茄生長胚根與胚軸生長比例均保持在7∶1的區(qū)間范圍內(nèi)。0.1% NaCl的單鹽脅迫下，部分番茄品種的胚根/胚軸比值，平均比值在9∶1之間，其他NaCl單鹽濃度處理水平下，番茄生長胚根與胚軸生長比例均保持在5∶1的區(qū)間范圍內(nèi)。番茄胚根/胚軸比值對(duì)抗旱反應(yīng)更激烈、敏感一些。

3.3水分脅迫和單鹽脅迫對(duì)番茄種子活力指數(shù)的影響

番茄活力指數(shù)顯示：番茄對(duì)PEG處理表現(xiàn)出很強(qiáng)的耐性。在一定濃度范圍內(nèi)，番茄種子活力隨著PEG濃度的增加而降低。甜蜜珠、秘魯蜜粉、釜山88、航粉櫻6號(hào)、蜜珠三號(hào)、阿加莎、千禧、黃蜜珠抗性表現(xiàn)良好，普羅旺斯、香妃五號(hào)、獼猴桃、田密199、seminis、優(yōu)柿三號(hào)、金貝貝抗性表現(xiàn)較差。

NaCl單鹽處理中番茄品種的耐鹽能力表現(xiàn)為，0.1%的單鹽處理下，番茄長勢(shì)比其他梯度試驗(yàn)好，0.5%的單鹽處理已經(jīng)達(dá)到番茄生長活力指數(shù)的臨界值。20個(gè)番茄品種中活力指數(shù)較高的有蜜珠三號(hào)、千禧、釜山88，其次為航粉櫻6號(hào)、田密199、阿加莎、甜蜜珠，最弱為香妃五號(hào)、航彩櫻1號(hào)、seminis、優(yōu)柿三號(hào)、金貝貝、黃蜜珠、航黃櫻1號(hào)。

3.4 PEG模擬水分脅迫和NaCl單鹽脅迫下番茄萌發(fā)期耐鹽耐旱性綜合評(píng)價(jià)

3.4.1 PEG模擬水分脅迫下耐旱性綜合評(píng)價(jià)

種子發(fā)芽過程是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，在PEG模擬的水分脅迫下，番茄種子萌發(fā)情況表現(xiàn)明顯。通過隸屬函數(shù)法，對(duì) PEG模擬水分脅迫下耐旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，通過對(duì)種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)的隸屬函數(shù)值計(jì)算，得出番茄品種抗旱隸屬函數(shù)總平均值范圍為0.03～0.79。最終比較得出耐旱性最強(qiáng)的是航粉櫻6號(hào)、蜜珠三號(hào)、甜蜜珠，耐旱性最弱的是seminis、普羅旺斯、優(yōu)柿三號(hào)。

3.4.2 NaCl單鹽脅迫下耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

通過對(duì) NaCl單鹽脅迫下番茄耐鹽性跟蹤評(píng)價(jià)，番茄品種耐鹽指標(biāo)隸屬函數(shù)總平均值范圍在0～0.74之間。耐鹽性較強(qiáng)的品種是蜜珠三號(hào)、千禧、釜山88，耐鹽性最弱的是seminis、優(yōu)柿三號(hào)、金貝貝。

4討論與結(jié)論

大多數(shù)研究認(rèn)為鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)有顯著的抑制作用，但何歡樂等研究認(rèn)為低濃度下能促進(jìn)黃瓜種子的發(fā)芽勢(shì)，金松燦等研究通過用TTC法測(cè)定根活力試驗(yàn)表明，當(dāng)NaCl的濃度為0～50mmol/L時(shí)，根系活力下降程度較小。本試驗(yàn)認(rèn)為鹽脅迫影響種子萌發(fā)的主要原因是鹽分影響了種子對(duì)水分的吸收，從而引起植物細(xì)胞的生理性缺水、植物細(xì)胞離子失衡、缺失氧氣等，造成了種子無法吸水膨脹，導(dǎo)致植株生長發(fā)育狀況停滯或死亡，造成萌發(fā)慢、出苗率低。但是在一定范圍內(nèi)，作物對(duì)環(huán)境脅迫的應(yīng)激反應(yīng)會(huì)使得作物生長得到調(diào)節(jié)。主要是植物體內(nèi)啟動(dòng)了一系列生理生化的細(xì)胞脅迫防御機(jī)制，提高細(xì)胞滲透勢(shì)，增強(qiáng)植物的抗鹽能力，優(yōu)化番茄的適應(yīng)能力。試驗(yàn)中通過比較不同鹽濃度下不同番茄品種間的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)等生長特性指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)低濃度鹽脅迫促進(jìn)番茄種子萌發(fā)，適宜濃度中存在番茄生存的臨界濃度，高濃度鹽溶液降低種子活力，直接抑制種子萌發(fā)，稀釋處理后仍然可以發(fā)芽。具體濃度范圍是：0.1%NaCl處理是應(yīng)激反應(yīng)適宜濃度。該濃度下，番茄品種長勢(shì)較其他處理好，說明細(xì)胞的應(yīng)激反應(yīng)對(duì)植物起到了防御作用。0.5%NaCl處理是限制番茄發(fā)芽的臨界濃度。1%NaCl單鹽脅迫處理中番茄全部不發(fā)芽，是番茄品種的萌發(fā)期生長耐受上限濃度。

本試驗(yàn)中，番茄品種耐鹽指標(biāo)隸屬函數(shù)總平均值范圍為0～0.74。耐鹽性較強(qiáng)的品種是蜜珠三號(hào)、千禧、釜山88，耐鹽性最弱的是seminis、優(yōu)柿三號(hào)、金貝貝。說明不同番茄品種的耐鹽程度不同。高濃度處理對(duì)其萌發(fā)有顯著影響，較高鹽濃度使得番茄種子活力下降，下降程度的差異說明耐鹽性的不同。在實(shí)際栽培過程中，農(nóng)技員可根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥乐笜?biāo)選擇不同的品種進(jìn)行種植。

在滲透脅迫條件下，種子發(fā)芽時(shí)間延遲、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)活力指數(shù)、胚根生長均受到不同程度的抑制。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，在脅迫情況下，不同品種對(duì)脅迫的響應(yīng)程度有所差異，有較強(qiáng)發(fā)芽能力的品種，萌發(fā)耐旱指數(shù)較大，耐旱性較強(qiáng)。一部分研究試驗(yàn)中指出番茄種子在活力達(dá)到極限值時(shí)，種子所要求的特定含水量為21%。

番茄品種耐旱性強(qiáng)于耐鹽性。滲透溶液的濃度越高，對(duì)胚根長的傷害程度越大，胚根生長受抑制程度與種子萌發(fā)耐旱指數(shù)間存在較好的一致性。10%PEG處理，番茄生長胚根與胚軸生長比例均保持在7∶1的區(qū)間范圍內(nèi)。0.5%NaCl單鹽脅迫處理中，番茄生長胚根與胚軸生長比例均保持在5∶1的區(qū)間范圍內(nèi)。番茄胚根/胚軸比值對(duì)抗旱反應(yīng)更激烈、敏感一些。

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