高油酸花生品種(系)耐堿性評(píng)價(jià)

魯成凱，盧家毅，宋曉峰，董曉娜，于田利，付春，任建軍，于復(fù)欣，喬利仙

(1. 濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東濰坊 261071；2. 東營(yíng)青農(nóng)大鹽堿地高效農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究院，山東東營(yíng) 257091)

我國(guó)現(xiàn)有鹽漬化及次生鹽漬化耕地達(dá)4 ×107hm2以上，約占我國(guó)耕地面積的10%[1]，為此，開發(fā)利用鹽堿地是提高我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力和改善環(huán)境的重要途徑。 通過提高農(nóng)作物的耐鹽堿性、增加鹽堿地農(nóng)作物產(chǎn)量是開發(fā)利用鹽堿地的重要手段之一。

花生是世界上重要的油料作物之一，也是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物和油料作物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活中占有重要地位[2]。 高油酸花生是指油酸含量占總脂肪酸量較高的花生，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、保質(zhì)期長(zhǎng)等特點(diǎn)。 隨著人們生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的改善，高油酸花生及其制品逐漸受到市場(chǎng)的青睞，該項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越受到重視[3-4]。 目前，我國(guó)花生育種主要以高油酸花生新品種選育為主。 因此，篩選耐鹽堿的高油酸花生品種對(duì)擴(kuò)大花生種植面積、提高鹽堿地利用率和保障我國(guó)花生產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

目前，花生耐鹽堿研究已有一些報(bào)道[5-9]。對(duì)花生品種(系)萌發(fā)期耐鹽性的鑒定表明，鹽脅迫對(duì)花生種子萌發(fā)具有顯著的抑制作用[10]。 慈敦偉等[11]利用盆栽試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在高鹽脅迫下不同類型花生種子萌發(fā)期和苗期指標(biāo)差異顯著。也有研究者對(duì)花生全生育期的耐鹽能力進(jìn)行過評(píng)價(jià)[12]。 田家明等[13]研究表明，鹽堿脅迫會(huì)抑制花生主莖和側(cè)枝生長(zhǎng)，降低凈光合速率、葉面積指數(shù)和葉片SPAD 值。 在花生萌發(fā)期耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)及耐鹽堿品種篩選研究中，大部分研究集中在NaCl 脅迫上，缺少堿脅迫的相關(guān)研究[14-16]。

本研究選用8 個(gè)高油酸花生品種(系)，通過測(cè)定其萌發(fā)期種子活力指標(biāo)對(duì)其耐堿性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在為篩選耐鹽堿品種、開展高油酸花生耐鹽堿育種和相關(guān)研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為青島農(nóng)業(yè)大學(xué)選育的8 個(gè)高油酸花生品種(系):宇花18、宇花32、宇花33、宇花61、宇花91、宇花169、宇花208、宇花625。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

堿脅迫液由分析純NaHCO3配制。 共設(shè)6 個(gè)處理，分別為清水對(duì)照(0.0)、0.1% NaHCO3、0.2% NaHCO3、0. 3% NaHCO3、0.4% NaHCO3、0.5% NaHCO3。 每個(gè)處理分別選取均勻飽滿的花生籽仁20 粒，75%乙醇消毒1 min 后用去離子水沖洗3 次，每次沖洗1 min。 將消毒后的種子分別置于帶蓋的發(fā)芽盒中，加入30 mL 相應(yīng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)濃度的NaHCO3溶液，每處理重復(fù)3 次。 將發(fā)芽盒置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)，在26 ℃、黑暗條件下培養(yǎng)7 天。 為確保堿脅迫濃度的相對(duì)穩(wěn)定，發(fā)芽期間每2 天更換一次堿脅迫液，對(duì)照同期更換清水。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

調(diào)查不同濃度堿脅迫下花生種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率，按下列公式計(jì)算不同品種(系)的發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù)) 。 以相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)為指標(biāo)分析不同花生品種(系) 的耐堿能力。

發(fā)芽勢(shì)(%)＝發(fā)芽第3 天正常發(fā)芽粒數(shù)/供試種子數(shù)×100 ；

發(fā)芽率(%)＝發(fā)芽第7 天正常發(fā)芽粒數(shù)/供試種子數(shù)×100 ；

發(fā)芽指數(shù)＝∑每天正常發(fā)芽的種子數(shù)/相對(duì)應(yīng)的天數(shù)；

相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù))＝處理發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù)) /對(duì)照發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù)) ×100%。

參照姜慧芳等[17]編寫的《花生種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行堿害率的計(jì)算和耐堿性分級(jí)。

堿害率(%)＝(對(duì)照發(fā)芽率-處理發(fā)芽率)/對(duì)照發(fā)芽率×100 。

表1 花生堿害等級(jí)及耐堿標(biāo)準(zhǔn)劃分

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Duncan’s 法對(duì)不同濃度NaHCO3脅迫下種子發(fā)芽指標(biāo)進(jìn)行多重比較。 為確保方差分析的同質(zhì)性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換。 所采集的數(shù)據(jù)用Microsoft Excel、SPSS 19.0 軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

為了更好地綜合評(píng)價(jià)不同品種之間的耐堿性差異，參考陳新等[18]研究中的隸屬函數(shù)法進(jìn)行分析。 隸屬函數(shù)值公式如下:

式(1)中，Uij為i 品種(系)基于鑒定指標(biāo)j 的隸屬函數(shù)值，Xij為i 品種(系)的j 指標(biāo)值，Ximin、Ximax分別為j 指標(biāo)的最小值和最大值；式(2)中，Vj是標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，n 是品種(系)數(shù)量；式(3)中，Wj是歸一化后各個(gè)耐堿指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；式(4)中，Di是i 品種(系)耐堿性綜合評(píng)價(jià)值，m 是評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)。 D 值越大，綜合耐堿性越好[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaHCO3脅迫對(duì)花生種子發(fā)芽勢(shì)的影響

堿脅迫對(duì)8 個(gè)高油酸花生品種(系)發(fā)芽勢(shì)都產(chǎn)生明顯抑制作用，不同品種(系)發(fā)芽勢(shì)變化趨勢(shì)一致，均隨堿濃度增加而下降(圖1)。

圖1 不同濃度堿脅迫對(duì)花生種子發(fā)芽勢(shì)的影響

對(duì)照條件下，8 個(gè)品種(系)發(fā)芽勢(shì)平均值為38.04%，0.1%～0.5% NaHCO3脅迫下分別降低至25.21%、20.96%、17.29%、12.46%、6.79%，0.4%和0.5% NaHCO3脅迫下降幅最大。 不同濃度堿脅迫下各品種(系)發(fā)芽勢(shì)的降幅存在差異，其中宇花32 降幅最大，為100.00%；宇花208 降幅最小，為70.43%。 表明堿脅迫對(duì)高油酸花生種子發(fā)芽勢(shì)有明顯的抑制作用，這種抑制作用隨著堿脅迫濃度的增加而增強(qiáng)，且不同品種(系)發(fā)芽勢(shì)受堿脅迫抑制的程度不同。

2.2 不同濃度NaHCO3脅迫對(duì)花生種子發(fā)芽率的影響

不同高油酸花生品種(系)種子發(fā)芽率隨堿濃度增加均呈逐漸下降趨勢(shì)(圖2)。 不同濃度NaHCO3脅迫下，發(fā)芽率總體均表現(xiàn)為宇花33 最高，宇花32 最低；宇花32 對(duì)照的發(fā)芽率僅為45.00%，這可能是種子質(zhì)量不好造成的。 0.1%NaHCO3脅迫下，8 個(gè)高油酸花生品種(系)發(fā)芽率表現(xiàn)為宇花33＞宇花18＞宇花208＞宇花169＞宇花61＞宇花91＞宇花625＞宇花32，與對(duì)照組表現(xiàn)一致；NaHCO3濃度增加到0.3%及以上時(shí)，8 個(gè)花生品種(系)發(fā)芽率高低順序發(fā)生改變，0.3%NaHCO3脅迫下表現(xiàn)為宇花33＞宇花208、宇花61＞宇花18＞宇花169＞宇花91＞宇花625＞宇花32，0.4%濃度下表現(xiàn)為宇花33＞宇花61＞宇花18＞宇花208＞宇花91 ＞宇花169 ＞宇花625 ＞宇花32，0.5%濃度下表現(xiàn)為宇花33＞宇花91＞宇花61＞宇花18、宇花208＞宇花169＞宇花625＞宇花32。 說明較低濃度堿脅迫下，8 個(gè)高油酸花生品種(系)種子發(fā)芽率受抑制程度相近；較高濃度堿脅迫下花生種子發(fā)芽率受抑制程度發(fā)生明顯變化。

圖2 不同濃度堿脅迫對(duì)花生種子發(fā)芽率的影響

2.3 不同濃度NaHCO3脅迫對(duì)花生種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3 可知，8 個(gè)供試品種(系)的發(fā)芽指數(shù)隨著堿脅迫濃度增加整體均呈下降趨勢(shì)。 宇花625、宇花91、宇花169 發(fā)芽指數(shù)受堿脅迫的影響較大，發(fā)芽指數(shù)降幅較大，0.5% NaHCO3脅迫下這3 個(gè)品種(系)的發(fā)芽指數(shù)均低于10%；宇花33 受堿脅迫程度最小，較對(duì)照組下降幅度較小；0.5%NaHCO3脅迫下其發(fā)芽指數(shù)最高，宇花208、宇花61 和宇花18 受影響較小，0.5% NaHCO3脅迫下發(fā)芽指數(shù)較宇花33 略低；宇花32 對(duì)照的發(fā)芽指數(shù)僅為12.72%，這可能與其種子質(zhì)量有關(guān)。

圖3 不同濃度堿脅迫對(duì)花生種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.4 不同濃度NaHCO3脅迫對(duì)花生堿害率的影響

從圖4 可以看出，隨NaHCO3濃度增加，供試花生品種(系)堿害率整體均呈上升趨勢(shì)，不同品種(系)間變化趨勢(shì)存在差異。 NaHCO3濃度為0.2%時(shí)，宇花32 和宇花625 的堿害率已超過60%，宇花91 的堿害率高于40%，其他5 個(gè)品種的堿害率均低于40%。 0.4% NaHCO3脅迫下宇花33 和宇花61 的堿害率低于40%，其中宇花33 的堿害率低于20%；堿害率在40%～60%之間的為宇花18 和宇花208；堿害率高于60%的有4 個(gè)品種(系)，宇花625 堿害率最高，為76. 81%。NaHCO3濃度達(dá)到0.5%時(shí)，堿害率低于40%的只有宇花33；堿害率在60%～80%之間的有3 個(gè)品種(系)；高于80%的有4 個(gè)品種(系)，分別為宇花32、宇花169、宇花91 和宇花625。

圖4 不同濃度堿脅迫對(duì)花生堿害率的影響

2.5 不同濃度NaHCO3脅迫下的花生堿害等級(jí)

根據(jù)堿害率結(jié)果得出不同濃度NaHCO3脅迫下各品種的堿害等級(jí)。 如表2 所示，0. 1%NaHCO3脅迫下，宇花32 的堿害等級(jí)表現(xiàn)為3 級(jí)，宇花91 和宇花625 均表現(xiàn)為2 級(jí)，其他5 個(gè)品種(系)均表現(xiàn)為1 級(jí)。 隨著NaHCO3濃度升高，供試品種(系)的堿害等級(jí)均呈升高趨勢(shì)。 宇花33表現(xiàn)最穩(wěn)定，在0.5% NaHCO3脅迫下，堿害等級(jí)僅為2 級(jí)；宇花32、宇花91、宇花169 和宇花625表現(xiàn)最差，堿害等級(jí)均達(dá)到5 級(jí)。

2.6 不同高油酸花生品種(系)萌發(fā)期耐堿性評(píng)價(jià)的最適堿濃度

隨著NaHCO3濃度增加，供試品種(系)的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù))均表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，不同品種(系)間降幅不同，各品種(系)間相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù)) 差異也不同。 宇花208 在0.3%、0.4%、0.5% NaHCO3脅迫下的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)均最高，且0.5% NaHCO3脅迫下與其他7 個(gè)品種(系)差異顯著。 不同濃度NaHCO3脅迫下宇花33 的相對(duì)發(fā)芽率和相對(duì)發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)最好，與其他7 個(gè)品種(系)差異顯著。 宇花32 和宇花625 的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(率)表現(xiàn)較差(表3～表5)。

表3 不同濃度堿脅迫下各花生品種(系)的相對(duì)發(fā)芽勢(shì) %

表4 不同濃度堿脅迫下各花生品種(系)的相對(duì)發(fā)芽率 %

8 個(gè)供試品種(系)的相對(duì)發(fā)芽率平均值，0.4%、0.5% NaHCO3脅迫處理與其他處理差異顯著；相對(duì)發(fā)芽勢(shì)平均值不同濃度NaHCO3脅迫處理間差異顯著；相對(duì)發(fā)芽指數(shù)平均值，0.5%NaHCO3脅迫處理與其他濃度處理差異顯著(表6)。

表6 不同濃度堿脅迫下的相對(duì)發(fā)芽指標(biāo)均值 %

綜合不同濃度NaHCO3脅迫下8 個(gè)品種(系)的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù))及其平均值差異性分析得出，本試驗(yàn)所設(shè)堿脅迫濃度梯度下，0.5%為鑒定高油酸花生品種(系)萌發(fā)期耐堿性的最適NaHCO3濃度。

2.7 不同高油酸花生品種(系)萌發(fā)期耐堿性綜合評(píng)價(jià)

采用隸屬函數(shù)法分析0.5% NaHCO3脅迫下8個(gè)供試高油酸花生品種(系)種子相對(duì)發(fā)芽率(勢(shì)、指數(shù))和堿害率4 個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，對(duì)8個(gè)花生品種(系)進(jìn)行耐堿性綜合評(píng)價(jià)(表7)。0.5% NaHCO3脅迫下宇花33 的綜合隸屬函數(shù)值(D 值)最高(0.77)，表明其耐堿性最強(qiáng)；宇花32的D 值最低(0.14)，耐堿性最弱。 8 個(gè)供試高油酸花生品種(系)耐堿性由高到低排序?yàn)?宇花33＞宇花208 ＞宇花61 ＞宇花18 ＞宇花91 ＞宇花625＞宇花169＞宇花32。

表7 0.5% NaHCO3脅迫下供試品種(系)各指標(biāo)隸屬函數(shù)值及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3 討論與結(jié)論

花生是中度耐鹽堿作物，開展花生耐鹽堿研究、培育耐鹽堿花生品種，對(duì)提高鹽堿地區(qū)花生產(chǎn)量、增加油脂供給具有重要意義[5-6]。 成苗率是決定花生產(chǎn)量的重要因素[3，20]，萌發(fā)期種子活力是決定花生成苗率的關(guān)鍵因素。 花生種子在萌發(fā)期可以敏銳感知外界環(huán)境，是花生對(duì)鹽堿脅迫響應(yīng)最為敏感的時(shí)期[21-25]。 發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)是評(píng)價(jià)種子發(fā)芽的重要指標(biāo)，反映種子發(fā)芽速度、發(fā)芽整齊度和幼苗健壯的潛勢(shì)[26]。 本研究系統(tǒng)分析了不同濃度NaHCO3脅迫下8 個(gè)高油酸花生品種(系)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和堿害率的變化趨勢(shì)，表明隨著NaHCO3濃度增加，各品種(系)的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均呈下降趨勢(shì)，堿害率呈上升趨勢(shì)，堿害等級(jí)逐漸升高。 說明NaHCO3脅迫能抑制高油酸花生種子的萌發(fā)，濃度越高抑制性越強(qiáng)。

不同高油酸花生品種(系)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)的高低不僅受品種(系)間耐堿性差異的影響，還受種子自身活力的影響。 因此，僅以發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù))的絕對(duì)值為指標(biāo)不能真實(shí)反映品種(系)的耐堿性強(qiáng)弱。 相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù))是各處理發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù))與對(duì)照的比值，比發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù))絕對(duì)值更能反映品種(系)間的耐堿性差異。 本研究表明，隨著NaHCO3濃度增加，供試品種(系)的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，不同品種(系)間下降趨勢(shì)不同；不同濃度NaHCO3脅迫下供試品種(系)的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù))差異均達(dá)顯著水平。0.5% NaHCO3脅迫下8 個(gè)供試品種(系)的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)平均值與其他4 個(gè)濃度脅迫處理差異顯著。 綜合不同濃度NaHCO3脅迫下不同品種(系)的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)(率、指數(shù))及其平均值的差異性分析結(jié)果認(rèn)為，本研究所設(shè)堿脅迫濃度梯度下，0.5%為評(píng)價(jià)高油酸花生品種(系)萌發(fā)期耐堿性的最適濃度。

作物的耐鹽堿性是受許多形態(tài)、解剖和生理生化特性控制的復(fù)合性狀，僅對(duì)某一指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)無法真正反映作物的耐鹽堿水平，需要對(duì)多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[27-28]。 模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法是對(duì)多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的常用方法。 本研究以0.5% NaHCO3脅迫為篩選條件，用相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和堿害率4 個(gè)指標(biāo)對(duì)8 個(gè)供試高油酸花生品種(系)進(jìn)行耐堿能力綜合評(píng)價(jià)，通過分析隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)值得出，8個(gè)供試高油酸花生品種(系)的耐堿性由高到低排序?yàn)?宇花33＞宇花208＞宇花61＞宇花18＞宇花91＞宇花625＞宇花169＞宇花32。