高濃度NaCl鹽脅迫對45份陸地棉品種種子萌發(fā)的影響

摘要：通過在高濃度NaCl脅迫下對45份審定的適于新疆種植的陸地棉品種種子的萌發(fā)特性進(jìn)行研究，綜合評價其在萌發(fā)期對高濃度鹽脅迫的耐受能力。結(jié)果表明：（1）在NaCl濃度為200 mmol·L-1的鹽脅迫處理下，測定的6項萌發(fā)指標(biāo)中發(fā)芽勢受影響程度最大，干物質(zhì)質(zhì)量受影響程度最小。（2）鹽脅迫下測定的6項指標(biāo)中干物質(zhì)質(zhì)量與發(fā)芽率存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與發(fā)芽勢、根長、下胚軸長存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，與鮮物質(zhì)質(zhì)量存在正相關(guān)關(guān)系，其他性狀之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系。（3）根據(jù)隸屬函數(shù)值和聚類分析結(jié)果，在NaCl濃度為200 mmol·L-1的鹽脅迫下，新陸早64號、新陸早81號、新陸中87號的萌發(fā)能力較強(qiáng)。本研究為耐鹽陸地棉親本的選擇和利用提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：陸地棉；種子；鹽脅迫；萌發(fā)指標(biāo)；發(fā)芽勢；根長；下胚軸長；相關(guān)分析

新疆是我國最大的鹽漬土區(qū)，鹽漬土面積占全國的三分之一[1]。棉花是新疆的主要經(jīng)濟(jì)作物之一，被視為耐鹽的“先鋒作物”。篩選耐鹽棉花品種是保證新疆棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。棉花耐鹽性研究[2-11]表明，種子萌發(fā)期是其對鹽脅迫最敏感的時期，也是品種耐鹽性鑒定的重要時期之一。目前種子萌發(fā)期的耐鹽性鑒定[12-14]多采用雙層濾紙法，但棉花種子帶菌，在濾紙上培養(yǎng)比在沙土中培養(yǎng)更容易導(dǎo)致霉菌繁殖，造成種子不能正常萌發(fā)生長，增加試驗誤差。為篩選耐鹽棉花品種，本研究以通過審定的適于新疆種植的45份陸地棉品種為試驗材料，采用沙培法對高濃度NaCl脅迫下種子在萌發(fā)期的耐鹽性進(jìn)行評價。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

共選用45份不同基因型的陸地棉材料，品種名稱和供種單位見表1。

1.2 試驗方法

試驗于2022年8月至2023年3月在新疆巴音郭楞蒙古自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院棉花生理實驗室（41°74′N，86°12′E）進(jìn)行。

1.2.1 溶液配制。稱量NaCl分析純試劑11.69 g，加入滅菌的蒸餾水1 L，配制成200 mmol·L-1的NaCl溶液。

1.2.2 種子準(zhǔn)備。各品種精選60粒飽滿、大小一致的種子，用75%（體積分?jǐn)?shù)）酒精清洗3次，每次5 min，再用滅菌的蒸餾水清洗干凈后備用。

1.2.3 發(fā)芽試驗。使用13 cm×19 cm×12 cm規(guī)格的發(fā)芽盒，每個發(fā)芽盒中平鋪滅過菌的沙子800 g，每100 g沙子加200 mmol·L-1的NaCl溶液17 mL作為鹽脅迫處理，對照加等量的蒸餾水。每盒20粒種子，按照4行×5列播于濕沙上，重復(fù)3次。蓋上蓋子，并在發(fā)芽盒上做標(biāo)注。將發(fā)芽盒放入溫度為（28±1）℃、相對濕度為60%的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

1.3 測定指標(biāo)

分別于培養(yǎng)第4天、第7天調(diào)查發(fā)芽種子數(shù)，分別用于計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率。

發(fā)芽試驗結(jié)束后（調(diào)查發(fā)芽率后），每個處理的每個重復(fù)分別隨機(jī)取10株幼苗，測定各株下胚軸長度（萌發(fā)孔到下胚軸的長度）、根長（下胚軸到根尖的長度）、鮮物質(zhì)質(zhì)量與干物質(zhì)質(zhì)量（在鼓風(fēng)干燥箱中烘干至質(zhì)量恒定，稱量得到）。

1.4 統(tǒng)計分析

采用隸屬函數(shù)分析法，求出每個指標(biāo)的綜合隸屬函數(shù)值。計算公式：Xj=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）（j=1，2，...，n）。式中，Xij為i品種j指標(biāo)的測定值，Xjmax為該指標(biāo)的最大值，Xjmin為該指標(biāo)的最小值。以該品種測定指標(biāo)的平均隸屬函數(shù)值評價品種耐鹽萌發(fā)能力，值越大，表明該材料的萌發(fā)能力越強(qiáng)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel軟件整理分析數(shù)據(jù)，采用IBM SPSS Statistics 22軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析（成對樣本t檢驗）、相關(guān)分析（皮爾遜相關(guān)系數(shù)法）和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下陸地棉種子萌發(fā)指標(biāo)分析

由表2可以看出，在NaCl濃度為200 mmol·L-1的鹽脅迫處理下，除干物質(zhì)質(zhì)量的平均值略高于對照外，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、下胚軸長、根長、鮮物質(zhì)質(zhì)量的平均值均低于對照。鹽脅迫下45個品種的6個萌發(fā)指標(biāo)的變異系數(shù)表現(xiàn)為：發(fā)芽勢gt;根長gt;下胚軸長gt;發(fā)芽率gt;鮮物質(zhì)質(zhì)量gt;干物質(zhì)質(zhì)量（表2）。發(fā)芽勢的變異系數(shù)最大，為49.41%，與對照相差37.82百分點，表明鹽脅迫下發(fā)芽勢的變化較大；干物質(zhì)質(zhì)量的變異系數(shù)最小，為10.58%，與對照相差1.39百分點，變化較小。

2.2 鹽脅迫下不同萌發(fā)指標(biāo)的相關(guān)分析

6項萌發(fā)指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果（表3）顯示，鹽脅迫下發(fā)芽勢與發(fā)芽率、根長、下胚軸長、鮮物質(zhì)質(zhì)量，發(fā)芽率與根長、下胚軸長、鮮物質(zhì)質(zhì)量，根長與下胚軸長、鮮物質(zhì)質(zhì)量，以及下胚軸長與鮮物質(zhì)質(zhì)量，均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；干物質(zhì)質(zhì)量與發(fā)芽率顯著負(fù)相關(guān)，與發(fā)芽勢、根長、下胚軸長不顯著負(fù)相關(guān)，與鮮物質(zhì)質(zhì)量呈不顯著正相關(guān)。

2.3 鹽脅迫對45份陸地棉品種種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

從表4可以看出，NaCl濃度為200 mmol·L-1的鹽脅迫處理對各品種萌發(fā)指標(biāo)的影響各有不同。發(fā)芽勢結(jié)果顯示，A2、A3、A23、A24、A27、A29、A41、A44、A45這9個品種與對照之間差異不顯著，其他品種的發(fā)芽勢與對照之間存在顯著性差異。發(fā)芽率結(jié)果顯示，A2、A3、A8、A9、A13、A16、A17、A19、A20、A21、A22、A23、A24、A26、A27、A29、A31、A32、

A36、A37、A38、A39、A40、A41、A44、A45這26個品種與對照之間差異不顯著，其他品種與對照之間差異顯著。下胚軸長結(jié)果顯示，45個棉花品種與對照之間均存在顯著差異。根長結(jié)果顯示，A5、A6、A9、A14、A15、A16、A18、A21、A23、A29、A31、A32、A35、A39、A40、A43這16個品種與對照之間差異不顯著，其他品種與對照之間差異顯著。鮮物質(zhì)質(zhì)量結(jié)果顯示，A12、A21與對照之間差異不顯著，其他品種與對照之間差異顯著。干物質(zhì)質(zhì)量結(jié)果顯示，A2、A8、A14、A18、A32、A38、A42與對照之間存在顯著差異，其他品種之間不存在顯著差異。

2.4 鹽脅迫下45份陸地棉品種種子萌發(fā)指標(biāo)的綜合評價及聚類分析

各品種在NaCl濃度為200 mmol·L-1鹽脅迫處理下的萌發(fā)能力綜合評價值見表5。其中：A19的綜合評價值最大，為0.836 0；A23的綜合評價值位居第2，為0.791 5；A41的綜合評價值位居第3，為0.753 0；A1、A4、A25、A30、A34、A42等品種的綜合評價值較低。

為了綜合評價不同品種種子在NaCl濃度為200 mmol·L-1的鹽脅迫處理下的萌發(fā)能力，根據(jù)各品種的綜合評價值進(jìn)行聚類分析，45個棉花品種在歐氏距離7處分為3類（圖1）。第Ⅰ類品種共有10個，在200 mmol·L-1 NaCl脅迫處理下的萌發(fā)能力較強(qiáng)，可分為3個亞類，第1亞類只有A19，第2亞類包括A23、A41，第3亞類包括A2、A3、A6、A9、A14、A26、A45。第Ⅱ類品種共有28個，在200 mmol·L-1NaCl脅迫處理下的萌發(fā)能力中等，分為3個亞類，第1亞類包括A11、A12、A44等13個品種，第2亞類包括A8、A13、A20等9個品種，第3亞類包括A7、A15、A35等6個品種。第Ⅲ類品種共有7個，在200 mmol·L-1 NaCl脅迫處理下的萌發(fā)能力偏弱，分為2個亞類，第1亞類包括A1、A10等5個品種，第2亞類包括A4和A30。

3 討論與結(jié)論

棉花是耐鹽性較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)作物之一，但不同品種種子萌發(fā)期的耐鹽能力不同。文卿琳等[15]、王桂峰等[6]研究表明種子在萌發(fā)期對鹽脅迫比較敏感，低濃度鹽脅迫對棉花種子發(fā)芽影響較小，品種間差異不大，但高濃度鹽脅迫（150 mmol·L-1和200 mmol·L-1）下品種間耐鹽性差異顯著；嚴(yán)青青等[16]、劉冬梅等[17]、李寒暝等[18]研究表明，在高濃度鹽脅迫下種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率等指標(biāo)均呈降低的趨勢，且不同棉花品種的種子在萌發(fā)期的耐受能力不同。本研究結(jié)果表明在NaCl濃度為200 mmol·L-1的鹽脅迫下，45份陸地棉品種除干物質(zhì)質(zhì)量外，大部分品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、根長、下胚軸長和鮮物質(zhì)質(zhì)量低于對照。同時根據(jù)隸屬函數(shù)值和聚類分析發(fā)現(xiàn)，在NaCl濃度為200 mmol·L-1的鹽脅迫處理下，A19（新陸早64號）、A23（新陸早81號）、A41（新陸中87號）種子的萌發(fā)能力較強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳偉業(yè)，楊海昌，張鳳華，等. 北疆十戶灘灌區(qū)棉田土壤鹽分時空變異特征[J]. 棉花學(xué)報，2022，34（6）：546-555.

[2] 郭家鑫，魯曉宇， 陶一凡，等. 硫酸鹽脅迫對棉花生理和代謝的影響[J]. 棉花學(xué)報，2022，34（6）：479-493.

[3] 上官藝馨，曹靜，季為，等. 陸地棉-異常棉異附加系抗旱耐鹽性評價及關(guān)鍵生理生化指標(biāo)測定[J]. 棉花學(xué)報，2022，34（5）：369-382.

[4] 李雙男，郭慧娟，王晶，等. 不同鹽堿脅迫對棉花種子萌發(fā)的影響[J]. 種子，2018，37（1）：38-45.

[5] 王俊鐸，曾輝，龔照龍，等. 陸地棉品種資源耐復(fù)合鹽堿性綜合評價分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2019，21（10）：1-11.

[6] 王桂峰，魏學(xué)文，賈愛琴，等. 5個棉花品種的耐鹽鑒定與篩選試驗[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，45（10）：51-55.

[7] 李寒暝，白燈莎·買買提艾力，張少民，等. 新疆棉花品種的耐鹽性綜合評價[J]. 核農(nóng)學(xué)報，2010，24（1）：160-165.

[8] 蘇秀娟，徐海江，鄧曉娟，等. 鹽脅迫對海島棉種子活力的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，57（9）：1604-1614.

[9] 王俊娟，王德龍，樊偉莉，等. 陸地棉萌發(fā)至三葉期不同生育階段耐鹽特性[J]. 生態(tài)學(xué)報，2011，31（13）：3720-3727.

[10] 戴海芳，武輝，阿曼古麗·買買提阿力，等. 不同基因型棉花苗期耐鹽性分析及其鑒定指標(biāo)篩選[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47（7）：1290-1300.

[11] 邵晶晶，李鵬程，鄭蒼松，等. 鹽脅迫對干播濕出棉花出苗率和苗期生長發(fā)育的影響[J]. 棉花學(xué)報，2023，35（4）：288-301.

[12] 呂有軍，葉武威，祝水金. 陸地棉種子萌發(fā)過程中鹽處理對NaCl脅迫的緩解作用[J]. 棉花學(xué)報，2005，17（4）：256-257.

[13] 白旭，田長彥，胡明芳，等. 鹽分和溫度以及光照對陸地棉種子萌發(fā)的影響[J]. 棉花學(xué)報，2006，18（4）：238-241.

[14] 陳蕾太，孫愛清，楊敏，等. 基于小麥種子發(fā)芽逆境抗逆指數(shù)的種子活力評價[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2016，27（9）：2968-2974.

[15] 文卿琳，阿曼古麗·肉孜. 鹽脅迫對海島棉種子萌發(fā)的影響[J]. 中國種業(yè)，2008（1）：39-41.

[16] 嚴(yán)青青，張巨松，李星星，等. 鹽堿脅迫對海島棉種子萌發(fā)及幼苗根系生長的影響[J]. 作物學(xué)報，2019，45（1）：100-110.

[17] 劉冬梅，胡卓琪，喻擁，等. 鹽脅迫對不同棉花品種種子發(fā)芽的影響[J]. 商丘師范學(xué)院學(xué)報，2020，36（6）：33-36.

[18] 李寒暝，白燈莎·買買提艾力，蔣平安，等. 不同長絨棉品種種子萌發(fā)階段抗鹽性的比較[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，46（2）：242-247.

[19] 王寧，霍飛超，張逸彬，等. 棉花種子萌發(fā)期耐鹽機(jī)理初探[J]. 中國棉花，2023，50（5）：7-11.