新疆哈密瓜不同年代品种萌发期耐盐碱性评价

韩宏伟，佘建华，王强，庄红梅，胡柏文，冯红鹰，王浩

(新疆农业科学院园艺作物研究所，乌鲁木齐 830091)

新疆哈密瓜不同年代品种萌发期耐盐碱性评价

韩宏伟，佘建华，王强，庄红梅，胡柏文，冯红鹰，王浩

(新疆农业科学院园艺作物研究所，乌鲁木齐 830091)

【目的】研究新疆哈密瓜不同年代品种萌发期对盐碱胁迫的响应，筛选耐盐碱的哈密瓜品种，为新疆哈密瓜品种布局与培育耐盐碱新品种提供科学依据。【方法】设置5个混合盐碱溶液(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=9∶1∶1∶9，pH=10.80),浓度梯度0(CK)、25、50、75和100 mmol/L，对17个哈密瓜品种种子进行胁迫处理，测定发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根长度和胚根鲜重等指标，并采用模糊数学隶属函数法进行耐盐碱性综合评价。【结果】随着盐碱胁迫浓度的增加，供试哈密瓜品种的萌发指标总体呈下降趋势。盐碱胁迫下品种间的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等萌发指标差异性显著。17个供试哈密瓜品种萌发期的耐盐碱性由强到弱，依次为新密13号>新密28号>红密脆>新伽师2号>新密7号>905-1>金丽2号>农密9号>新密43号>绿皮9818>伽师瓜>新密杂11号>新密31号>西洲密25号>春萧2号>新密24号>绿宝石。【结论】发芽率、发芽势、发芽指数和胚根伤害率可作为哈密瓜品种萌发期耐盐碱性鉴定的主要指标。新密13号耐盐性最强，新密28号次之，不同哈密瓜品种之间萌发期的耐盐碱性差异较大，在哈密瓜种子萌发期可对其耐盐性进行快速鉴定。新密13号、新密28号可作为适宜新疆哈密瓜盐碱区种植的首选品种。

哈密瓜；萌发期；盐碱胁迫；综合评价

0 引 言

【研究意义】新疆光热资源丰富，昼夜温差大，气候条件和生态环境独特，有利于哈密瓜种植，所产的哈密瓜色泽鲜美，气味香浓，口感甘甜[1]。新疆是我国哈密瓜主要产区，新疆地处内陆干旱区，水资源严重缺乏，土壤水分蒸发强烈，地表积盐较重，土壤盐碱化问题日益突出，已严重制约新疆农业的发展[2]。盐碱地种植的哈密瓜，不仅保苗率低，生长发育迟缓，还严重影响其产量和品质。因此，培育和栽培耐盐碱哈密瓜新品种，对新疆哈密瓜品种布局与培育耐盐新品种有重要意义。【前人研究进展】利用盐(碱)胁迫处理，快速评价植物种子萌发期耐盐(碱)性的研究已多有报道[3,4,5]。彭玉梅等[5]对7个加工番茄品种种子进行盐胁迫处理，测定其种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等指标，结果表明，不同品种加工番茄种子萌发受 NaCl 胁迫抑制的程度不同，其中石红208在发芽期的耐盐力优于其他参试品种，在进行加工番茄萌发期耐盐性筛选时可以将发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根鲜重、胚根干重和下胚轴伤害率综合起来作为评价指标。甜瓜部分品种具有很好的耐盐性能，在所有瓜类作物中，其耐盐性仅次于南瓜，可在200 mmol/L钠离子胁迫下正常生长，且品质优良，有可能成为具备耐盐脱盐的种质资源[6]。前人通过对甜瓜种子萌发期及幼苗期耐盐碱性研究，筛选出一批较耐盐碱的甜瓜品种及种质资源[3,4,7]，朱春燕等[3]通过设置4组盐浓度处理，测定了33个甜瓜品种的发芽率、发芽势、发芽指数、发芽受损率、平均发芽天数、胚根长和根鲜重等7个指标，采用聚类分析，筛选出4个萌发期耐盐性强的品种。赵九州等[4]通过50 mmol/L混合盐碱模拟典型盐碱胁迫环境，对20个甜瓜品种萌发期耐盐碱性进行评价，通过聚类分析把供试甜瓜品种按耐盐碱性强弱分成3大类。【本研究切入点】有关新疆哈密瓜品种及种质资源的耐盐碱性评价鲜有报道，新疆盐碱土耕地面积已占总耕地面积的30.12%[8]，研究筛选出耐盐碱性强的哈密瓜品种及种质资源，为新疆哈密瓜品种合理布局提供理论支持。【拟解决的关键问题】以新疆不同年代培育出的哈密瓜品种为材料，研究不同浓度盐碱胁迫下种子萌发情况，为筛选出具有较高耐盐碱性的哈密瓜品种提供科学依据，也为新疆哈密瓜耐盐碱新品种的选育奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试哈密瓜品种共17个，试验所用生化试剂均为国产或进口分析纯。表1

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

种子萌发试验参考朱春燕等[3]、赵九州等[4]、彭玉梅等[5]的方法，并有所改进，设0(CK)、25、50、75和100 mmol/L混合盐碱溶液(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=9∶1∶1∶9，pH=10.80)5个浓度处理，试验前选取籽粒饱满，大小一致的种子，无菌水冲洗干净，备用，将经高温消毒过的直径为9 cm的培养皿中铺双层滤纸，各加入5 mL不同浓度的盐碱溶液，待滤纸吸足水后均匀摆入20粒大小一致、籽粒饱满的种子，上面再铺一层滤纸，并加入3 mL相同浓度处理的盐碱溶液，每个处理3次重复。置于28℃的恒温培养箱中黑暗培养6 d。为使处理期间每个处理的盐碱浓度保持相对稳定，每隔2 d换一次滤纸。试验期间从第2 d开始，每隔24 h记录一次发芽种子粒数(以种子露白作为萌芽标志)，至第6 d试验结束。调查播种后第3 d的发芽率作为发芽势，第6 d从每个培养皿里选取10株正常芽苗分别测量胚根长和胚根鲜重。计算种子的相对发芽率(%) 、相对发芽势(GE%) 、发芽指数(GI%) 、胚根长(RL)等指标。

1.2.2 指标测定

参考《国际种子检验规程》[9]计算发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、盐胁迫反应指数、盐害系数等指标。

1.3 数据处理

数据处理采用Excel 2010，数据分析采用SPSS 21.0软件，多重比较采用LSD法，隶属函数计算参考彭玉梅等[5]的方法。

表1 供试哈密瓜品种及类型
Table 1 cultivars and types of experimental Hami melon

编号code品种cultivar类型type编号code品种cultivar类型typeM1春萧2号厚皮网纹M10新密7号厚皮网纹M2农密9号厚皮网纹M11伽师瓜伽师瓜M3绿宝石厚皮网纹M12绿皮9818厚皮网纹M4新密43号厚皮网纹M13新密24号厚皮网纹M5新密31号厚皮网纹M14西州蜜25号厚皮网纹M6新密13号厚皮网纹M15红密脆厚皮网纹M7新密28号厚皮网纹M16新伽师2号伽师瓜M8905-1厚皮网纹M17新密杂11号厚皮网纹M9金丽2号黄皮无网

2 结果与分析

2.1 盐碱胁迫下哈密瓜不同品种种子萌发活力的差异

2.1.1 盐碱胁迫对哈密瓜种子发芽势的影响

研究表明，随着盐碱胁迫浓度的增大，供试种子的发芽势总体呈下降趋势，部分品种如金丽2号在低浓度(25 mmol/L)盐碱胁迫下发芽势升高，其余品种的发芽势均随着盐碱胁迫浓度的增大，呈下降趋势。盐碱胁迫浓度为100 mmol/L时，新密13号的发芽势最强。图1

图1 盐碱胁迫下哈密瓜种子发芽势变化
Fig.1 The influence of salinity-alkalinity stress of Hami melon seed germination potential

2.1.2 盐碱胁迫对哈密瓜种子发芽率的影响

研究表明，除了新密43号外，所有供试哈密瓜品种的发芽率均随着盐碱胁迫浓度的升高呈下降趋势。其中农密9号、绿宝石、新密7号、伽师瓜、新密24号、西洲蜜25号、红密脆、新伽师2号和新密杂11号在盐碱胁迫浓度为25 mmol/L时就表现出显著性差异，春萧2号、新密31号、905-1和绿皮9818在胁迫浓度为50 mmol/L时表现出显著性差异，新密43号和新密28号在胁迫浓度75 mmol/L时表现出显著性差异，新密13号在胁迫浓度为75 mmol/L时才表现出显著性差异。在100 mmol/L的盐碱胁迫下，新密13号的发芽率最高。图2

图2 盐碱胁迫下哈密瓜种子发芽率变化
Fig.2 The influence of salinity-alkalinity stress of Hami melon seed germination rate

2.1.3 盐碱胁迫对哈密瓜种子发芽指数的影响

研究表明，盐碱胁迫下，所有哈密瓜品种的发芽指数均受到不同程度的抑制，品种间发芽指数差异较大，其中新密13号的发芽指数最高，新密28号次之，绿宝石和905-1的发芽指数最低。除绿皮9818，其它哈密瓜品种的发芽指数均随着盐碱胁迫浓度的增加而下降。其中绿宝石下降最快，在盐碱胁迫浓度100 mmol/L时的发芽指数为0，下降了100%，其次为绿皮9818，下降了89.8%，新密13号的发芽指数下降率最低，为23.2%。图3

2.1.4 盐碱胁迫对哈密瓜种子活力指数的影响

研究表明，哈密瓜种子的活力指数受盐碱胁迫的影响较大，随着胁迫浓度的增加呈明显的下降趋势。在胁迫浓度为100 mmol/L时，只有新密13号长出胚根。各品种之间活力指数差异性显著，其中新密13号的活力指数最大，为81.3，新密28号次之，为77.4，西州密25号最小，仅为19.3，可能与品种间的遗传背景不同有关。图4

图3 盐碱胁迫下哈密瓜种子发芽指数变化
Fig.3 The influence of salinity-alkalinity stress of Hami melon seed germination index

图4 盐碱胁迫下哈密瓜种子活力指数变化
Fig.4 The influence of salinity-alkalinity stress of Hami melon seed vitality index

2.2 盐碱胁迫下新疆哈密瓜萌发期各指标的相关性

研究表明，将50 mmol/L盐碱胁迫下，哈密瓜萌发期耐盐碱性关系密切的多个指标作为变量，利用SPSS21.0软件进行相关性分析，并根据相关系数计算出各指标的特征值和主成分特征向量。

研究表明，发芽势、发芽率、活力指数、发芽指数、胚根鲜重彼此之间呈极显著正相关； 发芽指数与发芽势、发芽率、活力指数、发芽指数、胚根鲜重呈极显著正相关，与胚根长呈显著正相关；胚根伤害率与发芽率、发芽指数呈极显著负相关，与活力指数、胚根长、胚根鲜重显著负相关；下胚轴伤害率与发芽势、发芽率、活力指数、发芽指数、胚根鲜重、胚根长呈极显著负相关，与胚根伤害率呈显著正相关。表2

表2 50 mmol/L盐碱胁迫下加哈密瓜萌发期各指标的相关性
Table 2 Correlation analysis of indices under 50 mmol/L salinity-alkalinity stress in Hami melon

指标IndexGEGRVIGIRLRFWRDRHDRGE1.000GR0.755**1.000VI0.761**0.775**1.000GI0.677**0.791**0.794**1.000RL0.799**0.771**0.889**0.592*1.000RFW0.714**0.632**0.841**0.686**0.884**1.000RDR-0.489-0.766**-0.582*-0.675**-0.589*-0.557*1.000HDR-0.732**-0.740**-0.862**-0.667**-0.910**-0.823**0.598*1.000

注：**P<0.01，*P<0.05; GE-发芽势，GR-发芽率，VI-活力指数，GI-发芽指数，RL-胚根长，RFW-胚根鲜重，RDR-胚根伤害率，HDR-下胚轴伤害率

Note:**P<0.01,*P<0.05; GE-germination energy, GR-germination rate, VI-vigor index, GI-germination index, RFW-root fresh weight, RDW-root dry weight, RDR-root damage rate, HDR-hypocotyl damage rate

2.3 不同哈密瓜品种种子萌发期耐盐碱指标的主成分

主成分分析结果表明，第一、第二主成分的贡献率分别是75.429%和8.922%，累积贡献率达84.351%，代表了变量的绝大多数信息，可基本反映哈密瓜种子萌发期品种间的耐盐碱性主要因素。表3

从特征向量上各个独立指标在综合指标中的贡献率来看，第一主成分中发芽率、发芽势、胚根伤害率所占的比重较大；第二主成分中发芽势和胚根伤害率所占的比重较大。从不同指标在不同成分中所占比重大小可以看出，发芽率、发芽势、发芽指数和胚根伤害率与种子萌发期耐盐碱性密切相关，可将这4个指标作为评价指标体系来评价哈密瓜种子萌发期耐盐碱能力的强弱。表4

表3 各测定指标的特征值和贡献率
Table 3 Eigen values and variance contribution ratio of measured indicators

指标Index特征值Eigenvalue贡献率(%)Variancecontributionratio累计贡献率(%)Accumulatedvariancecontributionratioa16.03475.42975.429a20.7148.92284.351a30.415.12589.476a40.4065.07794.553a50.1912.39196.944a60.1411.76198.705a70.0971.20999.914a80.0070.086100.000

表4 主成分特征向量值
Table 4 Principal components to the value characteristic

主成分Principalcomponentnumber所测指标特征向量值Eigenvalueofmeasuredindicatorsa1a2a3a4a5a6a7a810.8250.9150.8420.7460.7980.766-0.856-0.74220.5210.0620.2800.1010.3230.1530.509-0.262

2.4 不同哈密瓜品种种子萌发期发芽率、发芽指数的临界盐碱浓度

以供试哈密瓜品种在盐碱胁迫下的发芽率、发芽指数作为因变量(Y)，以盐碱胁迫浓度为自变量(X)建立回归方程。当发芽率或发芽指数降到50%时盐碱胁迫浓度作为衡量各哈密瓜品种种子萌发的临界盐碱胁迫浓度(C50)为，供试哈密瓜品种发芽率的C50差异很大，其中新密28号最高，为303.84 mmol/L、新密13号为130.55 mmol/L，C50最低的为绿宝石，只有39.79 mmol/L，相差7.6倍之多。从发芽指数的临界盐碱胁迫浓度(C50)来看，品种间差异性显著，其中新密13号最高，为251.22 mmol/L，其次是新密28号，为208.07 mmol/L，绿宝石的C50最低，为42.62 mmol/L，相差5.9倍。表5，表6

2.5 不同哈密瓜品种萌发期耐盐碱性综合评价

种子萌发是一个极其复杂的生理过程。盐碱胁迫下哈密瓜种子的萌发受多种因素影响，评价其种子萌发期的耐盐碱性需要综合考虑多个萌发指标。实验采用隶属函数法，以相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数、相对活力指数、相对胚根鲜重、相对胚根长、胚根伤害率及下胚轴伤害率8个指标为依据，对17份供试哈密瓜品种萌发期的耐盐碱性进行综合评价，并进行排序，评价值越大，表明其耐盐碱能力越强。

研究表明，供试哈密瓜品种的综合评价值在0.18～7.46，对供试品种的综合评价值进行排序，耐盐碱性强弱依次为新密13号>新密28号>红密脆>新伽师2号>新密7号>905-1>金丽2号>农密9号>新密43号>绿皮9818>伽师瓜>新密杂11号>新密31号>西洲密25号>春萧2号>新密24号>绿宝石。表7

表5 盐碱胁迫下哈密瓜种子发芽率的回归方程和生长临界盐碱浓度(C50)

Table 5 Regression equation and growth critical salinity-alkalinity concentration (C50) of Hami melon germination rate under salt and alkali stress condition

表6 盐碱胁迫下哈密瓜种子发芽指数的回归方程和生长临界盐碱浓度(C50)

Table 6 Regression equation and growth critical salinity-alkalinity concentration (C50) of Hami melon germination index under salt and alkali stress condition

表7 50 mmol/L盐碱胁迫下不同哈密瓜品种种子萌发指标的隶属函数值
Table 7 Subordinate function value of germination indexes of different Hami melon cultivars under 50 mmol/L salinity-alkalinity stress

品种Cultivars隶属函数值SubordinatefunctionvalueGEGRVIGIRLRFWRDRHDR综合评价值CEV排序Sequencing春萧2号Chunxiao20.300.530.060.340.050.000.000.101.3815农密9号Nongmi90.860.610.400.440.650.890.360.514.728绿宝石Lvbaoshi0.000.000.010.000.010.130.030.000.1817新密43号Xinmi430.401.000.360.510.490.481.000.364.609新密31号Xinmi310.440.710.140.350.230.450.210.242.7713新密13号Xinmi131.001.001.001.000.790.950.721.007.461新密28号Xinmi280.971.000.910.890.810.980.650.766.972905-10.610.810.650.161.000.670.330.835.056金丽2号Jinli20.950.740.370.480.540.570.500.664.827新密7号Xinmi70.710.740.550.490.811.000.290.815.395伽师瓜Jiashigua0.280.610.230.500.410.550.580.763.9311绿皮9818Lvpi98180.890.710.240.370.530.410.640.504.2710新密24号Xinmi240.000.240.050.290.010.360.120.051.1216西洲密25号Xizhoumi250.560.470.110.170.120.000.000.231.6514红密脆Hongmicui0.780.740.600.440.740.900.770.915.883新伽师2号Xinjiashi20.850.740.580.610.910.630.150.945.414新密杂11号Xinmiza110.320.380.000.470.380.460.220.742.9612

3 讨 论

3.1 关于盐胁迫下甜瓜种子萌发的研究已有许多报道[3,4,7]，品种间的耐盐性差异显著，其中发芽率、发芽势和发芽指数是评价种子萌发的重要指标。研究表明，在50 mmol/L的盐碱胁迫下，大部分哈密瓜品种的发芽率显著下降，这与朱春燕[4]在甜瓜种质资源萌发期耐盐碱性评价研究中发现，低于150 mmol/L的盐浓度对甜瓜的发芽率没有显著影响的结论不同，这可能与盐胁迫主要是通过降低水势与离子毒害作用影响种子的萌发[10]，而复合盐碱胁迫又额外附加了高PH值的伤害有关。绝大多数盐渍土壤的盐分并不只是NaCl一种，而是混有多种不同比例的中性盐和碱性盐，因此只研究NaCl胁迫对不同品种的影响具有片面性，随着全球土壤盐碱化日益严重[11]，选择复合盐碱作为胁迫物质更具有代表性和实际意义。

3.2 研究发现，在25 mmol/L的复合盐碱胁迫下，金丽2号的发芽势，新密43号的发芽率相比CK显著升高，之后随着胁迫浓度的增加，均呈快速下降趋势，且高浓度胁迫下其萌发活性表现一般，这与其他供试品种不一致，还有待进一步研究。

3.3 哈密瓜的耐盐碱性在萌发期、苗期和成株期可能有所不同。因此，关于哈密瓜不同品种的耐盐碱性研究，还需要对其生育期不同阶段的耐盐碱性进行综合评价。

4 结 论

4.1 随着盐碱胁迫浓度的增加，供试哈密瓜品种的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根长、胚根鲜重等萌发指标总体呈下降趋势。盐碱胁迫下品种间的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等萌发指标差异性显著。品种间的萌发指标盐碱伤害率也有显著性差异。不同哈密瓜品种发芽率、发芽指数的生长临界盐碱浓度(C50)差异性显著。

4.2 通过相关性分析和主成份分析，可以将发芽率、发芽势、发芽指数和胚根伤害率这4个指标作为哈密瓜品种萌发期耐盐碱性鉴定的主要指标。

4.3 通过模糊数学隶属函数法对17个供试哈密瓜品种萌发期的耐盐碱性进行综合评价排序，新密13号耐盐性最强，新密28号次之，不同哈密瓜品种之间萌发期的耐盐碱性差异较大，在哈密瓜种子萌发期可对其耐盐碱性进行快速鉴定。新密13号、新密28号可作为适宜新疆哈密瓜盐碱区种植的首选品种。

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Supported by: National Key R & D Program, "Establishment and demonstration of chemical fertilizer and pesticide reduced application technology in greenhouse vegetables in northwest arid area" (2016YED0201005) and special fund for agro-scientific research programs in nonprofit industries of Xinjiang Uyghur Autonomous Region "Study on the introduction, selection and utilization of vege
Table varieties" (KYGY2016119).

WANG Hao(1970-), male, professor，bachelor of agriculture, vege
Table cultivation and physiology

Salinity-alkalinity Tolerance of Different Hami Melon Cultivars at Germination Stage

HAN Hong-wei, SHE Jian-hua, WANG Qiang, ZHUANG Hong-mei, HU Bai-wen, FENG Hong-ying, WANG Hao

(ResearchInstituteofHorticulturalCrops,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China)

【Objective】 This study aims to research the effects of salinity-alkalinity stress on the seed germinations of Xinjiang Hami melon and screen out the most salt-tolerant varieties for the layout in Xinjiang.【Method】This experiment set five salinity-alkalinity stress, which were respectively 0(CK), 25, 50, 75 and 100 mmol/L; The seeds of Hami melon were treated under salinity-alkalinity stress and the seeds germination rate, germination potential, germination index, vitality index were measured.【Result】With the increase of salinity stress concentration, the seed germinations parameters of Hami melon showed downtrend trend. The germination index, germination rate, germination index and vigor index were significantly different among varieties under saline alkali stress. The order of experimental Hami melon varieties from strong to weak was Xinmi 13 > Xinmi 28 > Hongmicui > Xinjiashi 2 > Xinmi 7 > 905-1 > Jinli2 > Nongmi 9 >Xinmi 43 > Lupi 9818 > Jiashigua > Xinmiza 11 >Xinmi31 > Xizhoumi 25 > Chunxiao 2 > Xinmi 24 > Lvbaoshi.【Conclusion】The seed germination rate, germination potential, germination index and root damage rate may serve as indicators to appraise salinity-alkalinity tolerance of Hami melon at germination stage. The salinity-alkalinity tolerance of Xinmi 13 is the strongest among the experimental Hami melon varieties, and Xinmi 28 takes the second place. The salinity-alkalinity tolerances of different varieties have significant differences. The Xinmi 13 and Xinmi 28 are the preferred varieties for the saline-alkali area.

Hami melon; germination stage; salinity-alkalinity stress; comprehensive evaluation

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.03.008

2017-02-19

国家重点研发计划“西北干旱区设施蔬菜化肥农药减施技术模式建立与示范”(2016YED0201005)；新疆维吾尔自治区公益性科研院所基本科研业务费专项“蔬菜品种收集引进及筛选利用研究”(KYGY2016119)

韩宏伟(1986-)，男，河南人，助理研究员，研究方向为蔬菜栽培与生理，(E-mail)hhwei2010@sohu.com

王浩(1970-)，男，山东人，研究员，研究方向为蔬菜栽培与生理，(E-mail)Wanghao183@163.com

S652

A

1001-4330(2017)03-0442-10