不同芜菁品种（系）萌发期和苗期耐盐性的综合评价及鉴定

杨 平 周 宇 耿杨阳 轩正英,2*

（1塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300）

（2南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆 阿拉尔 843300）

盐害是农业生产中最主要的非生物危害之一，根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全球盐碱土面积已达9.5×108公顷，且每年以1.0×106～1.5×106公顷速度增长。我国是世界上盐碱地大国之一[1]，盐渍土面积大、分布广，现在各类盐碱地面积总计9 913.3万公顷，同时我国土壤盐渍化和次生盐渍化不断加重[2]。在这样的大趋势下，探索出能够在盐碱地中正常生长的种质资源成为现代农业工作者首要的任务。

芜菁（Brassica rapaL.）又称恰玛古，隶属于十字花科芸薹属，是一种药食同用的草本植物。目前在我国的新疆、山东、天津、上海等地均有种植。芜菁含有丰富的氨基酸和蛋白质，在新疆维吾尔族传统医药中，芜菁的根和种子常作为药材[3]。但新疆地处内陆干旱区，水资源缺乏，土壤水分强烈蒸发，地表积盐较重，这些因素导致在盐碱地种植恰玛古出苗差、成苗率低、保苗难，造成缺苗断垄而影响后期产量。因此，筛选出适于在盐碱地上种植的耐盐品种是盐碱地种植芜菁应解决的问题。

国内外学者针对作物耐盐性做了大量研究，在蔬菜方面的研究多涉及萝卜[4]、菜豆[5]、黄瓜[6]、西瓜[7]、番茄[8]、辣椒[9]等作物，当前有关芜菁耐盐性的研究报道较少。施月婕等[10]研究表明，芜菁种子对Na2SO4比较敏感，通过不同浓度的NaCl和Na2SO4溶液对芜菁种子发芽过程的影响分析表明，芜菁种子的发芽与盐溶液的浓度呈负相关，并具有一定的耐盐性。本试验选取8份新疆芜菁种质资源，研究其在复盐胁迫下种子萌发期和苗期的耐盐表现，以期筛选出优异耐盐的种质材料，为芜菁耐盐品种选育改良及盐渍土地的开发利用提供材料，及对进一步开展芜菁耐盐性理化机理、遗传机理等方面的研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选用本项目组保存的芜菁品种（系）8份（见表1），其中地方品种2份，小孢子培养获得的DH群体6份。依据品种（系）来源，包括新疆品种（系）6份，天津1份，浙江1份。

表1 不同芜菁品种（系）来源

1.2 试验方法

1.2.1 萌发期生长指标的测定及方法

芜菁种子萌发试验在RTOT-268D型光照培养箱中进行。每个品种（系）挑选大小均一、饱满的种子30粒，用0.1%高锰酸钾溶液消毒10 min，蒸馏水清洗3次，分别置于垫有一层纱布一层滤纸（纱布置于滤纸上）的培养皿中，加入100 mmol/L的NaCl和Na2SO4混合的复盐溶液，以蒸馏水作为空白对照，3次重复。溶液量以双层滤纸湿润、倾斜时皿底无溶液为宜，每日定时更换滤纸和盐溶液，以保持盐溶液浓度不变。盖上培养皿盖置于光照培养箱（25℃，光照：黑暗=12 h:12 h，光照强度37.5 μmol/（m2·s）中连续培养7 d。每天统计1次发芽种子数。各指标的具体测定方法如下：

盐胁迫第7 d随机取6株幼苗测定苗高（SH）和根长（RL）。

1.2.2 苗期生长指标的测定及方法

苗期试验在塔里木大学园艺试验站智能连栋温室内进行。将种子催芽后播种于50孔穴盘培养，基质为蛭石:营养土=3∶1，每个品种播200株，共32盘，置于智能温室中培养，依照常规生产方法管理，保证幼苗长势良好。待芜菁生长至两叶一心时，将芜菁幼苗移植到带孔的内装营养液的塑料培养盒中，移苗时尽量带土团，移出后将幼苗置于清水中轻轻的晃动避免伤根，再移到培养盒中缓苗4 d（营养液使用沃世宝肥料有限公司的家庭房园艺浓缩营养液，按照使用说明1∶200的比例使用）。随后进行盐胁迫处理，盐溶液每两天更换一次。水培20 d后，调查幼苗生长情况[11]。盐溶液为NaCl和Na2SO4的复合盐溶液，设置浓度为100 mmol/L的复盐处理浓度，以蒸馏水作为空白对照。由于幼苗培养的场所常年爆发虫害，为保证幼苗的健康生长，在芜菁的营养液中混合超捷牌甲维高氯氟杀虫剂（20 g配50 kg水），可以做到防虫的效果。具体测定方法如下：

测定植株高度（PH）、主根长（RL）、根冠比（RSR）、地上部分鲜重（SDB）、地下部分鲜重（RDB），根系活力（RA），可溶性蛋白质含量（Pro），叶绿素含量（SPAD）。

叶绿素（SPAD）用SPAD-502 Plus便携式叶绿素测定仪测定；考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白质（Pro）含量[12]；TTC法测定根系活力（RA）[13]。

耐盐系数（STC）=处理值/对照值。

1.3 数据处理

隶属函数值Xij：用模糊数学隶属函数值的方法计算，公式为:Xij=（Xij-Xmin）/（Xmax-Xmin）

式中，Xij表示种类指标的隶属值；Xij表示i种类j指标的测定值；Xmax、Xmin分别为指标的最大值和最小值。

综合指标权重：

式中：Wi为第i个综合指标所在综合指标中的权重，Ni为各品种第i个综合指标的贡献率。

各品种（系）综合耐盐能力大小：

式中：D值为各品种（系）在复盐胁迫下综合指标表现的耐盐性综合评价值。

数据处理分析采用Excel软件，采用DPS7.05软件进行主成分分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种（系）芜菁萌发期耐盐性比较

在复盐胁迫处理条件下，芜菁萌发期各生长指标的耐盐系数如表2所示，不同的芜菁品种（系）经过盐胁迫处理后，其叶绿素、苗高、胚根长、发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和胚根鲜重的耐盐系数均小于1，说明盐胁迫处理使芜菁种子萌发受到了抑制，但是不同的品种（系）受到的抑制程度不同。一个品种的耐盐性一般是多个相关指标间进行的联合表达[14]，为了了解各指标的关系，对萌发期的各个指标进行相关性分析，结果如表3所示，苗高与发芽率、发芽势、活力指数和胚根鲜重的相关性达到显著水平；胚根长与发芽率、发芽势、发芽指数和胚根鲜重呈极显著相关，与活力指数呈显著相关；发芽率与发芽势、发芽指数、活力指数和胚根鲜重均呈极显著相关；发芽势与发芽指数、活力指数和胚根鲜重呈极显著相关；发芽指数与活力指数和胚根鲜重呈极显著相关；活力指数与胚根鲜重呈极显著相关。由此可见，各个指标之间均有不同程度的相关性，这样反映的耐盐性信息就具有一定的重叠性，为了使各指标更能直接且有效地反映各芜菁品种（系）耐盐程度，采用主成分分析将各分散的指标转化为一定量的综合指标并进行分析。

表2 盐胁迫下芜菁萌发期各指标耐盐系数

表3 盐胁迫下芜菁萌发期各指标相关性

2.2 不同芜菁品种（系）萌发期耐盐性聚类分析

主成分分析分析中特征值和贡献率是选择主成分最主要的一项，一般选取累计贡献率达到85%以上的几个主成分，这样的主成分的有效性可达85%以上[15]。对叶绿素等8个萌发期的指标进行主成分分析，如表4所示，前两个主成分累计贡献率达到0.918＞0.85（85%），由此，可将原来的8个指标转换为2个相互独立的综合指标，综合指标可以反映出不同芜菁品种（系）的绝大部分耐盐信息。

表4 芜菁萌发期各综合指标系数及贡献率

根据公式计算出不同芜菁品种（系）各综合指标的隶属函数值Xij及权重，隶属函数值在0～1之间。函数值为1或越接近1说明该品种（系）在这个综合指标下的耐盐性越强，反之，若该函数值为0或越接近0说明该品种（系）在这个综合指标下的耐盐性越弱。根据各综合指标的贡献率利用公式计算出权重分别为0.672、0.245，得到综合评价值如表5所示。

根据综合评价D值对参试的8个品种（系）的耐盐性进行排序，其中T2的耐盐性最强，综合评价D值为0.724；T3的耐盐性最弱，综合评价D值为0.245。

通过综合评价D值，利用最长距离法进行聚类分析在距离约为0.12的地方可将8个芜菁品种（系）分为4个类群，如图1所示，再结合综合评价D值排序，可将这8个芜菁品种（系）分为第一类群（耐盐）：T2和T4；第二类群（中耐盐）：T1、T6和T7；第三类群（弱耐盐）：T8；第四类群（盐敏感）：T3和T5。具体耐盐性强弱按从强到弱排序：T2＞T4＞T1＞T6＞T7＞T8＞T5＞T3。

图1 8个芜菁品种（系）萌发期耐盐性聚类图

2.3 不同品种（系）芜菁苗期耐盐性比较

由表6可以看出，芜菁在苗期复盐胁迫处理条件下，株高、根长、根系活力、可溶性蛋白含量、叶绿素、地上部分重、地下部分重的耐盐系数均小于1，说明盐胁迫使芜菁苗期生长受到了抑制，但不同的品种（系）受抑制的程度不同。

表6 盐胁迫下芜菁苗期各指标耐盐系数

如表7所示，经过盐胁迫后株高与根长、根系活力、叶绿素、地上部分重和地下部分重呈负相关，但是不显著；并且根长与可溶性蛋白含量、叶绿素和地上部分重呈负相关，也不显著；根系活力和与叶绿素呈负相关但不显著，与地下部分重呈显著正相关；可溶性蛋白含量与叶绿素和地上部分重呈负相关但不显著；叶绿素、地上部分重与地下部分重呈负相关，同样不显著。因此，各指标间除根系活力与地下部分重的相关性显著以外，其余指标之间的相关性并不显著，说明指标反应的耐盐性重叠性很小，为了更加减小由相关性分析出现的重叠性，本试验对各耐盐指标进行主成分分析，将各指标转化为较集中的综合指标进行分析。

表7 盐胁迫下芜菁苗期各指标相关性

如表8所示，主成分分析后得到各主成分指标，其综合指标的贡献率依次为：32.8%、22.7%、21.6%和15.9%，其累计贡献率达到93%，说明以上的四个综合指标可以代表原来指标的大部分耐盐信息。

表8 芜菁苗期各综合指标系数及贡献率

2.4 不同芜菁品种（系）苗期耐盐性聚类分析

根据公式计算出各综合指标的隶属函数值和综合评价D值并进行排序，如表9所示，再利用最长距离法对综合评价D值进行聚类分析，如图2所示在距离约为0.07的地方可将这8个芜菁品种（系）分为四个类群，结合综合评价D值的排序，第一类群（耐盐）：T2、T3和T4；第二类群（中耐盐）：T1、T5和T7；第三类群（弱耐盐）：T8；第四类群（盐敏感）：T6。具体耐盐性强弱按从强到弱排序：T2＞T4＞T3＞T1＞T7＞T5＞T8＞T6。

表9 芜菁苗期综合指标值、权重、D值及综合评价值

图2 8个芜菁品种（系）苗期耐盐性聚类图

2.5 不同品种（系）芜菁萌发期和苗期耐盐性评价结果比较

根据对比显示，不同芜菁品种（系）在不同的生育期所表现出来的耐盐性是不一致的，且品种间存在着差异，如表10所示，T2和T4在萌发期和苗期均表现为耐盐；T3在萌发期表现为盐敏感型，但是在苗期表现为耐盐；T1和T7在萌发期和苗期均表现为中等耐盐；T5在萌发期表现为盐敏感，在苗期表现为中等耐盐；T6在萌发期表现为中等耐盐，在苗期表现为盐敏感；T8在萌发期和苗期均表现为弱耐盐。出现这样现象可能与芜菁资源在不同生育期的耐盐机制有关系。

表10 不同芜菁品种（系）萌发期和苗期耐盐性聚类分析比较

3 讨论与结论

3.1 讨论

芜菁萌发期的盐害主要体现在盐溶液破坏了种子吸水膨胀，抑制了种子的发芽。在苗期植物根系受到盐害导致细胞膜破损，引起植物根系活力降低，影响植株生长[16]。前人对芜菁耐盐性的研究仅在芜菁种子的萌发期，施月捷等[10]在研究中发现芜菁种子的萌发对Na2SO4比较敏感。周宇等[17]在盐胁迫对芜菁种子萌发的影响的研究中发现，20 g/L的复盐溶液对芜菁种子萌发的抑制效果最为明显。

本项研究结果表明，在盐胁迫下芜菁萌发期和苗期的各项指标均较对照低，在这两个时期芜菁的萌发和生长均受到抑制，但部分品种（系）在萌发期和苗期的耐盐性不一致，这可能与芜菁萌发期和苗期的耐盐机制有关系，这与张国伟[11]、范娜[18]、张海艳[19]、张金霞等[20]的研究结果一致。

植物的萌发期和苗期是对外界环境应激最强烈的时期，也是鉴定植物耐盐性的关键时期[21]。通过试验发现，T3、T5和T6在萌发期和苗期表现的耐盐性不一致，这种情况占总品种（系）的37.5%，这可能与不同品种（系）在不同的生育阶段的耐盐机制不同，这与Ashraf[22]的研究一致。但也有些品种（系）如：T1、T2、T4、T7和T8的耐盐性在萌发期和苗期是一致的，占品种（系）数的62.5%，说明这种现象是因品种而异的，推测这与品种（系）遗传稳定性有关。

3.2 结论

在盐胁迫下，不同的芜菁品种（系）在不同的生育期表现了不同的耐盐性，在萌发期和苗期T1、T2、T4、T7、T8耐盐性表现较为稳定，T2和T4综合表现为耐盐，T1和T7综合表现为中等耐盐，T8综合表现为弱耐盐，T2和T4为芜菁种质资源的耐盐性材料。