不同辣椒品种萌发期耐盐耐旱性评价和阈值研究

吴凌波　邱鹏程　赵燕　王乐　刘景雷

摘要：以辣椒10个品种作为实验材料，分析种子萌发期的耐盐耐旱性及其生长阈值，结果表明：辣椒品种耐盐性强于耐旱性。浓度为15%的PEG6000已经是大多数植物的耐旱临界阈值浓度。辣椒生长临界阈值NaCl浓度为1%（耐盐性品种在这一浓度下表现突出），0.5%的NaCl浓度以下辣椒品种的耐盐性都能表现出来，1%以上的NaCl浓度限制了种子的萌发，生长受阻。PEG的浓度越高，胚根长度越小，在PEG10%和NaCl0.5%的低浓度处理水平下辣椒生长胚根与胚轴生长比例均保持在2：1的区间范围内。耐旱性前三名朝研一号、绿龙甜椒、航椒S605，耐旱性最弱津福85-15、椒圣、津福180。耐盐性前三名绿龙甜椒、航椒S605、朝研一号，耐盐性最弱椒圣、津福14、津福85-15。

关键词：辣椒；萌发期；耐旱性；耐盐性；阈值

1 前言

近年来，人们一直在努力寻找比较简便易行的方法来鉴定植物的耐盐性，尤其是早期能进行作物耐盐性筛选的生理生化等参数，以期加速作物耐盐育种进程。目前耐盐指标的筛选有直接鉴定法、间接鉴定法。直接鉴定法就是通过评定盐处理后的发芽情况、形态和产量等表现性状来评价作物的耐盐性。种子萌发期和幼苗期是大多数作物全生育期对盐胁迫最为敏感的时期，因此，目前在蔬菜耐盐性直接鉴定方法中主要采用在种子萌发期和幼苗期进行盐分胁迫，筛选出耐盐性鉴定指标，建立耐盐性筛选技术体系。

许多研究都表明，种子萌发期耐盐耐旱性可以反映出该品种其他时期的耐盐耐旱性[1-2]，萌发期鉴定具有简单易行、周期短的优点，成为当前作物耐盐耐旱性鉴定的主要时期。目前蔬菜芽期的鉴定指标主要有发芽势、发芽率、相对发芽率、发芽指数、活力指数，也有芽长、根长、平均测根数发芽盐害指数、胚根胚轴比等[3-4]。NaCl是盐碱土壤的主要盐分形式，NaCl浓度就成为构建玉米耐盐鉴定技术体系时的关键因素。NaCl 溶液模拟盐胁迫来评价玉米萌发期耐盐性具有现实意义，筛选出的耐盐玉米品种能更直接地在盐碱地区利用。

利用PEG来模拟干旱胁迫鉴定种子抗旱性的方法在树木、玉米、大豆等经济作物中广泛使用[5-8]。其优点是方法简单、实验周期短。萌发期耐旱鉴定是在实验室环境下，用高渗溶液模拟干旱胁迫，对种子萌发进行脱水处理，观察种子的发芽率并结合种子形态特征变化，评价品种萌发期耐旱性。该方法简单易行，可进行大批量材料的耐旱鉴定，适合耐旱鉴定的初步筛选。

从查阅资料显示，涉及实验的NACL浓度从20～420mmol/l，涉及实验的PEG浓度从0%～30%，浓度范围跨度大，重复性实验多，造成一定程度的人为困难。

干旱对农业生产的威胁是一个世界性问题。目前，世界上干旱、半干旱地区约占土地面积的36%，占总耕地面积的42.9%[9]。随着全球淡水资源日趋减少和土壤盐渍化程度的不断加剧，干旱和盐害已成为影响作物可持续生产的主要非生物胁迫因子。辣椒、番茄是我国的主要蔬菜作物之一[10-12]，由于根系分布较浅，吸收能力差[13]，更易受干旱胁迫，这已经成为许多地区发展辣椒产业的重要限制因子。种子萌发期作为植物生命周期中对逆境最敏感的时期[14-15]，本试验通过在这一关键期筛选出抗逆性强的品种，整理出萌发期对盐分和水分的耐受范围，更好的指导实际生产需要。

2 材料与方法

2.1 试验材料

共选用市场上销售10种辣椒品种为实验材料。供试的NaCl为分析纯。

2.2 试验方法

采用PEG-6000模拟水分胁迫和单盐NaCl胁迫对种子进行实验。PEG处理模拟水分胁迫下的种子萌发特征已经广泛运用于各类实验。本实验中将直径10cm培养皿内放置4张定性滤纸，加入浓度梯度为10%、15%、20%、25%、30%PEG溶液6ml，单盐NaCl浓度0.5%、1%、2%。每皿1个品种，均匀摆放25粒健康种子，重复3次。温度25℃发芽7d。第3d和第7d测定种子发芽势和发芽率，评定品种抗性。每天观察、记录发芽种子数，补充溶液，以胚根突破种皮，长度达到种子一半时记为种子发芽。根据调查数据统计并计算发芽率及相关指标。

2.3 相关指标的计算

发芽率= 发芽种子数/种子总数×100%

发芽势= 规定天数内发芽种子数/种子总数×100%

活力指数Lv=LG×LR，其中LG=Σ（GT/DT），GT为时间T日的发芽数，DT为相应发芽日数，LR为平均根长[16，17]。

采用Microsoft Office Excel 2010软件对数据进行分析。采用模糊数学中求隶属函数的方法进行综合评价。

隶属函数计算方法：首先分别求出各公式材料的各测定指标在不同PEG浓度下的隶属值，隶属值=（测定值-最小值）×（最大值-最小值），测定值为材料某指标在该PEG浓度下的值，最大值为该PEG浓度下某指标测定的值，最小值为该PEG浓度下某指标测定的值。

3 结果与分析

3.1 PEG模拟水分胁迫、NaCl单盐处理对辣椒品种发芽率的影响

辣椒在PEG10%～25%的浓度中都有发芽，PEG15%以下浓度的辣椒的发芽率明顯高于PEG20%以上浓度的发芽率。PEG25%只有绿龙甜椒一个品种发芽。PEG30%辣椒全部不发芽。

0.5%NaCl单盐胁迫下辣椒品种发芽率之间差异较大，生长临界浓度1%NaCl单盐胁迫下辣椒品种发芽率差异较小，基本处于待萌发状态。

3.2 PEG模拟水分胁迫和NaCl单盐胁迫对辣椒胚根、胚轴长度比值的影响

根系是植物最早感受干旱的器官，植物受到干旱胁迫时，根系首先做出响应。发达的根系对蔬菜吸水十分有利。根冠比、根长都与抗旱性有关，但目前根冠比的研究没有形成定论。有研究表明，轻度水分胁迫下，番茄的根冠比显著上升。也有研究表明种子从萌发到形成幼苗的过程中，胚根/胚轴的比值随着水分胁迫程度的增加而增加，比值越大，抗旱能力越好。

在水分胁迫相对弱，浓度为10%的PEG处理中，绿龙甜椒、津福143、朝研一号的胚根/胚轴值较其他品种胚根/胚轴值大，保持在2：1的比值范围内，根长优势较为明显，抗性表现较好。PEG20%以上的濃度严重抑制发芽，只有部分露出胚根。

不同NaCl处理水平对辣椒的生长影响临界值为1%，超过该浓度，辣椒生长将会严重受到抑制。0.5%NaCl单盐胁迫情况下，胚根/胚芽长度比值排列2：1（胚根：胚芽）航椒S605、绿龙甜椒、津福

85-12；1.5：0.5（胚根：胚芽）的有 椒圣、津福143、朝研一号；1：0.5（胚根：胚芽）的有津福180、旺椒一号；0.5：0（胚根：胚芽）的有津福14，津福85-15。在相同的生长条件下，航椒S605、绿龙甜椒、津福85-12胚根/胚轴比值优势较为明显，保持在2：1的比值范围内，抗性表现较好。PEG和NaCl的胁迫处理下辣椒生长胚根与胚轴生长比例均保持在2：1的区间范围内。

3.3 PEG模拟水分胁迫和NaCl单盐胁迫对辣椒种子活力指数的影响

PEG10%的处理种子活力均高于其他浓度处理。PEG15%以上干旱胁迫影响了种子发芽。活力最强绿龙甜椒、津福143、朝研一号，其次是航椒S605、津福85-12、津福14，活力最差的是津福180、椒圣、津福85-15。

1%NaCl单盐胁迫下辣椒的活力指数明显降低，处于临界生长边缘。津福14、津福85-15的抗盐能力较弱。NaCl0.5%的活力品种间差异较大，1%的品种间活力差异变小，临界浓度下，活力差异变小。辣椒种子萌发临界浓度范围内NaCl单盐胁迫处理下辣椒种子活力指数明显高于PEG水分胁迫下辣椒种子活力指数。

3.4 PEG模拟水分胁迫和NaCl单盐胁迫下辣椒萌发期耐盐耐旱性综合评价

种子发芽过程是一个极其复杂的生理生化过程，在PEG模拟水分胁迫下，影响辣椒种子萌发的因素很多。本研究采用模糊数学中隶属函数法，对种子发芽率、发芽势、活力指数进行隶属函数值计算，得出辣椒品种抗旱隶属函数总平均值范围0.018～0.811。耐旱性前三名朝研一号、绿龙甜椒、航椒S605，耐旱性最弱津福85-15、椒圣、津福180。

辣椒品种耐盐隶属函数总平均值范围0.147～0.751。耐盐性前三名绿龙甜椒、航椒S605、朝研一号，耐盐性最弱椒圣、津福14、津福85-15。辣椒品种表现出较强的耐盐性。

4 结论

通过以上分析看出：耐旱性前三名朝研一号、绿龙甜椒、航椒S605，耐旱性最弱津福85-15、椒圣、津福180。耐盐性前三名绿龙甜椒、航椒S605、朝研一号，耐盐性最弱椒圣、津福14、津福85-15。

辣椒品种较耐盐，不耐旱。浓度为1%的NaCl溶液浓度是辣椒品种萌发期生长耐受临界浓度。

在栽培作物中，不同作物的耐盐性存在明显的品种间差异，研究辣椒盐胁迫阈值，对进一步提高蔬菜的耐盐能力，对盐渍土壤栽培具有重要作用，同时对设施蔬菜的可持续发展具有重要的意义。资料中用来做实验的NaCl单盐胁迫的浓度从20mmol/l（0.1%）～420 mmol/l（2.4%），范围较大，没有形成有效的、相对固定的阈值范围。本实验中辣椒生长临界值浓度为1%的NaCl。

在浓度小于15%的PEG模拟水分胁迫处理中辣椒的发芽率平均在50%，浓度大于15%的PEG模拟水分胁迫处理中发芽率均较小。PEG的浓度越高，胚根长度越小，在10%PEG浓度处理水平下辣椒生长胚根与胚轴生长比例均保持在2：1的区间范围内。本实验中PEG6000的浓度基本和其他资料所查浓度基本一致，浓度为15%的PEG6000已经是大多数植物的耐旱临界浓度。但是与之匹配的溶液水势计算仍然需要研究。资料显示20% PEG与之相对应的溶液水势约为-01.60 MPa，准确掌握溶液百分比浓度和溶液水势的关系，有利于掌握土壤供水，指导农业精准灌水，减少水资源浪费。

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