基于隸屬函數(shù)法的甜菜種質(zhì)資源耐鹽性分析

張自強，白晨，張惠忠，李曉東，付增娟，趙尚敏，鄂圓圓，張輝，王良，張必周

（內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院特色作物研究所，呼和浩特010031）

0 引言

甜菜是重要糖料作物之一，其糖產(chǎn)量約占世界總糖產(chǎn)量的35%。甜菜具有耐鹽堿、抗旱、耐貧瘠及適應(yīng)性廣等特點，是開發(fā)利用鹽堿地的理想作物[1]。我國鹽堿地和鹽漬土面積還在進(jìn)一步擴大，鹽漬化程度不斷加劇[2-3]，同時在不斷增長的人口、相對匱乏的土地資源、日益惡化的生態(tài)環(huán)境形勢下，如何利用現(xiàn)有鹽堿地，篩選甜菜耐鹽品種無疑是解決土壤鹽漬化最經(jīng)濟有效的手段[4-5]。

模糊綜合評價是對受多種因素影響的事物做出全面評價的一種有效的多因素決策方法，其特點是評價結(jié)果不是絕對地肯定或否定，而是以一個模糊集合來表示[6-8]。隸屬度μ（×）越接近于1，表示×屬于A的程度越高，μ（×）越接近于0，表示×屬于A的程度越低[9-10]。隸屬函數(shù)法被廣泛應(yīng)用在玉米、谷子、水稻、紫花苜蓿、甘蔗等農(nóng)作物逆境的分析，并取得了良好的效果[11-15]。

本試驗擬利用隸屬函數(shù)法對33個甜菜種質(zhì)資源的耐鹽性進(jìn)行綜合評價，進(jìn)而篩選出耐鹽品種，對鹽堿地的充分利用具有實際生產(chǎn)意義。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

33個供試甜菜種質(zhì)資源均由內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院特色作物研究所甜菜育種課題組提供。

1.2 試驗方法

試驗在光照培養(yǎng)室內(nèi)采用營養(yǎng)液培養(yǎng)的方法進(jìn)行，選擇顆粒均勻的甜菜種子播種于甜菜發(fā)芽盒中，將發(fā)芽盒置于培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，出苗期間保持一定濕度，溫度為25℃。出苗后開始光照，待種皮脫落后，選取大小均勻的甜菜幼苗定植到50 L培養(yǎng)槽中，每槽200穴，每穴2株。采用改良霍格蘭（Hoagland’s）營養(yǎng)液進(jìn)行水培，每5 d換1次營養(yǎng)液。培養(yǎng)條件為：每日連續(xù)光照14 h，光照強度為(450±50)μmol/(m2·s)，白天溫度為(25±1)℃，夜間溫度為(20±1)℃，相對濕度為60%～70%，試驗設(shè)3次重復(fù)。

甜菜苗移入培養(yǎng)槽后，第2天開始進(jìn)行鹽處理，每天向營養(yǎng)液中加入NaCl，使?fàn)I養(yǎng)液終濃度增加80 mmol/L，達(dá)到試驗設(shè)計的濃度（300 mmol/L）后，每穴定苗1株。期間及時補充蒸餾水，以保證營養(yǎng)液中鹽分濃度，第2對真葉完全展開時取樣，對各項指標(biāo)進(jìn)行分析測定。

1.3 測定指標(biāo)與數(shù)據(jù)分析

株高：利用直尺，測定甜菜幼苗生長點至根尖的距離；根長：測定幼苗根尖到根基部的距離；植株鮮重：稱取吸干水分的植株重量；地上部鮮重：去掉根部后的重量；地下部鮮重：去掉莖葉后的重量；SPAD值：利用SPAD-502葉綠素儀測定。

利用Excel對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SPSS 22.0對整理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下各種質(zhì)資源甜菜幼苗生長指標(biāo)測定

由鹽脅迫下33個甜菜種質(zhì)資源的6個指標(biāo)測定結(jié)果（表1）可知，不同甜菜種質(zhì)資源在相同處理下表現(xiàn)出極顯著差異。根長方面，各材料間基本呈現(xiàn)極顯著差異，表現(xiàn)最好的是11號，其次是9號，株高最高的是4號，SPAD值最高的是11號，植株鮮重最高的是17號和4號，地上部鮮重最高的是17號，地下部鮮重最高的是9號和10號。整體來看，33個種質(zhì)資源并不能由某一指標(biāo)來確定耐鹽性的高低。

表1 不同甜菜種質(zhì)資源的鹽脅迫下生長指標(biāo)差異Table 1 Difference of growth indicators of different sugar beet germplasm resources under salt stress

2.2 各甜菜種質(zhì)資源耐鹽性評價

由于不同變量常常具有不同的單位和不同的變異程度，為了消除量綱影響和變量自身變異大小及數(shù)值大小的影響，消除單個指標(biāo)帶來的片面性，對各指標(biāo)的測定值進(jìn)行轉(zhuǎn)換（表2），各指標(biāo)換算成隸屬函數(shù)值后，將各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值相加求均值，并對均值進(jìn)行排序，均值越大，表明耐鹽性越強。由隸屬函數(shù)值的大小可知：33個甜菜種質(zhì)資源分為3類：第一大類是鹽脅迫幼苗生物量較高材料，包括9號、17號、4號、11號、10號和8號種質(zhì)資源；第二大類是鹽脅迫幼苗生物量較低材料，包含32號、19號、20號、30號、29號和31號種質(zhì)資源；第三大類屬于中間型材料，包括剩下的21個種質(zhì)資源。

3 討論

作物耐鹽性這一性狀是受多基因控制的[16]，鹽脅迫下，作物幼苗的外部形態(tài)發(fā)生變化，通過測定外觀形態(tài)變化能夠直觀地來鑒定作物的耐鹽性。通常情況下，生物量是作物耐鹽脅迫反應(yīng)的綜合體現(xiàn)，也是衡量脅迫狀態(tài)下的最常用指標(biāo)。葉綠素是作物光合作用的主要色素，其含量的高低可表征作物的生長狀況。

隸屬函數(shù)屬于模糊評價函數(shù)里的概念，模糊綜合評價是對受多種因素影響的事物做出全面評價的一種十分有效的多因素決策方法，其特點是評價結(jié)果不是絕對地肯定或否定，而是以一個模糊集合來表示[6-8，17]。本研究對甜菜各品種的每一個耐鹽指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行累加并取平均值，然后進(jìn)行各品種的評價，這樣就消除了因單指標(biāo)反映耐鹽性的片面性，能夠綜合地對各種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)的耐鹽性評價[18-19]。

4 結(jié)論

本研究在鹽脅迫下，不同甜菜種質(zhì)資源耐鹽性存在顯著差異。通過隸屬函數(shù)平均值，最終將33個甜菜種質(zhì)資源分為3類：第一大類是鹽脅迫幼苗生物量較高材料，包括9號、17號、4號、11號、10號和8號種質(zhì)資源；第二大類是鹽脅迫幼苗生物量較低材料，包含32號、19號、20號、30號、29號和31號種質(zhì)資源；第三大類屬于中間型材料，包括剩下的21個種質(zhì)資源。