大蒜萌發(fā)期耐鹽性綜合評價

王薇薇 吳永成 梅燚 祖艷俠 鄭佳秋

摘要：以10份大蒜種質(zhì)資源為材料，對其進行耐鹽性分析。在大蒜萌芽期用氯化鈉（NaCl）溶液進行鹽脅迫處理，分別測定處理7、14 d后的發(fā)芽率、芽長和根長，以處理組和對照組的相對比值作為耐鹽系數(shù)，利用主成分分析法、隸屬函數(shù)值法對大蒜萌發(fā)期耐鹽能力進行綜合評價。結(jié)果表明，鹽脅迫下大蒜的發(fā)芽率、根長和芽長均隨著鹽脅迫濃度增加呈下降趨勢，材料間各指標具有一定差異。鹽脅迫延長大蒜的發(fā)芽時間，鹽濃度越高，種子萌發(fā)時間越久。綜合來看，10個大蒜種質(zhì)材料中，耐鹽性強弱依次為金鄉(xiāng)大蒜、邳州紫皮、邳州紫皮蒜、徐州白皮蒜、SDSH、川蒜、金鄉(xiāng)紫皮、二水早、三月黃和蒼山1。

關(guān)鍵詞：大蒜;萌發(fā)期;鹽脅迫;耐鹽系數(shù);綜合評價;主成分分析;隸屬函數(shù)值

中圖分類號： S633.401? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）21-0143-04

收稿日期：2021-03-03

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)重大新品種創(chuàng)制項目（編號：PZCZ201715）。

作者簡介：王薇薇（1988—），女，江蘇鹽城人，碩士，助理研究員，主要從事蔬菜栽培及育種工作。E-mail：754776303@qq.com。

通信作者：鄭佳秋，碩士，副研究員，主要從事蔬菜栽培及育種工作。E-mail：110647874@qq.com。

土壤鹽漬化是全球性的重大資源問題和環(huán)境問題，是影響土地生產(chǎn)力、制約農(nóng)作物生產(chǎn)的主要障礙因子[1-3]。我國是世界鹽堿地大國，鹽堿土面積大且分布廣泛，占耕地面積的25%[4]。隨著工業(yè)污染加劇和設(shè)施栽培面積擴大，耕作方式不合理，農(nóng)藥、化肥的過量施用及灌溉不科學(xué)等問題，造成土壤次生鹽漬化面積逐年增加，導(dǎo)致可耕地面積逐年急劇下降[5-6]。土壤中鹽濃度過高，引起滲透壓變化，造成植物根系吸水困難;高濃度鹽離子進入植株體內(nèi)，破壞了細胞內(nèi)外的離子平衡，導(dǎo)致植株代謝紊亂，積累大量活性氧，造成植物損傷，最終影響植物生長發(fā)育，甚至死亡[7-10]。因此，如何開發(fā)和利用我國鹽漬化土壤，提高作物產(chǎn)量，成為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一項十分迫切和重要的任務(wù)。

針對我國土壤鹽漬化不斷增加、范圍不斷擴大的嚴峻形勢以及糧食安全等因素，培育耐鹽作物品種或利用有經(jīng)濟價值的鹽生植物資源是開發(fā)和利用鹽堿地的最佳途徑。大蒜（Allium sativum L.）屬百合科蔥屬，是公認的保健食品。大蒜耐鹽力中等，鹽脅迫導(dǎo)致大蒜苗期推遲，生長發(fā)育延緩，抑制鱗芽分化期、成熟期的生長量，降低光合效率，增加活性氧的積累，造成品質(zhì)和產(chǎn)量的下降[11-12]。不同基因型大蒜對不同濃度土壤含鹽量的反應(yīng)存在明顯差異[13]。判斷大蒜能否在鹽土種植，首先要對其進行耐鹽性鑒定，現(xiàn)有的大蒜耐鹽性鑒定方法多采用大田生產(chǎn)試驗進行篩選，耗時長、工作量大、成本高。室內(nèi)生理指標測定時，根據(jù)單一或少數(shù)指標評價耐鹽性，不能綜合反映大蒜的耐鹽性。因此，迫切需要一種快速、準確可靠的大蒜耐鹽性鑒定方法，為今后大蒜耐鹽品種選育提供材料支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

從江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜室保存的大蒜種質(zhì)材料中選取10份作為供試材料。所選取的10份大蒜種質(zhì)材料如表1所示。

1.2 試驗方法

試驗于2017年10月在江蘇沿海農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗室進行。選擇無破損、成熟度和大小一致的大蒜種子，用2%次氯酸鈉消毒10 min，再用自來水清洗3～5次，置于鋪有雙層濾紙、內(nèi)徑為20 cm的培養(yǎng)皿中，每皿20粒，以清水作為對照，分別加入 60 mL 濃度為50、150 mmol/L的NaCl溶液，每個處理重復(fù)3次，于25 ℃下催芽，每隔2 d更換1次處理液。待種子萌發(fā)處理7 d和14 d后調(diào)查發(fā)芽率、芽長、根長。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進行簡單的數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 19.0軟件進行主成分分析，運用隸屬函數(shù)值法得出各種質(zhì)材料的耐鹽綜合評價值。

1.3.1 耐鹽系數(shù) 分別計算對照和鹽處理下各個指標值的平均值，按照公式（1）轉(zhuǎn)換原始數(shù)據(jù)，求得各個單項指標的耐鹽系數(shù)。

耐鹽系數(shù)（α）=處理下性狀值/對照性狀值×100%。（1）

1.3.2 主成分分析 利用SPSS 19.0軟件對各指標的耐鹽系數(shù)進行主成分分析，將原本多個指標轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個相互獨立的綜合指標。

1.3.3 隸屬函數(shù)值（Ui）計算

Ui=（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）。（2）

式中：Xi為第i個指標測定值;Xmax、Xmin分別為所有品種該指標的最大測定值、最小測定值。

1.3.4 耐鹽性綜合評價值（D）計算

D=∑ni=1（Ui×Wi）。（3）

式中：Wi表示第i個指標測定值的權(quán)重。

2 結(jié)果與分析

2.1 各單項指標的耐鹽系數(shù)

根據(jù)10份大蒜種質(zhì)材料在各處理條件下的原始數(shù)據(jù)（表2）和公式（1）計算出耐鹽系數(shù)（表3）。由表2和表3可知，50 mmol/L NaCl處理對各材料的發(fā)芽率影響較小，尤其是處理14 d后發(fā)芽率較對照表現(xiàn)良好，低濃度鹽脅迫能夠促進大蒜的發(fā)芽率。高濃度（150 mmol/L NaCl）鹽脅迫對大蒜的發(fā)芽率抑制作用明顯，但隨著處理時間增加，較對照差異減小。大蒜的根長、芽長對鹽脅迫較為敏感，根長、芽長指標的耐鹽系數(shù)隨著鹽脅迫濃度增加而降低;脅迫時間對根長、芽長的影響各個品種表現(xiàn)不同。相同材料在各個單項指標下的耐鹽系數(shù)表現(xiàn)存在差異，用單項指標很難準確地反映其耐鹽能力。

2.2 大蒜耐鹽系數(shù)的主成分分析

利用SPSS 19.0軟件對各個指標的耐鹽系數(shù)進行主成分分析， 結(jié)果（表4）表明，將12個單項指標轉(zhuǎn)換為4個新的相互獨立的綜合指標（Fi），4個主成分的累計貢獻率達90.904%，表明前4個主成分已經(jīng)能代表所考察性狀的絕大部分信息。第1主成分的特征值5.678，貢獻率最大，達47.318%，Y1、Y9、Y12的負荷量較大，均達到0.85以上，表明第1主成分中這3個指標占主要因子;第2主成分的貢獻率為18.653%，特征值為2.238，其中Y5的負荷量較高;第3主成分的特征值為1.963，貢獻率為16.359%，Y8的載荷數(shù)值最高;第4主成分的方差貢獻率8.573%，Y11占主要作用。

2.3 主成分得分值

利用主成分載荷（表4）中的數(shù)據(jù)計算各指標所對應(yīng)的系數(shù)A（特征向量），結(jié)果見表5。根據(jù)公式Fi=A×ZXi（ZXi為各個單項指標標準化值）得到前4個主成分的線性組合：F1=0.384ZX1+0.271ZX2+0.057ZX3+0.315ZX4-0.118ZX5+0.338ZX6+0.342ZX7+0.183ZX8+0.357ZX9+0.350ZX10+0.058ZX11+0.380ZX12;F2=-0.153ZX1-0.486ZX2-0.395ZX3+0.249ZX4+0.589ZX5+0.206ZX6+0.065ZX7-0.221ZX8+0.049ZX9+0.213ZX10+0.115ZX11+0.141ZX12;F3=-0.048ZX1+0.056ZX2-0.465ZX3-0.060ZX4-0.079ZX5-0.170ZX6+0.216ZX7+0.566ZX8-0.212ZX9+0.059ZX10+0.549ZX11-0.152ZX12;F4=0.065ZX1-0.081ZX2+0.409ZX3+0.162ZX4+0.162ZX5+0.325ZX6-0.415ZX7 + 0.166ZX8 + 0.133ZX9 - 0.345ZX10 +0.571ZX11-0.044ZX12。

2.4 隸屬函數(shù)值及耐鹽綜合評價

根據(jù)主成分得分值（表6），運用式（2）、式（3）計算出各個種質(zhì)材料的隸屬函數(shù)值和綜合評價值，結(jié)果見表7。D值越大，品種的耐鹽性越強;D值越小，品種的耐鹽性越弱。結(jié)果表明，金鄉(xiāng)大蒜綜合評價值為0.786，耐鹽性最強;蒼山1的綜合評價值為0.203，耐鹽性最弱。

3 討論

鹽漬土對植物整個生長發(fā)育過程都有較大影響，不同生育時期對鹽脅迫的敏感程度不同，其中萌發(fā)期是對鹽脅迫較為敏感的階段[14]。萌發(fā)期耐鹽性決定種子能否在鹽漬土壤中發(fā)芽出苗，也是保障植物整個生育期耐鹽的先決條件，因此開展萌發(fā)期耐鹽性鑒定具有必要性。種子萌發(fā)期耐鹽鑒定能夠在短時間內(nèi)快速、有效地初步評價植物耐鹽性強弱，且鑒定結(jié)果可靠性高[15]。本研究結(jié)果表明，種子在發(fā)芽過程中能夠很快響應(yīng)鹽脅迫，10個大蒜種質(zhì)材料的發(fā)芽率、根長和芽長都隨著鹽脅迫濃度增加呈下降趨勢。這與蔡可心等對紅小豆和花生的研究結(jié)果[16-17]一致。鹽脅迫會延長大蒜的發(fā)芽時間，鹽濃度越高，種子萌發(fā)時間越久，這與曾廣娟等的研究結(jié)果[18]一致。

耐鹽性是植物響應(yīng)鹽脅迫的各種生理過程的綜合表現(xiàn)，不同植物、同種植物的不同基因型間耐鹽性存在較大差異，所以很難用某個單一指標全面反應(yīng)植物的耐鹽能力，應(yīng)選擇多個指標對植物的耐鹽性進行綜合評價[19]。為消除了大蒜種質(zhì)間遺傳背景所引起的差異，本研究將各脅迫條件下的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成耐鹽系數(shù)，利用主成分分析法和隸屬函數(shù)值法對10份大蒜種質(zhì)資源進行綜合評價排序，金鄉(xiāng)大蒜綜合評價值最高，耐鹽性最強;蒼山1的綜合評價值最低，耐鹽性最弱。

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