基于灰色關(guān)聯(lián)分析的亞麻芽期耐鎘鑒定指標(biāo)的選取

張加強(qiáng)，史小華

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 花卉研究開發(fā)中心，浙江 杭州 311202)

基于灰色關(guān)聯(lián)分析的亞麻芽期耐鎘鑒定指標(biāo)的選取

張加強(qiáng)，史小華

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 花卉研究開發(fā)中心，浙江 杭州 311202)

通過(guò)測(cè)定不同濃度鎘脅迫處理下亞麻芽期的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡(jiǎn)易活力指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度和生物量等9項(xiàng)指標(biāo)，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析對(duì)亞麻芽期耐鎘鑒定指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)和篩選。結(jié)果表明，鎘脅迫明顯抑制了亞麻的發(fā)芽，鎘濃度越高，對(duì)亞麻發(fā)芽的抑制作用越大；各指標(biāo)之間存在不同程度的相關(guān)關(guān)系，生物量與其他8個(gè)指標(biāo)間呈極顯著正相關(guān)；相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度和發(fā)芽指數(shù)4個(gè)指標(biāo)與生物量有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度，可作為亞麻芽期耐鎘鑒定的有效指標(biāo)。

亞麻； 芽期； 鎘脅迫； 灰色關(guān)聯(lián)度分析

據(jù)2014年《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》指出，我國(guó)的耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂[1]。部分農(nóng)田土壤重金屬污染處于輕度污染到中度污染之間，其中Pb、Cd污染較為嚴(yán)重[2]。研究表明，在植物體內(nèi)積累的重金屬通過(guò)生物鏈進(jìn)入人體，最終危害人類健康。Cd是危害最大的重金屬污染物之一，而不同作物對(duì)Cd脅迫的耐性存在種間和種內(nèi)差異[3-4]。亞麻是非食用的纖維作物，是理想的富集土壤重金屬污染的植物[5]。由于亞麻品種間耐鎘性差異較大，選擇合理的耐鎘評(píng)價(jià)指標(biāo)則成為首要解決的問(wèn)題。在以往植物耐鎘性指標(biāo)評(píng)價(jià)的研究中，多采用相關(guān)性[6]、主成分分析[7]和隸屬函數(shù)法[8]等研究分析方法，而這些評(píng)價(jià)存在一定的局限性，如研究對(duì)象必須遵守正態(tài)分布，只針對(duì)大樣本，或是忽略了各性狀與研究目標(biāo)的聯(lián)系程度，而灰色關(guān)聯(lián)分析方法可彌補(bǔ)以上不足，具有可克服人為主觀因素、要求的樣本數(shù)量少、不受數(shù)學(xué)理論分布的限制、方法簡(jiǎn)單、結(jié)果客觀等優(yōu)點(diǎn)[9]，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于品種比較、產(chǎn)量和品質(zhì)評(píng)價(jià)及品種資源的篩選等方面[10-11]。目前，鮮有灰色關(guān)聯(lián)分析應(yīng)用于亞麻耐鎘指標(biāo)的篩選和評(píng)價(jià)的報(bào)道。本研究以亞麻為材料，采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，對(duì)不同濃度鎘脅迫下亞麻種子萌發(fā)期的鑒定指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)和篩選，以期建立亞麻耐鎘鑒定指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法，為植物耐鎘品種的選育提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 種子培養(yǎng)及脅迫處理

挑選籽粒飽滿的亞麻種子，先經(jīng)體積分?jǐn)?shù)70%酒精浸泡1 min，再用蒸餾水沖洗3次，將種子置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿置50粒亞麻種子，用蒸餾水作為對(duì)照，處理組加入20、80、160、320、400和800 mg·L-1的Cd2+溶液，設(shè)3次重復(fù)，置于25 ℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽，期間及時(shí)補(bǔ)充處理液。

1.2 種子萌發(fā)觀察及耐鹽指標(biāo)計(jì)算

種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)為胚芽長(zhǎng)大于或等于1/2種子長(zhǎng)，每天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)，并用電子天平稱量補(bǔ)充因蒸發(fā)散失的處理液。在試驗(yàn)的第7天，每皿隨機(jī)選取5株幼苗，測(cè)量其鮮重，結(jié)果取總平均值，計(jì)算生物量。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡(jiǎn)易活力指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率和平均發(fā)芽速度。

發(fā)芽勢(shì)=第3天的發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子數(shù)×100；

發(fā)芽率/%=第7天的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100；

發(fā)芽指數(shù)=ΣGt/Dt，其中Gt為t時(shí)間內(nèi)的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×根芽鮮重；

簡(jiǎn)易活力指數(shù)=根芽鮮重×發(fā)芽率；

相對(duì)發(fā)芽勢(shì)=處理發(fā)芽勢(shì)/對(duì)照發(fā)芽勢(shì)×100；

相對(duì)發(fā)芽率=處理發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率×100；

平均發(fā)芽速度=∑(D×n)/∑n，其中D為從種子置床起計(jì)算天數(shù)，n為相應(yīng)的發(fā)芽粒數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理利用Excel 2010進(jìn)行處理，采用DPS 7.05 軟件進(jìn)行差異顯著性分析(LSD法)、相關(guān)性和灰色關(guān)聯(lián)分析[12]。根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，其中將鎘脅迫下的亞麻種子生物量設(shè)為參考數(shù)列，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡(jiǎn)易活力指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度8個(gè)性狀指標(biāo)設(shè)為比較數(shù)列；計(jì)算得出各性狀指標(biāo)和生物量的灰色關(guān)聯(lián)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 亞麻種子萌發(fā)期的耐鎘性評(píng)價(jià)

由表1可知，隨著鎘脅迫處理濃度的升高，亞麻種子萌發(fā)生長(zhǎng)受抑制程度逐漸增強(qiáng)，表現(xiàn)為各項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)值逐漸降低。與對(duì)照相比，在鎘濃度為20 mg·L-1時(shí)，亞麻的發(fā)芽勢(shì)下降3.33%，發(fā)芽率下降13.34%，兩者下降幅度都很小，均未達(dá)到顯著水平；隨著鎘濃度的繼續(xù)升高，亞麻種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率降幅均大幅增加。當(dāng)鎘濃度為80 mg·L-1時(shí)，亞麻的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率分別下降16.66%和16.67%，差異均達(dá)顯著水平；而當(dāng)鎘濃度為320 mg·L-1時(shí)，亞麻的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率降幅都達(dá)到極顯著水平。在生物量的變化中，鎘濃度為20～320 mg·L-1時(shí)，相比對(duì)照，處理組未達(dá)到顯著水平；但當(dāng)其鎘濃度升高至400 mg·L-1時(shí)，差異達(dá)到顯著或極顯著水平。其他指標(biāo)均表現(xiàn)出與發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和生物量相似的變化趨勢(shì)，表明鎘脅迫明顯抑制了亞麻的發(fā)芽，鎘濃度越高，對(duì)亞麻發(fā)芽的抑制作用越大。

表1 不同鎘脅迫濃度下亞麻種子萌發(fā)期的耐鎘性狀指標(biāo)及差異顯著性

注：同列無(wú)相同大、小寫字母分別表示在0.01和0.05水平差異顯著。

2.2 亞麻種子萌發(fā)期耐鎘指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表2可知，鎘脅迫下亞麻種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡(jiǎn)易活力指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度與生物量之間均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.963 9、0.975 5、0.973 3、0.972 6、0.984 4、0.963 9、0.975 5及0.974 6。由此可以看出，各單項(xiàng)指標(biāo)在亞麻耐鎘評(píng)價(jià)中均起到不同的作用，同時(shí)存在著內(nèi)在聯(lián)系，因此僅依據(jù)單項(xiàng)指標(biāo)不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)亞麻的耐鎘能力大小。

2.3 亞麻種子萌發(fā)期的耐鎘指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)分析

由于各指標(biāo)的單位不統(tǒng)一，首先需將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，再進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果見表3。

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，關(guān)聯(lián)度越大，說(shuō)明比較數(shù)列和參考數(shù)列間的相互關(guān)系越密切[9-11]。由表4可知，鎘脅迫條件下，上述8個(gè)耐鎘指標(biāo)與生物量關(guān)聯(lián)度值從大到小依次為相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、簡(jiǎn)易活力指數(shù)和活力指數(shù)。由此可以看出，生物量與相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度和發(fā)芽指數(shù)的關(guān)聯(lián)度列前4位。

表2 鎘脅迫下亞麻種子萌芽期8個(gè)耐鎘指標(biāo)與生物量間的相關(guān)系數(shù)

注：*，**分別表示在0.05和0.01水平顯著相關(guān)。

表3 原始數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)

表4 鎘脅迫下亞麻種子萌芽期耐鎘指標(biāo)與生物量間的關(guān)聯(lián)度

3 小結(jié)

種子萌發(fā)和生長(zhǎng)狀況是評(píng)價(jià)重金屬耐性的重要指標(biāo)，而生物量可以綜合反映植物受脅迫的程度，是植物對(duì)各種環(huán)境反應(yīng)的最終結(jié)果[6，13]。本試驗(yàn)引入灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)亞麻耐鎘指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，鎘脅迫下，亞麻種子的相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽率、平均發(fā)芽速度和發(fā)芽指數(shù)與生物量有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度，因此，這4個(gè)性狀可以作為評(píng)價(jià)亞麻芽期的耐鎘鑒定指標(biāo)。

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收入日期：2017-07-24

杭州市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(20140432B39)

張加強(qiáng)，男，助理研究員，從事麻類、花卉的育種、栽培及分子生物學(xué)研究，E-mail：zhangqiang414@126.com。

文獻(xiàn)著錄格式：張加強(qiáng)，史小華. 基于灰色關(guān)聯(lián)分析的亞麻芽期耐鎘鑒定指標(biāo)的選取[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(10)：1714-1716.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171011

S564

A

0528-9017(2017)10-1714-03

(責(zé)任編輯張瑞麟)