大蒜萌發期耐鹽性綜合評價

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，利用主成分分析法、隸屬函數值法對大蒜萌發期耐鹽能力進行綜合評價。結果表明，鹽脅迫下大蒜的發芽率、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芽時間，鹽濃度越高，種子萌發時間越久。綜合來看，10個大蒜種質材料中，耐鹽性強弱依次為金鄉大蒜、邳州紫皮、邳州紫皮蒜、徐州白皮蒜、SDSH、川蒜、金鄉紫皮、二水早、三月黃和蒼山1。

關鍵詞：大蒜;萌發期;鹽脅迫;耐鹽系數;綜合評價;主成分分析;隸屬函數值

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：江蘇省農業重大新品種創制項目（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境問題，是影響土地生產力、制約農作物生產的主要障礙因子[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]。隨著工業污染加劇和設施栽培面積擴大，耕作方式不合理，農藥、化肥的過量施用及灌溉不科學等問題，造成土壤次生鹽漬化面積逐年增加，導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，破壞了細胞內外的離子平衡，導致植株代謝紊亂，積累大量活性氧，造成植物損傷，最終影響植物生長發育，甚至死亡[7-10]。因此，如何開發和利用我國鹽漬化土壤，提高作物產量，成為我國農業生產中一項十分迫切和重要的任務。

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濟價值的鹽生植物資源是開發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，鹽脅迫導致大蒜苗期推遲，生長發育延緩，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，造成品質和產量的下降[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，現有的大蒜耐鹽性鑒定方法多采用大田生產試驗進行篩選，耗時長、工作量大、成本高。室內生理指標測定時，根據單一或少數指標評價耐鹽性，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

從江蘇沿海地區農業科學院蔬菜室保存的大蒜種質材料中選取10份作為供試材料。所選取的10份大蒜種質材料如表1所示。

1.2 試驗方法

試驗于2017年10月在江蘇沿海農業科學研究所試驗室進行。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、內徑為20 cm的培養皿中，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3次，于25 ℃下催芽，每隔2 d更換1次處理液。待種子萌發處理7 d和14 d后調查發芽率、芽長、根長。

1.3 數據處理

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

1.3.1 耐鹽系數 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）轉換原始數據，求得各個單項指標的耐鹽系數。

耐鹽系數（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進行主成分分析，將原本多個指標轉化為少數幾個相互獨立的綜合指標。

1.3.3 隸屬函數值（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個指標測定值的權重。

2 結果與分析

2.1 各單項指標的耐鹽系數

根據10份大蒜種質材料在各處理條件下的原始數據（表2）和公式（1）計算出耐鹽系數（表3）。由表2和表3可知，50 mmol/L NaCl處理對各材料的發芽率影響較小，尤其是處理14 d后發芽率較對照表現良好，低濃度鹽脅迫能夠促進大蒜的發芽率。高濃度（150 mmol/L NaCl）鹽脅迫對大蒜的發芽率抑制作用明顯，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不同。相同材料在各個單項指標下的耐鹽系數表現存在差異，用單項指標很難準確地反映其耐鹽能力。

2.2 大蒜耐鹽系數的主成分分析

利用SPSS 19.0軟件對各個指標的耐鹽系數進行主成分分析， 結果（表4）表明，將12個單項指標轉換為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）中的數據計算各指標所對應的系數A（特征向量），結果見表5。根據公式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 隸屬函數值及耐鹽綜合評價

根據主成分得分值（表6），運用式（2）、式（3）計算出各個種質材料的隸屬函數值和綜合評價值，結果見表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。結果表明，金鄉大蒜綜合評價值為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，其中萌發期是對鹽脅迫較為敏感的階段[14]。萌發期耐鹽性決定種子能否在鹽漬土壤中發芽出苗，也是保障植物整個生育期耐鹽的先決條件，因此開展萌發期耐鹽性鑒定具有必要性。種子萌發期耐鹽鑒定能夠在短時間內快速、有效地初步評價植物耐鹽性強弱，且鑒定結果可靠性高[15]。本研究結果表明，種子在發芽過程中能夠很快響應鹽脅迫，10個大蒜種質材料的發芽率、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果[16-17]一致。鹽脅迫會延長大蒜的發芽時間，鹽濃度越高，種子萌發時間越久，這與曾廣娟等的研究結果[18]一致。

耐鹽性是植物響應鹽脅迫的各種生理過程的綜合表現，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植物的耐鹽能力，應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據轉化成耐鹽系數，利用主成分分析法和隸屬函數值法對10份大蒜種質資源進行綜合評價排序，金鄉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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