40份谷子栽培品種萌發期耐鹽性鑒定

摘要" 為篩選耐鹽性較強的谷子品種，以承谷13號等40個谷子品種為試驗材料，利用150"mmol/L NaCl溶液進行鹽脅迫處理，對照組為蒸餾水，測定谷子萌發期的相對發芽勢、相對發芽指數和相對發芽率等6項性狀指標，并對其進行相關性分析、主成分分析、隸屬函數分析以及聚類分析。結果顯示，40份谷子中品種熱河金米的相對發芽勢、相對發芽率和相對發芽指數均最大，相對發芽鹽害率最小，其耐鹽性較強；相關性分析顯示，相對發芽勢與相對發芽率和相對發芽指數均呈正相關，相對發芽率與相對發芽指數呈正相關，相對發芽指數與相對胚根長呈正相關，相對胚根長與相對胚芽長呈正相關；主成分分析將相對發芽勢等5個指標轉化為2個主成分，累計貢獻率85.675%，其中相對發芽指數和相對胚根長可作為評價谷子萌發期耐鹽性的主要指標；隸屬函數法綜合評價表明，熱河金米的綜合耐鹽指數（D值）最大，耐鹽性最強，承飼9號的D值最小，耐鹽性最差；聚類分析將40份谷子品種劃分為4類，其中耐鹽品種為熱河金米，較耐鹽品種為20-M919和20-M841，中度耐鹽品種包括山西紅谷、豫谷1號和承谷15號等8種，鹽敏感品種包括承飼9號、承谷20號和承谷14號等29種。研究結果為谷子在鹽堿地種植提供參考。

關鍵詞" 谷子；萌發期；鹽脅迫；耐鹽性；綜合評價

中圖分類號" S515"""""" 文獻標識碼" A"""""" 文章編號" 1007-7731（2025）01-0033-06

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.01.008

Identification of salt resistance during germination of 40 cultivated foxtail millet varieties

Abstract" To screen foxtail millet varieties with strong salt tolerance， Chenggu No.13"and other 40 foxtail millet varieties were treated with 150"mmol/L NaCl solution under salt stress， and the control group was distilled water. Six indicators including relative germination potential， relative germination index and relative germination rate of foxtail millet during germination were measured. The correlation analysis， principal component analysis， membership function analysis and cluster analysis were carried out. The results showed that the relative germination potential， germination rate and germination index of the Rehejinmi were the highest， the germination salt damage rate was the lowest， and the salt tolerance was strong. Correlation analysis showed that the relative germination potential was positively correlated with the relative germination rate and the relative germination index， the relative germination rate was positively correlated with the relative germination index， the relative germination index was positively correlated with the relative root length， and the relative root length was positively correlated with the relative bud length. Principal component analysis converted five indexes， including relative germination potential， into 2 principal components， and the cumulative contribution rate was 85.675%. The relative germination index and relative root length could be used as the main indexes to evaluate the salt tolerance of sorghum during germination. The comprehensive evaluation by the membership function method showed that the Rehejinmi had the largest D value and the strongest salt tolerance， while that from Chengsi No.9"had the smallest D value and the worst salt tolerance. The 40 foxtail millet varieties were divided into 4 categories by cluster analysis. Among them， the salt-tolerant varieties Rehejinmi， the salt-tolerant varieties 20-M919"and 20-M841， the moderately salt-tolerant varieties included Shanxihonggu， Yugu No.1"and Chenggu No.15， and the salt-sensitive varieties included 29 varieties such as Chengsi No.9， Chenggu No.20，"and Chenggu No.14. The results provide a reference basis for foxtail millet planting in saline-alkali land.

Keywords" foxtail millet; germination stage; salt stress; salt tolerance; integrated evaluation

土壤鹽堿化是指土地中積累了濃度高于一般耕作水平的鹽、堿，從而在一定程度上影響了作物生長發育[1]。陳敏等[2]研究表明，鹽脅迫對植物的生長發育具有明顯影響，當土壤中的鹽濃度達到0.3%時，大部分植物均會受到不同程度的傷害。凌曉萍[3]和楊曉慧等[4]研究表明，鹽脅迫對植物的光合作用以及呼吸作用等均有影響。

谷子是一年生草本作物，具有耐鹽堿、耐貧瘠、耐儲藏和適應性強等特性[4-5]，是干旱和半干旱地區重要的區域性糧食作物。不同時期谷子的耐鹽性存在差異，其中萌發期對水分的吸收至關重要[6]，其易受到外部環境影響，且萌發成功與否決定后續生長發育好壞。因此，大多數研究集中于萌發期。不同研究采用的鑒定選育方法和評價指標有一定的差異性，導致試驗結果可能存在差異。肖爽等[7]研究發現，鹽脅迫對于正處在萌發期谷子的生長有較大影響，高濃度的鹽脅迫環境會減緩甚至抑制谷子對水分的正常吸收，進而削弱了其發芽能力。當谷子細胞處于高鹽環境時，會不可避免地積聚有害離子，這些離子的過量積累會觸發離子毒害效應，對谷子細胞的正常功能產生一定損害[8]。在鹽脅迫下，谷子萌發期的發芽能力會受到一定程度的抑制，特別是鹽敏感品種[9-10]。

本研究采用150"mmol/L NaCl溶液對40份谷子品種進行鹽脅迫處理，測定其相對發芽勢等6項指標。通過相關性分析、隸屬函數分析等綜合評價方式，評估不同谷子品種在鹽脅迫下的耐鹽性表現，為耐鹽性較強的谷子品種篩選及其在鹽堿地的種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 植物材料 試驗所用的40份谷子品種中，28份由河北省承德市農林科學院提供，包括承谷13號、承谷14號、承谷15號、承谷16號、承谷17號、承谷18號、承谷19號、承谷20號、承谷21號、承谷22號、承飼7號、承飼9號、豫谷1號、豫谷18號、汾選3號、濟優5號、山西紅谷、朝鮮小黃谷、熱河金米、跑死馬、金苗k1、金苗k4、石p6-355、4月-64、18-M595、20-1、20-36和21-70；其余12份是實驗室選育的品種，由河北民族師范學院提供，包括20-116、20-142、20-239、20-M404、20-M582、20-M919、20-N211、20-N2287、21-M841、21-M1409、21-sk2557和21-sk2559。

1.1.2 試驗試劑 以150"mmol/L的NaCl溶液作為模擬鹽脅迫溶液[9]。

1.2 試驗設計

在無菌培養皿中鋪3層濾紙，為種子提供濕潤且穩定的生長環境。試驗組培養皿加入6"mL NaCl溶液，對照組加入等量蒸餾水。種子消毒處理后用蒸餾水清洗干凈，去除表面水分。將大小均勻且飽滿的50粒種子均勻地置于每個培養皿內，加上蓋子后放入智能光照培養箱中，培養箱溫度28"℃，光周期14 L∶10 D。連續培養7"d，每隔1"d更換一次濾紙，并根據情況補充適量蒸餾水，以保持種子的濕潤環境。試驗設置3次重復。

1.3 測定項目和方法

以胚根長度超過種子直徑50%作為發芽的判定標準，從處理后的第2天開始，每日定時記錄種子的萌發數量，計算相對發芽指數；第4天測定發芽勢，計算相對發芽勢；第8天測定發芽率，計算相對發芽率；同時從每個培養皿中隨機挑選10株幼苗，用直尺精確測量其根長和芽長，計算相對胚根長、相對胚芽長及相對發芽鹽害率。相關計算公式見式（1）～（7）。

式（1）中，Gt為在不同時間（t）的發芽種子數；Dt為對應的發芽天數，d。

相對發芽指數（%）=試驗組發芽指數/對照發芽指數×100（2）

相對發芽勢（%）=試驗組發芽勢/對照組發芽勢×100（3）

相對發芽率（%）=試驗組發芽率/對照組發芽率×100（4）

相對胚根長（%）=試驗組胚根長/對照組胚根長×100（5）

相對胚芽長（%）=試驗組胚芽長/對照組胚芽長×100（6）

相對發芽鹽害率（%）=（對照發芽率－處理發芽率）/對照發芽率×100（7）

1.4 數據處理

利用Excel 2019軟件進行數據統計，利用SPSS 26.0軟件進行相關性分析、主成分分析以及隸屬函數與聚類分析。利用R語言繪制聚類分析圖，計算如式（8）～（10）。

式（8）～（10）中，μ為隸屬函數值，Xi表示第i個綜合指標的測定值；Xmin、Xmax 分別表示第i個綜合指標的最小值和最大值；Wi為權重，Pi代表各材料第i個綜合指標的貢獻率；D為綜合耐鹽指數。

2 結果與分析

2.1 性狀指標

由表1可知，鹽脅迫下40份萌發期谷子的相對發芽勢4.17%～76.34%，其中相對發芽勢最大的品種是熱河金米（76.34%），最小的品種是承谷20號（4.17%）；相對發芽率0.14%～82.14%，其中相對發芽率最大的品種是熱河金米（82.14%），最小的品種是承谷18號（0.14%）；40份谷子的相對發芽指數2.76%～68.89%，其中相對發芽指數最大的品種是熱河金米（68.89%），最小的品種是承飼9號（2.76%）；相對胚芽長0.03%～54.71%，其中相對芽長最大的品種是承谷14號（54.71%），最小的品種是4月-64（0.03%）；相對胚根長4.69%～27.32%，其中相對根長最大的品種是跑死馬（27.32%），最小的品種是汾選3號（4.69%）；相對發芽鹽害率17.66%～96.80%，其中相對發芽鹽害率最大的品種是承谷20號（96.80%），最小的是熱河金米（17.66%）。綜上，熱河金米的相對發芽勢、相對發芽率和相對發芽指數均最大，相對發芽鹽害率最小，表明其耐鹽性較強。

2.2 指標相關性

由表2可知，谷子相對發芽勢與相對發芽率、相對發芽指數均呈正相關（Plt;0.01）；相對發芽率與相對發芽指數呈正相關（Plt;0.01）；相對發芽指數與相對胚根長呈正相關（Plt;0.05），相對胚根長與相對胚芽長呈正相關（Plt;0.01）；說明萌發能力強的谷子品種在多個萌發指標上均表現較好。相對發芽鹽害率與相對發芽勢、相對發芽率和相對發芽指數與均呈負相關（Plt;0.01），與相對胚根長、相對胚芽長呈負相關（Plt;0.05），說明谷子種子的萌發能力越強，其受鹽脅迫的損害越低，品種的耐鹽性越強。

2.3 指標主成分

相關性分析KMO值0.68gt;0.60，且Plt;0.05，說明研究數據能夠進行主成分分析[11]。由表3可知，鹽脅迫下40份谷子品種的5個萌發指標通過主成分分析被分成5個主成分，以特征值大于1、方差貢獻率大于85%為標準提取了2個主成分[11]，其中第1主成分的貢獻率57.7%，第2主成分的貢獻率28.0%。這2個主成分的累計貢獻率為85.675%，可以作為谷子耐鹽性評價的有效綜合指標。由表3～4可知，第1主成分的貢獻率最大，主要特征向量為相對發芽指數，載荷值0.988，特征值2.882；第2主成分的主要特征向量是相對胚根長，載荷值0.840，特征值1.402。說明相對發芽指數和相對胚根長在谷子耐鹽性評價中具有重要作用，可將這2個指標作為評價谷子萌發期耐鹽性的主要指標。

2.4 指標綜合評價

通過計算40份谷子萌發期品種的耐鹽綜合評價值，對各個品種的耐鹽能力進行量化評估，從而篩選出耐鹽性強的品種。根據式（8）計算每個品種在各個主成分上的隸屬函數值；權重的大小取決于每個主成分對整體耐鹽性的貢獻程度，根據式（9）計算2個綜合指標的權重分別為0.673和0.327；利用式（10）計算谷子的萌發期綜合耐鹽評價值D值，D值越大，表明種質耐鹽性越強。由表5可知，承飼9號的D值最小，說明其耐鹽性最差；熱河金米的D值最大，說明其耐鹽性最強。

2.5 耐鹽性聚類分析

聚類分析將40份谷子分成4類，如表6和圖1所示。第I類為熱河金米，占總品種數的2.5%；第II類由20-M919、20-M841 2種較耐鹽品種組成，占總品種的5.0%；第III類由豫谷1號、20-M404、承谷21號、20-239、20-36、承谷15號、20-M582和山西紅谷這8種中度耐鹽品種組成，占總品種數的20.0%；第IV類由承飼9號、承谷20號、承谷14號、承谷22號、承谷18號、20-N2211、承谷16號、豫谷18號、金苗k4、濟優5號、4月-64、承谷17號、承飼7號、金苗k1、20-1、18-M595、朝鮮小黃谷、承谷13號、20-142、汾選3號、20-70、20-N2287、20-116、20-M1409、石P6-355、承谷19號、21-sk2557、21-sk2559和跑死馬這29種鹽敏感品種組成，占品種數的72.5%。聚類結果與性狀指標結果一致，40份谷子品種中，熱河金米的耐鹽性最強。

3 結論與討論

鹽脅迫是影響作物生長和發育的主要非生物因子之一，對農業發展有較大的影響[12-13]。目前，選擇種植耐鹽性強的作物品種是一種較有效且節約成本的方式。在谷子的耐鹽性研究領域，相關性分析與主成分分析作為多指標綜合評價的方法被廣泛應用。如高銘唯等[14]等采用相關性和主成分分析法對谷子相對發芽率與相對發芽指數等性狀指標進行綜合評價，成功篩選出耐鹽谷子品種。本研究對40種谷子品種進行了相關性分析，發現相對發芽勢與相對發芽率和相對發芽指數均呈正相關；相對發芽率與相對發芽指數呈正相關；相對發芽指數與相對胚根長呈正相關，相對根長與相對胚芽長呈正相關，并且部分相關系數高達0.9，顯示出指標間的高度相關性，與高銘唯等[14]和陳二影等[15]研究結果一致。

隸屬函數分析法可解決模糊、非確定性問題，在植物耐鹽性綜合評價中有廣泛的應用。陳二影等[15]采用該方法對谷子品種的綜合性狀得分進行計算，并借助聚類分析對品種進行分類，劃分出強耐鹽堿、耐鹽堿等6種不同類型的品種。本研究采用隸屬函數分析法對40份谷子品種萌發期各項指標的綜合得分進行了系統評價，通過聚類分析將40份谷子品種劃分為4類。其中，第I類為耐鹽品種熱河金米，占比2.5%，顯示出較強的耐鹽能力；第II類為較耐鹽品種，包括20-M919和20-M841，占比5.0%，其耐鹽性相對較好；第III類為中度耐鹽品種，由豫谷1號、20-M404等8個品種組成，占比20.0%，其在耐鹽性方面表現出一定的適應性；第IV類則為鹽敏感品種，包括承飼9號等29個品種，占比72.5%，在鹽脅迫環境下表現較為敏感。

綜上，本研究測定了40份谷子品種萌發期的相對發芽勢等6個指標，并采用相關性分析、主成分分析、隸屬函數分析以及聚類分析對其進行綜合評價與分析。最終篩選出耐鹽品種熱河金米，較耐鹽品種20-M919和20-M841，中度耐鹽品種山西紅谷、豫谷1號和承谷15號等8種，鹽敏感品種承飼9號、承谷20號和承谷14號等29種。研究結果為耐鹽谷子品種篩選及谷子在鹽堿地種植提供參考。本研究僅對40份谷子品種萌發期的耐鹽性進行系統性的綜合評價與分析，為更加深入、客觀地了解和評價谷子品種的耐鹽性，建議在未來工作中進一步加強對其遺傳特性的研究，并在不同鹽漬地開展田間栽培試

驗，以全面評估谷子品種的耐鹽性能和引種潛力。參考文獻

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