何曉蘭, 徐照龍, 張大勇, 黃益洪, 彭 陳, 邵宏波，①, 王 為, 郭士偉，①

(1. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所 江蘇省鹽土生物資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210014； 2. 江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 江蘇 鹽城 224002)

65個高粱種質(zhì)萌芽期的耐鹽指標(biāo)比較及其耐鹽性綜合評價

何曉蘭1, 徐照龍1, 張大勇1, 黃益洪1, 彭 陳1, 邵宏波1，①, 王 為2, 郭士偉1，①

(1. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所 江蘇省鹽土生物資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210014； 2. 江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 江蘇 鹽城 224002)

為篩選出適合在鹽漬土壤中生長的高粱〔Sorghumbicolor(Linn.) Moench〕種質(zhì)，對10 g·L-1NaCl脅迫條件下65個高粱種質(zhì)萌芽期的6項(xiàng)耐鹽指標(biāo)進(jìn)行比較，并通過相關(guān)性分析和主成分分析比較了各指標(biāo)在耐鹽性評價中的作用；在此基礎(chǔ)上，通過綜合得分排序和聚類分析對供試65個種質(zhì)的耐鹽性進(jìn)行排序及評價。結(jié)果顯示：供試65個種質(zhì)的相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對根長、相對苗高和相對根冠比變幅較大，分別為0.00%～140.56%、31.61%～124.81%、10.45%～154.30%、12.80%～124.95%和22.09%～380.84%；而相對鹽害率變幅較小，僅為-8.27%～22.80%。在6個耐鹽指標(biāo)間，相對苗高與相對發(fā)芽率和相對鹽害率的相關(guān)性以及相對根冠比與相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率和相對鹽害率的相關(guān)性均不顯著，其余指標(biāo)間均有顯著或極顯著相關(guān)性。主成分分析中，前2個主成分的累計貢獻(xiàn)率為75.121 3%，其中，相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率和相對鹽害率為第1主成分的主要因子，相對苗高為第2主成分的主要因子。供試65個種質(zhì)耐鹽性的綜合得分為7.18～65.11；其中，甜選35耐鹽性的綜合得分最高(65.11)，耐鹽性排序第一；黑穗蘆稷耐鹽性的綜合得分最低(7.18)，耐鹽性排序最末。聚類分析結(jié)果顯示：在歐氏距離5.5處，供試65個種質(zhì)可被分為7類，其中，第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ類共包含12個種質(zhì)，其中9個為耐鹽性排序前9位的種質(zhì)，屬于高耐鹽種質(zhì)；第Ⅳ、第Ⅴ和第Ⅵ類共包含31個種質(zhì)，屬于中等耐鹽種質(zhì)；第Ⅶ類包含22個種質(zhì)，其中10個為耐鹽性排序后10位的種質(zhì)，屬于高鹽敏感種質(zhì)。綜合分析結(jié)果表明：供試65個高粱種質(zhì)的耐鹽性差異很大，其中，甜選35、Rio、寧甜選10、寧甜選11、甜選107、寧甜選17、甜選148、遼甜8號及鹽甜選10等為高耐鹽種質(zhì)，適合在鹽漬土壤中生長。此外，耐鹽性綜合得分排序結(jié)果與聚類分析結(jié)果基本一致，表明用萌芽期的耐鹽指標(biāo)可以初步評價高粱種質(zhì)的耐鹽性。

高粱種質(zhì); 萌芽期; 耐鹽指標(biāo); 主成分分析; 聚類分析; 耐鹽性排序

土壤中高濃度的鹽分能夠?qū)ψ魑镌斐蓾B透脅迫和離子毒害，從而影響作物的生長，致使作物嚴(yán)重減產(chǎn)[1-2]。目前，全世界至少有20%耕地發(fā)生鹽漬化，其中，中國的鹽堿土總面積約9.913×107hm2，包括現(xiàn)代鹽堿土面積約3.693×106hm2、殘余鹽堿土面積約4.487×106hm2和潛在鹽堿土面積約1.733×106hm2，主要分布在東北、華北和西北的內(nèi)陸地區(qū)以及長江以北的沿海地帶[3]。江蘇省的沿海灘涂面積居全國首位，總面積達(dá)6.87×105hm2，并以近1 333 hm2·a-1的速率增加，是江蘇農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要后備資源[4]。

高粱〔Sorghumbicolor(Linn.) Moench〕是全球第五大重要作物[5]，為短日照C4型植物，生長能力較強(qiáng)，具有糧、飼、釀造等多種用途，是干旱半干旱地區(qū)的主要作物[6-7]；此外，高粱的基因組較小(750 Mb)，目前已經(jīng)完成對其基因組的測序工作，成為繼水稻(OryzasativaLinn.)之后又一個重要的糧食和能源模式作物[8]。高粱屬于中度耐鹽作物，但其品種間的耐鹽性卻存在較大差異[9-11]。研究表明：發(fā)芽期和幼苗期為植物對鹽脅迫最敏感的時期[12-13]，植物在種子萌芽期的耐鹽性可較準(zhǔn)確地反映其他時期的耐鹽性[14-15]；崔江慧等[15]以發(fā)芽勢、發(fā)芽率、側(cè)根數(shù)、根長、1/2葉片萎蔫持續(xù)時間和整個葉片萎蔫持續(xù)時間作為高粱萌芽期耐鹽性的評價指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)研究；王秀玲等[16]則采用發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及芽和根的鮮質(zhì)量作為鑒定指標(biāo)進(jìn)行耐鹽性分析；Wang等[13]采用QTL鑒定法對高粱的耐鹽性進(jìn)行了相關(guān)研究，在其7號染色體上發(fā)現(xiàn)1個與相對鹽害率有關(guān)的QTL位點(diǎn)，并認(rèn)為相對鹽害率可以作為高粱的耐鹽指標(biāo)。

對植物的耐鹽性進(jìn)行分級是確定植物耐鹽性的重要方法，然而關(guān)于耐鹽性的分級方法較多。崔江慧等[15]以高粱發(fā)芽鹽害率、芽高鹽害率、側(cè)根數(shù)鹽害率、根長鹽害率和葉片萎蔫持續(xù)時間的得分值的總分值對高粱耐鹽性進(jìn)行排序，并據(jù)此篩選出耐鹽性較強(qiáng)的高粱種質(zhì)；孫璐等[17]通過主成分分析、聚類分析和各品種表現(xiàn)的綜合評定，對高粱品種進(jìn)行耐鹽性分類；張巧鳳等[18]則采用耐鹽隸屬函數(shù)綜合值對小麥(TriticumaestivumLinn.)芽期和苗期的耐鹽性進(jìn)行評價。

為初步評估不同高粱種質(zhì)的耐鹽性，并簡化耐鹽性評價指標(biāo)和縮短測定時間，作者對10 g·L-1NaCl脅迫條件下65個高粱種質(zhì)的相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對根長、相對苗高、相對根冠比和相對鹽害率6個耐鹽指標(biāo)進(jìn)行比較，并分析了這6個耐鹽指標(biāo)間的相關(guān)性；在此基礎(chǔ)上，基于這6個耐鹽指標(biāo)對各高粱種質(zhì)萌芽期的耐鹽性進(jìn)行了主成分分析和聚類分析，并據(jù)此對供試高粱種質(zhì)的耐鹽性綜合得分進(jìn)行排序，以期初步篩選出萌芽期耐鹽性較高的高粱種質(zhì)，并為適宜在江蘇鹽漬土壤中種植的耐鹽高粱品種的改良和利用研究提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試的65個高粱種質(zhì)的編號、名稱及來源見表1，所有種子均為2013年在南京地區(qū)種植后收獲的種子。

1.2 方法

1.2.1 種子培養(yǎng)及脅迫處理 挑選籽粒飽滿的種子，經(jīng)體積分?jǐn)?shù)70%乙醇浸泡1 min后再用質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.5%NaClO溶液消毒20 min，無菌水沖洗3次；將種子置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿40粒種子；在各培養(yǎng)皿中分別加入7 mL相應(yīng)處理液，其中，對照組加入蒸餾水7 mL，處理組加入10 g·L-1NaCl溶液7 mL。每個種質(zhì)的對照組和處理組各3個培養(yǎng)皿，每皿視為1個重復(fù)。將培養(yǎng)皿用封口膜封閉，置于晝溫28 ℃、夜溫25 ℃、光照時間16 h·d-1和光照度1 000 lx的條件下培養(yǎng)。

表1 供試65個高粱種質(zhì)的名稱和來源

Table 1 Name and source of 65 germplasms tested ofSorghumbicolor(Linn.) Moench

編號No.種質(zhì)名稱1)Germplasmname1)來源2)Source2)編號No.種質(zhì)名稱1)Germplasmname1)來源2)Source2)編號No.種質(zhì)名稱1)Germplasmname1)來源2)Source2)1甜選97-1Tianxuan97-1CAAS23甜桿茭TianganjiaoCAAS45JUAR-3CAAS2甜高粱SweetsorghumHAAS24甜高粱SweetsorghumHAAS46甜選41Tianxuan41CAAS3鹽甜選1Yantianxuan1JAAS25甜選35Tianxuan35CAAS47甜高粱SweetsorghumCAAS4寧甜選13Ningtianxuan13OSPT26晉甜雜2號JintianzaNo.2SAAS48寧甜選17Ningtianxuan17CAAS5甜選97-2Tianxuan97-2CAAS27甜選61Tianxuan61CAAS49晉甜雜3號JintianzaNo.3SAAS6甜選97-3Tianxuan97-3CAAS28甜選33Tianxuan33CAAS50大力士DalishiSLG7甘蔗蘆稷GanzhelujiJAAS29甜選90Tianxuan90CAAS51RioJAAS8甜選2Tianxuan2CAAS30甜高粱SweetsorghumCAAS52鹽甜選8Yantianxuan8JAAS9甜選29-1Tianxuan29-1CAAS31甜選29-3Tianxuan29-3CAAS53鹽甜選10Yantianxuan10JAAS10甘蔗蘆稷GanzhelujiJAAS32寧甜選14Ningtianxuan14OSPT54甜選33Tianxuan33CAAS11鹽甜選5Yantianxuan5JAAS33甜選122Tianxuan122CAAS55寧甜選16Ningtianxuan16OSPT12黑穗蘆稷HeisuilujiJAAS34甘蔗蘆稷GanzhelujiJAAS56甜選107Tianxuan107CAAS13甜選29-2Tianxuan29-2CAAS35鹽甜選7Yantianxuan7JAAS57甜高粱SweetsorghumCAAS14甜選157Tianxuan157CAAS36甜高粱SweetsorghumHAAS58甜選184Tianxuan184CAAS15甜選171Tianxuan171CAAS37甘蔗蘆稷GanzhelujiJAAS59JUAR-3CAAS16 小甜高粱SmallsweetsorghumCAAS38甜選38Tianxuan38CAAS60BTX623JAAS17BTX623JAAS39甜蘆粟TianlusuCAAS61寧甜選15Ningtianxuan15OSPT18甜選37Tianxuan37CAAS40ROMACAAS62寧甜選11Ningtianxuan11OSPT19甜選39Tianxuan39CAAS41甜選148Tianxuan148CAAS63大甜稈DatianganCAAS20甘蔗蘆稷GanzhelujiJAAS42寧甜選10Ningtianxuan10OSPT64甜選100Tianxuan100CAAS21MN-2765CAAS43甜選83Tianxuan83CAAS65甜選116Tianxuan116CAAS22 甘芝甜高粱GanzhisweetsorghumCAAS44遼甜8號LiaotianNo.8LAAS

1)編號1、5和6的3個種質(zhì)為甜選97的3個自交系 Three germplasms of No. 1, 5 and 6 are three inbred lines of Tianxuan 97; 編號9、13和31的3個種質(zhì)為甜選29的3個自交系 Three germplasms of No. 9, 13 and 31 are three inbred lines of Tianxuan 29; 編號2、24、30、36、47和57的種質(zhì)為甜高粱的6個種質(zhì) Germplasms of No. 2, 24, 30, 36, 47 and 57 are six germplasms of Sweet sorghum; 編號7、10、20、34和37的種質(zhì)為甘蔗蘆稷的5個種質(zhì) Germplasms of No. 7, 10, 20, 34 and 37 are five germplasms of Ganzheluji; 編號17和60的種質(zhì)為BTX623的2個種質(zhì) Germplasms of No. 17 and 60 are two germplasms of BTX623; 編號45和59的種質(zhì)為JUAR-3的2個種質(zhì) Germplasms of No. 45 and 59 are two germplasms of JUAR-3.

2)CAAS: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 Chinese Academy of Agricultural Sciences; HAAS: 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences; JAAS: 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 Jiangsu Academy of Agricultural Sciences; OSPT: 項(xiàng)目組自選Optional selection by the project team; SAAS: 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 Shanxi Academy of Agricultural Sciences; LAAS: 遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 Liaoning Academy of Agricultural Sciences; SLG: 山東綠禾草業(yè)有限公司 Shandong Lühe Grass Co., Ltd.

1.2.2 種子萌發(fā)觀察及耐鹽指標(biāo)計算 以胚根長度達(dá)到種子長度且胚芽長度達(dá)到種子長度的二分之一作為判定種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)。每天統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)，并根據(jù)第3天的統(tǒng)計結(jié)果，按照公式“發(fā)芽勢=(前3天發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%”和“相對發(fā)芽勢=(處理組發(fā)芽勢/對照組發(fā)芽勢)×100%”計算發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢。根據(jù)第7天的發(fā)芽統(tǒng)計結(jié)果，按照公式“發(fā)芽率=(前7天發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%”、“相對發(fā)芽率=(處理組發(fā)芽率/對照組發(fā)芽率)×100%”和“相對鹽害率=〔(對照組發(fā)芽率-處理組發(fā)芽率)/處理組發(fā)芽率〕×100%”計算發(fā)芽率、相對發(fā)芽率和相對鹽害率。于發(fā)芽第7天測量萌發(fā)幼苗的根長和苗高，每皿測量6株，結(jié)果取平均值；基于測量結(jié)果，按照公式“相對根長=(處理組根長/對照組根長)×100%”、“相對苗高=(處理組苗高/對照組苗高)×100%”、“根冠比=(根長/苗高)×100%”和“相對根冠比=(處理組根冠比/對照組根冠比)×100%”分別計算相對根長、相對苗高、根冠比和相對根冠比。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

用EXCEL 2003統(tǒng)計分析軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計分析，用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件對6個耐鹽指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析；基于歐氏距離、采用可變類平均法對各種質(zhì)耐鹽性進(jìn)行聚類分析并繪制樹狀圖。此外，對6個耐鹽指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，并計算各種質(zhì)耐鹽性的綜合得分，據(jù)此對各種質(zhì)的耐鹽性進(jìn)行排序。

2 結(jié)果和分析

2.1 供試高粱種質(zhì)耐鹽指標(biāo)的比較

在10 g·L-1NaCl脅迫條件下65個高粱種質(zhì)6個耐鹽指標(biāo)的比較結(jié)果見表2。由表2可以看出：65個高粱種質(zhì)的相對發(fā)芽勢為0.00%～140.56%；其中，甜選97-1、鹽甜選5、黑穗蘆稷和甜高粱(編號57)的相對發(fā)芽勢均為0.00%，Rio的相對發(fā)芽勢最高(為140.56%)，鹽甜選10號的相對發(fā)芽勢次之(為123.86%)，甜選35、寧甜選10、寧甜選17和大力士的相對發(fā)芽勢也較高(均高于100.00%)。65個高粱種質(zhì)的相對發(fā)芽率為31.61%～124.81%；其中，黑穗蘆稷最低，甜蘆粟最高，甜選83、寧甜選17、大力士、Rio、鹽甜選10、甜高粱(編號57)和甜選100也較高(均高于100.00%)。65個高粱種質(zhì)的相對鹽害率均較低，甚至出現(xiàn)了負(fù)值，其變化范圍為-8.27%～22.80%；其中，黑穗蘆稷最高，甜蘆粟最低，甜選83、寧甜選17、大力士、Rio、鹽甜選10、甜高粱(編號57)和甜選100也較低。65個高粱種質(zhì)的相對根長為10.45%～154.30%；其中，甜選97-1最低，寧甜選11最高，甜選107、寧甜選15和甜選116也較高。65個高粱種質(zhì)的相對苗高為12.80%～124.95%；其中，甜高粱(編號57)最低，甜選37最高，甜選35次之。65個高粱種質(zhì)的相對根冠比為22.09%～380.84%；其中，鹽甜選1最低，甜選100最高；并且，在供試高粱種質(zhì)中，相對根冠比高于100.00%的種質(zhì)約占75%。

表2 10 g·L-1NaCl脅迫條件下供試65個高粱種質(zhì)萌芽期6個耐鹽指標(biāo)的比較分析1)

Table 2 Comparative analysis on six salt tolerance indexes at germination stage of 65 germplasms tested ofSorghumbicolor(Linn.) Moench under 10 g·L-1NaCl stress1)

編號No.種質(zhì)名稱2)Germplasmname2)RGP/%RGR/%RSIR/%RRL/%RSH/%RRSR/%1甜選97-1Tianxuan97-10.0052.2215.9310.4526.7939.542甜高粱Sweetsorghum41.3743.7418.7521.0345.1945.443鹽甜選1Yantianxuan158.7095.071.6416.2873.8222.094寧甜選13Ningtianxuan1326.6551.2516.2533.5741.0481.175甜選97-2Tianxuan97-23.2875.388.2122.4025.8795.246甜選97-3Tianxuan97-330.9287.314.2322.0428.2577.917甘蔗蘆稷Ganzheluji31.3873.318.9034.0049.7573.378甜選2Tianxuan232.3061.8312.7230.5729.27101.089甜選29-1Tianxuan29-163.7567.5610.8136.9254.1570.7510甘蔗蘆稷Ganzheluji34.4179.066.9840.9057.8772.6311鹽甜選5Yantianxuan50.0065.1011.6329.9924.71122.8912黑穗蘆稷Heisuiluji0.0031.6122.8022.7214.69162.1013甜選29-2Tianxuan29-25.4158.4213.8635.4828.47128.7614甜選157Tianxuan15728.9073.328.8946.5443.79106.1315甜選171Tianxuan1717.3478.037.3242.8635.22122.0116小甜高粱Smallsweetsorghum68.1688.463.8551.0671.0170.9417BTX62365.6297.740.7536.5639.5493.5218甜選37Tianxuan3763.2654.6715.1165.68124.9566.6419甜選39Tianxuan3950.0381.996.0043.3340.89107.4820甘蔗蘆稷Ganzheluji36.0940.0120.0049.3636.30136.33

續(xù)表2 Table 2 (Continued)

編號No.種質(zhì)名稱2)Germplasmname2)RGP/%RGR/%RSIR/%RRL/%RSH/%RRSR/%21MN-276593.9490.723.0942.7552.5281.3822甘芝甜高粱Ganzhisweetsorghum76.7176.097.9753.0056.1693.8323甜桿茭Tianganjiao80.5884.145.2952.1057.0988.6024甜高粱Sweetsorghum85.6675.748.0950.0044.50109.3125甜選35Tianxuan35107.0498.960.3564.54121.2752.8826晉甜雜2號JintianzaNo.251.9661.5512.8268.2558.45115.9027甜選61Tianxuan6191.6288.014.0053.3848.86108.4128甜選33Tianxuan3363.7066.0111.3359.1645.75129.3529甜選90Tianxuan9014.9743.5218.8354.5631.76181.2430甜高粱Sweetsorghum11.0150.1916.6061.8635.44170.1731甜選29-3Tianxuan29-377.6977.467.5147.3231.35145.8632寧甜選14Ningtianxuan146.7491.072.9845.2228.10172.2733甜選122Tianxuan1227.9173.828.7330.4516.01210.8534甘蔗蘆稷Ganzheluji45.2181.906.0354.5635.05155.3335鹽甜選7Yantianxuan77.1479.246.9274.7145.51150.9136甜高粱Sweetsorghum81.9476.897.7050.2430.84163.0637甘蔗蘆稷Ganzheluji23.2782.835.7257.9431.98181.3538甜選38Tianxuan3860.1791.682.7758.9436.05160.6339甜蘆粟Tianlusu48.08124.81-8.2768.3852.27129.0340ROMA33.8966.0111.3348.9325.80209.6441甜選148Tianxuan14891.4288.083.9779.4473.15134.3042寧甜選10Ningtianxuan10101.4297.820.7391.5691.90102.5343甜選83Tianxuan8391.81106.22-2.0752.2937.37171.5544遼甜8號LiaotianNo.882.9793.642.1286.3869.96131.5345JUAR-380.8684.425.1974.1146.37163.0846甜選41Tianxuan417.0746.3817.8753.0120.11263.1547甜高粱Sweetsorghum11.7956.1614.6185.2042.59207.4448寧甜選17Ningtianxuan17106.61109.34-3.1178.6158.19135.5749晉甜雜3號JintianzaNo.374.9692.822.3983.5447.72157.8450大力士Dalishi100.49123.75-7.9259.8235.13160.1851Rio140.56120.34-6.7867.0349.43136.1352鹽甜選8Yantianxuan843.0779.496.8492.8546.51195.8153鹽甜選10Yantianxuan10123.86110.31-3.4456.5634.72194.0554甜選33Tianxuan3369.9198.100.6374.5537.03208.8155寧甜選16Ningtianxuan1688.2295.761.4188.1549.60181.7056甜選107Tianxuan10797.6998.080.64102.3961.15159.1157甜高粱Sweetsorghum0.00108.99-3.0037.8712.80297.4358甜選184Tianxuan18420.0890.023.3371.7028.39252.6659JUAR-355.7767.3410.8995.9445.12215.7160BTX62316.0196.141.2961.8423.30265.5661寧甜選15Ningtianxuan1548.4498.570.48103.1040.33234.7662寧甜選11Ningtianxuan1160.1299.310.23154.3068.49206.2063大甜稈Datiangan10.7172.569.1592.1927.57348.9764甜選100Tianxuan10035.43100.98-0.3383.8625.52380.8465甜選116Tianxuan11679.8674.568.48130.3738.08344.88

1)RGP: 相對發(fā)芽勢 Relative germination potential; RGR: 相對發(fā)芽率 Relative germination rate; RSIR: 相對鹽害率 Relative salt-injury rate; RRL: 相對根長 Relative root length; RSH: 相對苗高 Relative seedling height; RRSR: 相對根冠比 Relative root-shoot ratio.

2)編號1、5和6的3個種質(zhì)為甜選97的3個自交系 Three germplasms of No. 1, 5 and 6 are three inbred lines of Tianxuan 97; 編號9、13和31的3個種質(zhì)為甜選29的3個自交系 Three germplasms of No. 9, 13 and 31 are three inbred lines of Tianxuan 29; 編號2、24、30、36、47和57的種質(zhì)為甜高粱的6個種質(zhì) Germplasms of No. 2, 24, 30, 36, 47 and 57 are six germplasms of Sweet sorghum; 編號7、10、20、34和37的種質(zhì)為甘蔗蘆稷的5個種質(zhì) Germplasms of No. 7, 10, 20, 34 and 37 are five germplasms of Ganzheluji; 編號17和60的種質(zhì)為BTX623的2個種質(zhì) Germplasms of No. 17 and 60 are two germplasms of BTX623; 編號45和59的種質(zhì)為JUAR-3的2個種質(zhì) Germplasms of No. 45 and 59 are two germplasms of JUAR-3.

2.2 供試高粱種質(zhì)耐鹽指標(biāo)的相關(guān)性分析

采用雙變量相關(guān)性分析法對10 g·L-1NaCl脅迫條件下供試高粱種質(zhì)6個耐鹽指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。結(jié)果表明：供試高粱種質(zhì)的相對發(fā)芽勢與相對發(fā)芽率、相對根長和相對苗高均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.562、0.351及 0.541；而相對發(fā)芽勢與相對鹽害率呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.562。相對發(fā)芽率與相對根長呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.327；而與相對鹽害率呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-1.000。相對鹽害率與相對根長呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.327；相對根長與相對苗高和相對根冠比分別呈顯著(P<0.05)和極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.299和0.540；相對苗高與相對根冠比呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.469。另外，相對根冠比與相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率和相對鹽害率的相關(guān)性均較低，并且相對根長與相對發(fā)芽率和相對鹽害率的相關(guān)性也較低。

表3 10 g·L-1NaCl脅迫條件下供試高粱種質(zhì)萌芽期6個耐鹽指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)1)

Table 3 Correlation coefficient among six salt tolerance indexes at germination stage ofSorghumbicolor(Linn.) Moench germplasms tested under 10 g·L-1NaCl stress1)

指標(biāo)Index各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù) CorrelationcoefficientamongdifferentindexesRGPRGRRSIRRRLRSHRRSRRGP1.000RGR0.562**1.000RSIR-0.562**-1.000**1.000RRL0.351**0.327**-0.327**1.000RSH0.541**0.187-0.1870.299*1.000RRSR-0.1930.137-0.1370.540**-0.469**1.000

1)RGP: 相對發(fā)芽勢 Relative germination potential; RGR: 相對發(fā)芽率 Relative germination rate; RSIR: 相對鹽害率 Relative salt-injury rate; RRL: 相對根長 Relative root length; RSH: 相對苗高 Relative seedling height; RRSR: 相對根冠比 Relative root-shoot ratio. *：P<0.05; **：P<0.01.

2.3 供試高粱種質(zhì)耐鹽指標(biāo)的主成分分析

根據(jù)上述相關(guān)性分析結(jié)果，剔除與相對發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢相關(guān)性較低的相對根冠比這一指標(biāo)，依據(jù)其他5個耐鹽指標(biāo)對高粱種質(zhì)的耐鹽性進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表4。結(jié)果表明：第1主成分的貢獻(xiàn)率為47.143 6%，第2主成分的貢獻(xiàn)率為27.977 7%，前2個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)75.121 3%，基本反映了供試耐鹽指標(biāo)的絕大部分信息，因此，可將這2個主成分用于高粱耐鹽性分析。此外，在第1主成分中，相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率和相對鹽害率的載荷均較高，分別為0.810、0.892和-0.892，表明在第1主成分中這3個指標(biāo)為主要作用因子；而在第2主成分中相對苗高的載荷最高，為0.745，表明第2主成分中相對苗高為主要作用因子。

2.4 供試高粱種質(zhì)耐鹽性的綜合得分及排序

根據(jù)上述主成分分析結(jié)果獲得的第1主成分的擬合方程為F1=0.287X1+ 0.316X2- 0.316X3+ 0.198X4+0.182X5，獲得的第2主成分的擬合方程為F2=-0.239X1- 0.394X2+ 0.394X3+ 0.286X4+ 0.678X5，據(jù)此獲得的高粱各種質(zhì)綜合得分的計算公式為F=0.471 436F1+0.279 777F2。

根據(jù)上述公式計算獲得供試65個高粱種質(zhì)耐鹽性的綜合得分(F)及耐鹽性排序結(jié)果，詳見表5。由表5可以看出：在供試的65個高粱種質(zhì)中，甜選35耐鹽性的綜合得分最高(65.11)，其耐鹽性排序第一；黑穗蘆稷耐鹽性的綜合得分最低(7.18)，其耐鹽性排序最末。

表4 供試高粱種質(zhì)萌芽期耐鹽指標(biāo)的主成分分析

Table 4 Principal component analysis on salt tolerance indexes at germination stage ofSorghumbicolor(Linn.) Moench germplasms tested

主成分Principalcomponent各指標(biāo)的載荷1) Loadofdifferentindexes1)RGPRGRRSIRRRLRSH特征值Eigenvalue貢獻(xiàn)率/%Contributionrate累計貢獻(xiàn)率/%Cumulativecontributionrate10.8100.892-0.8920.5600.5152.828647.143647.143620.263-0.4330.4330.3150.7451.678727.977775.1213

1)RGP: 相對發(fā)芽勢 Relative germination potential; RGR: 相對發(fā)芽率 Relative germination rate; RSIR: 相對鹽害率 Relative salt-injury rate; RRL: 相對根長 Relative root length; RSH: 相對苗高 Relative seedling height.

表5 供試65個高粱種質(zhì)萌芽期耐鹽性的綜合得分(F)及排序結(jié)果

Table 5 Comprehensive score (F) and order result of salt tolerance at germination stage of 65 germplasms tested ofSorghumbicolor(Linn.) Moench

編號No.種質(zhì)名稱1)Germplasmname1)F排序Order編號No.種質(zhì)名稱1)Germplasmname1)F排序Order編號No.種質(zhì)名稱1)Germplasmname1)F排序Order1甜選97-1Tianxuan97-111.226423甜桿茭Tianganjiao43.842245JUAR-345.18192甜高粱Sweetsorghum22.565424甜高粱Sweetsorghum40.712546甜選41Tianxuan4116.53623鹽甜選1Yantianxuan139.422825甜選35Tianxuan3565.11147甜高粱Sweetsorghum27.99474寧甜選13Ningtianxuan1322.135626晉甜雜2號JintianzaNo.237.043248寧甜選17Ningtianxuan1757.2865甜選97-2Tianxuan97-217.475927甜選61Tianxuan6124.625049晉甜雜3號JintianzaNo.347.15146甜選97-3Tianxuan97-325.224928甜選33Tianxuan3343.832350大力士Dalishi51.65107甘蔗蘆稷Ganzheluji28.564629甜選90Tianxuan9019.915851Rio62.3828甜選2Tianxuan222.465530甜高粱Sweetsorghum22.075752鹽甜選8Yantianxuan839.87279甜選29-1Tianxuan29-134.973631甜選29-3Tianxuan29-336.683453鹽甜選10Yantianxuan1053.20910甘蔗蘆稷Ganzheluji32.653932寧甜選14Ningtianxuan1445.291854甜選33Tianxuan3336.393511鹽甜選5Yantianxuan515.956333甜選122Tianxuan12217.456055寧甜選16Ningtianxuan1628.834412黑穗蘆稷Heisuiluji7.186534甘蔗蘆稷Ganzheluji33.003856甜選107Tianxuan10757.63513甜選29-2Tianxuan29-217.306135鹽甜選7Yantianxuan730.154157甜高粱Sweetsorghum22.585314甜選157Tianxuan15751.221136甜高粱Sweetsorghum37.733158甜選184Tianxuan18430.914015甜選171Tianxuan17123.425137甘蔗蘆稷Ganzheluji28.914359JUAR-340.372616小甜高粱Smallsweetsorghum44.632038甜選38Tianxuan3838.392960BTX62328.824517BTX62337.863039甜蘆粟Tianlusu46.241561寧甜選15Ningtianxuan1544.602118甜選37Tianxuan3749.851340ROMA25.534862寧甜選11Ningtianxuan1159.62419甜選39Tianxuan3933.373741甜選148Tianxuan14853.55763大甜稈Datiangan28.914220甘蔗蘆稷Ganzheluji23.405242寧甜選10Ningtianxuan1062.38364甜選100Tianxuan10037.003321MN-276545.331743甜選83Tianxuan8346.241665甜選116Tianxuan11649.961222甘芝甜高粱Ganzhisweetsor-ghum41.652444遼甜8號LiaotianNo.853.338

1)編號1、5和6的3個種質(zhì)為甜選97的3個自交系 Three germplasms of No. 1, 5 and 6 are three inbred lines of Tianxuan 97; 編號9、13和31的3個種質(zhì)為甜選29的3個自交系 Three germplasms of No. 9, 13 and 31 are three inbred lines of Tianxuan 29; 編號2、24、30、36、47和57的種質(zhì)為甜高粱的6個種質(zhì) Germplasms of No. 2, 24, 30, 36, 47 and 57 are six germplasms of Sweet sorghum; 編號7、10、20、34和37的種質(zhì)為甘蔗蘆稷的5個種質(zhì) Germplasms of No. 7, 10, 20, 34 and 37 are five germplasms of Ganzheluji; 編號17和60的種質(zhì)為BTX623的2個種質(zhì) Germplasms of No. 17 and 60 are two germplasms of BTX623; 編號45和59的種質(zhì)為JUAR-3的2個種質(zhì) Germplasms of No. 45 and 59 are two germplasms of JUAR-3.

2.5 供試高粱種質(zhì)耐鹽性的聚類分析

基于歐氏距離、采用可變類平均法對供試65個高粱種質(zhì)的耐鹽性進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖1。由圖1可以看出：在歐氏距離5.5處，供試65個高粱種質(zhì)被分為7類。第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ類共包含12個種質(zhì)，其中耐鹽性排序前9位的種質(zhì)均包含在內(nèi)，包括甜選35、Rio、寧甜選10、寧甜選11、甜選107、寧甜選17、甜選148、遼甜8號和鹽甜選10等，它們的耐鹽指標(biāo)數(shù)值均較高，其余3個種質(zhì)的耐鹽性排序也在前20位內(nèi)，因此，可初步認(rèn)定這3類種質(zhì)為高耐鹽種質(zhì)。第Ⅳ、第Ⅴ和第Ⅵ類共包含31個種質(zhì)，包括BTX623、甜高粱(編號36)、晉甜雜2號及甜選100等，它們的耐鹽性排序均位于中間，其耐鹽指標(biāo)數(shù)值也比較居中，屬于中等耐鹽種質(zhì)。第Ⅶ類共包含22個種質(zhì)，耐鹽性排序后10位的種質(zhì)均包含在內(nèi)，包括寧甜選13、甜高粱(編號30)、 甜選90、 甜選97-2、 甜選122、 甜選29-2、甜選41、鹽甜選5、甜選97-1及黑穗蘆稷等，它們的耐鹽指標(biāo)數(shù)值均偏低，因此，初步認(rèn)定這類種質(zhì)為高鹽敏感種質(zhì)。

編號1、5和6的3個種質(zhì)為甜選97的3個自交系 Three germplasms of No. 1, 5 and 6 are three inbred lines of Tianxuan 97; 編號9、13和31的3個種質(zhì)為甜選29的3個自交系 Three germplasms of No. 9, 13 and 31 are three inbred lines of Tianxuan 29; 編號2、24、30、36、47和57的種質(zhì)為甜高粱的6個種質(zhì) Germplasms of No. 2, 24, 30, 36, 47 and 57 are six germplasms of Sweet sorghum; 編號7、10、20、34和37的種質(zhì)為甘蔗蘆稷的5個種質(zhì) Germplasms of No. 7, 10, 20, 34 and 37 are five germplasms of Ganzheluji; 編號17和60的種質(zhì)為BTX623的2個種質(zhì) Germplasms of No. 17 and 60 are two germplasms of BTX623; 編號45和59的種質(zhì)為JUAR-3的2個種質(zhì) Germplasms of No. 45 and 59 are two germplasms of JUAR-3.

圖1 供試65個高粱種質(zhì)萌芽期耐鹽性的聚類分析結(jié)果

Fig. 1 Result of cluster analysis of salt resistance at germination stage of 65 germplasms tested ofSorghumbicolor(Linn.) Moench

3 討論和結(jié)論

根長和苗壯是植物具有較高耐鹽性的形態(tài)特征。本研究中，高粱的相對根冠比與其相對發(fā)芽勢和相對發(fā)芽率的相關(guān)性均較低，故不宜用相對根冠比進(jìn)行主成分分析；但由于相對根冠比是具有品種特異性的特征根，因此可將其用于聚類分析。聚類分析結(jié)果表明：第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ類共包含12個種質(zhì)，其中有9個種質(zhì)的耐鹽性排序位于前9位，被初步確認(rèn)為高耐鹽種質(zhì)；耐鹽性排序后10位的種質(zhì)均在第Ⅶ類中，被初步確認(rèn)為高鹽敏感種質(zhì)。本研究中，聚類結(jié)果與耐鹽指標(biāo)和耐鹽性排序結(jié)果基本吻合，說明主成分分析和聚類分析中對相對根冠比的處理較為合理。

與孫璐等[17]的研究相比，本研究增加了相對鹽害率和相對根冠比2個指標(biāo)，但并未測定根和葉片的干質(zhì)量和鮮質(zhì)量以及活力指數(shù)，相對降低了萌芽期耐鹽性篩選的工作量。聚類結(jié)果顯示甜選97的3個自交系均聚在第Ⅶ類中，它們的耐鹽性均較低，說明通過萌芽期6個耐鹽指標(biāo)對高粱種質(zhì)的耐鹽性進(jìn)行排序及聚類分析，獲得的結(jié)果具有一定的可靠性，可用于大量高粱種質(zhì)耐鹽性的初步篩選。

此外，甜選29的2個自交系(編號9和31)的耐鹽性居中，其耐鹽性排序分別為36和34，在聚類圖中被劃分在第Ⅳ類中；而甜選29編號13的自交系的耐鹽性較弱，其耐鹽性排序?yàn)?1，在聚類圖中被劃分在第Ⅶ類中，并且該種質(zhì)具晚熟特性，相對發(fā)芽勢也較低(僅為5.41%)，屬于鹽敏感種質(zhì)。這一研究結(jié)果說明高粱萌芽期的耐鹽性鑒定對種子的成熟度和純度均有很高的要求，只有供試種子飽滿、健康并在同一生態(tài)環(huán)境和年份收獲和儲存才能確保其萌芽期耐鹽性的比較結(jié)果具有可靠性。

綜上所述，通過對供試的65個高粱種質(zhì)的相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對鹽害率、相對根長、相對苗高和相對根冠比6個耐鹽指標(biāo)進(jìn)行比較、相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析，可以快捷有效地對供試高粱種質(zhì)的耐鹽性進(jìn)行初步鑒定。研究結(jié)果顯示：供試65個高粱種質(zhì)萌芽期的耐鹽性存在很大差異，其中，甜選35、Rio、寧甜選10、寧甜選11、甜選107、寧甜選17、甜選148、遼甜8號及鹽甜選10等為高耐鹽種質(zhì)，適合在鹽漬土壤中生長。

致謝： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)衛(wèi)陪陪博士在數(shù)據(jù)測定過程中提供了一定的幫助，遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所的同仁在軟件應(yīng)用上也給予了大力幫助，在此一并表示感謝！

[1] ZHU J K. Plant salt tolerance[J]. Trends in Plant Science, 2001, 6: 66-71.

[2] DEINLEIN U, STEPHAN A B, HORIE T, et al. Plant salt-tolerance mechanisms[J]. Trends in Plant Science, 2014, 19: 371-379.

[3] 牛東玲, 王啟基. 鹽堿地治理研究進(jìn)展[J]. 土壤通報, 2002, 33(6): 449-455.

[4] 劉友兆， 吳春林， 馬 欣．江蘇灘涂資源開發(fā)利用研究[J]． 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2004， 25(3): 6-9.

[5] DOGGETT H. Sorghum[M]. 2nd ed. New York: John Wiley and Sons, 2008: 70-117.

[6] NAWAZ K,IQRA A T,HUSSAIN K,et al.Inductionof salt tolerance in two cultivars of sorghum (SorghumbicolorL.) by exogenous application of proline at seedling stage[J]. World Applied Sciences Journal, 2010, 10: 93-99.

[7] BOURSIER P, LUCHLI A. Growth responses and mineral nutrient relations of salt stressed sorghum[J]. Crop Science, 1990, 30: 1226-1233.

[8] PATERSON A H, BOWERS J E, RéMY B, et al. TheSorghumbicolorgenome and the diversification of grasses[J]. Nature, 2009,457: 551-556.

[9] OMARI R E L,NHIRI M.Adaptiveresponseto salt stress in sorghum (Sorghumbicolor)[J]. American-Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Sciences, 2015, 15: 1351-1360.

[10] PATHAMANABHAN G, RAO J S. Note on potassium as a possible index for screening sorghum varieties for salt tolerance[J]. Indian Journal of Agricultural Sciences, 1976, 46: 392-394.

[11] 張華文， 秦 嶺， 王海蓮， 等. 不同甜高粱品種(系)萌發(fā)期耐鹽性研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012(9): 24-26.

[12] 孫小芳， 鄭青松， 劉友良． 鹽脅迫下不同基因型棉花萌發(fā)生長和離子吸收特性[J]. 棉花學(xué)報, 2001， 13(3): 134-137.

[13] WANG H L, CHEN G L, ZHANG H W, et al. Identification of QTLs for salt tolerance at germination and seedling stage ofSorghumbicolorL. Moench[J]. Euphytica, 2014, 196: 117-127.

[14] 王廣印， 周秀梅， 張建偉， 等． 不同黃瓜品種種子萌發(fā)期的耐鹽性研究[J]. 植物遺傳資源學(xué)報， 2004， 5(3): 299-303.

[15] 崔江慧, 謝登磊, 常金華. 高粱材料耐鹽性綜合評價方法的初步建立與驗(yàn)證[J]. 植物遺傳資源學(xué)報, 2012, 13(1): 35-41.

[16] 王秀玲， 程 序， 李桂英. 甜高粱耐鹽材料的篩選及芽苗期耐鹽性相關(guān)分析[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2010, 18(6): 1239-1244.

[17] 孫 璐， 周宇飛， 汪 澈， 等. 高粱品種萌發(fā)期耐鹽性篩選與鑒定[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012, 45(9): 1714-1722.

[18] 張巧鳳, 陳宗金, 吳紀(jì)中, 等. 小麥種質(zhì)芽期和苗期的耐鹽性鑒定評價[J]. 植物遺傳資源學(xué)報, 2013, 14(4): 620-626.

(責(zé)任編輯： 佟金鳳)

Comparison on salt tolerance indexes of 65 germplasms ofSorghumbicolorat germination stage and comprehensive evaluation on their salt tolerance

HE Xiaolan1, XU Zhaolong1, ZHANG Dayong1, HUANG Yihong1, PENG Chen1, SHAO Hongbo1，①, WANG Wei2, GUO Shiwei1，①

(1. The Key Laboratory for Salt Soil Bioresources of Jiangsu Province, Institute of Agri-Biotechnology, Jiangsu Academy of Agriculture Sciences, Nanjing 210014, China; 2. Agricultural Sciences Institute of Coastal Area of Jiangsu, Yancheng 224002, China),

J.PlantResour. &Environ., 2015, 24(4): 52-60

In order to select germplasms ofSorghumbicolor(Linn.) Moench suitable for growing in saline soil, sixsalttoleranceindexesatgerminationstageof65germplasmsofS.bicolorunder condition of 10 g·L-1NaCl stress were compared, and the role of different indexes in salt tolerance evaluation was compared by correlation analysis and principal component analysis. On this basis, salt tolerance of 65 germplasms tested was ordered and evaluated by comprehensive score ordering and cluster analysis. The results show that change ranges of relative germination potential, relative germination rate, relative root length, relativeseedlingheightandrelativeroot-shootratioof65germplasmstestedarelargewith 0.00%-140.56%, 31.61%-124.81%, 10.45%-154.30%, 12.80%-124.95% and 22.09%-380.84%, respectively. Whilechangerangeofrelativesalt-injuryrateissmallonly with -8.27%-22.80%. Among six salt tolerance indexes, correlations of relative seedling height with relative germination rate and relative salt-injury rate and those of relative root-shoot ratio with relative germination potential, relative germination rate and relative salt-injury rate are not significant, while correlations among other indexes are significant or extremely significant. In principal component analysis, cumulative contribution rate of the first two principal components is 75.121 3%, in which, relative germination potential, relative germination rate and relative salt-injury rate are main factors of the first principal component, relative seedling height is main factor of the second principal component. The comprehensive score of salt tolerance of 65 germplasms tested is 7.18-65.11. In which, comprehensive score of salt tolerance of Tianxuan 35 is the highest (65.11) and its salt tolerance order is the first, while that of Heisuiluji is the lowest (7.18) and its salt tolerance order is the end. The cluster analysis result shows that at Euclidean distance of 5.5, 65 germplasms tested can be divided into seven categories, in which, the Ⅰ, Ⅱ and Ⅲ categories contain 12 germplasms totally, 9 of them are germplasms with salt tolerance order of top 9, belonging to high salt tolerance germplasm; the Ⅳ, Ⅴ and Ⅵ categories contain 31 germplasms totally, belonging to moderate salt tolerance germplasm； and the Ⅶ category contains 22 germplasms, 10 of them are germplasms with salt tolerance order of post 10, belonging to high salt sensitive germplasm. The comprehensive analysis result shows that differences in salt tolerance of 65 germplasms tested ofS.bicolorare great, in which, Tianxuan 35, Rio, Ningtianxuan 10, Ningtianxuan 11, Tianxuan 107, Ningtianxuan 17, Tianxuan 148, Liaotian No. 8 and Yantianxuan 10, etc are high salt tolerance germplasms, which are suitable for growing in saline soil. Otherwise, order result of comprehensive score of salt tolerance is basically consistent with cluster analysis result, indicating that salt tolerance ofS.bicolorgermplasms can be preliminarily evaluated by ways of salt tolerance indexes at germination stage.

germplasm ofSorghumbicolor(Linn.) Moench; germination stage; salt tolerance index; principal component analysis; cluster analysis; order of salt tolerance

2015-04-30

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目〔CX(14)2001； CX(15)1005〕； 江蘇省鹽土生物資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(JKLB2014002); 2015年鹽城市農(nóng)業(yè)創(chuàng)新專項(xiàng)引導(dǎo)資金項(xiàng)目(YK2015017)

何曉蘭(1973—)，女，江蘇東臺人，碩士，副研究員，主要從事鹽土農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)方面的研究工作。

①通信作者 E-mail： shaohongbochu@126.com; gogow12@126.com

Q945.78； S514.034

A

1674-7895(2015)04-0052-09

10.3969/j.issn.1674-7895.2015.04.07