楊 平 周 宇 耿楊陽(yáng) 軒正英,2*

（1塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

（2南疆特色果樹(shù)高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300）

鹽害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最主要的非生物危害之一，根據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織和糧農(nóng)組織不完全統(tǒng)計(jì)，全球鹽堿土面積已達(dá)9.5×108公頃，且每年以1.0×106～1.5×106公頃速度增長(zhǎng)。我國(guó)是世界上鹽堿地大國(guó)之一[1]，鹽漬土面積大、分布廣，現(xiàn)在各類鹽堿地面積總計(jì)9 913.3萬(wàn)公頃，同時(shí)我國(guó)土壤鹽漬化和次生鹽漬化不斷加重[2]。在這樣的大趨勢(shì)下，探索出能夠在鹽堿地中正常生長(zhǎng)的種質(zhì)資源成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工作者首要的任務(wù)。

蕪菁（Brassica rapaL.）又稱恰瑪古，隸屬于十字花科蕓薹屬，是一種藥食同用的草本植物。目前在我國(guó)的新疆、山東、天津、上海等地均有種植。蕪菁含有豐富的氨基酸和蛋白質(zhì)，在新疆維吾爾族傳統(tǒng)醫(yī)藥中，蕪菁的根和種子常作為藥材[3]。但新疆地處內(nèi)陸干旱區(qū)，水資源缺乏，土壤水分強(qiáng)烈蒸發(fā)，地表積鹽較重，這些因素導(dǎo)致在鹽堿地種植恰瑪古出苗差、成苗率低、保苗難，造成缺苗斷壟而影響后期產(chǎn)量。因此，篩選出適于在鹽堿地上種植的耐鹽品種是鹽堿地種植蕪菁應(yīng)解決的問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)作物耐鹽性做了大量研究，在蔬菜方面的研究多涉及蘿卜[4]、菜豆[5]、黃瓜[6]、西瓜[7]、番茄[8]、辣椒[9]等作物，當(dāng)前有關(guān)蕪菁耐鹽性的研究報(bào)道較少。施月婕等[10]研究表明，蕪菁種子對(duì)Na2SO4比較敏感，通過(guò)不同濃度的NaCl和Na2SO4溶液對(duì)蕪菁種子發(fā)芽過(guò)程的影響分析表明，蕪菁種子的發(fā)芽與鹽溶液的濃度呈負(fù)相關(guān)，并具有一定的耐鹽性。本試驗(yàn)選取8份新疆蕪菁種質(zhì)資源，研究其在復(fù)鹽脅迫下種子萌發(fā)期和苗期的耐鹽表現(xiàn)，以期篩選出優(yōu)異耐鹽的種質(zhì)材料，為蕪菁耐鹽品種選育改良及鹽漬土地的開(kāi)發(fā)利用提供材料，及對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展蕪菁耐鹽性理化機(jī)理、遺傳機(jī)理等方面的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選用本項(xiàng)目組保存的蕪菁品種（系）8份（見(jiàn)表1），其中地方品種2份，小孢子培養(yǎng)獲得的DH群體6份。依據(jù)品種（系）來(lái)源，包括新疆品種（系）6份，天津1份，浙江1份。

表1 不同蕪菁品種（系）來(lái)源

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 萌發(fā)期生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定及方法

蕪菁種子萌發(fā)試驗(yàn)在RTOT-268D型光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行。每個(gè)品種（系）挑選大小均一、飽滿的種子30粒，用0.1%高錳酸鉀溶液消毒10 min，蒸餾水清洗3次，分別置于墊有一層紗布一層濾紙（紗布置于濾紙上）的培養(yǎng)皿中，加入100 mmol/L的NaCl和Na2SO4混合的復(fù)鹽溶液，以蒸餾水作為空白對(duì)照，3次重復(fù)。溶液量以雙層濾紙濕潤(rùn)、傾斜時(shí)皿底無(wú)溶液為宜，每日定時(shí)更換濾紙和鹽溶液，以保持鹽溶液濃度不變。蓋上培養(yǎng)皿蓋置于光照培養(yǎng)箱（25℃，光照：黑暗=12 h:12 h，光照強(qiáng)度37.5 μmol/（m2·s）中連續(xù)培養(yǎng)7 d。每天統(tǒng)計(jì)1次發(fā)芽種子數(shù)。各指標(biāo)的具體測(cè)定方法如下：

鹽脅迫第7 d隨機(jī)取6株幼苗測(cè)定苗高（SH）和根長(zhǎng)（RL）。

1.2.2 苗期生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定及方法

苗期試驗(yàn)在塔里木大學(xué)園藝試驗(yàn)站智能連棟溫室內(nèi)進(jìn)行。將種子催芽后播種于50孔穴盤(pán)培養(yǎng)，基質(zhì)為蛭石:營(yíng)養(yǎng)土=3∶1，每個(gè)品種播200株，共32盤(pán)，置于智能溫室中培養(yǎng)，依照常規(guī)生產(chǎn)方法管理，保證幼苗長(zhǎng)勢(shì)良好。待蕪菁生長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)，將蕪菁幼苗移植到帶孔的內(nèi)裝營(yíng)養(yǎng)液的塑料培養(yǎng)盒中，移苗時(shí)盡量帶土團(tuán)，移出后將幼苗置于清水中輕輕的晃動(dòng)避免傷根，再移到培養(yǎng)盒中緩苗4 d（營(yíng)養(yǎng)液使用沃世寶肥料有限公司的家庭房園藝濃縮營(yíng)養(yǎng)液，按照使用說(shuō)明1∶200的比例使用）。隨后進(jìn)行鹽脅迫處理，鹽溶液每?jī)商旄鼡Q一次。水培20 d后，調(diào)查幼苗生長(zhǎng)情況[11]。鹽溶液為NaCl和Na2SO4的復(fù)合鹽溶液，設(shè)置濃度為100 mmol/L的復(fù)鹽處理濃度，以蒸餾水作為空白對(duì)照。由于幼苗培養(yǎng)的場(chǎng)所常年爆發(fā)蟲(chóng)害，為保證幼苗的健康生長(zhǎng)，在蕪菁的營(yíng)養(yǎng)液中混合超捷牌甲維高氯氟殺蟲(chóng)劑（20 g配50 kg水），可以做到防蟲(chóng)的效果。具體測(cè)定方法如下：

測(cè)定植株高度（PH）、主根長(zhǎng)（RL）、根冠比（RSR）、地上部分鮮重（SDB）、地下部分鮮重（RDB），根系活力（RA），可溶性蛋白質(zhì)含量（Pro），葉綠素含量（SPAD）。

葉綠素（SPAD）用SPAD-502 Plus便攜式葉綠素測(cè)定儀測(cè)定；考馬斯亮藍(lán)比色法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)（Pro）含量[12]；TTC法測(cè)定根系活力（RA）[13]。

耐鹽系數(shù)（STC）=處理值/對(duì)照值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

隸屬函數(shù)值Xij：用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)值的方法計(jì)算，公式為:Xij=（Xij-Xmin）/（Xmax-Xmin）

式中，Xij表示種類指標(biāo)的隸屬值；Xij表示i種類j指標(biāo)的測(cè)定值；Xmax、Xmin分別為指標(biāo)的最大值和最小值。

綜合指標(biāo)權(quán)重：

式中：Wi為第i個(gè)綜合指標(biāo)所在綜合指標(biāo)中的權(quán)重，Ni為各品種第i個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

各品種（系）綜合耐鹽能力大小：

式中：D值為各品種（系）在復(fù)鹽脅迫下綜合指標(biāo)表現(xiàn)的耐鹽性綜合評(píng)價(jià)值。

數(shù)據(jù)處理分析采用Excel軟件，采用DPS7.05軟件進(jìn)行主成分分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種（系）蕪菁萌發(fā)期耐鹽性比較

在復(fù)鹽脅迫處理?xiàng)l件下，蕪菁萌發(fā)期各生長(zhǎng)指標(biāo)的耐鹽系數(shù)如表2所示，不同的蕪菁品種（系）經(jīng)過(guò)鹽脅迫處理后，其葉綠素、苗高、胚根長(zhǎng)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根鮮重的耐鹽系數(shù)均小于1，說(shuō)明鹽脅迫處理使蕪菁種子萌發(fā)受到了抑制，但是不同的品種（系）受到的抑制程度不同。一個(gè)品種的耐鹽性一般是多個(gè)相關(guān)指標(biāo)間進(jìn)行的聯(lián)合表達(dá)[14]，為了了解各指標(biāo)的關(guān)系，對(duì)萌發(fā)期的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示，苗高與發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)和胚根鮮重的相關(guān)性達(dá)到顯著水平；胚根長(zhǎng)與發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和胚根鮮重呈極顯著相關(guān)，與活力指數(shù)呈顯著相關(guān)；發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根鮮重均呈極顯著相關(guān)；發(fā)芽勢(shì)與發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根鮮重呈極顯著相關(guān)；發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)和胚根鮮重呈極顯著相關(guān)；活力指數(shù)與胚根鮮重呈極顯著相關(guān)。由此可見(jiàn)，各個(gè)指標(biāo)之間均有不同程度的相關(guān)性，這樣反映的耐鹽性信息就具有一定的重疊性，為了使各指標(biāo)更能直接且有效地反映各蕪菁品種（系）耐鹽程度，采用主成分分析將各分散的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為一定量的綜合指標(biāo)并進(jìn)行分析。

表2 鹽脅迫下蕪菁萌發(fā)期各指標(biāo)耐鹽系數(shù)

表3 鹽脅迫下蕪菁萌發(fā)期各指標(biāo)相關(guān)性

2.2 不同蕪菁品種（系）萌發(fā)期耐鹽性聚類分析

主成分分析分析中特征值和貢獻(xiàn)率是選擇主成分最主要的一項(xiàng)，一般選取累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上的幾個(gè)主成分，這樣的主成分的有效性可達(dá)85%以上[15]。對(duì)葉綠素等8個(gè)萌發(fā)期的指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，如表4所示，前兩個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到0.918＞0.85（85%），由此，可將原來(lái)的8個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為2個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，綜合指標(biāo)可以反映出不同蕪菁品種（系）的絕大部分耐鹽信息。

表4 蕪菁萌發(fā)期各綜合指標(biāo)系數(shù)及貢獻(xiàn)率

根據(jù)公式計(jì)算出不同蕪菁品種（系）各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值Xij及權(quán)重，隸屬函數(shù)值在0～1之間。函數(shù)值為1或越接近1說(shuō)明該品種（系）在這個(gè)綜合指標(biāo)下的耐鹽性越強(qiáng)，反之，若該函數(shù)值為0或越接近0說(shuō)明該品種（系）在這個(gè)綜合指標(biāo)下的耐鹽性越弱。根據(jù)各綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率利用公式計(jì)算出權(quán)重分別為0.672、0.245，得到綜合評(píng)價(jià)值如表5所示。

根據(jù)綜合評(píng)價(jià)D值對(duì)參試的8個(gè)品種（系）的耐鹽性進(jìn)行排序，其中T2的耐鹽性最強(qiáng)，綜合評(píng)價(jià)D值為0.724；T3的耐鹽性最弱，綜合評(píng)價(jià)D值為0.245。

通過(guò)綜合評(píng)價(jià)D值，利用最長(zhǎng)距離法進(jìn)行聚類分析在距離約為0.12的地方可將8個(gè)蕪菁品種（系）分為4個(gè)類群，如圖1所示，再結(jié)合綜合評(píng)價(jià)D值排序，可將這8個(gè)蕪菁品種（系）分為第一類群（耐鹽）：T2和T4；第二類群（中耐鹽）：T1、T6和T7；第三類群（弱耐鹽）：T8；第四類群（鹽敏感）：T3和T5。具體耐鹽性強(qiáng)弱按從強(qiáng)到弱排序：T2＞T4＞T1＞T6＞T7＞T8＞T5＞T3。

圖1 8個(gè)蕪菁品種（系）萌發(fā)期耐鹽性聚類圖

2.3 不同品種（系）蕪菁苗期耐鹽性比較

由表6可以看出，蕪菁在苗期復(fù)鹽脅迫處理?xiàng)l件下，株高、根長(zhǎng)、根系活力、可溶性蛋白含量、葉綠素、地上部分重、地下部分重的耐鹽系數(shù)均小于1，說(shuō)明鹽脅迫使蕪菁苗期生長(zhǎng)受到了抑制，但不同的品種（系）受抑制的程度不同。

表6 鹽脅迫下蕪菁苗期各指標(biāo)耐鹽系數(shù)

如表7所示，經(jīng)過(guò)鹽脅迫后株高與根長(zhǎng)、根系活力、葉綠素、地上部分重和地下部分重呈負(fù)相關(guān)，但是不顯著；并且根長(zhǎng)與可溶性蛋白含量、葉綠素和地上部分重呈負(fù)相關(guān)，也不顯著；根系活力和與葉綠素呈負(fù)相關(guān)但不顯著，與地下部分重呈顯著正相關(guān)；可溶性蛋白含量與葉綠素和地上部分重呈負(fù)相關(guān)但不顯著；葉綠素、地上部分重與地下部分重呈負(fù)相關(guān)，同樣不顯著。因此，各指標(biāo)間除根系活力與地下部分重的相關(guān)性顯著以外，其余指標(biāo)之間的相關(guān)性并不顯著，說(shuō)明指標(biāo)反應(yīng)的耐鹽性重疊性很小，為了更加減小由相關(guān)性分析出現(xiàn)的重疊性，本試驗(yàn)對(duì)各耐鹽指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，將各指標(biāo)轉(zhuǎn)化為較集中的綜合指標(biāo)進(jìn)行分析。

表7 鹽脅迫下蕪菁苗期各指標(biāo)相關(guān)性

如表8所示，主成分分析后得到各主成分指標(biāo)，其綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率依次為：32.8%、22.7%、21.6%和15.9%，其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到93%，說(shuō)明以上的四個(gè)綜合指標(biāo)可以代表原來(lái)指標(biāo)的大部分耐鹽信息。

表8 蕪菁苗期各綜合指標(biāo)系數(shù)及貢獻(xiàn)率

2.4 不同蕪菁品種（系）苗期耐鹽性聚類分析

根據(jù)公式計(jì)算出各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值和綜合評(píng)價(jià)D值并進(jìn)行排序，如表9所示，再利用最長(zhǎng)距離法對(duì)綜合評(píng)價(jià)D值進(jìn)行聚類分析，如圖2所示在距離約為0.07的地方可將這8個(gè)蕪菁品種（系）分為四個(gè)類群，結(jié)合綜合評(píng)價(jià)D值的排序，第一類群（耐鹽）：T2、T3和T4；第二類群（中耐鹽）：T1、T5和T7；第三類群（弱耐鹽）：T8；第四類群（鹽敏感）：T6。具體耐鹽性強(qiáng)弱按從強(qiáng)到弱排序：T2＞T4＞T3＞T1＞T7＞T5＞T8＞T6。

表9 蕪菁苗期綜合指標(biāo)值、權(quán)重、D值及綜合評(píng)價(jià)值

圖2 8個(gè)蕪菁品種（系）苗期耐鹽性聚類圖

2.5 不同品種（系）蕪菁萌發(fā)期和苗期耐鹽性評(píng)價(jià)結(jié)果比較

根據(jù)對(duì)比顯示，不同蕪菁品種（系）在不同的生育期所表現(xiàn)出來(lái)的耐鹽性是不一致的，且品種間存在著差異，如表10所示，T2和T4在萌發(fā)期和苗期均表現(xiàn)為耐鹽；T3在萌發(fā)期表現(xiàn)為鹽敏感型，但是在苗期表現(xiàn)為耐鹽；T1和T7在萌發(fā)期和苗期均表現(xiàn)為中等耐鹽；T5在萌發(fā)期表現(xiàn)為鹽敏感，在苗期表現(xiàn)為中等耐鹽；T6在萌發(fā)期表現(xiàn)為中等耐鹽，在苗期表現(xiàn)為鹽敏感；T8在萌發(fā)期和苗期均表現(xiàn)為弱耐鹽。出現(xiàn)這樣現(xiàn)象可能與蕪菁資源在不同生育期的耐鹽機(jī)制有關(guān)系。

表10 不同蕪菁品種（系）萌發(fā)期和苗期耐鹽性聚類分析比較

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

蕪菁萌發(fā)期的鹽害主要體現(xiàn)在鹽溶液破壞了種子吸水膨脹，抑制了種子的發(fā)芽。在苗期植物根系受到鹽害導(dǎo)致細(xì)胞膜破損，引起植物根系活力降低，影響植株生長(zhǎng)[16]。前人對(duì)蕪菁耐鹽性的研究?jī)H在蕪菁種子的萌發(fā)期，施月捷等[10]在研究中發(fā)現(xiàn)蕪菁種子的萌發(fā)對(duì)Na2SO4比較敏感。周宇等[17]在鹽脅迫對(duì)蕪菁種子萌發(fā)的影響的研究中發(fā)現(xiàn)，20 g/L的復(fù)鹽溶液對(duì)蕪菁種子萌發(fā)的抑制效果最為明顯。

本項(xiàng)研究結(jié)果表明，在鹽脅迫下蕪菁萌發(fā)期和苗期的各項(xiàng)指標(biāo)均較對(duì)照低，在這兩個(gè)時(shí)期蕪菁的萌發(fā)和生長(zhǎng)均受到抑制，但部分品種（系）在萌發(fā)期和苗期的耐鹽性不一致，這可能與蕪菁萌發(fā)期和苗期的耐鹽機(jī)制有關(guān)系，這與張國(guó)偉[11]、范娜[18]、張海艷[19]、張金霞等[20]的研究結(jié)果一致。

植物的萌發(fā)期和苗期是對(duì)外界環(huán)境應(yīng)激最強(qiáng)烈的時(shí)期，也是鑒定植物耐鹽性的關(guān)鍵時(shí)期[21]。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，T3、T5和T6在萌發(fā)期和苗期表現(xiàn)的耐鹽性不一致，這種情況占總品種（系）的37.5%，這可能與不同品種（系）在不同的生育階段的耐鹽機(jī)制不同，這與Ashraf[22]的研究一致。但也有些品種（系）如：T1、T2、T4、T7和T8的耐鹽性在萌發(fā)期和苗期是一致的，占品種（系）數(shù)的62.5%，說(shuō)明這種現(xiàn)象是因品種而異的，推測(cè)這與品種（系）遺傳穩(wěn)定性有關(guān)。

3.2 結(jié)論

在鹽脅迫下，不同的蕪菁品種（系）在不同的生育期表現(xiàn)了不同的耐鹽性，在萌發(fā)期和苗期T1、T2、T4、T7、T8耐鹽性表現(xiàn)較為穩(wěn)定，T2和T4綜合表現(xiàn)為耐鹽，T1和T7綜合表現(xiàn)為中等耐鹽，T8綜合表現(xiàn)為弱耐鹽，T2和T4為蕪菁種質(zhì)資源的耐鹽性材料。