15种柳树苗期耐盐性评价

郭 聪，张 健，马祥建，李玉娟，王 莹，谈 峰，李 敏

(江苏沿江地区农业科学研究所，南通 226541)

全球有8.0×109hm2以上的土地是盐渍土[1]，其中，中国盐渍土面积约为2.7×107hm2[2]。高盐影响细胞代谢和离子平衡[3]，抑制植物的生长发育，严重限制农业生产。研究表明，不同的作物或者品种之间的耐盐性存在巨大的差异[4-5]，挖掘农作物耐盐能力以及筛选和培育耐盐品种，能够有效开发和利用盐碱地[6]，对盐碱地绿化和改良意义重大。

柳树(SalixL.)为杨柳科，种质资源丰富，全球有柳树品种500 种以上，主要集中在亚热带区域和中国南方地区，我国柳树品种达256种[7-8]。柳树抗逆性强，在水土保持、盐碱地改造和城市园林绿化等方面有着广阔的应用前景[9]。近几年来，在柳树的遗传图谱构建、耐盐QTL分析、耐盐生理研究及耐盐基因的克隆等方面取得了重大的突破[5，10-12]。本研究通过对15种柳树的耐盐性进行隶属函数值和聚类分析，以期为柳树耐盐性鉴定和耐盐机理研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

从江苏沿江地区农业科学研究所园林研究室柳树资源圃中选择旱柳、龙柳、金丝垂柳、垂柳、 红腺柳、‘9901’‘海柳1号’‘盐柳1号’‘吉林85-68’‘吉林85-70’、LA1401、LA1402、LY-01、LY-02、LY-03作为试验材料。

1.2 试验设计

试验于2017年10月在江苏沿江地区农业科学研究所园林研究室进行。选择一年生、粗细一致、无病虫害的柳树插穗进行水培培养，NaCl培养液浓度设定 0(CK)、50 mmolL、100 mmolL和150 mmolL共 4个处理，每处理种植 5 棵，重复 3次，置入昼夜温度25℃21℃、相对湿度80%±2%、光照强度2 100 lx、光照时间12 h的人工光照气候室中，培养 20 d 后测定相关指标。

1.3 指标测定

盐胁迫 20 d 时，测定植株根数、根长、最长根、地上部分干鲜重和地下部分干鲜重。

1.4 数据处理

隶属函数法的具体计算方法如下：

(1)各指标的隶属函数值[6]

某一指标与耐盐性呈正相关：X(u)=(X-Xmin)(Xmax-Xmin)

某一指标与耐盐性呈负相关：X(u)=1-(X-Xmin)(Xmax-Xmin)

式中：X表示某一柳树某一指标的测定值；Xmax表示某一指标所有柳树测定值中的最大值；Xmin表示该指标中的最小值。

(2)隶属度平均值为每种柳树的各项耐盐指标的隶属度值的平均值[14]。隶属度平均值越大，柳树的耐盐力越低。

1.5 聚类分析法

利用统计软件SPSS 19.0进行聚类分析，聚类方法为Ward法(即离差平方和法)[15]。树状图中距离越近表示他们的耐盐性越相似。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对不同柳树苗期的影响

由图1、图2和图3可知，随着盐溶液浓度的提高，大部分柳树的盐害系数升高。在100 mmolL NaCl处理下，大部分柳树的盐害系数在80%左右，在150 mmolL NaCl处理下，绝大数柳树都接近100%。另外，红腺柳在CK处理下，能够正常的生根和发芽，然而在50 mmolL、100 mmolL和150 mmolL NaCl处理下并没有发现生根和发芽的情况，各个指标的盐害系数均为100%，说明盐胁迫严重抑制了红腺柳的生长。

2.2 50 mmolL NaCl溶液对柳树苗期盐害系数隶属函数值的影响及相关性

如表2所示，柳树根部根数、根长、最长根3个指标之间、地上鲜重和地上干重之间、地下鲜重和地下干重之间的盐害系数隶属函数值相关性均达到极显著水平。柳树根部的3个指标与地上鲜干重之间的盐害系数隶属函数值相关性达到显著水平，与地下鲜干重之间达到极显著水平。而地上鲜重与地下鲜重之间差异达到极显著水平，地上干重与地下干重之间差异达到显著水平，地上鲜重与地下干重之间和地上干重和地下鲜重之间差异不显著。进一步表明盐胁迫严重影响了柳树根部的生长发育，进而抑制了茎和叶的生长。

表1 50 mmolL NaCl对柳树苗期各指标盐害系数隶属函数值的影响

Table 1 Effects of 50 mmolL NaCl on the subjection values of salt toxicity coefficients of indices at wollow seedling stage

表1 50 mmolL NaCl对柳树苗期各指标盐害系数隶属函数值的影响

品种 根数根长最长根地上鲜重地下鲜重地上干重地下干重平均值排序旱柳1.000 f 1.000 d 1.000 f 0.000 abcdefgh 0.890 cd 0.524 abcdef 0.925 bc 0.585 4 ‘9901’0.042 a 0.895 a 0.151 a 0.034 ab 0.350 a 0.135 b 1.000 a 0.380 10‘海柳1号’0.229 bc 0.224 bc 0.037 bcd 0.260 a 0.843 d 0.294 a 0.205 c 0.400 9龙柳0.273 b 0.426 b 0.277 bc 0.338 cde 0.188 bc 0.312 bc 0.325 b 0.291 11金丝垂柳0.345 de 0.528 d 0.367 e 0.527 defgh 0.462 d 0.239 bcde 0.573 c 0.450 8垂柳0.142 ef 0.480 d 0.270 ef 1.000 h 1.000 d 1.000 f 1.000 c 1.000 1‘盐柳1号’0.209 de 0.365 cd 0.209 bcd 0.339 bcd 0.000 d 0.390 bcd 0.065 c 0.199 13‘吉林85-68’0.242 ef 0.442 d 0.273 e 0.246 efgh 0.606 d 0.990 cdef 0.101 c 0.485 7‘吉林85-70’0.000 cd 0.017 bc 0.220 abc 0.250 bc 0.009 d 0.081 b 0.186 c 0.132 14红腺柳1.000 f 1.000 d 1.000 f 1.000 h 1.000 d 1.000 f 1.000 c 1.000 1LA14010.007 a 0.058 a 0.182 ab 0.987 cdefg 0.683 b 0.852 bc 0.366 a 0.722 2LA14020.098 a 0.110 a 0.128 a 0.011 cdef 0.179 b 0.047 bc 0.659 a 0.224 12LY-010.792 def 0.986 cd 0.049 cde 0.887 fgh 0.688 cd 0.662 ef 0.375 bc 0.653 3LY-020.084 de 0.000 d 0.207 de 0.739 efgh 0.283 d 0.747 def 0.176 c 0.486 6LY-030.260 ef 0.320 d 0.000 de 0.335 gh 0.259 d 1.000 def 0.704 c 0.575 5

注：同列不同字母表示差异显著(P<0.05)

表2 50 mmolL NaCl对柳树苗期各指标盐害系数隶属函数值的相关性

Table 2 Correlation of 50 mmolL NaCl on the subjection values of salt toxicity coefficients of indices at wollow seedling stage

表2 50 mmolL NaCl对柳树苗期各指标盐害系数隶属函数值的相关性

根数根长最长根地上鲜重地下鲜重地上干重地下干重根数1根长0.916**1最长根0.616**0.796**1地上鲜重0.212*0.1560.1251地下鲜重0.527**0.510**0.335**0.243**1地上干重0.168*0.1500.1320.835**0.1681地下干重0.459**0.495**0.405**0.1430.664**0.181*1

注：**表示在0.01水平上显著相关；*表示在0.05水平上显著相关

2.3 柳树苗期耐盐性聚类分析

将每种柳树的平均隶属函数值采用SPSS软件进行聚类分析，最终将15种柳树分为4类(图4)。第①类为高等耐盐柳树，分别为‘盐柳1号’、LA1402、龙柳和‘吉林85-70’，平均隶属函数值均小于0.300。第②类为中等耐盐柳树，分别为‘9901’‘海柳1号’‘吉林85-68’、LY-02和金丝垂柳，平均隶属函数值范围为0.300—0.500。第③类为低等耐盐柳树，分别为旱柳、LY-03、LA1401和LY-01，平均隶属函数值范围为0.500—0.800。第④类为敏盐柳树，分别为垂柳和红腺柳，平均隶属函数值均为1.000。这与根据盐害系数隶属函数值的耐盐能力评价结果较一致。

3 讨论

本研究中，盐胁迫下15种柳树的生长均受到不同程度地抑制。随着盐浓度的增加，其根长、根数、最长根、地上鲜重、地上干重、地下鲜重以及地下干重的盐害系数均越来越高，这与李敏[12]和赵可夫[18]的研究结果一致。通过对15种柳树苗期的平均盐害系数隶属函数值进行聚类分析，筛选出4类不同耐盐程度的柳树。其中，‘9901’的耐盐程度高于旱柳的耐盐程度，这与李敏的研究结果一致[12]。

盐胁迫影响根生长发育和形态结构，改变根吸收水分和离子的能力，导致激素等信号的产生，进而影响植物地上部的生长[19]。李妍[20]对苏丹草耐盐性的研究及李景欣等[21]对黄芪耐盐性的研究均表明低浓度盐胁迫下，种子萌发或幼苗生长受到促进作用。本试验中，‘9901’的根数、根长、最长根、地下鲜干重的盐害系数值表明，低盐浓度促进其根长生长，随着NaCl浓度的升高其根长生长受到抑制，与前人结论相符。这种现象可能与低盐能够促进植物细胞膜的渗透调节，进而启动植物发育有关[22]，但关于启动这一过程的分子机制则需要进一步研究。经聚类分析所得敏盐和低等耐盐柳树随着盐浓度的升高，其根长的生长受到了抑制，大多数在100 mmolL NaCl处理时趋于死亡。

4 结论

本研究中，通过盐胁迫模拟，得到柳树耐盐性鉴定的最佳浓度为50 mmolL。在50 mmolL NaCl处理下，6种柳树(红腺柳、垂柳、LA1401、LY-01、旱柳以及LY-03)的隶属函数值的均值比较大，说明这6种柳树的耐盐能力比较弱；大部分指标之间的盐害系数隶属函数值的相关性达到了显著或者极显著水平。聚类分析结果表明15种柳树可以分为4类，包括4种高等耐盐柳树、5种中等耐盐柳树、4种低等耐盐柳树以及2种敏盐柳树。