辣椒耐盐种质资源评价

刁卫平 潘宝贵 郭广君 高长洲 高海涛 刘金兵 王述彬*

（1.江苏省农业科学院蔬菜研究所/江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室， 南京210014； 2.江苏苏润种业股份有限公司， 江苏沛县 221636）

辣椒作为一种具有重要经济价值的蔬菜作物[1]，在我国种植面积每年稳定在213.33万hm2（3 200万亩），年总产量约6 400万t，种植面积和消费量均位居蔬菜榜首[2-3]。辣椒具有种植效益高，成熟周期短的优点，近年来成为帮助农民脱贫致富的主要经济作物，在调整农产品结构与产业化开发方面具有重要作用[4-5]。由于工业污染加剧、过度施用化肥农药以及农业设施的快速发展，土壤盐渍化程度不断加剧，已经成为我国设施蔬菜产业普遍存在的问题，制约了辣椒产业的稳健发展[6]。因此，筛选鉴定优异耐盐种质、培育耐盐新品种对辣椒产业的可持续发展具有非常重要的意义。

江苏省农业科学院蔬菜研究所辣椒课题组前期对辣椒4个栽培种23份种质资源种子萌发期耐盐性差异进行评价后获得了3份耐盐和4份敏盐材料[7]。本研究进一步对前期获得的13份耐盐能力不同的辣椒种质为试验材料，高浓度的NaCl溶液处理种子后对种子相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对盐害率进行分析，并利用隶属函数法对其进行综合评价，以期筛选出耐盐能力强的辣椒种质材料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

江苏省农业科学院蔬菜研究所辣椒课题组前期利用不同浓度NaCl溶液（0、30、60、90、120、150和180 mmol/L）对辣椒4个栽培种23份辣椒种质进行萌发期耐盐性差异分析及评价[7]。本试验在此基础上选取其中不同耐盐性的辣椒种质13份（表1），由江苏省农业科学院蔬菜研究所辣椒课题组提供。

表1 13 份辣椒种质资源信息Table 1 Information of thirteen pepper germplasm resources

1.2 材料处理

每份试验材料挑选大小一致、熟籽粒饱满的种子600粒，用5%的次氯酸钠溶液进行20 min消毒，再用纯净水反复冲洗干净后待用。取直径为9 cm的培养皿，覆盖两层滤纸，将种子置于滤纸上，用不同浓度的NaCl溶液（180、210、240、270、300、330、360、390、420 mmol/L）处理，用纯水为对照处理。每组处理重复3次，每次重复20粒，均匀排列；每个培养皿加入5 mL不同浓度的NaCl溶液或纯净水。培养皿置于人工气候室，在（28±1）℃黑暗条件下处理发芽，隔两天更换滤纸和溶液，保持溶液浓度恒定[7]。

1.3 指标测量和计算

每天于相同时间观察种子的出芽情况，以胚根突破种皮长度达到种子直径的1/2作为发芽标志，记录种子的发芽数。以6 d的发芽数计算相对发芽势；以第14 d的发芽数计算相对发芽率、相对发芽指数和相对盐害率[8]。相关指标的计算公式如下：

发芽率(%)＝(发芽粒数/供试粒数)×100；

相对发芽率(%)＝盐处理发芽种子数/对照发芽种子数×100；

相对发芽势(%)＝盐处理初期的发芽种子总数/对照初期发芽种子总数×100；

相对发芽指数(%)＝盐处理发芽指数/对照发芽指数×100；

发芽指数＝∑(Gt/Dt)。其中：Gt为t日的发芽数；Dt为日数；

相对盐害率(%)＝［（对照发芽率－处理发芽率）/对照发芽率］×100。

S50%值为相对发芽率达到50%时的盐度S（mmol/L）。

1.4 数据分析

利用Microsoft Excel 2010和DPS9.01统计软件进行数据的统计和分析，差异显著性测验采用Tukey法。隶属函数值计算参照高晶霞等[9]的方法，试验指标的胁迫指数＝胁迫下指标值/对照指标值。聚类分析采用欧氏距离类平均法(UPGMA)。

当评价指标与耐盐性呈正相关关系时，耐盐隶属函数值的计算公式为：

当评价指标与耐盐性呈负相关关系时，通过反隶属函数计算其胁迫隶属函数值，公式为：

上式中：X′ij表示i品种的j指标的耐盐隶属函数值；Xjmax为各品种j指标的最大值；Xjmin为各品种j指标的最小值[10]。

2 结果与分析

2.1 高盐胁迫对辣椒材料相对发芽率的影响

从表2可看出，随着盐浓度升高，所有试验材料相对发芽率都呈缓慢下降趋势，说明盐胁迫对辣椒种子发芽具有抑制作用。其中1号敏盐材料完全不能正常发芽，表明其对高盐处理很敏感。2号敏盐材料的相对发芽率在270 mmol/L高盐处理下已不到10 %（P＜0.01），而11和13号耐盐材料的相对发芽率仍能高达90%以上。在180、210 mmol/L高盐浓度条件下，发现7、9、10、11、12、13号耐盐材料的相对发芽率都维持在90 %以上（P＞ 0.05）， 可 当 NaCl浓 度 达 到 240 mmol/L时，发现7和9号耐盐材料的相对发芽率分别由93.33%和91.48%急速下降至61.67%和74.26%（P＜0.01）。此外，对耐盐种质10、11、12、13号继续加大盐浓度处理后发现，在NaCl浓度为360 mmol/L条件下时，11、13号耐盐材料的相对发芽率仍达到50 %以上。通过观察S50%值，发现这4份种质的S50%值均超过300 mmol/L，其中11和13号的S50 %值分别为379.26和369.67 mmol/L，说明这2份种质具有超强耐盐性。

表2 高盐处理对不同辣椒材料相对发芽率的影响Table 2 Effect of high salt treatment on relative germination rate of different pepper varieties

2.2 高盐胁迫对辣椒材料相对发芽势的影响

从表3可看出，随着盐浓度升高，所有材料相对发芽势都呈显著下降的趋势，说明辣椒种子萌发受到高盐胁迫的显著抑制。不同辣椒种质对高盐胁迫的响应机理相似，1号敏盐材料不能发芽。在210 mmol/L高盐浓度处理下，2号敏盐材料相对发芽势仅为3.7 %（P＜0.01），而11、12和13号耐盐材料的相对发芽势仍维持在80 %以上（P＞0.05）。当盐浓度增加到240 mmol/L时，9号材料相对发芽势相比210 mmol/L盐浓度时下降幅度高达95.6 %（P＜0.01），12、13号材料相对发芽势下降幅度分别为48.8 %和8.3 %（P＜0.01）。当盐浓度增加到270 mmol/L时，11、13号材料的相对发芽势仍在70.0%以上（P＞0.05），说明11、13号试验材料对高盐胁迫适应性强，在较高盐胁迫下仍具有较高初期发芽能力，虽然12号试验材料具有较高相对发芽率，但是在较高盐浓度条件下初期发芽能力较差。进一步对10、11、12、13号试验材料提高盐浓度处理，发现当盐浓度达到300 mmol/L时，所有辣椒种质材料种子萌发初期发芽能力都受到了强烈的抑制。

表3 NaCl处理对不同辣椒材料相对发芽势的影响Table 3 Effect of high salt treatment on relative germination potential of different pepper varieties

2.3 高盐胁迫对辣椒材料相对发芽指数的影响

从表4可看出，随着盐浓度升高，所有试验材料相对发芽指数都呈现缓慢下降趋势，2号敏盐材料整体发芽指数较低，且下降迅速，在NaCl浓度为240 mmol/L条件下相对发芽指数仅为2.52 %（P＜0.01），而在此高盐浓度下的10、11、13号耐盐材料的相对发芽指数均在60 %以上（P＞0.05）。此外，对10、11、12、13号试验材料加大盐处理浓度后发现，在360 mmol/L NaCl浓度条件下，11、13号材料相对发芽指数仍在10 %以上。通过观察S50%值，发现4份种质的S50 %值均在240 mmol/L以上，其中11、13号的S50%值分别为254.84、279.87 mmol/L，说明这2份种质在高盐条件下具有较高的活力和耐盐性。

表4 高盐处理对不同辣椒材料相对发芽指数的影响Table 4 Effect of high salt treatment on relative germination index of different pepper varieties

2.4 高盐胁迫对辣椒材料相对盐害率的影响

相对盐害率可反映种子萌发阶段的耐盐程度，数值越高，试验材料耐盐性越差。从表5可以看出，随着盐浓度的升高，试验材料的相对盐害率总体呈逐渐增加的趋势，且不同试验材料对盐胁迫响应机理不同。1号敏盐试材相对盐害率在NaCl浓度为180 mmol/L时达到100 %（P＞0.05）。盐浓度240 mmol/L条件下，2号敏盐材料的相对盐害率高达91.32 %（P＜0.01），但耐盐性强的10、11、12、13号这4份材料的相对盐害率均在10 %以下（P＞0.05），其中11号试验材料相对盐害率仅为3.67 %，说明敏盐和耐盐材料在盐胁迫耐受性有显著差异。

从表5中还可看出，对于2、4、7、9号试验材料，当NaCl浓度从210 mmol/L增加到240 mmol/L时，相对盐害率迅速上升（P＜0.01），但是耐盐性强的试验材料相对盐害率仍可以在低范围内保持平衡。此外，进一步加大盐处理浓度后发现，10、11号试材在NaCl浓度为360 mmol/L条件下仍能维持低于50%的相对盐害率，而12、13号试材在NaCl浓度由330 mmol/L增加到360 mmol/L过程中相对盐害率呈快速上升的趋势（P＜0.01），说明不同耐盐种质在耐盐胁迫方面也有不同的具体特点。

表5 NaCl处理对不同辣椒材料相对盐害率的影响Table 5 Effect of high salt treatment on relative rate of salt injury of different pepper varieties

2.5 不同辣椒种子发芽期耐盐性相关指标差异分析

对13份辣椒种质材料的相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对盐害率4个耐盐指标两两进行相关性分析（表6），发现4个指标之间均存在不同程度的极显著（P＜0.01）相关关系。其中，相对发芽率、相对发芽势和相对发芽指数3个指标间互为极显著正相关关系，相对盐害率与其他3个指标间互为极显著负相关关系。辣椒的耐盐能力受到多基因协调控制，为了更准确真实的反应辣椒种质材料的耐盐性，还需对4个耐盐指标进行综合分析。

表6 盐胁迫下辣椒种子萌发不同耐盐指标间的相关分析Table 6 Correlation analysis of different salt tolerance indexes of pepper seed germination under salt stress

2.6 辣椒种子萌发期耐盐性综合评价

随着盐浓度的升高，发现不同辣椒种质材料间耐盐性存在明显差异，采用模糊数学中隶属函数法对13份辣椒种质材料的4个耐盐指标进行综合分析，计算出隶属函数平均值，进行排名（表7）。平均隶属函数值越大，说明该辣椒种质越耐盐，反之则不耐盐。由表7可知，盐胁迫下辣椒材料各指标的平均隶属函数值范围在0～0.83之间，根据平均隶属函数值大小排列，13号种质材料排在第1位，综合耐盐能力最强；1号种质材料排在末位，综合耐盐能力最弱。

表7 盐胁迫下辣椒材料各指标的隶属函数值及排序Table 7 Membership function value and rank of each index of pepper under salt stress

2.7 13份辣椒材料耐盐性聚类分析

在180～420 mmol/L高盐浓度处理下，以13份辣椒材料的平均隶属函数值为基础，采用类平均法（UPGMA）进行聚类分析。如图1所示，在欧式距离0.65处可将试验材料分为三大类，第Ⅰ类包含11、13号2份种质材料，属于极耐盐材料；第Ⅱ类包括3、4、5、6、7、8、9、10、12号9份种质材料，归为耐盐性强材料；第Ⅲ类包括1、2号2份种质材料，属于敏盐性材料。

图1 辣椒种质资源耐盐性聚类分析Fig.1 Salt tolerance clustering analysis of pepper germplasm resources

3 讨论

目前蔬菜作物芽期耐盐性鉴定指标主要有发芽势、发芽率、相对发芽率、发芽指数、相对发芽指数、萌发活力指数和相对萌发活力指数等。前期课题组对辣椒4个栽培种23份种质材料进行了耐盐性初步研究[7]，本试验在此基础上以13份辣椒耐盐能力不同的种质为试验材料，对其进行180、210、240、270、300、330、360、390 和 420 mmol/L 一系列高盐处理。结果表明随着盐浓度的增加，辣椒种质的发芽率越来越低，高盐胁迫能明显抑制种子发芽，但不同辣椒材料在高盐处理下的发芽情况存在很大差异。本试验筛选到2份耐盐特异辣椒种质PI201224和PI201239，它们在270 mmol/L高盐浓度处理下，相对发芽势仍能达到70.00 %以上，说明它们对高盐胁迫适应性强，具有较好的初期发芽能力。同时，PI201224和PI201239的相对发芽率S50%分别达到369.67和379.26 mmol/L，说明它们在高盐条件下具有较高的发芽能力和极强的耐盐能力，这两份材料是目前现有报道中最耐盐的辣椒种质。

大量研究发现盐胁迫对种子萌发具有抑制作用[11-12]。李妍等[13]认为高盐抑制种子萌发可能是由于高浓度Na+产生的毒害作用；陆怡等[14]认为高盐抑制种子萌发也可能是由于Na+过高抑制了根系对K+、Ca+等的吸收，引起渗透胁迫，造成细胞膜损伤，干扰植物的正常生长。多数研究发现，不同植物或植物不同品种对盐胁迫的敏感程度和耐盐能力也不同[15]。顾闽峰等[16]用不同浓度的NaCl处理了8个辣椒品种，结果表明，在不同浓度NaCl处理下，辣椒不同品种间种子萌发差异显著。本试验研究结果与顾闽峰等的研究结果一致。

本试验利用隶属函数法和聚类分析对13份辣椒种质材料进行综合评价，在欧式距离0.65处将13份种质材料分为3类，在180～420 mmol/L盐胁迫处理下，极耐盐材料（Ⅰ）包括PI201224和PI201239；耐盐性强材料（Ⅱ）包括PI585251、PI357486、Grif9108、PI201248、PI368435、Grif9238、2017D083、PI241650和 PI339033；敏盐材料（Ⅲ）包括PI438643和PI640902。为了更加全面反映辣椒种质材料的耐盐能力，还需要进一步对不同生长阶段的耐盐性进行评价与比较。