19份绿豆种子萌发期耐盐性鉴定与评价

2022-06-27李小雷何瑞超贾学宇鲍红春吴小燕

种子 2022年5期

李小雷，何瑞超，贾学宇，王雪，鲍红春，吴小燕，于卓

(1.内蒙古农业大学农学院, 呼和浩特 010019; 2.内蒙古自治区园艺研究院, 呼和浩特 010010)

绿豆(Vignaradiata(Linn.) Wilczek)为豆科(Leguminosae)豇豆属(Vigna)的一个二倍体栽培种[1]，染色体数为2 n=22，是我国主要的食用豆类之一。绿豆具有丰富的营养价值和较高的药用价值，作为重要的药食兼用作物，在补充人体矿质元素、叶酸以及蛋白质等方面起到积极作用[2]。近年来，随着人们保健意识的增强，有关绿豆营养保健产品也日渐增多，消费量逐年增加，发展前景广阔，绿豆在人类生产生活中扮演着越来越重要的角色[3]。我国绿豆种质资源数量丰富，种类繁多。研究表明，盐度是制约绿豆生产的主要因素之一，而我国绿豆耐盐性种质资源相对较少，耐盐品种选育进程缓慢，因此耐盐性材料的挖掘就显得十分重要[4-5]。通过对绿豆种质的耐盐性进行鉴定与评价，发掘耐盐性强的材料，对优良品种选育，提高品种耐盐性，改良盐碱地具有重要意义。任建华等[6]研究发现，绿豆种子萌发期是盐害的高发期，常伴随死苗和植株生长缓慢的现象。因此，常将其作为早期耐盐性鉴定筛选的关键时期，同时这一时期的鉴定可以通过室内模拟盐渍法来进行，该方法既可节约土地，又能控制单一变量。同时室内模拟盐渍法不受周围环境以及人为、季节等因素的影响，试验所获结果更加直观可靠[7-8]。

关于绿豆耐盐性鉴定的方法报道相对较少，但绿豆耐盐性材料的筛选又迫在眉睫，因此亟待提出新的评价方法来弥补当前的空白[9-10]。目前，研究者常以不同材料间的育种需求为依据，制定不同耐盐性评价方法，常见的方法主要有聚类分析法和隶属函数法[11-13]。同时指标间相互结合的方法也成为公认的最可靠，最方便的方法之一[14-15]。本研究以6个不同梯度的NaCl溶液为盐胁迫处理，采用隶属函数法探究19份材料间的种子萌发期耐盐情况，以期为耐盐性种质利用及抗盐新品种的选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

19份参试材料编号、名称、产地详见表1。

表1 参试材料信息Table 1 Information on participating materials

1.2 试验方法

参照王乐政等[16]的研究方法，设0(ck)、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%等6个NaCl浓度梯度，3次重复。试验前，选取籽粒大小一致饱满的种子25粒，经75%酒精消毒60 s，无菌水冲洗3次后放于垫有2层滤纸的培养皿中，同时加入15 mL相应浓度的溶液。待前期准备工作完成后将其放入培养箱中，并将培养箱光周期设为18 h，暗周期设为6 h，白天温度为25 ℃，夜间为22 ℃。采用称重法，每日及时补充无菌水，以确保各处理间的浓度保持不变[17-19]。自第2天起每24 h记录一次种子发芽情况，连续2 d发芽数相同时停止计数。发芽标准为胚根与种子等长时即为发芽。统计结束后随机取5株测量其鲜重[20]。

1.3 测定指标及方法

发芽率(%)=(试验结束后发芽的种子/参试种子数)×100 %；

发芽指数=∑(Gt/Dt)，Gt为天发芽数，Dt为相应的天数；

发芽势(%)=(种子第4天发芽数/参试种子数)×100%;

各指标相对值=盐胁迫下的测定值/ck的测定值。

当平均相对发芽率降至75%以下时为耐盐适宜浓度，平均相对发芽率降至50%以下时为半致死浓度，致死浓度为平均相对发芽率下降至10 %以下。

1.4 耐盐评价方法及数据处理

利用SPSS 25.0统计分析软件进行方差分析。耐盐性评价方法则采用隶属函数法[21]。利用DPS 7.05软件进行Logistic方程拟合[16]。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对种子相对发芽率的影响

如表2所，在不同盐浓度下，各材料的相对发芽率分别为94.72%、92.04%、71.59%、35.85%、8.37%。随着盐浓度的增加，相对发芽率呈下降趋势。0.6%、0.8%盐浓度对发芽率影响较小。1.0%浓度下各材料的平均相对发芽率低于75%，1.4%浓度下相对发芽率低于10%。由此可知，1.0%盐浓度能够较好地反映各材料的耐盐性。

表2 盐胁迫下参试材料种子相对发芽率的变化Table 2 The change of relative germination rate of seeds of test materials under salt stress

2.2 盐胁迫对种子相对活力指数的影响

各材料相对活力指数如表3所，不同浓度下的相对活力指数分别为58.67%、47.50%、23.55%、7.73%、1.93%，随着盐浓度的升高，相对活力指数不断下降，但降幅明显大于相对发芽率。由此可知，盐胁迫对种子的相对活力指数影响较大(图1)。

表3 盐胁迫下参试材料种子相对活力指数的变化Table 3 Development of relative seed vigor indices of test materials under salt stress

注：a为3号材料；b为9号材料；c为10号材料。图1 不同盐浓度下种子发芽情况Fig.1 Different salt concentrations for seed germination

2.3 基于种子相对发芽率的回归分析

相对发芽率回归分析(表4)表明，绿豆的相对发芽率与盐胁迫浓度成Logistic负相关，平均相关系数为0.999 6。19份材料的耐盐适宜浓度在0.819 2%～1.100 3%之间，平均为0.983 4%。半致死浓度变幅在0.971 5%～1.192 2%之间，平均为1.123 9%，致死浓度变幅介于1.088 9%～1.490 3%之间，平均为1.389 8%，这与相对发芽率研究结果基本一致。

表4 盐胁迫下参试材料相对发芽率的Logistic方程及种子耐盐性分析Table 4 The Logistic equation of relative germination rate of test materials under salt stress and analysis of salt tolerance of seeds

2.4 盐胁迫对种子相对发芽指数的影响

如表5所，不同盐浓度下平均相对发芽指数分别为76.53%、74.59%、39.1%、15.4%、3.28%。其中相对发芽指数随着盐浓度的升高呈先上升后下降的材料有绿霸1号、小明绿豆、河引1号、黄绿豆、广育密荚9760、绿宝石、洮绿9号，其余材料随着盐浓度的升高相对发芽指数呈下降趋势。研究表明，各材料间的相对发芽指数存在显著差异(p<0.05)，当盐浓度为1.0%时，大明绿豆和鑫绿1号相对发芽指数为55.97%、54.26%，其余材料的相对发芽指数均低于50%。小明绿豆相对发芽指数下降幅度最大，较ck下降81.78%。

表5 盐胁迫下参试材料种子相对发芽指数的变化Table 5 The changes of relative germination index of seeds of test materials under salt stress

2.5 盐胁迫对种子相对发芽势的影响

由表6可知，各材料的相对发芽势在不同盐浓度下的均值分别为96.04%、90%、49.88%、15.7%、1.78%。种子相对发芽势随盐浓度的升高而下降。研究表明，低于0.8%的盐浓度对种子相对发芽势影响较小。其中0.6%盐浓度下，河引1号的相对发芽势高于ck，可以看出0.6%盐浓度对河引1号的发芽有促进作用。1.0%盐浓度下，小明绿豆相对发芽势下降最快，较ck下降93.94%，由此可知，该材料对1.0%的盐浓度最敏感。

表6 盐胁迫下参试材料种子相对发芽势的变化Table 6 The changes in the relative germination potential of seeds of the test materials under salt stress

2.6 参试材料耐盐性综合评价

目前，模糊隶属函数法已成为评价种质资源耐盐性的主要方法之一，其均值越大表明耐盐性越强，反之越弱。根据绿豆种子相对发芽率、相对发芽势、相对活力指数、相对发芽指数、耐盐适宜浓度、半致死浓度和致死浓度7个指标综合评价出19份材料耐盐性，由高到低分别为：广育密荚9760、鑫绿1号、厚绿1号、大明绿豆、绿宝石、丰绿1号、大至绿豆王、洮绿9号、河引1号、密荚王、黄绿豆、绿霸1号、绿丰2号、徐科绿豆、绿小豆、消暑绿豆、布鲁克绿1号、东北绿豆、小明绿豆。其中4份材料隶属均值大于0.7，具有较高的耐盐性。小明绿豆的隶属均值仅为0.14，属于盐分敏感类型(表7)。

表7 19份参试材料耐盐性综合评价Table 7 Comprehensive evaluation of salt tolerance of 19 test materials

3 讨论

绿豆作为中等抗旱、低耐盐的作物，目前在耐盐材料筛选方面亟待取得突破成就[22]。张涛等[23]研究发现，盐胁迫会迫使种子再度进入生理休眠期，从而影响种子出苗。目前，有关盐分对种子萌发的影响主要有以下两种观点，一是盐分对种子的萌发有抑制作用，随着浓度的增加抑制效果更加明显；二是低盐对种子萌发有刺激作用，高盐环境下对种子萌发有抑制作用[24-27]。本试验对参试材料的相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数研究发现，随着盐浓度的增高种子的萌发均受到不同程度的抑制作用，低浓度下各指标并未出现高于对照的现象，这与王乐政等[16]的研究结果一致。当浓度为1%时，参试材料间的相对值会发生明显变化，其中以小明绿豆和东北绿豆最为明显，各项相对指标呈直线下降，这一结果说明，2份材料对盐分敏感程度高于其他材料。

试验通过拟定Logistic方程预测各参试材料的耐盐适宜浓度、半致死浓度以及致死浓度。结果表明，0.983 4%可作为参试材料的耐盐适宜浓度，这与试验测得1.0%为参试材料的耐盐适宜浓度结果几乎一致。因此，该浓度可作为参试材料的耐盐临界值，从而指导育种实践；但这一结果低于王乐政等[16]提出的1.2%为14个绿豆材料的耐盐适宜浓度。原因可能是材料间的耐盐性差异较为明显，致使相对发芽率数值降低。

隶属函数分析法是一种将多个指标进行综合分析的新方法，利用该方法既可直观地评价植物抗逆性的强弱，又可克服单一指标评价的局限性。本试验利用绿豆种子相对发芽率、相对发芽势、相对活力指数、相对发芽指数、耐盐适宜浓度、半致死浓度和致死浓度7个指标对19份参试材料进行综合性耐盐性评价，认为隶属均值越高则说明耐盐性越强，且材料的隶属均值大于0.5时可作为耐盐材料推广。本研究表明，耐盐性材料有14份，高耐盐性(隶属均值>0.7)材料有4份，其中3份来自内蒙古，1份来自山西。这为后期耐盐品种的培育提供了理论基础。