33 份旱黄瓜种子萌发期抗旱性鉴定

周国彦，谢 洋，邢雨蒙，银珊珊，闫立英，武春成

（河北省特色园艺种质挖掘与创新利用重点实验室·河北科技师范学院园艺科技学院 河北秦皇岛 066004）

黄瓜为葫芦科黄瓜属一年生草本植物，是世界第三大蔬菜作物[1]。FAO 统计数据显示，2020 年我国黄瓜栽培面积127 万hm2，产量7336 万t，分别占世界的56.4%和81.2%[2]。黄瓜起源于温暖湿润的喜马拉雅山南麓热带雨林地区，叶片大、根系浅且对水分极为敏感，喜湿、怕涝、不耐旱，要求土壤相对持水量85%～95%，空气相对持水量80%～90%[3]。干旱胁迫会使黄瓜光合作用减弱、抗氧化系统受损，造成植株生长受到抑制，产量严重受损[4]。因此筛选适宜的抗（耐）旱黄瓜品种对黄瓜栽培生产具有重要意义。

种子萌发是开花植物生活史中的一个关键阶段，受植物体内多种信号物质和外界环境因子的调控，与幼苗成活、器官发育等都有密切关系[5]。适量的水分、充足的氧气和适宜的温度等环境条件是种子萌发所必需的，只有正常萌发的种子才有可能发育成正常的植株[6]。种子萌发过程中缺水会导致种子萌发时间延长，甚至不萌发[78]。前人研究表明，干旱胁迫会不同程度地抑制黄瓜萌发期胚根、胚芽的生长，降低其发芽势、发芽率、发芽指数，并且各品种间存在差异[8]。前人研究主要集中在干旱胁迫对黄瓜农艺性状、光合特性等指标响应方面，而黄瓜种子萌发期抗旱性鉴定的相关研究鲜见报道[9-11]。

旱黄瓜又称华南型黄瓜，口感脆嫩，清香味浓郁，深受消费者喜爱。目前，河北省黄瓜逐渐形成了“一带三区”产业发展布局，在秦皇岛、唐山地区形成了以昌黎县、乐亭县为中心的冀东北旱黄瓜优势产业带。昌黎县作为河北省旱黄瓜优势区，但仍存在着品种混乱、高端品种少、栽培过程中耗水量大的问题，限制了旱黄瓜产业发展。培育和推广耐旱节水优良旱黄瓜品种，提高品种的抗旱性，是开发生物节水潜力、摆脱水缺乏、减少干旱带来损失的有效途径。因室内环境条件的可控性强，研究萌发期品种抗旱性，多数是在室内用PEG-6000 模拟干旱环境以保证试验结果的可靠性[12-13]。因此，笔者利用所在课题前期模拟干旱的最佳筛选浓度15% PEG-6000（未发表）对33 份旱黄瓜品种资源进行萌发期抗旱性鉴定与筛选，并利用模糊隶属函数法对种子萌发5 个相关指标进行综合性评价，以期为旱黄瓜抗旱性鉴定和评价提供可靠的指标和方法，同时为旱黄瓜抗旱育种提供种质资源和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用33 份旱黄瓜品种详见表1。

表1 33 份旱黄瓜品种信息

1.2 试验设计

试验于2022 年3—5 月在河北科技师范学院园艺中心实验室进行。将挑选籽粒饱满均匀一致的种子各30 粒，进行2 h 吸胀后，自然晾干。分别将其置于铺有滤纸并加入10 mL 15%PEG-6000 溶液（胁迫处理）和去离子水溶液（对照）的培养皿中，28 ℃恒温催芽，定期补充等量相应溶液保证滤纸湿润。每日调查种子发芽数，2 d 后统计发芽势，3 d后统计发芽率，4 d 后统计芽长和总鲜质量等性状指标，计算发芽势、发芽率、相对发芽率、相对发芽势、种子萌发抗旱指数、发芽指数、萌发胁迫指数、芽长、总鲜质量、活力指数、活力抗旱指数等指标。试验重复2 次，计算方法如下：

萌发抗旱指数（GDRI）=胁迫种子萌发指数（PIS）/对照种子萌发指数（PIC）[14]；其中PI=（1.00）nd1+（0.75）nd2+（0.50）nd3+（0.25）nd4；nd1、nd2、nd3、nd4分别为第1、2、3、4 d 的种子萌发率，1.00、0.75、0.50、0.25 分别为相应萌发时间所赋予的抗旱系数。

1.3 数据分析及抗旱性评价

利用模糊隶属函数法对相对发芽势、相对发芽率、萌发抗旱指数、萌发胁迫指数、活力抗旱指数等种子萌发5 个相关指标进行综合性评价，模糊隶属函数值参考武新娟等[16]计算方法。试验数据通过DPS 分析软件进行单因素方差分析后做平均值多重比较（Duncan）和变异系数分析，利用Microsoft Excel 2010 软件进行分析与作图。

2 结果与分析

2.1 旱黄瓜种子萌发相关指标变异系数分析

由表2 可知，33 个品种对照组（CK）与处理组（T）各性状的变异系数差异均达到极显著水平；变异系数为0.194～0.556（处理组）和0.190～0.451（对照组），对照组按变异系数从大到小排序为活力指数>总鲜质量>芽长>发芽指数>发芽势>发芽率，处理组按变异系数从大到小排序为芽长>活力指数>总鲜质量>发芽势>发芽指数>发芽率。相对发芽率、相对发芽势、萌发抗旱指数、萌发胁迫指数及活力抗旱指数等种子萌发相关指标的变异系数介于0.279～0.679 之间，差异均达到极显著水平。结果表明，33 份旱黄瓜材料在种子萌发过程中各相关性状差异显著，该试验抗旱性筛选有着可靠的材料基础。

表2 旱黄瓜品种萌发相关指标分析

2.2 干旱胁迫对相对发芽势和相对发芽率的影响

由表3 可知，新唐山秋瓜、优秀、碧绿节节瓜、碧盈B 型、顶瓜瓜668、天丰翠宝、瓜满园的相对发芽率较高，表现出较强的抗旱能力，而迎春黄瓜、中农翠绿1 号、美玉、吉杂四号的相对发芽率较低，表现出较弱的抗旱能力，其他的属于中度抗旱类型。其中，新唐山秋瓜、优秀、碧绿节节瓜、碧盈B 型、顶瓜瓜668、天丰翠宝的相对发芽势也较高，受胁迫影响较小，表现出较强的抗旱性。

表3 旱黄瓜品种相对发芽势与相对发芽率

2.3 干旱胁迫对萌发抗旱指数、胁迫指数及活力抗旱指数的影响

由表4 可知，新唐山秋瓜、顶瓜瓜668、优秀、脆美188、绿玲珑、碧绿节节瓜、旱宝5 号、碧盈B 型、天丰翠宝、田园贵妃翠、翠绿秋瓜的萌发抗旱指数较高。在萌发胁迫指数方面，新唐山秋瓜、顶瓜瓜668、优秀、脆美188、绿玲珑、碧绿节节瓜、旱宝5号、田园贵妃翠、碧盈B 型、天丰翠宝、翠绿秋瓜的萌发胁迫指数较高。在活力抗旱指数方面，绿玲珑、顶瓜瓜668、新唐山秋瓜、绿宝珠11 号、瓜满园、唐山秋瓜、优秀、海阳棚白二号、田园贵妃翠等的活力抗旱指数较高。综上，新唐山秋瓜、顶瓜瓜668、优秀、绿玲珑萌发抗旱指数、胁迫指数及活力抗旱指数均较高，为高抗材料，而美玉、迎春黄瓜、吉杂四号为弱抗材料，其他为中抗材料。

表4 不同旱黄瓜萌发抗旱指数、胁迫指数及活力抗旱指数

2.4 不同旱黄瓜品种抗旱性综合评价

依据33 份材料隶属值分布情况，将隶属值≥0.6 的为高抗材料，0.6>隶属值≥0.2 的为中抗材料，隶属值<0.2 的为弱抗材料。结果表明，高抗旱材料为新唐山秋瓜、绿玲珑、顶瓜瓜668、优秀，弱抗材料为吉杂四号、迎春黄瓜、美玉、中农翠绿1 号、妍丑、甜香脆，其他为中抗材料（表5）。

表5 干旱胁迫下33 份旱黄瓜各指标隶属函数值及综合评价值

3 讨论与结论

农作物抗旱性鉴定按照生育期可分为萌发期鉴定、苗期鉴定和成株期鉴定[17]。种子萌发是植物生长第一关键期，萌发期鉴定具有环境可控、操作易、周期短、效率高等特点[18]。干旱胁迫下，黄瓜种子萌发受阻，发芽时间延长、发芽率降低、生长受阻[8]。

黄瓜抗旱性的遗传基础复杂、影响因素众多，难以准确评价且不同时期可能会表现出不同的抗旱性。许耀照等[19]采用不同浓度PEG 模拟干旱对3 个黄瓜品种进行种子萌发试验研究，通过发芽指标测定发现抗旱性依次为中农16 号、津园6 号和蔬春宝优26 号黄瓜品种。刘云等[20]研究了干旱胁迫对黄瓜不同品种株高、光合等生长和生理特性的影响及其与抗旱指数之间的关系，结果表明不同黄瓜品种的抗旱性与抗旱指数（DRI）差异明显，叶面积、光合速率和叶绿素含量与DRI 呈正相关。李阳等[21]对16 个黄瓜品种进行抗旱性筛选，发现根干质量与耐旱性相关性最强。

变异系数是衡量多个度量单位不同的各观测值变异程度的一个统计量[17]。笔者研究发现33 份旱黄瓜的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、总鲜质量、芽长等种子萌发相关指标的变异系数差异显著，为抗旱品种的鉴定提供了材料基础。有研究表明，在外界环境适宜的条件下，发芽势和发芽率主要受种子本身特性的影响，相对发芽势和相对发芽率可以反映品种的相对抗旱性[22]。此外，利用种子萌发抗旱指数、种子胁迫指数或种子活力抗旱指数等指标评价种子抗旱性已在玉米[13]、藜麦[23]、绿豆[24]等作物上广泛应用。笔者研究发现相对发芽势、相对发芽率、萌发抗旱指数、胁迫指数以及活力抗旱指数，均可作为评价旱黄瓜抗旱性的指标。

不同的指标判定抗旱性材料的结果不尽相同，笔者以相对发芽势、相对发芽率、萌发抗旱指数、胁迫指数及活力抗旱指数等5 项指标为依据，采用模糊隶属函数法对33 个旱黄瓜品种进行抗旱性鉴定，通过对隶属值分析，将隶属值≥0.6 判定为高抗材料，0.6>隶属值≥0.2 判定为中抗材料，隶属值<0.2判定为弱抗材料，筛选出高抗旱品种4 个、弱抗品种6 个和中抗品种23 个。