197份陆地棉品种萌发期耐盐性鉴定

摘 要：【目的】鉴定评价陆地棉品种资源萌发期耐盐性，筛选耐盐性优异的种质，鉴定分析耐盐指标，为陆地棉育种改良提供理论支持。

【方法】以197份国内外陆地棉品种为材料，以0（CK）、150和200 mmol/L的氯化钠（NaCl）为胁迫处理浓度，测试对照组与处理组的发芽势、发芽率、根长及相对值等9个指标，采用隶属函数法，利用综合评价D值评价197份陆地棉品种的耐盐性。

【结果】150 mmol/L适合作为鉴定萌发期耐盐性的盐胁迫浓度，处理组的变异系数均高于对照组，综合评价D值与处理组各性状之间均存在显著性正相关性，综合评价D值为第一主成分因子，筛选出4份高耐材料、39份耐盐材料、65份中耐材料和89份敏盐材料。

【结论】发芽势、发芽率和根长及其相对值等9个数据可作为耐盐性鉴定指标，筛选出20N705、C6524等43份耐盐性较强的材料。

关键词：棉花；萌发期；耐盐性；隶属函数值；综合评价

中图分类号：S512"" 文献标志码：A"" 文章编号：1001-4330（2024）07-1574-08

0 引 言

【研究意义】2022年新疆棉花播种面积达到249.69 ×104 hm2，皮棉总产量539.1×108 t，占全国总产量的90%以上［1］，盐渍化和次生盐渍化是阻碍棉花产业持续增长因素之一［2］。相比于玉米、小麦等大田作物，棉花具备一定的耐盐性，但高浓度的盐胁迫将对其种子萌发、生长、发育造成严重影响，导致种子无法萌发、幼苗死亡，甚至植株死亡，最终影响棉花产量品质［3］。因此，加强棉花的抗盐性基础及应用研究，并培育耐盐性新品种，对新疆棉花种质遗传改良有重要意义。【前人研究进展】孙小芳等［4］研究表明，棉花在萌发期对盐胁迫的反应尤为敏感，为棉花耐盐能力最弱的阶段。Zahra Maryum等［5］研究发现，棉花在一些关键生育期（如发芽、开花、结铃）对盐胁迫特别敏感，从而导致生物量和纤维产量减少。因此，观察不同陆地棉品种在盐胁迫与常规灌水环境下的萌发阶段表现，可以明确盐胁迫对棉花萌发相关特性的影响［6］。张国伟等［7］研究认为150 mmol/L NaCl是进行棉花耐盐性鉴定的最适宜盐浓度。杜磊等［8］采用150 mmol/L NaCl溶液模拟盐胁迫，对246份棉花种质资源进行萌发期和苗期盐胁迫试验显示，在盐胁迫下246份棉花品种材料筛选出10份耐盐材料和14份盐敏材料。王俊铎等［9］利用模糊数学中的隶属函数法，对119份国内外的棉花品种材料进行耐盐性的全面评估，经过筛选确定KK-1047、豫棉15号和新陆中69号为具有高度耐盐性的棉花品种材料。【本研究切入点】对于陆地棉耐盐性鉴定和筛选已有多种研究，但综合耐盐性较强的品种材料数量仍较少，对萌发期进行盐胁迫试验，通过综合评价D值评价鉴定，提高结果的准确性［10］。【拟解决的关键问题】收集197份陆地棉材料，在0 （CK）和150 mmol/L NaCl盐浓度下测定种子萌发阶段的根长、发芽势、发芽率等指标，评价品种材料的耐盐性，明确萌发期耐盐的关键指标并筛选评价耐盐优异种质品种材料，为陆地棉耐盐性状遗传改良提供理论参考及资源材料。

1 材料与方法

1.1 材 料

选用陆地棉品种共计197份，其中，中国品种材料176份（新疆91份、河南17份、江苏11份、山东10份、湖北8份、辽宁8份、河北7份、山西13份、四川3份、安徽2份、江西2份、湖南2份，陕西1份和甘肃1份）；美国品种材料10份，前苏联7份，澳大利亚2份，非洲1份，中亚1份。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

从每份品种资源中挑选30粒外观饱满的种子进行萌发期耐盐试验。将种子发芽孔向下排成一列放置在距滤纸（20 cm×20 cm）顶端2 cm处，分别使用0 （CK）、150和200 mmol/L三种浓度的NaCl溶液浸湿，把滤纸卷成圆柱状竖直放入培养盒中，进行3组重复试验，再将培养盒放入温度为28℃、湿度为80%的无光照培养室中，定期添加原始浓度的溶液［11］。3 d后统计种子的发芽势，7 d后统计种子发芽率［12］。

1.2.2 测定指标

分别在棉花萌发期测定芽苗的根长和发芽数，计算种子的发芽势（Germination potential，GP）、发芽率（Germination rate，GR）、平均根长（Mean root length，MRL）、相对发芽势（Relative germination potential，RGP）、相对发芽率（Relative germination rate，RGR））、相对根长（Relative root length，RRL）、盐害系数（Salt damage coefficient，SDC） ［13-14］。

发芽势= 3 d 发芽数/种子数×100%；

发芽率= 7 d 发芽数/种子数×100%；

平均根长（cm）=总根长/根数×100%；

相对发芽势（%）=处理组发芽势/对照组发芽势×100%；

相对发芽率（%）=处理组发芽率/对照组发芽率×100%；

相对根长（%）=处理组平均株高/对照组平均株高×100%；

盐害系数（%）=（对照组-处理组）/对照组×100%。

1.3 数据处理

选用发芽势、发芽率、根长以及相对值等9个数据，利用隶属函数值［15］、权重［16］及计算综合评价D值［17］综合评价耐盐性，并采用 Excel 2021软件和 SPSS 25.0 软件统计分析数据。

1.3.1 隶属函数值

Xj=（Xij-Xmin）/（Xmax-Xmin），j=1，2，3……n.

式中，Xij为i材料j数据的测定值，Xmax为该数据的最大值，Xmin为该数据的最小值。

1.3.2 权 重

采用标准差系数法，先计算标准差系数Yj，再计算各指标的权重系数Zj。

Yj=ni=1（Xij-Xj）21/2/Xj.

Zj=Yj/ni=1Yj.

1.3.3 综合评价值

D=ni=1［Xj×Zi］，j=1，2，3……n.

式中，D值为棉花综合指标评价得到的耐盐性综合评价值。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对不同陆地棉材料萌发的影响

研究表明，从197份陆地棉品种中经过筛选选用28份耐盐性不同的陆地棉材料（均为中国品种），以0、150和200 mmol/L的NaCl溶液进行盐胁迫预试验。150 mmol/L NaCl 溶液盐胁迫下各材料发芽率盐害系数在 15%～80%，各品种材料间差异较明显；200 mmol/L NaCl 溶液盐胁迫下各品种指标盐害系数均在40%以上（盐害系数高），各品种材料间差异较小，此浓度严重抑制棉花品种材料萌发。因此，选择150 mmol/L NaCl溶液作为陆地棉品种材料萌发期耐盐性鉴定的盐胁迫溶液。图1

stage under salt stress

2.2 盐胁迫下陆地棉萌发期各性状变化

研究表明，对照组中各性状的变异系数变化范围为11.00%～25.00%，处理组中各性状的变异系数变化范围为48.00%～69.00%，较对照组，处理组中各性状的变异系数均增大，按从大到小排序均为根长＞发芽势＞发芽率，发芽势降幅最为显著，即盐胁迫对发芽势产生了强烈的抑制效果。较对照组，处理组的3个性状的均值均呈下降趋势，其中，根长的均值下降幅度最大，发芽势的均值下降幅度最小。在此浓度下197个陆地棉品种的耐盐性差异较对照组更显著，不同陆地棉品种之间的耐盐性差异，选用150 mmol/L的盐胁迫浓度是合适的。表1，图2

2.3 盐胁迫下陆地棉萌发期各性状之间的相关性

研究表明，棉花相对发芽势的变化范围为0.00～1.53，相对发芽率的变化范围为0.07～1.18，相对根长的变化范围为0.04～0.75，3个指标的变异系数范围为40.05%～59.39%，其中相对根长的变异系数最大，相对发芽率的变异系数最小，不同指标的相对值在不同品种资源的变化范围不同，不同性状对盐胁迫的响应也不同，运用单一指标对陆地棉品种资源的耐盐性的评价不够准确。表2

棉花相对发芽势、相对发芽率、相对根长之间均存在极显著正相关，其中相对发芽势和相对发芽率之间的相关性最强（r=0.817），相对发芽势和相对根长之间的相关性较弱（r=0.506），3个指标的相对值间的相关性具有较高的一致性，并且相互包含的信息部分重叠。表3

2.4 综合评价D值

研究表明，不同品种材料的陆地棉相对发芽势、相对发芽率和相对根长对耐盐性差异显著，依据综合评价D值，将陆地棉品种材料为4类：高耐、耐盐、中耐和敏盐。其中，一类（Ⅰ）品种 4 个，约占2.03%，属于高耐，综合评价D值范围为0.71～0.90；二类（Ⅱ）品种37个，约占18.78%，属于耐盐，综合评价D值范围为0.50～0.70；三类（Ⅲ）品种52个，约占26.40%，属于中耐，综合评价D值的范围为0.30～0.50；四类（Ⅳ）品种82个，约占41.62%，属于敏盐，综合评价D值的范围为0.02～0.30。20N705的耐盐性相对较好，综合评价D值得分为0.90，新陆早37号的耐盐性相对较弱，综合评价D值为0.020。表4

2.5 主成分分析

研究表明，两个主成分因子累计贡献率达到95.47%，第一主成分因子贡献率最大，为81.39%，特征值大于1，第二主成分因子贡献率为14.08%。综合评价D值在第一主成分上较高的载荷，相关系数为1，第一主成分主要是反映出综合评价的信息，可作为综合因子。表5，表6

2.6 各棉区陆地棉耐盐性对比

研究表明，中国176份陆地棉品种中，西北内陆棉区耐盐性强的品种27份，约占耐盐性强的品种总数量的61.36%，敏盐品种42份，约占敏盐品种总数量的47.20%；黄河流域棉区耐盐性强的品种9份，约占20.45%，敏盐品种18份，约占20.22%；长江流域棉区耐盐性强的品种4份，约占9.10%，敏盐品种17份，约占19.10%；辽宁特早熟棉区耐盐性强的品种1份，约占2.27%，敏盐品种5份，约占5.62%。国外21份品种中耐盐性强的品种2份，约占4.55%，敏盐品种7份，约占7.87%。表7，表8

3 讨 论

3.1

李双男等［18］运用 NaCl、Na2SO4、Na2CO3和NaHCO3进行棉花耐盐性试验结果表明，同浓度中性盐，Na2SO4胁迫比NaCl胁迫更严重，且浓度过高对发芽率影响过大［19-20］，不适宜作为耐盐鉴定水平。另外，根据对新疆阿克苏地区阿拉尔市进行土壤盐分测定，土壤离子中阴离子Cl-含量最多，阳离子Na+含量最多［21］，故试验选用NaCl溶液进行萌发期盐胁迫试验。研究试验表明，150 mmol/L NaCl 溶液盐胁迫下各性状的变异系数较大，对不同陆地棉品种之间的耐盐性差异表现更明显，因此选用150 mmol/L的陆地棉品种萌发期耐盐性鉴定是合适的［19-20］。

3.2

棉花萌发期耐盐性受多个指标的影响，其中发芽势、发芽率、根长的变异系数，以及以鲜重、活力指数和下胚轴长等作为标准的盐害指数与棉花耐盐性呈正相关［22-24］，与试验结果一致。赵康等［25］研究发现，相对发芽势、相对发芽率、相对根长三者之间存在正相关关系，与试验结果一致。试验中的综合评价D值与处理组数据和相对值各数据之间均存在极显著正相关关系，且相关系数较高，与郑巨云等［11］研究结果一致。对相关的性状进行主成分分析，得出第一主成分的主要因子为综合评价D值，与罗礽兰等［26］的研究一致。综合评价D值更适合作为鉴定陆地棉品种材料耐盐性的指标，

根据区域计算耐盐碱品种的占比，试验中的高耐材料均为我国西北内陆棉区，但黄河流域棉区的耐盐和中耐材料占比较大，总体评价耐盐性好。国外试验品种中，耐盐和中耐品种占比较大，但品种材料数量较少，对耐盐性的评价存在一定的误差，此结果与黄雅婕等［27］研究结果一致。

4 结 论

在197份棉花品种中，有4个品种表现为高耐，占总体品种的2.0%；39个品种表现为耐盐，占总体品种的19.8%；65个品种表现为中耐，占总体品种的33.0%；其余表现为敏盐，占总体品种的45.2%。197个品种的耐盐性大部分表现为耐盐，敏盐其次，高耐最少。

150 mmol/L NaCl溶液可作于陆地棉耐盐性鉴定浓度，发芽势、发芽率和根长可作为鉴定指标，相关性分析、主成分分析、隶属函数法和综合评价D值可作为分析方法，筛选得到20N705、C6524和新陆早43号等品种可作为中国新疆陆地棉耐盐遗传改良的优质亲本。

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Identification of salt tolerance of 197 upland cotton

varieties at germination stage

LIU Huijie1， WANG Junhao2， GONG Zhaolong2， LIANG Yajun2，

WANG Junduo2， LI Xueyuan2， ZHENG Juyun2， WANG Jichuan1

（1.College of agriculture， Tarim University， Aral Xinjiang， 843300，China；2.Cash Crops Research Institute of Xinjiang Academy of Agricultural Science， Urumqi 830001，China）

Abstract：【Objective】 By identifying and evaluating the salt tolerance of upland cotton germplasm resources during the germination stage， this research can select good salt-tolerance germplasms.Based on this evaluation， the indicators of salt tolerance identification can be clarified， which provides theoretical support for the breeding improvement of upland cotton.

【Methods】" In this study， 197 varieties of upland cotton from both domestic and international sources were used as experimental materials.Salt stress treatments were administered at sodium chloride （NaCl） concentrations of 0 （as the control）， 150， and 200 mmol/L.Nine parameters， including germination potential， rate， root length， and their relative measurements， were evaluated for the control and treatment groups.To assess the salt tolerance of these cotton varieties， a membership function method was applied， utilizing a comprehensive D-value for evaluation.

【Results】" The results indicated that a concentration of 150 mmol/L is ideal for determining salt tolerance in upland cotton during the germination stage.The coefficient of variation in the treatment group was consistently higher compared to the control group.A significant positive correlation was observed between the comprehensive D-value and the various traits of the treated plants.The comprehensive D-value as the primary factor.Based on a thorough evaluation， 4 materials were classified as highly salt-tolerant， 39 materials as salt-tolerant ， 65 materials as moderately salt-tolerant， and 89 materials as salt-sensitive.

【Conclusion】" The study indicated that nine metrics， such as germination potential， germination rate， root length， and their respective relative values， are effective indicators for assessing salt tolerance.Among the tested materials， forty-three， including varieties 20N705 and C6524， demonstrated notably strong salt tolerance.

Key words：cotton; germination stage; salt tolerance; membership function value; comprehensive evaluation

Fund projects：National key scientific research projects\"Exploration and utilixation of salt tolerant gene resources in cotton in arid and saline alkali areas\"（2022YFD1200304-4）;National Science and Technology lnnovation 2030 Major Project \"Design and cultivation of new cotton varieties with stress tolerance and high yield\"（2023ZD04040-5）

Correspondence author： ZHENG Juyun（1981-），male，from Xinjiang，researcher，Ph.D.， research direction：genetic breeding of upland cotton，（E-mail）zjypp8866@126.com

WANG Jichuan（1968-），male，from Langfang，Hebei，professor，Ph.D.， research direction：efficent cultivation of crops，physilolgical and ecological factors，（E-mail）wjcwzy@126.com

收稿日期（Received）：

2023-10-27

基金项目：

国家重点研发计划项目“干旱盐碱区棉花耐盐碱基因资源挖掘与利用”（2022YFD1200304-4）；国家科技创新2030—重大项目“耐逆丰产棉花新品种设计与培育”（2023ZD04040-5）

作者简介：

刘慧杰（1998- ），女，山东人，硕士研究生，研究方向作物遗传育种，（E-mail）1305967899@qq.com

通讯作者：

郑巨云（1981- ），男，新疆人，研究员，博士，研究方向陆地棉遗传育种，（E-mail）zjypp8866@126.com

王冀川（1968- ），男，河北廊坊人，教授，博士，硕士生/博士生导师，研究方向为作物高效栽培生理生态，（E-mail）wjcwzy@126.com