盐胁迫对8个西葫芦品种的发芽影响及其聚类分析

盐胁迫对8个西葫芦品种的发芽影响及其聚类分析

作者：陈方圆,等

来源：《现代园艺·下半月园林版》 2019年第1期

土壤盐渍化已经成为各国关心的全球性问题,全球约有7%的土地受到盐渍化的威胁,而且这个数字还在上升[1]。土壤的盐渍化会导致有机质含量降低,降低土壤营养元素含量,引起土壤理化性质不良,会直接引起作物生长所需水分无法及时供应,植物出现“生理干旱”,甚至“烧苗”现象[2]。

目前,盐渍土的利用主要是将土壤的含盐量降低到作物能适应的程度,或者是提高作物的耐盐能力,以适应土壤的盐渍环境。长期以来,国内外学者对设施土壤次生盐渍化的改良方式进行了深入研究,并据此提出了有效的农业、工程、生物方面的改良措施[3]。植物生活在高盐度土壤中时,产生的对抗反应称为耐盐机理。西葫芦( )为1 年生蔓生草本,生长势较强,对环境条件要求不高,在我国大部分地区均可种植,是设施农业中常见种植品种[4]。

本试验以耐盐机理为依据,设置不同盐浓度,鉴定西葫芦发芽期特征,从而筛选出耐盐性较好的品种。该研究对充分利用盐渍化土壤和稳定发展设施农业具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

西葫芦品种及产地(见表1),供试盐为海盐(市场采购)。江苏沿海地区海盐中主要成分是氯化钠(95%以上),其它有少量的氯化钾、氯化镁等。

1.2 试验设计

在预试验的基础上,设置了6个不同盐浓度的处理,海盐溶液浓度分别为0、0.3%、0.6%、1%、1.2%、1.4%。将西葫芦种子分别摆放在铺有4层吸水纸的发芽盒里。每个发芽盒加入上述相应浓度的海盐溶液55mL,每处理3 次重复,每个发芽盒放置25粒种子。发芽盒放在25±1℃的培养箱中,每天观察并记录发芽情况,连续2d种子发芽数不变即试验结束。

1.3 耐盐指标的测定

发芽期间,每天记录种子发芽情况及发芽粒数,发芽标准为胚根达种子长度的1/2。统计种子萌发数,依据公式计算发芽势、发芽率和发芽指数。

计算公式如下:发芽势(Gv)=n/N×100%(n 为规定天数内(3d)发芽种子数,N为种子总数);发芽率(Gp)=n1/N1×100%(n1为发芽种子数,N1 为种子总数);发芽指数=Σ(DG/DT)。DG为逐日发芽数,DT为相应DG的发芽天数;相对发芽率(%)=盐处理发芽率/对照发芽率×100%。

1.4 数据分析方法

调查数据经相关转换整理后,用SPSS 22.0 软件进行方差分析和聚类分析。

2 数据与分析

2.1 不同盐浓度胁迫对西葫芦发芽势的影响

发芽势的数据分析表明,随着胁迫盐浓度的增加,不同品种的发芽势普遍呈线性下降趋势,其中下降幅度较大的是冬玉99、晋丰优抗和盛润806。此3 个品种在盐胁迫后的发芽率与清水对照相比,有极显著差异。

翠玉早丰、凯旋五号、凯旋六号和美国翠玉等4个品种,在0.3%浓度盐胁迫下的发芽率与清水对照相比,没有达到显著性差异。但在0.6%浓度盐胁迫下,发芽势下降明显。嫩玉一号品种在盐胁迫下的发芽率下降幅度平缓。

2.2 不同盐浓度胁迫对西葫芦发芽率的影响

数据表明,随着胁迫盐浓度的增加,发芽率呈反S 型下降(图1),大多数品种在胁迫盐浓度为0.6%~1.0%的下降幅度最大,发芽率变化幅度较大的胁迫盐浓度为0.6%与1.0%,在0%~0.6%浓度范围、1.0%~1.4%浓度范围内的发芽率变化幅度较小。

多重比较表明,翠玉早丰、凯旋五号、凯旋六号、晋丰优抗、美国翠玉和盛润806品种在0%~0.6%浓度范围的发芽率均无显著性差异,嫩玉一号、冬玉99的发芽率随着盐浓度变化相对平缓。

2.3 不同盐浓度胁迫对西葫芦发芽指数的影响

分析表明,随着胁迫盐浓度的增加,除美国翠玉外,其它7个品种发芽指数均呈下降趋势,胁迫盐浓度越大,下降幅度越大。基本趋势与发芽势相仿。美国翠玉的发芽势、发芽率和发芽指数等指标的变化趋势,均表明低浓度盐胁迫下是促进作用。

2.4 不同西葫芦品种在盐胁迫下的发芽指标聚类分析

2.4.1 不同盐浓度胁迫下不同品种发芽势的聚类分析。以

盐浓度0%的发芽率为100%,其它不同盐胁迫浓度发芽率换算为发芽率相对值。在此基础上,通过SPSS 22.0软件进行聚类分析,各浓度分析系谱图类(见图2)。

根据系谱图和发芽势高低,将西葫芦对盐胁迫的反应分成不同等级,优级为发芽率最高组,即盐胁迫对发芽率的影响最小,或者表述为耐盐性最好组。

良级次之、中级再次、差级为最低组,差级即为盐胁迫对发芽率的影响最大,或者表述为耐盐性最差组。

表5 表明,除美国翠玉外,其它品种在不同胁迫盐浓度下的发芽势聚类基本一致,或者在相邻类移动。品种美国翠玉在不同胁迫盐浓度之间的表现差异大,低浓度(0.3%)表现为较好的适应性,随着胁迫盐浓度提高,美国翠玉的发芽势急剧减少,对盐胁迫浓度十分敏感。

2.4.2不同盐浓度胁迫下不同品种发芽率的聚类分析。依照发芽势的分析方法和0.3%、

0.6%、1%、1.2%胁迫盐浓度下不同品种的系谱图,得出聚类表(表6)。

表6 表明,除美国翠玉外,其它品种在不同胁迫盐浓度下的发芽率聚类基本一致,或者在相

邻类移动。品种美国翠玉在不同胁迫盐浓度之间的表现差异大,在一定的胁迫盐浓度范围内表现为较好的适应性。随着胁迫盐浓度提高,美国翠玉的发芽率急剧减少,对盐胁迫浓度十分敏感。

3 结论与讨论

盐浓度影响种子萌发主要有3方面效应,即增效效应、负效效应和完全抑制效应[5]。低浓

度盐分对种子萌发有促进作用,随着盐分升高,种子发芽势、发芽率、发芽指数均降低,盐浓度过高会抑制种子萌发。低浓度的盐胁迫能促进美国翠玉种子的萌发,随着盐浓度增加,种子萌发受

到不良影响。

由此看来,美国翠玉的耐盐区间较小,对盐浓度变化敏感,因此,该品种发生了归类变化。研

究表明,供试8 个西葫芦品种中,翠玉早丰、凯旋六号、凯旋五号属于耐盐品种,冬玉99嫩玉一

号和晋丰优抗属于不耐盐品种。盛润806 品种属于中等程度耐盐,美国翠玉在低浓度下有较好

的耐盐性,属于盐浓度变化敏感品种。

盐分可从如下2个方面影响种子萌发:一是建立渗透势阻止水分吸收。二是为对胚或发育着的幼苗有毒离子的进入提供条件[5]。

可以将胁迫对西葫芦种子萌发的伤害概括为3个方面:

(1)渗透胁迫,高盐浓度造成西葫芦种子吸水进程迟缓、发芽势小、种子萌动慢。(2)离子的毒害。(3)盐分对酶活性的抑制。以盐生植物互花米草种子萌发在受到盐抑制后,如果去掉盐胁迫,并置于淡水中,其萌发率仍可恢复一部分,这种抑制作用的解除可以部分说明种子萌发受抑制是由于渗透效应造成。

不同NaCl浓度处理下,总体表现为随着盐浓度的增加,8种西葫芦种子的发芽势和发芽率都

降低。但是低浓度的盐胁迫对凯旋六号、凯旋五号和美国翠玉的萌发有促进作用。

这可能与低浓度盐促进细胞膜的渗透调节有关,也可能与微量的Na+激活了某些酶有关[6]。

然而,翠玉早丰、冬玉99、晋丰优抗、盛润806 和嫩玉一号5 种植物种子的发芽势和发芽

率均出现在无盐溶液的清水对照组。随着盐浓度的升高发芽势、发芽率逐渐降低,类似的研究在其他植物上也有报道。说明盐胁迫对上述5种植物种子的萌发产生了抑制作用,凯旋六号、凯旋五号的发芽势、发芽率稍低于对照组,说明低浓度的盐胁迫对2种植物种子的萌发影响较小,2

种植物种子均具有一定程度的耐盐性。

本文依据盐胁迫浓度的大小,对8 个西葫芦品种进行耐盐性归类。美国翠玉可在轻度盐渍

土上种植,翠玉早丰、凯旋六号、凯旋五号和盛润806 的耐盐性较好,可在中度以上盐渍土中种植。