26份甜瓜材料耐盐性鉴定与评价
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作者:李世玉 程登虎 闫星 赵娟 张显 袁飞 徐红 张勇
摘要：为筛选耐盐性较强的甜瓜品种，笔者采用盆栽灌根法（300 mmol・L NaCl）对26份不同甜瓜材料进行处理，研究盐胁迫9d后对甜瓜幼苗生长、生理指标的影响，并利用盐害指数与隶属函数综合评价材料的耐盐性强弱。结果表明，盐胁迫可以降低植株的株高、茎粗、地上部鲜质量等生长指标;同时盐胁迫后甜瓜幼苗叶片的叶绿素含量、净光合速率降低，电导率、丙二醛含量升高;不同材料对盐胁迫的耐受能力存在明显差异，出现盐害症状的时间和发生盐害的程度各不相同。通过盐害指数结合隶属函数法综合评价甜瓜苗期的耐盐性，将26份不同材料划分为4大类：5份极耐盐材料，11份耐盐材料，6份中等耐盐材料，4份盐敏感材料。
关键词：甜瓜;耐盐性;盐害指数;生长指标;生理指标;隶属函数
中图分类号：S652文献标志码：A文章编号：1673-2871（2022）09-023-08
Identification and evaluation of salt resistance of 26 melon accessions
LI Shiyu1，CHENG Denghu1，YAN Xing1，ZHAO Juan1，ZHANG Xian1，YUAN Fei2，XU Hong2，ZHANG Yong1
（1. College of Horticulture，Northwest A&F University，Yangling 712100，Shaanxi，China;2. Dongtai National Modern Agricultural Industrial Park，Dongtai 224200，Jiangsu，China）
Abstract：In order to screen melon varieties with strong salt tolerance，26 different melon accessions were treated with pot irrigation method（300 mmol・L NaCl），to study the effects of salt stress on seedling growth and physiological indexes of melon accessions after 9 days，and the salt injury and subordination function were used to comprehensively evaluate the salt tolerance of accessions. The results show that salt stress generally reduced the growth indicators such as plant height，stem diameter，aboveground fresh weight，the chlorophyll content and net photosynthetic rate of melon seedling leaves，while it elevated the electrical conductivity and malondialdehyde content . The tolerance of different accessions to salt stress was significantiy different，and the time of occurrence of salt damage symptoms and the degree of salt damage varied. According to the salt damage index and membership function method，26 different accessions were classfied into 4 categories：5 extremely salt tolerant，11 salt tolerant，6 medium salt tolerant and 4 salt sensitive accessions.
Key words：Melon;Salt tolerance;Salt damage index;Growth index;Physiological index;Membership functions
近年恚设施农业发展中土壤次生盐渍化问题日益突出，严重抑制了作物的生长发育，导致产量和品质下降，进而影响种植效益[1]。甜瓜（Cucumis melo L.）是一种非常重要的经济作物，在我国的东北、华北、西北、长江中下游、华南和西南等地区都有种植，它的果肉甜美清爽，香气怡人，十分受人们的喜爱[2]。面对盐渍化日益严峻的形势，选育耐盐性能力强的甜瓜品种，对于利用盐碱化土壤、提高甜瓜耐盐性具有重要意义。
耐盐性是复杂的数量性状，不同的基因型具有不同的抗盐机制;同一基因型在不同的抗盐阶段的抗盐机制也不同。因而从单项指标上进行抗盐性评价不能有效地反映其抗盐性的强弱。因此，近年来多采用多变量统计方法的综合性评价进行耐盐性评价，目前，综合性评价运用的分析方法主要有抗盐性隶属函数法、抗盐性聚类分析法和灰色关联度分析法等[3]。甜瓜苗期耐盐性鉴定多采用隶属函数法或盐害指数单独进行评价[4-5]，而同时结合2种方法进行综合聚类分析的研究鲜有报道。本研究中，笔者采用盆栽NaCl溶液进行灌根试验，对26份甜瓜材料进行盐胁迫，统计材料的盐害指数;同时，研究盐胁迫对甜瓜幼苗生长指标和生理指标的影响，并依据各指标计算其隶属函数值，最后依据盐害指数和隶属函数值综合评价材料的耐盐性，筛选出较耐盐的甜瓜材料，以期为耐盐品种选育和甜瓜耐盐机制的研究提供材料和依据。
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1材料与方法
1.1试验材料
试验于2021年在西北农林科技大学园艺学院日光温室进行。26份供试材料由西北农林科技大学西瓜甜瓜课题组提供。包括10份杂交系：农大甜5号、农大甜6号、农大甜7号、农大甜8号、农大甜9号、农大甜10号、玻璃脆、冰糖子、唐甜8、羊角蜜，16 份自交系：M303、M174、M25、M114、M182、M318、M312、M315、M316、M183、M184、M109、M118、M120、M131、M185。材料相关信息见表1。1.2试验设计与方法
挑选大小一致、饱满的不同材料甜瓜种子，55 ℃温汤消毒杀菌后浸泡6～8 h后，于29 ℃恒温箱中催芽12～24 h，待种子露白发芽后播种于50孔育苗穴盘中。待幼苗长至2叶1心时移栽至装有基质的塑料营养钵（10 cm×10 cm）中，放置于日光温室内培养，期间每隔2 d浇1次Hoagland营养液，每钵浇30mL。在甜瓜幼苗3叶1心时，采用随机区组试验设计进行盐胁迫处理，300 mmol・L NaCl溶液灌根盐胁迫处理，正常浇水作为CK对照，每3 d进行1次灌根处理，共3次。处理中NaCl溶液浓度是通过前期预试验中设置不同浓度NaCl （100、200、300、400 mmol・L）筛选得出。各处理3次重复，每个处理15株。盐胁迫处理9d后，进行生长指标的测定，统计幼苗生长状况计算盐害指数，并取样保存用于生理指标的测定。
1.3盐害指数统计
参照王喜涛[6]的方法，结合本试验进行适当改进，对甜瓜幼苗盐害症状进行分级及盐害指数=∑[各株级数/（最高级数×总株数）]的计算，甜瓜幼苗盐害分级见表2。幼苗盐害症状如图1所示。
1.4生长指标测定
株高：用卷尺测量茎基部到幼苗生长点的距离。茎粗：用游标卡尺测定幼苗子叶下方1cm处的直径。地上部鲜质量：用去离子水冲洗植株后，拿吸水纸吸干水分，用天平称取地上部鲜质量。各指标选取3株测定，3次重复。
1.5生理指标测定
利用电导仪测定叶片相对电导率（REC）;参照硫代巴比妥酸法通过分光光度计测定丙二醛（MDA）含量[7];利用便携式光合仪测定叶片净光合速率（P）;利用便携式叶绿素仪测定叶绿素含量。各指标选取3株测定，3次重复。
1.6数据处理
为了更好地反映不同甜瓜品种的耐盐性，在分析时将各性状指标换算成相对应的耐盐系数再进行隶属函数计算。试验中相关指标计算公式如下：
耐盐系数（X）/%=盐胁迫测定值/对照测定值×100;
隶属函数计算公式如下：
当测定值与耐盐性呈正相关则用F=（X-X）/（X-X）;
当测定值与耐盐性呈负相关则用F=
1-（X-X）/（X-X）。
F代表不同品种性状指标的隶属函数值，X代
表i种质j指标的耐盐系数，X表示26个种质中各指标耐盐系数最小值，X表示26个种质耐盐系数最大值。
用Excel 2018软件进行作图，用SPSS 21.0软件进行方差分析，采用Duncan新复极差法进行显著性检验。
2结果与分析
2.1NaCl胁迫对不同甜瓜材料幼苗盐害症状和盐害指数的影响
不同甜瓜材料幼苗在正常生长环境下，生长良好，无任何不良症状。在NaCl胁迫后，甜瓜幼苗植株表型发生严重变化，主要特征为叶片弯曲，失绿并逐渐枯黄，最终萎蔫死亡。不同材料受害程度不同，通过表型统计计算盐害指数（表3）可知，其中M131、农大甜9号和M114的盐害指数显著低于其他甜瓜材料，厚皮甜瓜种质M131的耐盐性最好，盐害症状出现最晚，症状较轻;薄皮甜瓜唐甜8和冰糖子品种最不耐盐，生长状况最差。
2.2NaCl胁迫对不同甜瓜材料幼苗生长指标的影响
从表4中可以得出，与对照相比不同甜瓜材料幼苗的株高、茎粗和地上部鲜质量在盐胁迫处理下显著下降。其中，农大甜6号、羊角蜜和农大甜8 号的株高下降幅度相较于对照较小，分别下降30.95%、36.00%和47.46%;M303、M315 和M312 下降幅度较大，分别下降73.22%、76.21%和80.78%。盐胁迫后农大甜9号、M131和羊角蜜的茎粗相较于对照降低最小，分别比对照降低了7.64%、9.95% 和11.54%，而冰糖子、玻璃脆和M120下降幅度较大，相^于对照下降了31.47%、31.78%和32.70%。盐胁迫后M114、M109和农大甜9号的地上鲜质量下降幅度较小，较对照分别下降了57.91%、60.52% 和62.11%;M315、玻璃脆和冰糖子下降幅度最大，较对照分别下降了81.60%、81.80%和86.77%。以上结果表明不同甜瓜材料幼苗受盐害程度不同，受害程度越小，证明耐盐性越强，反之，受害程度越大，耐盐性越弱。
2.3NaCl胁迫对不同甜瓜材料幼苗叶片叶绿素含量及净光合速率的影响
由表5可知，盐胁迫环境下不同甜瓜材料叶片的叶绿素含量及净光合速率与正常生长环境下相比显著降低，其中M183、M131和M114叶绿素含量的下降幅度较小，分别比对照降低了22.08%、36.14%和36.52%。农大甜9号、M184和M114的净光合速率下降幅度较小，分别较对照下降了36.97%、42.54%和43.81%;玻璃脆、冰糖子和羊角蜜较对照下降幅度最大，分别下降了89.53%、89.86%和92.14%。
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2.4NaCl胁迫对不同甜瓜材料幼苗叶片相对电导
率及丙二醛含量的影响
由表6可以看出，正常环境生长状况下的甜瓜幼苗的相对电导率较低，而经过盐胁迫后相对电导率显著升高，不同材料升高程度不同。其中，M174、M114和农大甜8号升高幅度较小，分别比对照高0.93倍、1.03倍和1.23倍。M318、M303和冰糖子上升幅度较大，分别升高3.18倍、3.20倍和3.86 倍。盐胁迫使不同甜瓜材料幼苗丙二醛含量显著升高。与对照相比，M131和农大甜8号上升幅度较小，分别为13.19%和21.88%;M315和M303上升幅度较大，分别为4.01倍和4.32倍。
2.5NaCl胁迫下不同材料甜瓜幼苗各指标与盐害
指数相关性分析
耐盐系数能较好地显示各指标在处理与对照条件下比较的结果。由表7可以看出，通过对不同生长、生理指标的耐盐系数进行相关性分析，发现各指标与盐害指数之间呈显著或极显著相关，如盐害指数与相对电导率、丙二醛含量分别呈极显著、显著正相关，与株高、茎粗呈显著负相关，与地上部鲜质量、叶绿素含量和净光合速率呈极显著负相关。因此，以上各指标都可作为植物耐盐性评价的参考指标。
2.6NaCl胁迫下不同甜瓜材料幼苗各指标隶属函数值分析
利用单一性状耐盐系数法评价各品种耐盐性不够全面，不同变量常常具有不同的单位和不同的变异程度。因此，为了消除量纲影响和变量自身变异大小及数值大小的影响，消除单个指标带来的片面性，使用隶属函数法将各品种的各耐盐指标扩展到[0，1]，将数据标准化。为综合评价不同甜瓜种质的耐盐性，依据各指标的耐盐系数，计算不同甜瓜材料的各个指标隶属函数值并求平均数作为隶属度，进行材料耐盐性比较。由表8可以看出，不同材料耐盐性由强到弱的顺序依次为：农大甜9号、M131、M114、农大甜8号、农大甜5号、M184、M109、农大甜10号、农大甜6号、农大甜7号、M183、M174、M182、M118、M185、M25、M316、M120、M312、玻璃脆、M318、M315、羊角蜜、M303、唐甜8、冰糖子。
2.7不同甜瓜材料耐盐性的聚类分析
基于盐害指数的直接评价，为进一步确认不同甜瓜材料的耐盐性，以盐害指数与各生长、生理指标的隶属函数平均值为基础进行聚类分析。如图2所示，可以将26份材料分为4大类：第I类为极耐盐材料，包括农大甜9号、M131、M114、农大甜8 号、农大甜5号;第II类为耐盐性较强材料，包括M184、M109、农大甜10号、农大甜6号、农大甜7号、M183、M174、M182、M118、M185、M25;第III类为中等耐盐材料，包括M316、M120、M312、玻璃脆、M318、M315;第IV类为盐敏感材料，包括羊角蜜、M303、唐甜8、冰糖子。
2.8不同甜瓜材料耐盐性鉴定的比较验证
为了验证依据盐害指数的直接评价法和依据隶属函数综合评价法得到的耐盐性鉴定结果的一致性和可靠性，对26份甜瓜材料的盐害指数的平均值和隶属函数得分平均值进行简单的相关性分析。由图3可以看出，两者呈极显著负相关（R=0.907 3）。表明两者鉴定结果一致性高，鉴定结果准确可靠。
3讨论与结论
逆境条件下，植物外在形态的变化往往能反映其所受伤害的程度，是评价植物对逆境抗性强弱最直接和可靠的参考[8-9]。因此，笔者根据甜瓜幼苗对盐胁迫所产生的盐害症状进行了细致分级，并运用盐害指数对26份甜瓜材料进行了耐盐性评价。研究表明，大部分厚皮甜瓜与薄皮甜瓜相比，盐害指数更小、耐盐性更强，这与前人的研究结果一致，厚皮甜瓜耐盐性较强，而薄皮甜瓜耐盐性较差[10-11]。
盐胁迫会严重干扰植物叶片叶绿素合成与分解之间的平衡，并破坏光合结构，影响植株的生长和光合作用，导致植株生长较慢，造成植株矮化，株高、茎粗显著下降。因此，叶绿素含量可以作为植物耐盐性评价的重要指标[12]。张潭等[13]研究l现，生长形态指标、叶绿素含量和净光合速率可作为在盐胁迫下植株抗逆境能力较准确的评估标准。笔者通过相关性分析，发现株高、茎粗、地上部鲜质量、叶绿素含量和净光合速率与盐害指数呈显著负相关，表明这些指标可以作为甜瓜耐盐性的评价指标。笔者的结果表明，盐胁迫显著抑制了甜瓜植株的生长、降低了叶片的叶绿素含量和净光合速率，但不同甜瓜材料对盐胁迫的敏感性和耐受性不同。下降幅度越小耐盐性越强，下降幅度越大耐盐性越弱，这与朱春燕[5]的研究结果一致。
盐胁迫会导致植物叶片中活性氧的积累，产生氧化胁迫从而使膜脂过氧化。膜脂过氧化会引起细胞膜结构的破坏和膜透性增大等一系列生理生化功能的变化[14]。相对电导率能直接反映植物逆境下质膜受损的严重程度，相对电导率越大，证明细胞膜受到的损伤越大[15]。丙二醛是膜质过氧化的主产物之一，其含量可直接反映膜质过氧化程度，从而体现盐害程度，是鉴定植物耐盐性的重要生理指标[16]。笔者发现，盐胁迫下不同甜瓜材料幼苗相对电导率和丙二醛含量与对照相比均显著升高，且不同材料之间差异显著。耐盐性弱的材料比耐盐性强的材料两指标上升幅度更大，表明相对电导率和丙二醛含量与甜瓜的耐盐相关性高，可作为耐盐性评价指标。
植物的耐盐性是复杂的数量性状，受多基因共同控制[3]。因此，采用单一指标来反映植物耐盐性存在一定的局限性[17]。为保障甜瓜种质资源耐盐性评价准确、可靠，笔者在依据盐害指数进行直接评价的基础上，通过测定能普遍反映植物耐盐性的7 项指标，采用隶属函数法对26份甜瓜材料幼苗进行了耐盐性综合评定。2种评价方法呈极显著负相关性（R=0.907 3）。表明两者的鉴定结果一致性高，鉴定结果准确可靠。通过隶属函数法对不同甜瓜材料进行的耐盐性综合评价结果与盐害症状计算盐害指数的直观评价排序并不完全相同，只是在所属大类的耐盐性强弱顺序上有细微区别。笔者通过盐害指数与生长生理指标结合计算隶属函数值进行聚类分析，将供试材料分为极耐盐、耐盐、中等耐热和盐敏感4大类不同耐盐性材料。
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综上所述，笔者通过一种先依据盐害指数进行初步直接评价，再结合隶属函数法进行准确综合评价的甜瓜苗期耐盐性鉴定方法，将26个不同材料分为4大类。第1类为极耐盐材料，包括农大甜9号、M131、M114、农大甜8号、农大甜5号;第2类为耐盐性较强材料，包括M184、M109、农大甜10号、农大甜6号、农大甜7号、M183、M174、M182、M118、M185、M25;第3类为中等耐盐材料，包括M316、M120、M312、玻璃脆、M318、M315;第4类为盐敏感材料，包括羊角蜜、M303、唐甜8、冰糖子。该方法对提高甜瓜耐盐种质选择效率、降低耐盐育种的盲目性具有重要的辅助作用，并可为耐盐品种的选择提供参考。
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