新疆哈密瓜不同年代品種萌發期耐鹽堿性評價

韓宏偉，佘建華，王強，莊紅梅，胡柏文，馮紅鷹，王浩

(新疆農業科學院園藝作物研究所，烏魯木齊 830091)

新疆哈密瓜不同年代品種萌發期耐鹽堿性評價

韓宏偉，佘建華，王強，莊紅梅，胡柏文，馮紅鷹，王浩

(新疆農業科學院園藝作物研究所，烏魯木齊 830091)

【目的】研究新疆哈密瓜不同年代品種萌發期對鹽堿脅迫的響應，篩選耐鹽堿的哈密瓜品種，為新疆哈密瓜品種布局與培育耐鹽堿新品種提供科學依據?！痉椒ā吭O置5個混合鹽堿溶液(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=9∶1∶1∶9，pH=10.80),濃度梯度0(CK)、25、50、75和100 mmol/L，對17個哈密瓜品種種子進行脅迫處理，測定發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、胚根長度和胚根鮮重等指標，并采用模糊數學隸屬函數法進行耐鹽堿性綜合評價。【結果】隨著鹽堿脅迫濃度的增加，供試哈密瓜品種的萌發指標總體呈下降趨勢。鹽堿脅迫下品種間的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數等萌發指標差異性顯著。17個供試哈密瓜品種萌發期的耐鹽堿性由強到弱，依次為新密13號>新密28號>紅密脆>新伽師2號>新密7號>905-1>金麗2號>農密9號>新密43號>綠皮9818>伽師瓜>新密雜11號>新密31號>西洲密25號>春蕭2號>新密24號>綠寶石?！窘Y論】發芽率、發芽勢、發芽指數和胚根傷害率可作為哈密瓜品種萌發期耐鹽堿性鑒定的主要指標。新密13號耐鹽性最強，新密28號次之，不同哈密瓜品種之間萌發期的耐鹽堿性差異較大，在哈密瓜種子萌發期可對其耐鹽性進行快速鑒定。新密13號、新密28號可作為適宜新疆哈密瓜鹽堿區種植的首選品種。

哈密瓜；萌發期；鹽堿脅迫；綜合評價

0 引 言

【研究意義】新疆光熱資源豐富，晝夜溫差大，氣候條件和生態環境獨特，有利于哈密瓜種植，所產的哈密瓜色澤鮮美，氣味香濃，口感甘甜[1]。新疆是我國哈密瓜主要產區，新疆地處內陸干旱區，水資源嚴重缺乏，土壤水分蒸發強烈，地表積鹽較重，土壤鹽堿化問題日益突出，已嚴重制約新疆農業的發展[2]。鹽堿地種植的哈密瓜，不僅保苗率低，生長發育遲緩，還嚴重影響其產量和品質。因此，培育和栽培耐鹽堿哈密瓜新品種，對新疆哈密瓜品種布局與培育耐鹽新品種有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】利用鹽(堿)脅迫處理，快速評價植物種子萌發期耐鹽(堿)性的研究已多有報道[3,4,5]。彭玉梅等[5]對7個加工番茄品種種子進行鹽脅迫處理，測定其種子發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數等指標，結果表明，不同品種加工番茄種子萌發受 NaCl 脅迫抑制的程度不同，其中石紅208在發芽期的耐鹽力優于其他參試品種，在進行加工番茄萌發期耐鹽性篩選時可以將發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數、胚根鮮重、胚根干重和下胚軸傷害率綜合起來作為評價指標。甜瓜部分品種具有很好的耐鹽性能，在所有瓜類作物中，其耐鹽性僅次于南瓜，可在200 mmol/L鈉離子脅迫下正常生長，且品質優良，有可能成為具備耐鹽脫鹽的種質資源[6]。前人通過對甜瓜種子萌發期及幼苗期耐鹽堿性研究，篩選出一批較耐鹽堿的甜瓜品種及種質資源[3,4,7]，朱春燕等[3]通過設置4組鹽濃度處理，測定了33個甜瓜品種的發芽率、發芽勢、發芽指數、發芽受損率、平均發芽天數、胚根長和根鮮重等7個指標，采用聚類分析，篩選出4個萌發期耐鹽性強的品種。趙九州等[4]通過50 mmol/L混合鹽堿模擬典型鹽堿脅迫環境，對20個甜瓜品種萌發期耐鹽堿性進行評價，通過聚類分析把供試甜瓜品種按耐鹽堿性強弱分成3大類?！颈狙芯壳腥朦c】有關新疆哈密瓜品種及種質資源的耐鹽堿性評價鮮有報道，新疆鹽堿土耕地面積已占總耕地面積的30.12%[8]，研究篩選出耐鹽堿性強的哈密瓜品種及種質資源，為新疆哈密瓜品種合理布局提供理論支持?！緮M解決的關鍵問題】以新疆不同年代培育出的哈密瓜品種為材料，研究不同濃度鹽堿脅迫下種子萌發情況，為篩選出具有較高耐鹽堿性的哈密瓜品種提供科學依據，也為新疆哈密瓜耐鹽堿新品種的選育奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試哈密瓜品種共17個，試驗所用生化試劑均為國產或進口分析純。表1

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

種子萌發試驗參考朱春燕等[3]、趙九州等[4]、彭玉梅等[5]的方法，并有所改進，設0(CK)、25、50、75和100 mmol/L混合鹽堿溶液(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=9∶1∶1∶9，pH=10.80)5個濃度處理，試驗前選取籽粒飽滿，大小一致的種子，無菌水沖洗干凈，備用，將經高溫消毒過的直徑為9 cm的培養皿中鋪雙層濾紙，各加入5 mL不同濃度的鹽堿溶液，待濾紙吸足水后均勻擺入20粒大小一致、籽粒飽滿的種子，上面再鋪一層濾紙，并加入3 mL相同濃度處理的鹽堿溶液，每個處理3次重復。置于28℃的恒溫培養箱中黑暗培養6 d。為使處理期間每個處理的鹽堿濃度保持相對穩定，每隔2 d換一次濾紙。試驗期間從第2 d開始，每隔24 h記錄一次發芽種子粒數(以種子露白作為萌芽標志)，至第6 d試驗結束。調查播種后第3 d的發芽率作為發芽勢，第6 d從每個培養皿里選取10株正常芽苗分別測量胚根長和胚根鮮重。計算種子的相對發芽率(%) 、相對發芽勢(GE%) 、發芽指數(GI%) 、胚根長(RL)等指標。

1.2.2 指標測定

參考《國際種子檢驗規程》[9]計算發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數、鹽脅迫反應指數、鹽害系數等指標。

1.3 數據處理

數據處理采用Excel 2010，數據分析采用SPSS 21.0軟件，多重比較采用LSD法，隸屬函數計算參考彭玉梅等[5]的方法。

表1 供試哈密瓜品種及類型
Table 1 cultivars and types of experimental Hami melon

編號code品種cultivar類型type編號code品種cultivar類型typeM1春蕭2號厚皮網紋M10新密7號厚皮網紋M2農密9號厚皮網紋M11伽師瓜伽師瓜M3綠寶石厚皮網紋M12綠皮9818厚皮網紋M4新密43號厚皮網紋M13新密24號厚皮網紋M5新密31號厚皮網紋M14西州蜜25號厚皮網紋M6新密13號厚皮網紋M15紅密脆厚皮網紋M7新密28號厚皮網紋M16新伽師2號伽師瓜M8905-1厚皮網紋M17新密雜11號厚皮網紋M9金麗2號黃皮無網

2 結果與分析

2.1 鹽堿脅迫下哈密瓜不同品種種子萌發活力的差異

2.1.1 鹽堿脅迫對哈密瓜種子發芽勢的影響

研究表明，隨著鹽堿脅迫濃度的增大，供試種子的發芽勢總體呈下降趨勢，部分品種如金麗2號在低濃度(25 mmol/L)鹽堿脅迫下發芽勢升高，其余品種的發芽勢均隨著鹽堿脅迫濃度的增大，呈下降趨勢。鹽堿脅迫濃度為100 mmol/L時，新密13號的發芽勢最強。圖1

圖1 鹽堿脅迫下哈密瓜種子發芽勢變化
Fig.1 The influence of salinity-alkalinity stress of Hami melon seed germination potential

2.1.2 鹽堿脅迫對哈密瓜種子發芽率的影響

研究表明，除了新密43號外，所有供試哈密瓜品種的發芽率均隨著鹽堿脅迫濃度的升高呈下降趨勢。其中農密9號、綠寶石、新密7號、伽師瓜、新密24號、西洲蜜25號、紅密脆、新伽師2號和新密雜11號在鹽堿脅迫濃度為25 mmol/L時就表現出顯著性差異，春蕭2號、新密31號、905-1和綠皮9818在脅迫濃度為50 mmol/L時表現出顯著性差異，新密43號和新密28號在脅迫濃度75 mmol/L時表現出顯著性差異，新密13號在脅迫濃度為75 mmol/L時才表現出顯著性差異。在100 mmol/L的鹽堿脅迫下，新密13號的發芽率最高。圖2

圖2 鹽堿脅迫下哈密瓜種子發芽率變化
Fig.2 The influence of salinity-alkalinity stress of Hami melon seed germination rate

2.1.3 鹽堿脅迫對哈密瓜種子發芽指數的影響

研究表明，鹽堿脅迫下，所有哈密瓜品種的發芽指數均受到不同程度的抑制，品種間發芽指數差異較大，其中新密13號的發芽指數最高，新密28號次之，綠寶石和905-1的發芽指數最低。除綠皮9818，其它哈密瓜品種的發芽指數均隨著鹽堿脅迫濃度的增加而下降。其中綠寶石下降最快，在鹽堿脅迫濃度100 mmol/L時的發芽指數為0，下降了100%，其次為綠皮9818，下降了89.8%，新密13號的發芽指數下降率最低，為23.2%。圖3

2.1.4 鹽堿脅迫對哈密瓜種子活力指數的影響

研究表明，哈密瓜種子的活力指數受鹽堿脅迫的影響較大，隨著脅迫濃度的增加呈明顯的下降趨勢。在脅迫濃度為100 mmol/L時，只有新密13號長出胚根。各品種之間活力指數差異性顯著，其中新密13號的活力指數最大，為81.3，新密28號次之，為77.4，西州密25號最小，僅為19.3，可能與品種間的遺傳背景不同有關。圖4

圖3 鹽堿脅迫下哈密瓜種子發芽指數變化
Fig.3 The influence of salinity-alkalinity stress of Hami melon seed germination index

圖4 鹽堿脅迫下哈密瓜種子活力指數變化
Fig.4 The influence of salinity-alkalinity stress of Hami melon seed vitality index

2.2 鹽堿脅迫下新疆哈密瓜萌發期各指標的相關性

研究表明，將50 mmol/L鹽堿脅迫下，哈密瓜萌發期耐鹽堿性關系密切的多個指標作為變量，利用SPSS21.0軟件進行相關性分析，并根據相關系數計算出各指標的特征值和主成分特征向量。

研究表明，發芽勢、發芽率、活力指數、發芽指數、胚根鮮重彼此之間呈極顯著正相關； 發芽指數與發芽勢、發芽率、活力指數、發芽指數、胚根鮮重呈極顯著正相關，與胚根長呈顯著正相關；胚根傷害率與發芽率、發芽指數呈極顯著負相關，與活力指數、胚根長、胚根鮮重顯著負相關；下胚軸傷害率與發芽勢、發芽率、活力指數、發芽指數、胚根鮮重、胚根長呈極顯著負相關，與胚根傷害率呈顯著正相關。表2

表2 50 mmol/L鹽堿脅迫下加哈密瓜萌發期各指標的相關性
Table 2 Correlation analysis of indices under 50 mmol/L salinity-alkalinity stress in Hami melon

指標IndexGEGRVIGIRLRFWRDRHDRGE1.000GR0.755**1.000VI0.761**0.775**1.000GI0.677**0.791**0.794**1.000RL0.799**0.771**0.889**0.592*1.000RFW0.714**0.632**0.841**0.686**0.884**1.000RDR-0.489-0.766**-0.582*-0.675**-0.589*-0.557*1.000HDR-0.732**-0.740**-0.862**-0.667**-0.910**-0.823**0.598*1.000

注：**P<0.01，*P<0.05; GE-發芽勢，GR-發芽率，VI-活力指數，GI-發芽指數，RL-胚根長，RFW-胚根鮮重，RDR-胚根傷害率，HDR-下胚軸傷害率

Note:**P<0.01,*P<0.05; GE-germination energy, GR-germination rate, VI-vigor index, GI-germination index, RFW-root fresh weight, RDW-root dry weight, RDR-root damage rate, HDR-hypocotyl damage rate

2.3 不同哈密瓜品種種子萌發期耐鹽堿指標的主成分

主成分分析結果表明，第一、第二主成分的貢獻率分別是75.429%和8.922%，累積貢獻率達84.351%，代表了變量的絕大多數信息，可基本反映哈密瓜種子萌發期品種間的耐鹽堿性主要因素。表3

從特征向量上各個獨立指標在綜合指標中的貢獻率來看，第一主成分中發芽率、發芽勢、胚根傷害率所占的比重較大；第二主成分中發芽勢和胚根傷害率所占的比重較大。從不同指標在不同成分中所占比重大小可以看出，發芽率、發芽勢、發芽指數和胚根傷害率與種子萌發期耐鹽堿性密切相關，可將這4個指標作為評價指標體系來評價哈密瓜種子萌發期耐鹽堿能力的強弱。表4

表3 各測定指標的特征值和貢獻率
Table 3 Eigen values and variance contribution ratio of measured indicators

指標Index特征值Eigenvalue貢獻率(%)Variancecontributionratio累計貢獻率(%)Accumulatedvariancecontributionratioa16.03475.42975.429a20.7148.92284.351a30.415.12589.476a40.4065.07794.553a50.1912.39196.944a60.1411.76198.705a70.0971.20999.914a80.0070.086100.000

表4 主成分特征向量值
Table 4 Principal components to the value characteristic

主成分Principalcomponentnumber所測指標特征向量值Eigenvalueofmeasuredindicatorsa1a2a3a4a5a6a7a810.8250.9150.8420.7460.7980.766-0.856-0.74220.5210.0620.2800.1010.3230.1530.509-0.262

2.4 不同哈密瓜品種種子萌發期發芽率、發芽指數的臨界鹽堿濃度

以供試哈密瓜品種在鹽堿脅迫下的發芽率、發芽指數作為因變量(Y)，以鹽堿脅迫濃度為自變量(X)建立回歸方程。當發芽率或發芽指數降到50%時鹽堿脅迫濃度作為衡量各哈密瓜品種種子萌發的臨界鹽堿脅迫濃度(C50)為，供試哈密瓜品種發芽率的C50差異很大，其中新密28號最高，為303.84 mmol/L、新密13號為130.55 mmol/L，C50最低的為綠寶石，只有39.79 mmol/L，相差7.6倍之多。從發芽指數的臨界鹽堿脅迫濃度(C50)來看，品種間差異性顯著，其中新密13號最高，為251.22 mmol/L，其次是新密28號，為208.07 mmol/L，綠寶石的C50最低，為42.62 mmol/L，相差5.9倍。表5，表6

2.5 不同哈密瓜品種萌發期耐鹽堿性綜合評價

種子萌發是一個極其復雜的生理過程。鹽堿脅迫下哈密瓜種子的萌發受多種因素影響，評價其種子萌發期的耐鹽堿性需要綜合考慮多個萌發指標。實驗采用隸屬函數法，以相對發芽勢、相對發芽率、相對發芽指數、相對活力指數、相對胚根鮮重、相對胚根長、胚根傷害率及下胚軸傷害率8個指標為依據，對17份供試哈密瓜品種萌發期的耐鹽堿性進行綜合評價，并進行排序，評價值越大，表明其耐鹽堿能力越強。

研究表明，供試哈密瓜品種的綜合評價值在0.18～7.46，對供試品種的綜合評價值進行排序，耐鹽堿性強弱依次為新密13號>新密28號>紅密脆>新伽師2號>新密7號>905-1>金麗2號>農密9號>新密43號>綠皮9818>伽師瓜>新密雜11號>新密31號>西洲密25號>春蕭2號>新密24號>綠寶石。表7

表5 鹽堿脅迫下哈密瓜種子發芽率的回歸方程和生長臨界鹽堿濃度(C50)

Table 5 Regression equation and growth critical salinity-alkalinity concentration (C50) of Hami melon germination rate under salt and alkali stress condition

表6 鹽堿脅迫下哈密瓜種子發芽指數的回歸方程和生長臨界鹽堿濃度(C50)

Table 6 Regression equation and growth critical salinity-alkalinity concentration (C50) of Hami melon germination index under salt and alkali stress condition

表7 50 mmol/L鹽堿脅迫下不同哈密瓜品種種子萌發指標的隸屬函數值
Table 7 Subordinate function value of germination indexes of different Hami melon cultivars under 50 mmol/L salinity-alkalinity stress

品種Cultivars隸屬函數值SubordinatefunctionvalueGEGRVIGIRLRFWRDRHDR綜合評價值CEV排序Sequencing春蕭2號Chunxiao20.300.530.060.340.050.000.000.101.3815農密9號Nongmi90.860.610.400.440.650.890.360.514.728綠寶石Lvbaoshi0.000.000.010.000.010.130.030.000.1817新密43號Xinmi430.401.000.360.510.490.481.000.364.609新密31號Xinmi310.440.710.140.350.230.450.210.242.7713新密13號Xinmi131.001.001.001.000.790.950.721.007.461新密28號Xinmi280.971.000.910.890.810.980.650.766.972905-10.610.810.650.161.000.670.330.835.056金麗2號Jinli20.950.740.370.480.540.570.500.664.827新密7號Xinmi70.710.740.550.490.811.000.290.815.395伽師瓜Jiashigua0.280.610.230.500.410.550.580.763.9311綠皮9818Lvpi98180.890.710.240.370.530.410.640.504.2710新密24號Xinmi240.000.240.050.290.010.360.120.051.1216西洲密25號Xizhoumi250.560.470.110.170.120.000.000.231.6514紅密脆Hongmicui0.780.740.600.440.740.900.770.915.883新伽師2號Xinjiashi20.850.740.580.610.910.630.150.945.414新密雜11號Xinmiza110.320.380.000.470.380.460.220.742.9612

3 討 論

3.1 關于鹽脅迫下甜瓜種子萌發的研究已有許多報道[3,4,7]，品種間的耐鹽性差異顯著，其中發芽率、發芽勢和發芽指數是評價種子萌發的重要指標。研究表明，在50 mmol/L的鹽堿脅迫下，大部分哈密瓜品種的發芽率顯著下降，這與朱春燕[4]在甜瓜種質資源萌發期耐鹽堿性評價研究中發現，低于150 mmol/L的鹽濃度對甜瓜的發芽率沒有顯著影響的結論不同，這可能與鹽脅迫主要是通過降低水勢與離子毒害作用影響種子的萌發[10]，而復合鹽堿脅迫又額外附加了高PH值的傷害有關。絕大多數鹽漬土壤的鹽分并不只是NaCl一種，而是混有多種不同比例的中性鹽和堿性鹽，因此只研究NaCl脅迫對不同品種的影響具有片面性，隨著全球土壤鹽堿化日益嚴重[11]，選擇復合鹽堿作為脅迫物質更具有代表性和實際意義。

3.2 研究發現，在25 mmol/L的復合鹽堿脅迫下，金麗2號的發芽勢，新密43號的發芽率相比CK顯著升高，之后隨著脅迫濃度的增加，均呈快速下降趨勢，且高濃度脅迫下其萌發活性表現一般，這與其他供試品種不一致，還有待進一步研究。

3.3 哈密瓜的耐鹽堿性在萌發期、苗期和成株期可能有所不同。因此，關于哈密瓜不同品種的耐鹽堿性研究，還需要對其生育期不同階段的耐鹽堿性進行綜合評價。

4 結 論

4.1 隨著鹽堿脅迫濃度的增加，供試哈密瓜品種的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、胚根長、胚根鮮重等萌發指標總體呈下降趨勢。鹽堿脅迫下品種間的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數等萌發指標差異性顯著。品種間的萌發指標鹽堿傷害率也有顯著性差異。不同哈密瓜品種發芽率、發芽指數的生長臨界鹽堿濃度(C50)差異性顯著。

4.2 通過相關性分析和主成份分析，可以將發芽率、發芽勢、發芽指數和胚根傷害率這4個指標作為哈密瓜品種萌發期耐鹽堿性鑒定的主要指標。

4.3 通過模糊數學隸屬函數法對17個供試哈密瓜品種萌發期的耐鹽堿性進行綜合評價排序，新密13號耐鹽性最強，新密28號次之，不同哈密瓜品種之間萌發期的耐鹽堿性差異較大，在哈密瓜種子萌發期可對其耐鹽堿性進行快速鑒定。新密13號、新密28號可作為適宜新疆哈密瓜鹽堿區種植的首選品種。

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Table varieties" (KYGY2016119).

WANG Hao(1970-), male, professor，bachelor of agriculture, vege
Table cultivation and physiology

Salinity-alkalinity Tolerance of Different Hami Melon Cultivars at Germination Stage

HAN Hong-wei, SHE Jian-hua, WANG Qiang, ZHUANG Hong-mei, HU Bai-wen, FENG Hong-ying, WANG Hao

(ResearchInstituteofHorticulturalCrops,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China)

【Objective】 This study aims to research the effects of salinity-alkalinity stress on the seed germinations of Xinjiang Hami melon and screen out the most salt-tolerant varieties for the layout in Xinjiang.【Method】This experiment set five salinity-alkalinity stress, which were respectively 0(CK), 25, 50, 75 and 100 mmol/L; The seeds of Hami melon were treated under salinity-alkalinity stress and the seeds germination rate, germination potential, germination index, vitality index were measured.【Result】With the increase of salinity stress concentration, the seed germinations parameters of Hami melon showed downtrend trend. The germination index, germination rate, germination index and vigor index were significantly different among varieties under saline alkali stress. The order of experimental Hami melon varieties from strong to weak was Xinmi 13 > Xinmi 28 > Hongmicui > Xinjiashi 2 > Xinmi 7 > 905-1 > Jinli2 > Nongmi 9 >Xinmi 43 > Lupi 9818 > Jiashigua > Xinmiza 11 >Xinmi31 > Xizhoumi 25 > Chunxiao 2 > Xinmi 24 > Lvbaoshi.【Conclusion】The seed germination rate, germination potential, germination index and root damage rate may serve as indicators to appraise salinity-alkalinity tolerance of Hami melon at germination stage. The salinity-alkalinity tolerance of Xinmi 13 is the strongest among the experimental Hami melon varieties, and Xinmi 28 takes the second place. The salinity-alkalinity tolerances of different varieties have significant differences. The Xinmi 13 and Xinmi 28 are the preferred varieties for the saline-alkali area.

Hami melon; germination stage; salinity-alkalinity stress; comprehensive evaluation

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.03.008

2017-02-19

國家重點研發計劃“西北干旱區設施蔬菜化肥農藥減施技術模式建立與示范”(2016YED0201005)；新疆維吾爾自治區公益性科研院所基本科研業務費專項“蔬菜品種收集引進及篩選利用研究”(KYGY2016119)

韓宏偉(1986-)，男，河南人，助理研究員，研究方向為蔬菜栽培與生理，(E-mail)hhwei2010@sohu.com

王浩(1970-)，男，山東人，研究員，研究方向為蔬菜栽培與生理，(E-mail)Wanghao183@163.com

S652

A

1001-4330(2017)03-0442-10