基于灰色關聯分析的亞麻芽期耐鎘鑒定指標的選取

張加強，史小華

(浙江省農業科學院 花卉研究開發中心，浙江 杭州 311202)

基于灰色關聯分析的亞麻芽期耐鎘鑒定指標的選取

張加強，史小華

(浙江省農業科學院 花卉研究開發中心，浙江 杭州 311202)

通過測定不同濃度鎘脅迫處理下亞麻芽期的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、簡易活力指數、相對發芽勢、相對發芽率、平均發芽速度和生物量等9項指標，運用灰色關聯分析對亞麻芽期耐鎘鑒定指標進行評價和篩選。結果表明，鎘脅迫明顯抑制了亞麻的發芽，鎘濃度越高，對亞麻發芽的抑制作用越大；各指標之間存在不同程度的相關關系，生物量與其他8個指標間呈極顯著正相關；相對發芽率、發芽率、平均發芽速度和發芽指數4個指標與生物量有較強的關聯度，可作為亞麻芽期耐鎘鑒定的有效指標。

亞麻； 芽期； 鎘脅迫； 灰色關聯度分析

據2014年《全國土壤污染狀況調查公報》指出，我國的耕地土壤環境質量堪憂[1]。部分農田土壤重金屬污染處于輕度污染到中度污染之間，其中Pb、Cd污染較為嚴重[2]。研究表明，在植物體內積累的重金屬通過生物鏈進入人體，最終危害人類健康。Cd是危害最大的重金屬污染物之一，而不同作物對Cd脅迫的耐性存在種間和種內差異[3-4]。亞麻是非食用的纖維作物，是理想的富集土壤重金屬污染的植物[5]。由于亞麻品種間耐鎘性差異較大，選擇合理的耐鎘評價指標則成為首要解決的問題。在以往植物耐鎘性指標評價的研究中，多采用相關性[6]、主成分分析[7]和隸屬函數法[8]等研究分析方法，而這些評價存在一定的局限性，如研究對象必須遵守正態分布，只針對大樣本，或是忽略了各性狀與研究目標的聯系程度，而灰色關聯分析方法可彌補以上不足，具有可克服人為主觀因素、要求的樣本數量少、不受數學理論分布的限制、方法簡單、結果客觀等優點[9]，近年來被廣泛應用于品種比較、產量和品質評價及品種資源的篩選等方面[10-11]。目前，鮮有灰色關聯分析應用于亞麻耐鎘指標的篩選和評價的報道。本研究以亞麻為材料，采用灰色關聯分析方法，對不同濃度鎘脅迫下亞麻種子萌發期的鑒定指標進行評價和篩選，以期建立亞麻耐鎘鑒定指標及評價方法，為植物耐鎘品種的選育提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 種子培養及脅迫處理

挑選籽粒飽滿的亞麻種子，先經體積分數70%酒精浸泡1 min，再用蒸餾水沖洗3次，將種子置于鋪有雙層濾紙的培養皿中，每皿置50粒亞麻種子，用蒸餾水作為對照，處理組加入20、80、160、320、400和800 mg·L-1的Cd2+溶液，設3次重復，置于25 ℃培養箱中進行發芽，期間及時補充處理液。

1.2 種子萌發觀察及耐鹽指標計算

種子發芽標準為胚芽長大于或等于1/2種子長，每天統計發芽種子數，并用電子天平稱量補充因蒸發散失的處理液。在試驗的第7天，每皿隨機選取5株幼苗，測量其鮮重，結果取總平均值，計算生物量。根據統計結果計算發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、簡易活力指數、相對發芽勢、相對發芽率和平均發芽速度。

發芽勢=第3天的發芽種子總數/供試種子數×100；

發芽率/%=第7天的發芽種子數/供試種子總數×100；

發芽指數=ΣGt/Dt，其中Gt為t時間內的發芽種子數，Dt為相應的發芽天數；

活力指數=發芽指數×根芽鮮重；

簡易活力指數=根芽鮮重×發芽率；

相對發芽勢=處理發芽勢/對照發芽勢×100；

相對發芽率=處理發芽率/對照發芽率×100；

平均發芽速度=∑(D×n)/∑n，其中D為從種子置床起計算天數，n為相應的發芽粒數。

1.3 數據處理與分析

數據處理利用Excel 2010進行處理，采用DPS 7.05 軟件進行差異顯著性分析(LSD法)、相關性和灰色關聯分析[12]。根據灰色系統理論，其中將鎘脅迫下的亞麻種子生物量設為參考數列，發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、簡易活力指數、相對發芽勢、相對發芽率、平均發芽速度8個性狀指標設為比較數列；計算得出各性狀指標和生物量的灰色關聯度。

2 結果與分析

2.1 亞麻種子萌發期的耐鎘性評價

由表1可知，隨著鎘脅迫處理濃度的升高，亞麻種子萌發生長受抑制程度逐漸增強，表現為各項測定指標值逐漸降低。與對照相比，在鎘濃度為20 mg·L-1時，亞麻的發芽勢下降3.33%，發芽率下降13.34%，兩者下降幅度都很小，均未達到顯著水平；隨著鎘濃度的繼續升高，亞麻種子的發芽勢和發芽率降幅均大幅增加。當鎘濃度為80 mg·L-1時，亞麻的發芽勢和發芽率分別下降16.66%和16.67%，差異均達顯著水平；而當鎘濃度為320 mg·L-1時，亞麻的發芽勢和發芽率降幅都達到極顯著水平。在生物量的變化中，鎘濃度為20～320 mg·L-1時，相比對照，處理組未達到顯著水平；但當其鎘濃度升高至400 mg·L-1時，差異達到顯著或極顯著水平。其他指標均表現出與發芽勢、發芽率和生物量相似的變化趨勢，表明鎘脅迫明顯抑制了亞麻的發芽，鎘濃度越高，對亞麻發芽的抑制作用越大。

表1 不同鎘脅迫濃度下亞麻種子萌發期的耐鎘性狀指標及差異顯著性

注：同列無相同大、小寫字母分別表示在0.01和0.05水平差異顯著。

2.2 亞麻種子萌發期耐鎘指標的相關性分析

由表2可知，鎘脅迫下亞麻種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、簡易活力指數、相對發芽勢、相對發芽率、平均發芽速度與生物量之間均呈極顯著正相關，相關系數分別為0.963 9、0.975 5、0.973 3、0.972 6、0.984 4、0.963 9、0.975 5及0.974 6。由此可以看出，各單項指標在亞麻耐鎘評價中均起到不同的作用，同時存在著內在聯系，因此僅依據單項指標不能準確評價亞麻的耐鎘能力大小。

2.3 亞麻種子萌發期的耐鎘指標的灰色關聯分析

由于各指標的單位不統一，首先需將數據進行標準化處理，再進行灰色關聯分析，結果見表3。

根據灰色系統理論，關聯度越大，說明比較數列和參考數列間的相互關系越密切[9-11]。由表4可知，鎘脅迫條件下，上述8個耐鎘指標與生物量關聯度值從大到小依次為相對發芽率、發芽率、平均發芽速度、發芽指數、發芽勢、相對發芽勢、簡易活力指數和活力指數。由此可以看出，生物量與相對發芽率、發芽率、平均發芽速度和發芽指數的關聯度列前4位。

表2 鎘脅迫下亞麻種子萌芽期8個耐鎘指標與生物量間的相關系數

注：*，**分別表示在0.05和0.01水平顯著相關。

表3 原始數據經標準化后的數據

表4 鎘脅迫下亞麻種子萌芽期耐鎘指標與生物量間的關聯度

3 小結

種子萌發和生長狀況是評價重金屬耐性的重要指標，而生物量可以綜合反映植物受脅迫的程度，是植物對各種環境反應的最終結果[6，13]。本試驗引入灰色關聯分析法對亞麻耐鎘指標進行綜合評價，灰色關聯分析結果表明，鎘脅迫下，亞麻種子的相對發芽率、發芽率、平均發芽速度和發芽指數與生物量有較強的關聯度，因此，這4個性狀可以作為評價亞麻芽期的耐鎘鑒定指標。

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收入日期：2017-07-24

杭州市科技發展計劃項目(20140432B39)

張加強，男，助理研究員，從事麻類、花卉的育種、栽培及分子生物學研究，E-mail：zhangqiang414@126.com。

文獻著錄格式：張加強，史小華. 基于灰色關聯分析的亞麻芽期耐鎘鑒定指標的選取[J].浙江農業科學，2017，58(10)：1714-1716.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171011

S564

A

0528-9017(2017)10-1714-03

(責任編輯張瑞麟)