15種柳樹苗期耐鹽性評價

郭 聰，張 健，馬祥建，李玉娟，王 瑩，談 峰，李 敏

(江蘇沿江地區農業科學研究所，南通 226541)

全球有8.0×109hm2以上的土地是鹽漬土[1]，其中，中國鹽漬土面積約為2.7×107hm2[2]。高鹽影響細胞代謝和離子平衡[3]，抑制植物的生長發育，嚴重限制農業生產。研究表明，不同的作物或者品種之間的耐鹽性存在巨大的差異[4-5]，挖掘農作物耐鹽能力以及篩選和培育耐鹽品種，能夠有效開發和利用鹽堿地[6]，對鹽堿地綠化和改良意義重大。

柳樹(SalixL.)為楊柳科，種質資源豐富，全球有柳樹品種500 種以上，主要集中在亞熱帶區域和中國南方地區，我國柳樹品種達256種[7-8]。柳樹抗逆性強，在水土保持、鹽堿地改造和城市園林綠化等方面有著廣闊的應用前景[9]。近幾年來，在柳樹的遺傳圖譜構建、耐鹽QTL分析、耐鹽生理研究及耐鹽基因的克隆等方面取得了重大的突破[5，10-12]。本研究通過對15種柳樹的耐鹽性進行隸屬函數值和聚類分析，以期為柳樹耐鹽性鑒定和耐鹽機理研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料

從江蘇沿江地區農業科學研究所園林研究室柳樹資源圃中選擇旱柳、龍柳、金絲垂柳、垂柳、 紅腺柳、‘9901’‘海柳1號’‘鹽柳1號’‘吉林85-68’‘吉林85-70’、LA1401、LA1402、LY-01、LY-02、LY-03作為試驗材料。

1.2 試驗設計

試驗于2017年10月在江蘇沿江地區農業科學研究所園林研究室進行。選擇一年生、粗細一致、無病蟲害的柳樹插穗進行水培培養，NaCl培養液濃度設定 0(CK)、50 mmolL、100 mmolL和150 mmolL共 4個處理，每處理種植 5 棵，重復 3次，置入晝夜溫度25℃21℃、相對濕度80%±2%、光照強度2 100 lx、光照時間12 h的人工光照氣候室中，培養 20 d 后測定相關指標。

1.3 指標測定

鹽脅迫 20 d 時，測定植株根數、根長、最長根、地上部分干鮮重和地下部分干鮮重。

1.4 數據處理

隸屬函數法的具體計算方法如下：

(1)各指標的隸屬函數值[6]

某一指標與耐鹽性呈正相關：X(u)=(X-Xmin)(Xmax-Xmin)

某一指標與耐鹽性呈負相關：X(u)=1-(X-Xmin)(Xmax-Xmin)

式中：X表示某一柳樹某一指標的測定值；Xmax表示某一指標所有柳樹測定值中的最大值；Xmin表示該指標中的最小值。

(2)隸屬度平均值為每種柳樹的各項耐鹽指標的隸屬度值的平均值[14]。隸屬度平均值越大，柳樹的耐鹽力越低。

1.5 聚類分析法

利用統計軟件SPSS 19.0進行聚類分析，聚類方法為Ward法(即離差平方和法)[15]。樹狀圖中距離越近表示他們的耐鹽性越相似。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對不同柳樹苗期的影響

由圖1、圖2和圖3可知，隨著鹽溶液濃度的提高，大部分柳樹的鹽害系數升高。在100 mmolL NaCl處理下，大部分柳樹的鹽害系數在80%左右，在150 mmolL NaCl處理下，絕大數柳樹都接近100%。另外，紅腺柳在CK處理下，能夠正常的生根和發芽，然而在50 mmolL、100 mmolL和150 mmolL NaCl處理下并沒有發現生根和發芽的情況，各個指標的鹽害系數均為100%，說明鹽脅迫嚴重抑制了紅腺柳的生長。

2.2 50 mmolL NaCl溶液對柳樹苗期鹽害系數隸屬函數值的影響及相關性

如表2所示，柳樹根部根數、根長、最長根3個指標之間、地上鮮重和地上干重之間、地下鮮重和地下干重之間的鹽害系數隸屬函數值相關性均達到極顯著水平。柳樹根部的3個指標與地上鮮干重之間的鹽害系數隸屬函數值相關性達到顯著水平，與地下鮮干重之間達到極顯著水平。而地上鮮重與地下鮮重之間差異達到極顯著水平，地上干重與地下干重之間差異達到顯著水平，地上鮮重與地下干重之間和地上干重和地下鮮重之間差異不顯著。進一步表明鹽脅迫嚴重影響了柳樹根部的生長發育，進而抑制了莖和葉的生長。

表1 50 mmolL NaCl對柳樹苗期各指標鹽害系數隸屬函數值的影響

Table 1 Effects of 50 mmolL NaCl on the subjection values of salt toxicity coefficients of indices at wollow seedling stage

表1 50 mmolL NaCl對柳樹苗期各指標鹽害系數隸屬函數值的影響

品種 根數根長最長根地上鮮重地下鮮重地上干重地下干重平均值排序旱柳1.000 f 1.000 d 1.000 f 0.000 abcdefgh 0.890 cd 0.524 abcdef 0.925 bc 0.585 4 ‘9901’0.042 a 0.895 a 0.151 a 0.034 ab 0.350 a 0.135 b 1.000 a 0.380 10‘海柳1號’0.229 bc 0.224 bc 0.037 bcd 0.260 a 0.843 d 0.294 a 0.205 c 0.400 9龍柳0.273 b 0.426 b 0.277 bc 0.338 cde 0.188 bc 0.312 bc 0.325 b 0.291 11金絲垂柳0.345 de 0.528 d 0.367 e 0.527 defgh 0.462 d 0.239 bcde 0.573 c 0.450 8垂柳0.142 ef 0.480 d 0.270 ef 1.000 h 1.000 d 1.000 f 1.000 c 1.000 1‘鹽柳1號’0.209 de 0.365 cd 0.209 bcd 0.339 bcd 0.000 d 0.390 bcd 0.065 c 0.199 13‘吉林85-68’0.242 ef 0.442 d 0.273 e 0.246 efgh 0.606 d 0.990 cdef 0.101 c 0.485 7‘吉林85-70’0.000 cd 0.017 bc 0.220 abc 0.250 bc 0.009 d 0.081 b 0.186 c 0.132 14紅腺柳1.000 f 1.000 d 1.000 f 1.000 h 1.000 d 1.000 f 1.000 c 1.000 1LA14010.007 a 0.058 a 0.182 ab 0.987 cdefg 0.683 b 0.852 bc 0.366 a 0.722 2LA14020.098 a 0.110 a 0.128 a 0.011 cdef 0.179 b 0.047 bc 0.659 a 0.224 12LY-010.792 def 0.986 cd 0.049 cde 0.887 fgh 0.688 cd 0.662 ef 0.375 bc 0.653 3LY-020.084 de 0.000 d 0.207 de 0.739 efgh 0.283 d 0.747 def 0.176 c 0.486 6LY-030.260 ef 0.320 d 0.000 de 0.335 gh 0.259 d 1.000 def 0.704 c 0.575 5

注：同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)

表2 50 mmolL NaCl對柳樹苗期各指標鹽害系數隸屬函數值的相關性

Table 2 Correlation of 50 mmolL NaCl on the subjection values of salt toxicity coefficients of indices at wollow seedling stage

表2 50 mmolL NaCl對柳樹苗期各指標鹽害系數隸屬函數值的相關性

根數根長最長根地上鮮重地下鮮重地上干重地下干重根數1根長0.916**1最長根0.616**0.796**1地上鮮重0.212*0.1560.1251地下鮮重0.527**0.510**0.335**0.243**1地上干重0.168*0.1500.1320.835**0.1681地下干重0.459**0.495**0.405**0.1430.664**0.181*1

注：**表示在0.01水平上顯著相關；*表示在0.05水平上顯著相關

2.3 柳樹苗期耐鹽性聚類分析

將每種柳樹的平均隸屬函數值采用SPSS軟件進行聚類分析，最終將15種柳樹分為4類(圖4)。第①類為高等耐鹽柳樹，分別為‘鹽柳1號’、LA1402、龍柳和‘吉林85-70’，平均隸屬函數值均小于0.300。第②類為中等耐鹽柳樹，分別為‘9901’‘海柳1號’‘吉林85-68’、LY-02和金絲垂柳，平均隸屬函數值范圍為0.300—0.500。第③類為低等耐鹽柳樹，分別為旱柳、LY-03、LA1401和LY-01，平均隸屬函數值范圍為0.500—0.800。第④類為敏鹽柳樹，分別為垂柳和紅腺柳，平均隸屬函數值均為1.000。這與根據鹽害系數隸屬函數值的耐鹽能力評價結果較一致。

3 討論

本研究中，鹽脅迫下15種柳樹的生長均受到不同程度地抑制。隨著鹽濃度的增加，其根長、根數、最長根、地上鮮重、地上干重、地下鮮重以及地下干重的鹽害系數均越來越高，這與李敏[12]和趙可夫[18]的研究結果一致。通過對15種柳樹苗期的平均鹽害系數隸屬函數值進行聚類分析，篩選出4類不同耐鹽程度的柳樹。其中，‘9901’的耐鹽程度高于旱柳的耐鹽程度，這與李敏的研究結果一致[12]。

鹽脅迫影響根生長發育和形態結構，改變根吸收水分和離子的能力，導致激素等信號的產生，進而影響植物地上部的生長[19]。李妍[20]對蘇丹草耐鹽性的研究及李景欣等[21]對黃芪耐鹽性的研究均表明低濃度鹽脅迫下，種子萌發或幼苗生長受到促進作用。本試驗中，‘9901’的根數、根長、最長根、地下鮮干重的鹽害系數值表明，低鹽濃度促進其根長生長，隨著NaCl濃度的升高其根長生長受到抑制，與前人結論相符。這種現象可能與低鹽能夠促進植物細胞膜的滲透調節，進而啟動植物發育有關[22]，但關于啟動這一過程的分子機制則需要進一步研究。經聚類分析所得敏鹽和低等耐鹽柳樹隨著鹽濃度的升高，其根長的生長受到了抑制，大多數在100 mmolL NaCl處理時趨于死亡。

4 結論

本研究中，通過鹽脅迫模擬，得到柳樹耐鹽性鑒定的最佳濃度為50 mmolL。在50 mmolL NaCl處理下，6種柳樹(紅腺柳、垂柳、LA1401、LY-01、旱柳以及LY-03)的隸屬函數值的均值比較大，說明這6種柳樹的耐鹽能力比較弱；大部分指標之間的鹽害系數隸屬函數值的相關性達到了顯著或者極顯著水平。聚類分析結果表明15種柳樹可以分為4類，包括4種高等耐鹽柳樹、5種中等耐鹽柳樹、4種低等耐鹽柳樹以及2種敏鹽柳樹。