NaCl脅迫下不同品種（系）綠豆種子萌發期耐鹽性的研究

摘要：為了探究鹽脅迫對不同品種（系）綠豆的影響，對28份綠豆種子用1.2%NaCl進行鹽脅迫處理，測定了與萌發相關的12項指標，采用相關性分析、主成分分析、隸屬函數分析及聚類分析對不同品種（系）進行了綜合評價和分類。1.2%NaCl脅迫對不同綠豆品種（系）12項測定指標有顯著影響，各指標間存在著不同程度的相關性。主成分分析結果表明，前3個主成分累計貢獻率為88.072%；抗旱綜合評價D值各不相同，其中同綠9號的抗旱綜合評價值最大（0.681），表明其對鹽脅迫的耐受性最強，168-21的抗旱綜合評價值最小（0.444），表明其對鹽脅迫的耐受性最弱。根據不同品種（系）綠豆耐鹽性隸屬函數D值進行了聚類分析，共分為3類：第Ⅰ類為耐鹽品種（系），第Ⅱ類為中等耐鹽品種（系），第Ⅲ類為耐鹽性較弱品種（系）。綜合評價各項指標，同綠9號耐鹽性最強，168-21耐鹽性最弱，可為鹽堿地種植綠豆提供參考。

關鍵詞：綠豆；NaCl脅迫；萌發；耐鹽性；主成分分析；隸屬函數分析；聚類分析

Study on Salt Tolerance of Different Varieties of Mung Bean

Seeds during Germination under NaCl Stress

WANG Guimei，XING Baolong

（High Latitude and Cold Weather Crops Institute of Shanxi Agricultural University，Datong 037008，Shanxi）

鹽脅迫是限制作物生長的主要非生物脅迫之一[1]，全球鹽堿地面積已達9.5億hm2[2-3]，中國約有3600萬hm2土地鹽漬化，約占全國耕地面積的7%[4]。由于工業污染加劇、化肥使用不當等原因，又造成了670萬hm2土地次生鹽漬化[5]，給中國糧食生產造成了巨大損失。植物生長會受到鹽堿環境的影響[6-8]，鹽脅迫對種子萌發階段的影響最為明顯，抑制程度隨鹽濃度的升高而增加[9-10]，而鹽脅迫下植物生長的前提是種子能夠萌發[11]。綠豆屬于豆科，豇豆屬，是中國重要的雜糧作物之一，營養豐富，是藥食兼用作物，其蛋白質含量高，含有多種維生素、葉酸及人體所需的礦物質，具有清熱解毒、利尿等功效。綠豆生育期較短，抗旱耐瘠，適應性強，種植潛力大，耐鹽性較好。由于綠豆種子萌發期對鹽脅迫最為敏感，因此也是進行品種篩選和抗性評價的關鍵時期[12]。本試驗以28個綠豆品種（系）作為供試材料，采用1.2%NaCl進行鹽脅迫，探究不同綠豆品種（系）種子的萌發情況，從而篩選出耐鹽性較強的品種，為鹽堿地綠豆種植提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗材料來源于國家食用豆產業技術體系全國聯合鑒定，共28個綠豆品種（系），分別為2019-26、2020-25、吉綠17、HN267、保綠201610-3、201622-2、赤黃綠101、赤黑綠100、皖科綠4號、皖科綠5號、WL1901、HL1902、宛綠10號、宛綠11號、172-017、172-032、濰綠60032、濰綠70535、11L638、168-21、鸚哥2號、渝綠10號（2020年審定）、183-11、同綠9號、蘇綠17-208、蘇綠17-30226、同綠10號、桂綠2號。

1.2 試驗方法 選擇不同品種（系）且籽粒飽滿的綠豆種子，將玻璃培養皿和種子用0.5%次氯酸鈉消毒15min，然后用蒸餾水反復沖洗干凈，將種子擺放在內置2層濾紙的玻璃皿上培養，分別采用0、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%和1.4%的NaCl鹽溶液進行鹽脅迫，通過測定相關指標可知，各綠豆品種（系）耐鹽性在1.2%NaCl鹽溶液脅迫下表現出的差異最明顯，因此確定綠豆萌發期耐鹽性鑒定的適宜NaCl鹽溶液濃度為1.2%。以蒸餾水為對照，每個品種（系）放50粒種子于單獨的培養皿內，試驗設3次重復，在人工氣候培養箱中培養，溫度25℃，光照為15000lx，濕度為50%RH，每24h更換一次鹽溶液，種子開始發芽后，調查記載種子發芽數，連續2d不變時結束調查[13]。

1.3 指標測定 種子萌發指標包括發芽率、發芽指數和發芽勢。發芽結束后，每個處理選取幼苗10株，測定胚根長、胚芽長、根冠比、活力指數、胚根鮮重、胚芽鮮重，在烘箱中于105℃殺青15min，于60℃下烘干至恒重后稱量幼苗和根的干重，同時另取3株典型幼苗測定相對電導率[14]，計算方法參考袁典等[13]的研究。

1.4 數據分析 采用SPSS 25和Excel 2019軟件對數據進行分析和處理，利用相關性分析、主成分分析、聚類分析及模糊數學中求隸屬函數的方法進行各指標耐鹽性綜合評價[15]。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對不同綠豆品種（系）萌發期的影響 在1.2%NaCl的鹽溶液脅迫下，不同綠豆品種（系）在胚根長、胚根鮮重、胚芽長、胚芽鮮重、發芽指數、活力指數、發芽率、發芽勢和根冠比指標上分別呈不同程度的降低，這與前人研究結果相同[16-17]，而不同品種（系）降低的幅度不同，充分說明了鹽脅迫對綠豆的萌發生長產生了一定影響。由表1可知，不同綠豆品種（系）的胚根長、胚根鮮重、胚芽長、胚芽鮮重、發芽指數、活力指數、相對電導率、發芽率和發芽勢等都存在顯著性差異，但根冠比差異不顯著。2019-26、HN267、201622-2、赤黃綠101、皖科綠4號、172-017、172-032、濰綠60032、11L638、鸚哥2號、渝綠10號、蘇綠17-30226的發芽勢及發芽率均較高，在90%以上。

2.2 鹽脅迫下綠豆萌發期各指標的相關性分析 對鹽脅迫下的28個綠豆品種（系）的12個性狀指標進行了相關性分析，結果見表2。發芽勢與發芽率、發芽指數的相關性較高，相關系數分別為0.987和0.903；活力指數與胚芽鮮重、胚芽干重呈極顯著正相關，相關系數分別為0.971和0.918；胚芽干重與胚芽鮮重、胚芽長、胚根長相關性較高，相關系數分別為0.969、0.872和0.857。發芽指數、胚芽長與相對電導率呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.604、-0.461。由此可見，不同品種（系）綠豆萌發期的單項指標間存在一定的顯著或極顯著相關性，因此單一指標難以直觀、準確地評價不同品種（系）綠豆的耐鹽性，需要對其進行多角度、多元化統計分析。

2.3 鹽脅迫下綠豆萌發期各指標的主成分分析 為了降低數據的冗余性，以較少的主成分替代原始指標[18]，采用主成分分析法對28個綠豆品種（系）的12項指標進行分析，結果見表3。根據主成分分析的原則，試驗選取了前3個主成分因子，貢獻率分別為61.872%、16.323%和9.877%，累計貢獻率為88.072%，因此這3個主成分因子可代表不同綠豆品種（系）12個單項指標的絕大部分信息。主成分因子F1主要與胚芽長、胚芽鮮重、胚根長和活力指數有關，主成分因子F2主要與根冠比和胚根鮮重有關，主成分因子F3主要與根冠比和胚根干重有關。

2.4 不同綠豆品種（系）耐鹽性綜合評價 根據每個主成分的特征值占所提取主成分的總特征值的比例權重，得到主成分的綜合得分[19-20]，由此計算出不同綠豆品種（系）的隸屬函數值U（X1）、權重和耐鹽性綜合評價值D值[21-22]，所有結果均見表4。根據各主成分貢獻率得出3個主成分綜合指標的權重分別為0.713、0.186、0.126。

28個綠豆品種（系）的耐鹽性綜合評價值各不相同，在0.444～0.681之間；同綠9號D值最大（0.681），表明其對鹽脅迫的耐受性最強；168-21的D值最小（0.444），表明其對鹽脅迫的耐受性最弱。28個品種（系）的耐鹽性綜合評價值依次為同綠9號gt;吉綠17gt;11L638gt;同綠10號gt;赤黑綠100gt;赤黃綠101gt;172-017gt;保綠201610-3gt;桂綠2號gt;皖科綠4號gt;渝綠10號gt;皖科綠5號gt;鸚哥2號gt;172-032gt;宛綠11號gt;蘇綠17-208gt;濰綠70535gt;濰綠60032gt;蘇綠17-30226gt;宛綠10號gt;2020-25gt;HL1902gt;2019-26gt;201622-2gt;HN267gt;183-11gt;WL1901gt;168-21。

2.5 不同綠豆品種（系）耐鹽性聚類分析 根據不同綠豆品種（系）耐鹽性綜合評價值D值，對28個綠豆品種（系）進行了聚類分析（圖1），以平方歐式測量距離7.5為分界線，將28個綠豆品種（系）大致分為3類：第Ⅰ類有同綠9號、吉綠17、172-017、保綠201610-3、11L638、赤黃綠101、同綠10號、赤黑綠100，為耐鹽品種（系）；第Ⅱ類有渝綠10號、鸚哥2號、皖科綠5號、濰綠60032、蘇綠17-208、濰綠70535、172-032、宛綠11號、桂綠2號、皖科綠4號，為中等耐鹽品種（系）；第Ⅲ類有168-2120、蘇綠17-30226、宛綠10號、HL1902、2020-25、WL1901、183-11、HN267、201622-2、62019-2，為耐鹽性較弱品種（系）。

3 結論與討論

本試驗采用1.2%NaCl對28個綠豆品種（系）進行鹽脅迫試驗，結果表明不同品種（系）的萌發指標都有不同程度的降低，包括發芽勢、發芽率、活力指數、發芽指數、胚根干（鮮）重、胚芽干（鮮）重、胚根長、胚芽長、根冠比，充分說明鹽脅迫對綠豆萌發過程產生了影響。對不同綠豆品種（系）12個性狀指標進行了相關性分析，發芽勢與發芽率、發芽指數呈極顯著正相關，活力指數與胚芽鮮重、胚芽干重呈極顯著正相關，胚芽干重與胚芽鮮重、胚芽長和胚根長呈極顯著正相關，發芽指數和胚根長與相對電導率呈極顯著負相關。結合主成分分析法對28個綠豆品種（系）的12項指標進行分析，根據主成分分析的原則，試驗選取了前3個因子，累計貢獻率為88.072%，主成分因子F1主要與胚芽長、胚芽鮮重、胚根長和活力指數有關，貢獻率達到61.872%，可作為耐鹽鑒定的指標。在此基礎上，根據每個主成分的特征值占所提取主成分的總特征值的比例權重，得到主成分的綜合得分，計算出隸屬函數值、權重和耐鹽性綜合評價值D值，依據D值進行了聚類分析，將28個綠豆品種（系）共分為3類：第Ⅰ類為耐鹽品種（系），第Ⅱ類為中等耐鹽品種（系），第Ⅲ類為耐鹽性較弱品種（系）。其中同綠9號耐鹽性最強，168-21耐鹽性最弱。本研究僅對綠豆采用NaCl進行了鹽脅迫，但耕地中以混合鹽居多，在今后的研究中可選用不同濃度的混合鹽進行綠豆種子萌發期的脅迫，為鹽堿地綠豆品種推廣和土地可持續利用提供更全面的科學依據。

植物的生理和代謝過程受鹽脅迫的影響，且不同植物對鹽脅迫的耐受能力各不相同[23]，植物的耐鹽性和耐受能力是滲透調節、信號轉導等多種因素的綜合表現，鹽脅迫通過破壞細胞膜結構對植物進行傷害[24]，高鹽分抑制酶的活性，導致有害物質積累和植物代謝紊亂，從而影響植物的生長發育[18]。在逆境脅迫下，植物種子的耐鹽性通過萌動前和萌動后這2個階段來進行評價。發芽指數、活力指數、發芽率和發芽勢等指標作為種子萌動前期進行抗性評價的依據，萌動后期依據種子的胚芽和胚根等形態指標來判斷種子抗逆能力[25-26]。袁典等[27]采用不同濃度的NaCl對6個綠豆品種進行了脅迫，結果表明，低鹽濃度對種子的萌發起促進作用，高鹽濃度對種子萌發起抑制作用，這與樊瑞蘋等[28]、劉永惠等[29]、孟慶俊等[30]、彭妞等[31]的研究結果一致，劉順平[32]進行了不同濃度NaCl處理對綠豆種子萌發的研究，發現綠豆種子萌發能忍耐的NaCl處理濃度為200mmol/L以下，隨著鹽濃度的升高，種子萌發受到抑制的程度增大。這與王建科等[33]、馬瑜蔓等[34]研究結果一致，對栓皮櫟[35]、苜蓿[36]等植物種子的研究均得到類似結論。王樂政等[12]通過比較6種不同濃度NaCl溶液，對14個綠豆品種種子進行脅迫，發現1.2%NaCl脅迫能較好反映萌發期的耐鹽性差異，可作為綠豆品種鹽脅迫鑒定的參考濃度，這與本研究的結果一致。

參考文獻

[1] Food and Agricultural Organization of the United Nations and Earthscan．The state of the world’s land and water resources for food and agriculture：Managing systems at risk．（2013-06-17）[2024-02-02]．http：//www．routledge．com/books/details/9781849713276/#description

[2]孟繁昊，王聰，徐壽軍．鹽脅迫對植物的影響及植物耐鹽機理研究進展．內蒙古民族大學學報：自然科學版，2014，29（3）：315-318，373

[3] Sumner M E，Rengasamy P．Sodic soils：Distribution，properties，management and environmental consequences．New York：Oxford Univensity Press，1998

[4]劉謝香，常汝鎮，關榮霞，邱麗娟．大豆出苗期耐鹽性鑒定方法建立及耐鹽種質篩選．作物學報，2020，46（1）：1-8

[5]孫振元，劉金，趙梁軍．鹽堿土綠化技術．北京：林業出版社，2004

[6]袁典，方興宇，賈逸清，吳文超，劉宏權，韓會玲．Na2CO3脅迫對綠豆種子萌發的影響．安徽農業科學，2021，49（20）：32-35

[7]王楠，高靜，黃文靜，李鉑，唐志書，宋忠興．干旱、鹽脅迫下黃芪種子萌發及其對水楊酸的響應．草業科學，2018，35（1）：106-114

[8]張銳，劉玉艷，于鳳鳴，呂秀芳．鹽脅迫對紅花鼠尾草和藍花鼠尾草種子萌發的影響．分子植物育種，2018，16（5）：1682-1689

[9]蹇黎．Na2CO3對紫蘇種子萌發的影響．安徽農業科學，2018，46（33）：44-45

[10]張晶晶，施寵，黃長福，安沙舟．不同鈉鹽脅迫對德蘭臭草種子萌發的影響．新疆農業科學，2016，53（9）：1726-1733

[11]時會影，范保杰，劉長友，王彥，王坤，張志肖，蘇秋竹，沈穎超，田靜．綠豆耐鹽性研究進展．植物遺傳資源學報，2022，23（6）：1594-1603

[12]王樂政，高鳳菊，華方靜，曹鵬鵬．不同綠豆品種萌發期耐鹽性研究．山東農業科學，2015，47（9）：31-35

[13]袁典，劉宏權，韓會玲，高惠嫣，任敏君，王政達．不同品種綠豆萌發期耐鹽性分析．分子植物育種，2023，21（22）：7500-7508

[14]王雨，周睿穎，馬立敏，白鈺，關佳莉，唐曉清．5個產地菘藍種子萌發及幼苗生長對鹽脅迫的響應．草業學報，2018，27（7）：145-154

[15]李琳，于崧，蔣永超，張婷婷，鄒春雷，金珊珊，郭建華，梁海蕓，段君君，于立河．蕓豆苗期耐鹽堿性鑒定及品種篩選研究．植物生理學報，2016，52（1）：62-72

[16]孫淑英，陳貴林．不同種源黃芪種子萌發期抗旱性鑒定．分子植物育種，2017，15（10）：4248-4255

[17]彭妞，王琳．鹽脅迫對羽衣甘藍種子萌發的影響．現代農業研究，2020，26（5）：61-65

[18]胡亮亮，王素華，王麗俠，程須珍，陳紅霖．綠豆種質資源苗期耐鹽性鑒定及耐鹽種質篩選．作物學報，2022，48（2）：367-379

[19]李云，楊夢涵，王健，韓玉翠，林小虎．PEG脅迫下谷子品種（系）萌發期耐旱性鑒定及評價．種子，2022，41（4）：29-35，43

[20]殷麗麗，邢寶龍．晉北地區不同蕓豆品種（系）的適應性評價．中國農業科技導報，2019，21（4）：151-157

[21]李浩龍，周蓉，蔣芳玲，孫敏濤，劉帥，文軍琴，李思琦，薛靈姿，吳震．醋栗番茄LA2093漸滲系群體苗期耐鹽性評價．江蘇農業學報，2022，38（6）：1620-1626

[22]楊義伶．柑橘砧木抗旱性評價及相關生理指標與基因表達差異分析．南昌：江西農業大學，2012

[23] Kim Y，Mun B G，Khan A L，Waqas M，Kim H H，Shahzad R，Imran H M，Yun B W，Lee I J．Regulation of reactive oxygen and nitrogen species by salicylic acid in rice plants under salinity stress conditions．PLoS One，2018，13：e0192650

[24] Zhang J L，Shi H Z．Physiological and molecular mechanisms of plant salt tolerance．Photosynth Research，2013，115：1-22

[25] Zub H W，Brancourt-hulmel M．Agronmic and physiological performances of differerent species of Miscanthus，a major energy crop．Agronomy for Sustainable Development，2010，30（2）：

201-214

[26]肖亮，易自力，段楚青，蔣建雄．水分脅迫對芒草種子萌發及幼苗生長的影響．中國草地學報，2014，36（3）：40-46

[27]袁典，劉宏權，韓會玲．NaCl脅迫對綠豆種子萌發的影響．種子，2021，40（4）：90-95，100

[28]樊瑞蘋，周琴，周波，江海東．鹽脅迫對高羊茅生長及抗氧化系統的影響．草業學報，2012，21（1）：112-117

[29]劉永惠，沈一，陳志德，王州飛，顏偉．不同花生品種（系）萌發期耐鹽性的鑒定與評價．中國油料作物學報，2012，34（2）：168-173

[30]孟慶俊，馮啟言，周東來，裴東升．鹽堿對綠豆和油菜種子萌芽的脅迫效應．安徽農業科學，2008，36（2）：430，587

[31]彭妞，王琳．鹽脅迫對百日草種子萌發的影響．現代農業研究，2020，26（4）：36-41

[32]劉順平．不同濃度NaCl處理對綠豆種子萌發的影響．現代農業科技，2016（20）：12-13

[33]王建科，王鈞，胡延萍，李毅，蔡文秀，王莉．紫花苜蓿種子萌發過程中對不同鹽脅迫的響應．分子植物育種，2018，16（1）：268-274

[34]馬瑜蔓，牛思源，喬寧，蘇之涵，劉彩虹，任琴．不同鹽濃度脅迫對綠豆種子萌發及抗鹽性的影響研究．集寧師范學院學報，2022，44（3）：98-102

[35]李志萍，張文輝，崔豫川．NaCl和Na2CO3脅迫對栓皮櫟種子萌發及幼苗生長的影響．生態學報，2015，35（3）：742-751

[36] Gao Z W，Zhu H，Gao J C，Yang C W，Mu C S，Wang D L．Germination responses of Alfalfa（Medicago sativa L．）seeds to various salt-alkaline mixed stress．African Journal of Agricultural Research，2011，6（16）：3793-3803

（收稿日期：2024-02-02）