42个新疆海岛棉品种萌发期耐盐性评价

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.05.004

42个新疆海岛棉品种萌发期耐盐性评价

赵康^,, 杨涛, 王红刚, 李生梅, 庞博, 马尚洁, 高文伟^,

新疆农业大学农学院/棉花教育部工程研究中心,830052,新疆乌鲁木齐

Evaluation on Salt Tolerance of 42 Sea-Island Cotton (Gossypium barbadense) Varieties in Xinjiang during Germination Period

Zhao Kang^,, Yang Tao, Wang Honggang, Li Shengmei, Pang Bo, Ma Shangjie, Gao Wenwei^,

College of Agriculture, Xinjiang Agricultural University/Engineering Research Centre of Cotton, Ministry of Education, Urumqi 830052, Xinjiang, China

通讯作者: 高文伟,研究方向为作物遗传育种,E-mail： gww@xjau.edu.cn

收稿日期: 2021-07-14 修回日期: 2021-08-19 网络出版日期: 2022-06-20

基金资助:

国家自然科学基金(31771885)
国家重点研发计划(2016YFJ01407)
新疆维吾尔自治区优秀青年科技人才培养项目(2018Q16)

Received: 2021-07-14 Revised: 2021-08-19 Online: 2022-06-20

作者简介 About authors

赵康,研究方向为作物遗传育种,E-mail： zhaokang07@yeah.net

摘要

为了解新疆海岛棉品种在萌发期的耐盐性差异,用150mmol/L的NaCl对42个新疆海岛棉品种进行萌发期耐盐性评价和筛选。结果表明,在盐胁迫下,42个海岛棉品种发芽率、发芽势、发芽指数和鲜重均受到不同程度的抑制;各指标间存在极显著相关;通过主成分分析确定了2个主成分,主要反映萌发、干物质积累和含水量;主成分综合得分值和模糊隶属函数均值之间呈极显著正相关。通过二者的综合评价值,将42个海岛棉品种聚为4类,分别为高耐盐、中耐盐、弱耐盐和盐敏感类品种,为海岛棉品种的耐盐性评价和鉴定提供理论基础。

关键词： 海岛棉; 耐盐性评价; 主成分分析; 隶属函数

Abstract

To understand the salt-resistance difference of Xinjiang sea-island cotton germplasms in the germination period, 42 sea-island cotton varieties in Xinjiang were evaluated and screened by using 150mmol/L NaCl. The results showed that under salt stress, the germination rate, germination vigor, germination index and fresh weight of 42 sea-island cotton varieties were inhibited to varying degrees. There were very significant correlations among the indicators. Two principal components were determined through principal component analysis, reflecting germination, dry matter accumulation and water content. There was a significant positive correlation between the principal component comprehensive score value and membership function mean value. Using the comprehensive evaluation values of the two, 42 sea-island cotton varieties were grouped into four categories, namely high salt-tolerant varieties, medium salt-tolerant varieties, weakly salt-tolerant varieties and salt-sensitive varieties. This study provided a theoretical basis for the evaluation and identification of salt tolerance of sea-island cotton varieties.

Keywords： Sea-island cotton; Evaluation of salt-tolerance; Principal component analysis; Membership function

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本文引用格式

赵康, 杨涛, 王红刚, 李生梅, 庞博, 马尚洁, 高文伟. 42个新疆海岛棉品种萌发期耐盐性评价. 作物杂志, 2022, 38(5): 27-33 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.05.004

Zhao Kang, Yang Tao, Wang Honggang, Li Shengmei, Pang Bo, Ma Shangjie, Gao Wenwei. Evaluation on Salt Tolerance of 42 Sea-Island Cotton (Gossypium barbadense) Varieties in Xinjiang during Germination Period. Crops, 2022, 38(5): 27-33 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.05.004

土壤盐渍化是农业生态环境恶化的主要问题之一。它不仅直接危害农作物,导致农业减产,而且还会导致土壤退化,严重降低土地利用效率^[1]。新疆降水稀少,蒸发量大,更有特殊地质的影响,导致土壤中无机盐聚集、浓度升高,容易发生土壤盐渍化^[2]。棉花（Gossypium spp.）属于锦葵科,是一种具有较好抗旱、耐盐和耐瘠薄能力的作物^[3]。而新疆等地区种植棉花有天然优势,能缓解粮棉争地矛盾,保障粮食生产,发挥优势产区产能^[4⇓-6]。

种子萌发是种胚从生命活动相对静止恢复到生理活跃状态的生长发育过程,易受外部环境的影响,其中盐碱胁迫是最严重的生态限制因素之一^[7]。前人在大豆^[8]、小麦^[9]、玉米^[10]和棉花^[11]等作物进行了萌发期盐胁迫处理,用于筛选耐盐性种质资源。季波等^[12]对10种牧草种子的研究发现,相对发芽指数和相对活力指数均随着盐胁迫浓度的增大呈不同程度的降幅。叶武威^[13]通过对棉花耐盐性的生理遗传研究,确立了0.4%盐量胁迫法作为棉花种质耐盐性鉴定方法。张国伟等^[14]发现高强度盐胁迫（150mmol/L）是鉴定棉花耐盐性的适宜盐浓度。

在棉花耐盐鉴定中,模糊隶属函数值法^[14]和主成分分析^[15]是重要的统计和评价方法,得到广泛的应用。张国伟等^[14]利用隶属函数值法进行棉花耐盐性评价,而吴文超等^[15]用主成分分析鉴定棉花耐盐性和选择棉花耐盐性指标。也有学者^[16]将2种方法进行统一综合性评价,但这种方法在棉花耐盐性评价上鲜有研究。因此,本研究对42份棉花种质进行盐胁迫,测定相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对鲜重4个指标,运用隶属函数值法和主成分分析对海岛棉品种进行萌发期综合评价,筛选耐盐种质,为棉花及耐盐新品种培育提供理论依据和鉴定方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

42份海岛棉材料由新疆农业大学农学院/棉花教育部工程研究中心提供,分别为新海14、新海13、新海21、新海24、新海25、新海26、新海27、新海28、新海29、新海30、新海31、新海33、新海34、新海35、新海36、新海32、N9247、塔07-152、N9107、06-146、军海1号、吐82-5-9、孔雀202、孔雀201、孔雀200、吐75-6、墨-1413、新海5号、巴238、吐79-713、吐77-104、巴66-284、巴-5507、吐75-238、V9-2、巴州-3021、吐75-193、新海2号、塔海-901、巴州-3244、巴州-3761和吐77-55。

1.2 试验设计

试验于2020年在新疆农业大学农学院进行,参照文献[14]方法,棉种用0.1%HgCl溶液消毒15min后,用蒸馏水冲洗5次,消毒完毕后用蒸馏水浸泡种子至露白。将50粒种子置于铺有一层发芽纸的发芽盒内,并于种子表面铺一层发芽纸。然后滴加150mmol/L的NaCl溶液10mL为胁迫组,正常组滴加蒸馏水10mL,均设置2个重复。人工气候箱设置昼夜温度26℃/18℃,昼夜时长为8h/16h,相对湿度65%,光照强度12 000lx。在种子萌发过程中,每天记录发芽情况,于第7天随机选取5株幼苗,计算发芽率、发芽势和发芽指数,称量鲜重。

1.3 计算公式

参考高春华等^[16]和Sikder等^[17]分别计算相对发芽率（relative germination rate,RGR）、相对发芽势（relative germination potential,RGP）、相对发芽指数（relative germination index,RGI）、相对鲜重（relative fresh weight,RGW）、发芽率盐害率（salt injury rate of germination rate,SIRGR）、发芽势盐害率（salt injury rate of germination potential,SIRGP）、发芽指数盐害率（salt injury rate of germination index,SIRGI）和鲜重盐害率（salt injury rate of fresh weight,SIRFW）,计算公式如下：

(1)RGR（%）=处理发芽率/对照发芽率×100

(2)RGP（%）=处理发芽势/对照发芽势×100

(3)RGI（%）=处理发芽指数/对照发芽指数×100

(4)RGW（%）=处理鲜重/对照鲜重×100

(5)SIRGR（%）=（对照发芽率–处理发芽率）/对照发芽率×100

(6)SIRGP（%）=（对照发芽势–处理发芽势）/对照发芽势×100

(7)SIRGI（%）=（对照发芽指数–处理发芽指数）/对照发芽指数×100

(8)SIRFW（%）=（对照鲜重–处理鲜重）/对照鲜重×100

1.4 数据处理

利用SPSS 20.0软件分析数据,通过计算得到每个指标相对值,再利用隶属函数法^[18-19]进行标准化处理,公式为：

(9)μ(X_i)=(X_i–X_min)/(X_max–X_min),i=1,2,3,…,n

式中,X_i表示第i个指标值;X_min和X_max分别表示第i个指标的最小值和最大值,获取每个盐浓度下每份供试材料各测定指标的隶属函数值。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对海岛棉萌发期各指标的影响

由表1可知,在盐胁迫下,42份海岛棉资源的RGR、RGP、RGI和RFW均有所下降,但降低幅度不同,均值为30.19%~50.83%,变异系数为41.70%~66.30%。其中吐82-5-9的RGR、RGP和RFW均最大;新海36的RGR、RGP和RGI均最小。

表1 海岛棉萌发期各指标耐盐系数

Table 1 Salt tolerance coefficient of each index during the germination period of sea-island cotton

指标 Index	极小值 Minimum (%)	极大值 Maximum (%)	均值 Mean (%)	标准差 Standard deviation	变异系数 Coefficient of variation (%)
RGR	6.70	93.30	50.83	21.19	41.70
RGP	3.40	83.30	30.19	20.01	66.30
RGI	5.00	81.20	34.80	17.39	49.96
RFW	19.80	100.00	47.87	24.35	52.62
SIRGR	6.70	93.30	49.17	21.19	43.10
SIRGP	16.70	96.60	69.81	20.01	28.67
SIRGI	18.80	95.00	65.20	17.39	26.67
SIRFW	0.00	80.20	52.12	24.35	46.72

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在盐胁迫下,海岛棉盐害率指标表现出不同的变化幅度。盐害率指标的均值为49.17%~69.81%,变异系数为26.67%~46.72%。

2.2 海岛棉各耐盐指标相关性分析

海岛棉盐胁迫下各指标相关性（表2）表明。RGR、RGP、RGI和RFW间均呈极显著正相关;盐害率指标间呈极显著性正相关;其中RGI与RGR和RGP呈极显著正相关,相关系数最高,分别为0.914和0.910;RGR、RGP、RGI和RFW与各自的盐害率均呈极显著负相关（R=-1.000）。

表2 盐胁迫下棉花各指标的相关性分析

Table 2 Correlation analysis of cotton indexes under salt stress

指标Index	RGR	RGP	RGI	RFW	SIRGR	SIRGP	SIRGI	SIRFW
RGR	1.000
RGP	0.724^**	1.000
RGI	0.914^**	0.910^**	1.000
RFW	0.417^**	0.440^**	0.472^**	1.000
SIRGR	-1.000^**	-0.724^**	-0.914^**	-0.417^**	1.000
SIRGP	-0.724^**	-1.000^**	-0.910^**	-0.440^**	0.724^**	1.000
SIRGI	-0.914^**	-0.910^**	-1.000^**	-0.472^**	0.914^**	0.910^**	1.000
SIRFW	-0.417^**	-0.440^**	-0.472^**	-1.000^**	0.417^**	0.440^**	0.472^**	1.000

“^**”代表0.01水平（双侧）上极显著相关,下同

“^**”indicates highly significant correlation at 0.01 level (bilateral), the same below

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2.3 海岛棉各性状指标的频率分布

由图1可知,42份海岛棉种质资源的RGR的分布比较集中,主要分布在20%~90%,≥50%的品种有22个。RGP分布比较集中,主要分布在0%~70%,≥50%的品种有7个。RGI分布比较集中,主要分布在10%~60%,≥50%的品种有7个。RFW分布比较分散,主要分布在20%~40%、60%~80%和100%,≥50%的品种有14个。

图1

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图1 不同海岛棉品种相对耐盐指数频率的分布图

Fig.1 Frequency distribution of relative salt tolerance indexes of different sea-island cotton varieties

SIRGR分布比较分散（图2）,主要分布在10%、30%~70%。SIRGP分布比较集中主要分布在30%~100%。SIRGI的分布比较集中,主要分布在30%~90%。鲜重盐害率的分布比较分散,主要分布在10%~40%和60%~80%。

图2

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图2 不同海岛棉品种盐害率频率分布图

Fig.2 Frequency distribution of salt damage rates of different sea-island cotton varieties

2.4 盐胁迫下海岛棉各指标主成分分析

根据主成分分析选取2个主成分（表3）。第Ⅰ主成分贡献率为74.91%,第Ⅱ主成分贡献率为17.63%,2个主成分累计贡献率为92.54%,能有效地反映数据变化的倾向,满足主成分分析的必要条件。

表3 2个主成分的特征根值及贡献率

Table 3 Eigenvalues and contribution rates of two principal components

主成分 Principal component	特征根 Eigenvalue	贡献率 Contribution (%)	累计贡献率 Cumulative contribution (%)
Ⅰ	5.993	74.91	74.91
Ⅱ	1.411	17.63	92.54

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2个主成分与载荷矩阵反映出它们之间的相关性（表4）。第Ⅰ主成分与RGR、RGP、RGI和RFW呈极显著或显著正相关,相关系数分别为0.908、0.911、0.978和0.621;与盐害率呈极显著或显著负相关性,相关系数分别为0.908、0.911、0.978和0.621。因此第Ⅰ主成分主要反映海岛棉萌发和干物质积累因子。第Ⅱ主成分与RFW呈显著正相关,相关系数为0.783;与SIRFW呈显著负相关,相关系数为0.783,主要反映含水量,因此可称为海岛棉含水量因子。

表4 各因子载荷矩阵

Table 4 Load matrix of each factor

主成分Principal component	RGR	RGP	RGI	RFW	SIRGR	SIRGP	SIRGI	SIRFW
Ⅰ	0.908^**	0.911^**	0.978^**	0.621^*	-0.908^**	-0.911^**	-0.978^**	-0.621^*
Ⅱ	-0.196	-0.154	-0.173	0.783^*	0.196	0.154	0.173	-0.783^*

“^*”代表P < 0.05水平显著相关

“^*”indicates significant correlation at P < 0.05

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2.5 利用主成分综合得分评价海岛棉耐盐性

根据主成分得分矩阵（表5）,获得第Ⅰ主成分的计算公式F₁=0.151X₁+0.152X₂+0.163X₃+0.104X₄-0.151X₅-0.152X₆-0.163X₇-0.104X₈,第Ⅱ主成分的计算公式F₂=-0.139X₁-0.109X₂-0.122X₃+0.555X₄+0.139X₅+0.109X₆+0.122X₇-0.555X₈。

表5 成份得分系统矩阵

Table 5 Component score system matrix

主成分Principal component	RGR	RGP	RGI	RFW	SIRGR	SIRGP	SIRGI	SIRFW
Ⅰ	0.151	0.152	0.163	0.104	-0.151	-0.152	-0.163	-0.104
Ⅱ	-0.139	-0.109	-0.122	0.555	0.139	0.109	0.122	-0.555

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主成分的综合得分值（F）=0.7491F₁+0.1763F₂。根据主成分得分计算公式依次计算出海岛棉各品种的F值,并进行排序。由表6可知,耐盐性最好的品种为吐82-5-9,军海1号次之,塔07-152的耐盐性最差。

表6 海岛棉各品种耐盐性主成分得分值和排序

Table 6 Score and order of main components of salt tolerance of sea-island cotton varieties

序号 Number	品种 Variety	F值 F-value	排序 Rank	序号 Number	品种 Variety	F值 F-value	排序 Rank	序号 Number	品种 Variety	F值 F-value	排序 Rank	序号 Number	品种 Variety	F值 F-value	排序 Rank
1	新海14	-17.18	29	12	新海33	10.66	7	23	孔雀202	-7.07	17	34	吐75-238	-9.87	21
2	新海13	-23.71	36	13	新海34	-15.23	26	24	孔雀201	9.05	8	35	V9-2	-9.18	20
3	新海21	-8.71	18	14	新海35	17.53	4	25	孔雀200	-21.07	33	36	巴州-3021	-25.04	39
4	新海24	-1.35	14	15	新海36	-32.40	41	26	吐75-6	4.58	11	37	吐75-193	3.39	12
5	新海25	-11.34	22	16	新海32	5.66	9	27	墨-1413	4.96	10	38	新海2号	-18.67	31
6	新海26	-3.00	16	17	N9247	-2.66	15	28	新海5号	-9.07	19	39	塔海-901	-19.22	32
7	新海27	-0.16	13	18	塔07-152	-32.74	42	29	巴238	-12.06	23	40	巴州-3244	-13.54	25
8	新海28	-16.97	28	19	N9107	-24.39	38	30	吐79-713	-26.52	40	41	巴州-3761	-24.35	37
9	新海29	-21.55	34	20	06-146	-23.49	35	31	吐77-104	-13.45	24	42	吐77-55	12.40	6
10	新海30	18.81	3	21	军海1号	24.89	2	32	巴66-284	-15.57	27
11	新海31	16.86	5	22	吐82-5-9	37.59	1	33	巴-5507	-18.00	30

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2.6 利用模糊隶属函数均值评价海岛棉耐盐性

42个海岛棉种质8个耐盐指标的隶属函数值如表7所示。隶属值越高,品种的耐盐性越强,计算隶属函数均值,确定了各品种的耐盐性及综合排序。吐82-5-9的隶属函数均值最高,军海1号次之,新海36的隶属函数均值最低,耐盐性最差。

表7 海岛棉各品种耐盐性指标的隶属函数均值

Table 7 membership function mean of salt tolerance indexes of sea-island cotton varieties

序号 Number	品种 Variety	隶属函数均值 Membership function mean	排名 Rank	序号 Number	品种 Variety	隶属函数均值 Membership function mean	排名 Rank	序号 Number	品种 Variety	隶属函数均值 Membership function mean	排名 Rank
1	新海14	0.271	29	15	新海36	0.033	42	29	巴238	0.357	24
2	新海13	0.168	38	16	新海32	0.546	11	30	吐79-713	0.143	40
3	新海21	0.391	19	17	N9247	0.426	17	31	吐77-104	0.362	23
4	新海24	0.446	13	18	塔07-152	0.044	41	32	巴66-284	0.306	27
5	新海25	0.368	22	19	N9107	0.152	39	33	巴-5507	0.252	31
6	新海26	0.384	21	20	06-146	0.176	36	34	吐75-238	0.406	18
7	新海27	0.438	16	21	军海1号	0.788	2	35	V9-2	0.385	20
8	新海28	0.272	28	22	吐82-5-9	0.996	1	36	巴州-3021	0.170	37
9	新海29	0.207	33	23	孔雀202	0.442	14	37	吐75-193	0.583	8
10	新海30	0.775	3	24	孔雀201	0.580	9	38	新海2号	0.257	30
11	新海31	0.733	5	25	孔雀200	0.202	34	39	塔海-901	0.216	32
12	新海33	0.610	7	26	吐75-6	0.551	10	40	巴州-3244	0.347	25
13	新海34	0.318	26	27	墨-1413	0.461	12	41	巴州-3761	0.193	35
14	新海35	0.696	6	28	新海5号	0.439	15	42	吐77-55	0.762	4

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2.7 不同海岛棉品种耐盐性的综合性评价及聚类分析

由图3可知,主成分综合得分值和模糊隶属函数均值呈极显著正相关（R²=0.9719,P<0.01）,因此2种方法结合评价海岛棉耐盐性是可行和统一的。通过将主成分综合得分值和模糊隶属函数均值进行数据标准化,并求平均值,获得综合评价值及其排序（表8）。由表8可知,耐盐性综合评价值最高的是吐82-5-9,其次是军海1号,与主成分分析和隶属函数分析结果一致,进一步说明综合性评价是可行的。

图3

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图3 不同海岛棉品种隶属函数均值和F值的相关性分析

Fig.3 Correlation analysis of membership function mean values and F-values of different sea-island cotton varieties

表8 海岛棉品种耐盐的综合评价值及排序

Table 8 Comprehensive evaluation value and ranking of salt tolerance of sea-island cotton varieties

序号 Number	品种 Variety	综合评价值 Comprehensive evaluation value	排名 Rank	序号 Number	品种 Variety	综合评价值 Comprehensive evaluation value	排名 Rank	序号 Number	品种 Variety	综合评价值 Comprehensive evaluation value	排名 Rank
1	新海14	-0.588	29	15	新海36	-1.602	42	29	巴238	-0.233	23
2	新海13	-1.025	37	16	新海32	0.744	10	30	吐79-713	-1.168	40
3	新海21	-0.052	19	17	N9247	0.213	15	31	吐77-104	-0.264	24
4	新海24	0.300	14	18	塔07-152	-1.587	41	32	巴66-284	-0.458	27
5	新海25	-0.186	22	19	N9107	-1.082	39	33	巴-5507	-0.657	30
6	新海26	0.106	17	20	06-146	-1.000	36	34	吐75-238	-0.054	20
7	新海27	0.318	13	21	军海1号	1.890	2	35	V9-2	-0.081	21
8	新海28	-0.579	28	22	吐82-5-9	2.757	1	36	巴州-3021	-1.061	38
9	新海29	-0.869	34	23	孔雀202	0.115	16	37	吐75-193	0.76	9
10	新海30	1.674	3	24	孔雀201	0.926	8	38	新海2号	-0.666	31
11	新海31	1.517	4	25	孔雀200	-0.866	33	39	塔海-901	-0.777	32
12	新海33	1.045	7	26	吐75-6	0.723	11	40	巴州-3244	-0.302	25
13	新海34	-0.42	26	27	墨-1413	0.527	12	41	巴州-3761	-0.987	35
14	新海35	1.453	5	28	新海5号	0.047	18	42	吐77-55	1.447	6

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根据2种方法结合的综合评价值进行聚类分析,将42个海岛棉种质划分为4类（图4）。第Ⅰ类高耐盐品种,为吐82-5-9;第Ⅱ类耐盐品种,分别为军海1号、新海30、新海31、吐77-55和新海35;第Ⅲ类弱耐盐品种,分别为新海21、吐75-238、V9-2、新海26、孔雀202、新海5号、巴238、吐77-104、巴州-324、新海25、新海24、新海27、N9247、新海33、孔雀201、新海32、吐75-193、吐75-6和墨-1413;第Ⅳ类盐敏感品种,分别为新海36、塔07-152、新海34、巴66-284、巴-5507、新海2号、新海14、新海28、新海29、孔雀200、塔海901、N9107、巴州-302、06-146、巴州-376、新海13和吐79-713。

图4

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图4 42个海岛棉品种聚类图

Fig.4 Cluster diagram of 42 sea-island cotton varieties

3 讨论

本研究以新疆自育的42个海岛棉种质为试验材料,进行萌发期海岛棉耐盐性鉴定。结果表明,在盐胁迫下RGR、RGP、RGI和RFW均受到不同程度的抑制,这与杨涛等^[11]和苏秀娟等^[20]的研究结果一致。本研究表明,在盐胁迫下棉花的耐盐性指标和鲜重盐害率间均呈极显著负相关。

不同海岛棉种质的各耐盐指标频率分布不均,RGR、RGP、RGI和RFW≥50%的品种数分别为22、7、7和14,表明盐胁迫对发芽势的影响大于发芽率,与前人^[21]研究一致。此外,本研究发现盐胁迫对发芽指数的影响大于鲜重。发芽势和发芽指数应作为海岛棉耐盐性的首要指标。

本研究中,主成分对应较大的特征因子是RGR、RGP、RGI和RFW,这与王宁等^[22]研究结果一致。同时表明这4个指标应作为棉花萌发期耐盐性指标。多种分析方法综合评价能有效弥补单一指标造成评价片面的缺陷^[23]。部分学者^[14]用隶属函数法评价棉花耐盐性,但忽略了不同指标的权重。主成分分析作为基础的数学分析方法,是一种常用的多变量分析方法^[24]。吴文超等^[15]用此方法评价棉花耐盐性,但当主成分的因子符号有正有负时,反映原始变量意义不明确。本研究通过这2种方法比较了海岛棉种质的耐盐性,并发现二者之间呈极显著正相关（R²=0.9719,P<0.01）,与前人^[16]研究结果一致。本研究认为,吐82-5-9为高耐盐品种,这与部分学者^[21,25]评价结果不一致,可能是前人研究材料较多,分布范围较广有关。

4 结论

通过对42份海岛棉种质进行萌发期耐盐性胁迫,表明在盐胁迫下各海岛棉的发芽率、发芽势、发芽指数和鲜重均受到不同程度的抑制;盐胁迫对相对发芽势的影响大于相对发芽率,对相对发芽指数的影响大于相对鲜重;确定相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对鲜重可以作为海岛棉萌发期耐盐性指标。

海岛棉萌发期各指标主成分分析和隶属函数值法存在相关性,通过二者的综合评价值,将42份海岛棉种质聚成4类,第Ⅰ类包括1个高耐盐品种吐82-5-9,第Ⅱ类包括5个中耐盐品种,分别为军海1号、新海30和新海31等,第Ⅲ类包括19个弱耐盐品种,分别为新海21、吐75-238和V9-2等,第Ⅳ类包括17个盐敏感品种,分别为新海36、塔07-152和新海34等。

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种子萌发是种胚从生命活动相对静止恢复到生理活跃状态的生长发育过程,最易受到外部环境影响,其中盐碱胁迫是最严重的生态限制因素之一。中国盐碱地面积大、分布广,总面积约1亿hm2,占全国土地面积的10%,盐碱逆境下种子萌发受阻已成为我国盐碱地植物天然更新和农林业生产的首要障碍因子。目前,已知植物种子萌发期耐盐碱性提高技术主要有物理方法、化学调控、生物途径和育种技术4个方面,其中物理方法包括种子引发、低温、超声波、微波、电场等物理因素处理;化学调控包括无机、有机外源物质调控;生物途径包括植物促生细菌和真菌共生;育种技术包括耐盐性鉴定筛选和转基因技术。综述了植物种子萌发期耐盐碱性提高技术研究进展,简述了这些技术的特点及不足,并提出了进一步开展工作的建议,旨在为解决我国盐碱地植物种子萌发受阻难题、实现盐碱地低成本规模化的生物修复和盐碱地区农林业生产提供参考。

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【目的】研究120份大豆种质资源芽期和苗期耐盐特性,筛选大豆耐盐资源,为新疆大豆耐盐新品种选育提供参考。【方法】 120份供试材料按照农业部《大豆耐盐性鉴定评价技术规范》 NY/PZ001-2002的标准,在萌发期设置2个不同NaCl(1.2%和1.5%)溶液处理,测定萌发期发芽率;大豆苗期用1.5% NaCl溶液对5 d的幼苗进行处理15 d后,测定株高、根长、植株鲜重、根鲜重、植株干重和根干重。【结果】在1.2% NaCl浓度处理下,筛选出高耐盐品种2份,分别是中黄30号和FtC099,占参试材料的1.67%,相对盐害率为20.1%～40.0%的2级耐盐材料有10份,占8.33%;芽期在1.5%NaCl浓度处理下,筛选出2级耐盐材料为来自日本的FtC099,占参试验材料的0.83%。苗期中筛选出高耐盐材料有1份(日本引进品种S11-5),占0.83%。苗期2级耐盐材料有12份,占10%。【结论】大豆种质资源芽期和苗期耐盐性表现不同,在盐胁迫条件下,盐敏感品种比耐盐品种受盐胁迫影响更大。

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【目的】研究不同类型盐胁迫对新疆冬小麦萌发期的影响,并进行耐盐性综合评价,为新疆小麦萌发期耐盐品种的评价和指标筛选提供理论依据。【方法】测定76份新疆冬小麦品种(系)在NaCl和NaCl∶Na2SO4两种不同盐胁迫条件下小麦根数、最长根长、苗高、胚芽鞘长度、发芽势、发芽率等6个性状,利用隶属函数法并通过聚类分析分别对两种盐胁迫条件下冬小麦品种(系)的耐盐性进行筛选,综合评价和筛选新疆冬小麦耐盐性。【结果】与对照处理相比,NaCl和NaCl∶Na2SO4两种盐胁迫对新疆冬小麦品种(系)各性状均有明显的抑制作用,其中NaCl单盐胁迫对各性状抑制作用比NaCl∶Na2SO4混合盐胁迫抑制程度更大。通过NaCl单盐胁迫条件下聚类分析,新疆冬小麦品种(系)按耐盐性强弱可分为高耐型(6个/占供试材料的7.89%)、耐盐型(15个/19.74%)、中耐型(16个/21.05%)、敏感性(18个/23.68%)和高敏感型(21个/27.63%)等5类。NaCl∶Na2SO4混合盐胁迫条件下聚类分析,新疆冬小麦品种(系)按耐盐性强弱也可分为高耐型(13个/占供试材料的17.11%)、耐盐型(10个/13.16%)、中耐型(16个/21.05%)、敏感性(26个/34.21%)和高敏感型(11个/14.47%)等5类。获得高耐NaCL单盐胁迫的品种(系)6份,占供试品种的7.89%;高耐NaCl∶Na2SO4混合盐胁迫的品种(系)13份,占供试品种的17.11%。【结论】两种盐胁迫条件下,350 mol/L浓度对小麦种子的萌发有抑制作用,NaCl单盐胁迫和NaCl∶Na2SO4混合盐胁迫均为高耐型的品种3份,均是自育品种和引进品种分别为石冬8号、洛夫林10号和新冬7号。

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【目的】研究10种多年生禾本科牧草(蒙古冰草-宁夏、蒙古冰草-内蒙、沙生冰草、扁穗冰草、细茎冰草、老芒麦、披碱草、新麦草、长穗偃麦草和格林针茅)的耐盐能力,分析不同盐浓度对其种子萌发的影响规律,为宁夏干旱半干旱区选择耐盐力高的种植材料提供参考。【方法】以10种牧草种质资源为材料,测定不同浓度NaCl溶液[0(CK)、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%和1.4%]模拟盐胁迫对其相对发芽率(RGR)、相对发芽势(RGP)、相对发芽指数(RGI)、相对胚芽长(RGL)、相对胚根长(RRL)和相对活力指数(RVI)6个指标的影响,采用隶属函数综合评定的方法进行耐盐性评价。【结果】 8个盐胁迫浓度对10种多年生禾本科牧草种子相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对胚芽长、相对胚根长和相对活力指数的影响,均表现为随着盐胁迫强度的增强,呈现降低趋势;低浓度(0.2%)盐胁迫下,种质材料沙生冰草和细茎冰草种子相对发芽率和相对发芽势均有提高,分别为对照的100.76%、106.10%和106.72%、160.87%,对种质材料J发芽率有促进作用,相对发芽率为对照的120.00%,但对其发芽势无影响;种质材料细茎冰草、新麦草和披碱草种子胚芽长较对照有提高,分别为对照的124.76%、122.26%和112.76%;种质材料E、I和J种子活力指数有提高,分别为对照的131.62%、104.73%和118.27%;8个浓度梯度的NaCl盐溶液对10种多年生禾本科牧草种子萌发胚根长均有抑制作用。【结论】 10种多年生禾本科牧草耐盐性强弱排序为D(扁穗冰草)>J(长穗偃麦草)>G(老芒麦)>A(蒙古冰草-宁夏)>H(格林针茅)>C(沙生冰草)>E(细茎冰草)>F(新麦草)>B(蒙古冰草-内蒙)>I(披碱草)。

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为筛选适合盐碱地种植的粒用高粱品种,在150 mmol·L-1NaCl浓度下对38个粒用高粱品种进行芽期耐盐性的筛选和评价。结果表明,盐胁迫下,38个高粱品种除根冠比外,发芽势、发芽率、根长和叶长均受到不同程度的抑制;各性状的相对值以相对根冠比(CV=62.84%)和相对根长(CV=44.55%)的变异较大;各性状的盐害率则以发芽率的盐害率(CV=39.86%)变异最大。盐胁迫下,相对发芽势与相对发芽率呈显著正相关(R=0.341),而二者与相对根长(R=0.214;R=-0.041)和相对叶长(R=0.041;R=0.205)之间无显著相关性。通过主成分分析确定了2类主成分,分别反映根部生长状况和萌发状况;同时根据各因子的载荷矩阵确定相对根冠比、相对发芽势和相对发芽率可以作为高粱耐盐性的鉴定指标。主成分得分值和模糊隶属函数值间呈显著正相关,表明可以通过二者的综合得分进行高粱耐盐性评价和分类。同时,本研究筛选出了耐盐性品种通杂141、晋粱白2号、吉杂137、龙米粱1号和吉杂148。本研究结果为芽期高粱耐盐性品种的筛选提供了理论基础和鉴定方法。

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【目的】研究不同基因型海岛棉萌发期的耐盐特性,分析盐胁迫下海岛棉种子活力指标的变化规律,为培育耐盐海岛棉品种提供支持。【方法】以35份海岛棉种子作为材料,以NaCl溶液(150 mmol/L)模拟盐胁迫条件,统计分析发芽势、发芽率、根长、下胚轴长、苗鲜重、苗干重6项指标。【结果】 (1)盐胁迫条件下,海岛棉种子各指标受影响程度不同,其中下胚轴受影响程度最大,苗干重受影响最小;(2)与对照样本比较,其中发芽势、发芽率、根长、下胚轴长、苗鲜重5项指标最大值、最小值、平均数均低于对照,苗干重的最大值、最小值、平均值则高于对照。【结论】 35份海岛棉种子分为3类:第Ⅰ类属于高耐盐品种,第Ⅱ类属于中等耐盐品种,第Ⅲ类属于低耐盐品种。

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【目的】研究萌发期盐胁迫条件下,不同陆地棉品种资源之间耐盐性状差异,分析盐胁迫对棉花萌发期相关性状的影响,筛选耐盐能力强品种,为陆地棉耐盐遗传改良提供理论支持。【方法】以188份国内外棉花品种资源为材料,150.0 mmol/L NaCl为胁迫浓度,测定在盐胁迫及对照条件下,188份品种资源的发芽势、发芽率、芽长、芽鲜重等4个指标,利用4个指标相对值分析棉花的耐盐性,采用模糊数学的隶属函数法综合评价188份棉花品种资源。【结果】在150.0 mmol/L(0.8%)NaCl盐浓度下,188份品种资源的发芽势、发芽率、芽长、芽鲜重的相对值存在显著差异。经隶属函数综合评价,筛选出1份高耐盐材料(新陆中22号)、45份耐盐材料(新陆早1号、新陆早21号、苏棉12号等)、120份中耐材料(新陆中21号、新陆中54号、辽棉17号等)、22份敏感材料(春矮早、新陆中42号、云151075等)。【结论】188份陆地棉品种资源材料大部分耐盐性为中耐(占63.8%),筛选得到新陆中22号、新陆早1号、新陆早21号等45份耐盐较强材料为陆地棉耐盐遗传改良的亲本材料。

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为筛选适合盐碱地种植的海岛棉品种,本试验以203份海岛棉进行自然复合盐胁迫筛选及评价。结果表明,株高、始节高、果枝数、蕾铃脱落数、蕾铃脱落率及单铃籽棉产量耐盐系数呈现下降,衣分、铃数、始节数、有效铃数、有效果枝数、单铃皮棉产量、单株籽棉产量及单株皮棉产量耐盐系数略有上升。变异系数表现为单株皮棉、籽棉产量最高。相关分析表明,果枝数与铃数存在显著性正相关,蕾铃脱落率与铃数、始节高、始节数、果枝数、有效铃数、有效果枝数、蕾铃脱落数存在显著相关性,单株皮棉产量与衣分、铃数、果枝数、有效铃数、有效果枝数、蕾铃脱落数、蕾铃脱落率、单铃籽棉产量、单铃皮棉产量、单株籽棉产量存在显著相关性。相关性分析表明,皮棉产量鉴定值、主成分综合得分、隶属函数值、综合得分D值之间均呈显著正相关(P<0.01),说明可以通过这4个指标结合进行海岛棉综合评价及分类。海岛棉资源以耐盐、中耐盐为主,极端材料相对较少,通过对比发现果枝松散型较紧凑型耐盐性更强;此外,筛选到1份耐复合盐极强品种Pima 4,并通过逐步回归筛选到6个海岛棉耐盐指标。本研究为海岛棉花铃期耐复合盐品种的筛选提供了一定的理论依据、鉴定指标及方法。

中国盐渍土资源现状及改良利用对策

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... 土壤盐渍化是农业生态环境恶化的主要问题之一.它不仅直接危害农作物,导致农业减产,而且还会导致土壤退化,严重降低土地利用效率^[1].新疆降水稀少,蒸发量大,更有特殊地质的影响,导致土壤中无机盐聚集、浓度升高,容易发生土壤盐渍化^[2].棉花（Gossypium spp.）属于锦葵科,是一种具有较好抗旱、耐盐和耐瘠薄能力的作物^[3].而新疆等地区种植棉花有天然优势,能缓解粮棉争地矛盾,保障粮食生产,发挥优势产区产能^[4⇓-6]. ...

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植物种子萌发期耐盐碱性提高技术研究进展

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大豆种质资源耐盐性鉴定与评价

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新疆冬小麦品种萌发期耐盐性综合评价及耐盐种质的筛选

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... 在棉花耐盐鉴定中,模糊隶属函数值法^[14]和主成分分析^[15]是重要的统计和评价方法,得到广泛的应用.张国伟等^[14]利用隶属函数值法进行棉花耐盐性评价,而吴文超等^[15]用主成分分析鉴定棉花耐盐性和选择棉花耐盐性指标.也有学者^[16]将2种方法进行统一综合性评价,但这种方法在棉花耐盐性评价上鲜有研究.因此,本研究对42份棉花种质进行盐胁迫,测定相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对鲜重4个指标,运用隶属函数值法和主成分分析对海岛棉品种进行萌发期综合评价,筛选耐盐种质,为棉花及耐盐新品种培育提供理论依据和鉴定方法. ...

... [14]利用隶属函数值法进行棉花耐盐性评价,而吴文超等^[15]用主成分分析鉴定棉花耐盐性和选择棉花耐盐性指标.也有学者^[16]将2种方法进行统一综合性评价,但这种方法在棉花耐盐性评价上鲜有研究.因此,本研究对42份棉花种质进行盐胁迫,测定相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对鲜重4个指标,运用隶属函数值法和主成分分析对海岛棉品种进行萌发期综合评价,筛选耐盐种质,为棉花及耐盐新品种培育提供理论依据和鉴定方法. ...

... 试验于2020年在新疆农业大学农学院进行,参照文献[14]方法,棉种用0.1%HgCl溶液消毒15min后,用蒸馏水冲洗5次,消毒完毕后用蒸馏水浸泡种子至露白.将50粒种子置于铺有一层发芽纸的发芽盒内,并于种子表面铺一层发芽纸.然后滴加150mmol/L的NaCl溶液10mL为胁迫组,正常组滴加蒸馏水10mL,均设置2个重复.人工气候箱设置昼夜温度26℃/18℃,昼夜时长为8h/16h,相对湿度65%,光照强度12 000lx.在种子萌发过程中,每天记录发芽情况,于第7天随机选取5株幼苗,计算发芽率、发芽势和发芽指数,称量鲜重. ...

... 本研究中,主成分对应较大的特征因子是RGR、RGP、RGI和RFW,这与王宁等^[22]研究结果一致.同时表明这4个指标应作为棉花萌发期耐盐性指标.多种分析方法综合评价能有效弥补单一指标造成评价片面的缺陷^[23].部分学者^[14]用隶属函数法评价棉花耐盐性,但忽略了不同指标的权重.主成分分析作为基础的数学分析方法,是一种常用的多变量分析方法^[24].吴文超等^[15]用此方法评价棉花耐盐性,但当主成分的因子符号有正有负时,反映原始变量意义不明确.本研究通过这2种方法比较了海岛棉种质的耐盐性,并发现二者之间呈极显著正相关（R²=0.9719,P<0.01）,与前人^[16]研究结果一致.本研究认为,吐82-5-9为高耐盐品种,这与部分学者^[21,25]评价结果不一致,可能是前人研究材料较多,分布范围较广有关. ...

不同棉花品种对盐、旱胁迫的光合响应及抗逆性评价

2016

... [15]用主成分分析鉴定棉花耐盐性和选择棉花耐盐性指标.也有学者^[16]将2种方法进行统一综合性评价,但这种方法在棉花耐盐性评价上鲜有研究.因此,本研究对42份棉花种质进行盐胁迫,测定相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数和相对鲜重4个指标,运用隶属函数值法和主成分分析对海岛棉品种进行萌发期综合评价,筛选耐盐种质,为棉花及耐盐新品种培育提供理论依据和鉴定方法. ...

38个粒用高粱品种芽期耐盐性的综合鉴定及评价

2019

... 参考高春华等^[16]和Sikder等^[17]分别计算相对发芽率（relative germination rate,RGR）、相对发芽势（relative germination potential,RGP）、相对发芽指数（relative germination index,RGI）、相对鲜重（relative fresh weight,RGW）、发芽率盐害率（salt injury rate of germination rate,SIRGR）、发芽势盐害率（salt injury rate of germination potential,SIRGP）、发芽指数盐害率（salt injury rate of germination index,SIRGI）和鲜重盐害率（salt injury rate of fresh weight,SIRFW）,计算公式如下： ...

Screening and evaluation of reliable traits of upland cotton (Gossypium hirsutum L.) genotypes for salt tolerance at the seedling growth stage

2020

模糊数学在农业科学中的应用

1983

... 利用SPSS 20.0软件分析数据,通过计算得到每个指标相对值,再利用隶属函数法^[18-19]进行标准化处理,公式为： ...

模糊数学在农业科学中的初步应用

1982

... 利用SPSS 20.0软件分析数据,通过计算得到每个指标相对值,再利用隶属函数法^[18-19]进行标准化处理,公式为： ...

盐胁迫对海岛棉种子活力的影响

2020

陆地棉品种资源萌发期耐盐性的隶属函数法评价

2018

... 不同海岛棉种质的各耐盐指标频率分布不均,RGR、RGP、RGI和RFW≥50%的品种数分别为22、7、7和14,表明盐胁迫对发芽势的影响大于发芽率,与前人^[21]研究一致.此外,本研究发现盐胁迫对发芽指数的影响大于鲜重.发芽势和发芽指数应作为海岛棉耐盐性的首要指标. ...

甘肃河西走廊棉区棉花萌发期和苗期耐盐性鉴定与评价

2018

国内外301份小麦品种(系)种子萌发期抗旱性鉴定及评价

2019

主成分分析综合评价应该注意的问题

2013

海岛棉资源自然复合盐胁迫综合评价

2021

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