海水脅迫下冰草幼苗期耐鹽性指標(biāo)篩選

苗涵，魏萊，楊燕萍，車永和

（1. 河北省作物逆境生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 秦皇島 066000；2. 河北科技師范學(xué)院農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，河北 秦皇島 066000）

土壤鹽漬化是影響作物產(chǎn)量的主要非生物脅迫因子之一，受鹽脅迫影響，世界糧食產(chǎn)量至少減少20%［1］。在鹽漬化土壤類型中，濱海鹽土占有很大比例，我國(guó)海岸線漫長(zhǎng)，灘涂面積約217.04 萬hm2［2］，生產(chǎn)潛力較大，咸水資源（約2.00×1010m3·a-1）十分豐富，其中可開采量為1.30×1010m3，且絕大部分存在于地下10～100 cm 處，宜于開采利用［3-5］。除東部濱海鹽土與海涂，黃淮海平原及東北平原地區(qū)的鹽堿地面積達(dá)2 億hm2［6］，因此，如何合理、有效地利用鹽漬化土壤，使其發(fā)揮土地資源的寶貴價(jià)值，成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展亟待解決的重要課題。而在多種耐鹽堿改良措施中，利用耐鹽堿的植物對(duì)土壤進(jìn)行改良是最為生態(tài)科學(xué)的［7］。草本牧草是鹽堿地生態(tài)植被的重要組成成分，對(duì)鹽堿地生態(tài)修復(fù)有著重要的作用［8］，耐鹽堿牧草可通過根系的延伸改變土壤結(jié)構(gòu)和根系微環(huán)境，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，進(jìn)而改善鹽堿地小氣候，從而能夠抑制土壤鹽分的積累［7-8］。

冰草屬（Agropyron）植物為禾本科多年生異花授粉植物［9］，飼用價(jià)值高，具有較強(qiáng)的抗旱、抗寒、抗病和耐鹽堿性，是鹽堿地改良的優(yōu)良作物［10］。其中，冰草Agropyron cristatum是冰草屬的典型物種，其基因組倍性水平多樣，包括二倍體（2n=2x=14，PP）、四倍體（2n=4x=28，PPPP）和六倍體（2n=6x=42，PPPPPP）［11］。目前，我國(guó)育成的冰草品種有內(nèi)蒙沙蘆草、蒙農(nóng)雜種冰草和蒙農(nóng)1 號(hào)蒙古冰草，其中蒙農(nóng)雜種冰草較其他材料具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和耐鹽堿性［12］，既可用做水土保持植物，又可作為優(yōu)良飼草作物。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于冰草耐鹽性的研究，主要是針對(duì)鹽脅迫對(duì)冰草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響［13-15］，多采用以單鹽（如NaCl）或復(fù)鹽（如NaCl 和Na2SO4）來模擬鹽堿脅迫。本研究選用我國(guó)冰草主栽品種，在幼苗期采用不同海水濃度脅迫，對(duì)其進(jìn)行耐鹽性評(píng)價(jià)，通過測(cè)定海水鹽脅迫下的農(nóng)藝性狀和生理指標(biāo)，計(jì)算其耐鹽系數(shù)；并利用主成分分析法和模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而優(yōu)化冰草種質(zhì)海水脅迫鑒定體系，以期為冰草種質(zhì)耐鹽堿評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試材料為從內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)引種的目前國(guó)內(nèi)2 個(gè)冰草主栽品種，蒙農(nóng)1 號(hào)蒙古冰草（Agropyron mongolicumcv. Mengnong No.1，簡(jiǎn)稱蒙冰）和蒙農(nóng)雜種冰草（A. cristatum×Agropyron desertorumcv. Hycrest-Mengnong，簡(jiǎn)稱蒙農(nóng)）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 幼苗的培育 于2021年6 月選取籽粒飽滿的供試冰草種子，經(jīng)0.1% KMnO4溶液浸泡消毒3 min，去離子水清洗3 遍后，置于濕潤(rùn)的鋪有滅菌濾紙的培養(yǎng)皿中，用去離子水處理發(fā)芽。期間保持適宜生長(zhǎng)的水分，去除發(fā)霉、死亡和腐爛的種子，放入智能人工培養(yǎng)箱，培養(yǎng)溫度為25 ℃，濕度為60%，光照設(shè)置為14 h，黑暗10 h。每隔1～2 d 更換一次濾紙，保持培養(yǎng)皿和濾紙無污染。取大田土壤（取自河北省秦皇島市昌黎縣施各莊農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站）和草木灰過篩，將二者按照3∶1 的比例混合均勻，裝入塑料花盆中（高22.0 cm，底徑16.5 cm，口徑26.5 cm），每盆裝入干土4 kg。于2021年6 月中旬挑選發(fā)育良好、生長(zhǎng)一致的幼苗進(jìn)行移栽，每盆種植100 株；于2021年6月下旬2 葉前進(jìn)行間苗，每盆保留50 株株高一致、生長(zhǎng)狀況良好的幼苗，進(jìn)行鹽脅迫試驗(yàn)。在花盆內(nèi)培養(yǎng)供試冰草期間用清水澆灌，土壤含水量為最大含水量的70%左右。

1.2.2 海水脅迫處理 參照本課題組篩選出的成株期冰草海水澆灌適宜濃度進(jìn)行鹽脅迫濃度優(yōu)化［12］。本試驗(yàn)設(shè)置5 個(gè)濃度梯度：30%、40%、50%、60%和70%（體積濃度）的海水，對(duì)照組為清水，對(duì)照組和試驗(yàn)組均為3 次重復(fù)處理。本研究海水于2021年4 月取自河北省秦皇島市昌黎黃金海岸，將海水取樣蒸發(fā)后得到固體結(jié)晶物質(zhì)，測(cè)得海水質(zhì)量濃度為2.724%。

根據(jù)《冰草種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》［16］中規(guī)定的冰草苗期耐鹽處理方法進(jìn)行海水脅迫處理，略有調(diào)整。用不同濃度的海水進(jìn)行澆灌，每天利用土壤濕度計(jì)測(cè)量土壤濕度，用清水及時(shí)補(bǔ)充蒸發(fā)的水分，使海水處理后的土壤保持水分含量為最大含水量的70%左右，30 d 后用錫紙采集冰草葉片樣品，放入液氮罐帶回實(shí)驗(yàn)室-80 ℃保存，用于生理指標(biāo)測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 幼苗生長(zhǎng)相關(guān)指標(biāo) 每盆隨機(jī)選擇幼苗12 株，用直尺測(cè)定每株幼苗的垂直高度，統(tǒng)計(jì)后取平均值作為統(tǒng)計(jì)株高，用清水小心沖洗根部，避免損傷，沖洗干凈后測(cè)量根長(zhǎng)；以稱重法稱量苗鮮重、根鮮重。將稱量完鮮重的苗和根置于烘箱中105 ℃殺青15 min、65 ℃烘干24 h 后稱量苗、根干重，進(jìn)而計(jì)算相對(duì)含水量［17］。

1.3.2 生理指標(biāo) 丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量用硫代巴比妥酸氧化比色法測(cè)定［18］；脯氨酸（proline，Pro）含量用磺基水楊酸法測(cè)定［19］；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性用氮藍(lán)四唑光還原法測(cè)定［20］；過氧化物酶（peroxidase，POD）活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定［20］；可溶性蛋白（soluble protein，SP）含量用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定［20］；可溶性糖（soluble sugar，SS）含量采用蒽酮比色法測(cè)定［21］；Na+、K+含量采用火焰光度法測(cè)定［22］。每個(gè)樣本指標(biāo)進(jìn)行3 次重復(fù)檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2010 和Prism 9 進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入和作圖等，采用SPSS 25.0 進(jìn)行差異性統(tǒng)計(jì)分析（One-Way ANOVA），構(gòu)建相關(guān)性模型。

單項(xiàng)指標(biāo)耐鹽系數(shù)計(jì)算公式如下：

各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值計(jì)算公式如下：

式中：μ(Xj)表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；Xj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)值；Xmin表示第j個(gè)指標(biāo)最小值；Xmax表示第j個(gè)指標(biāo)最大值，指標(biāo)與耐鹽性呈正相關(guān)用隸屬函數(shù)公式（2）計(jì)算，指標(biāo)與耐鹽性呈負(fù)相關(guān)用反隸屬函數(shù)公式（3）計(jì)算。

各綜合指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算公式如下：

式中：Wj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度即權(quán)重；Vj表示經(jīng)過主成分分析所得材料各部分綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

耐鹽綜合評(píng)價(jià)值計(jì)算公式如下：

式中：D值為冰草種質(zhì)材料在鹽脅迫下綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)所得的耐鹽性綜合評(píng)價(jià)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水鹽脅迫對(duì)冰草苗期生長(zhǎng)特征的影響

海水鹽脅迫下，不同冰草材料的生長(zhǎng)表現(xiàn)不同（圖1）。蒙冰的根長(zhǎng)相較于對(duì)照組顯著變短，且各濃度間無顯著差異。蒙農(nóng)在40%和50%濃度處理時(shí)的根長(zhǎng)長(zhǎng)于對(duì)照組，且在50%處理時(shí)達(dá)到最長(zhǎng)，最短的是30%濃度處理，各處理與對(duì)照組之間無顯著差異。在株高方面，兩個(gè)材料均為對(duì)照組株高最高，隨著鹽脅迫濃度的增加，株高逐漸降低，在70%濃度時(shí)最低。兩個(gè)材料的苗相對(duì)含水量在不同濃度處理下均無顯著差異。蒙冰的根相對(duì)含水量在不同濃度處理下均無顯著差異；而蒙農(nóng)則在鹽脅迫下根部相對(duì)含水量顯著高于對(duì)照，但在50%濃度時(shí)與對(duì)照無顯著差異。

圖1 不同濃度海水脅迫下冰草材料的形態(tài)指標(biāo)和相對(duì)含水量Fig.1 Morphological indexes and relative water content of Agropyron under different seawater concentration不同字母代表同一種冰草材料在不同濃度之間差異顯著（P＜0.05），下同。Different letters represent the significant differences（P＜0.05）of the same material of Agropyron under different seawater treatment，the same below.

2.2 海水鹽脅迫對(duì)冰草苗期葉片K+、Na+的影響

海水鹽脅迫下，不同冰草材料的K+、Na+含量表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)（圖2）。Na+含量隨著鹽脅迫程度的增加而增加，海水濃度在70%時(shí)達(dá)到最高；當(dāng)處理小于40%濃度時(shí)（CK 和30%濃度），Na+含量蒙農(nóng)低于蒙冰；在40%、50%、60%和70%濃度時(shí)，蒙農(nóng)的Na+含量與蒙冰相比，分別增加了18.09%、0.27%、41.19%和35.00%。K+含量隨著鹽脅迫程度的增加而減少，在海水濃度70%時(shí)達(dá)到最低；在各濃度下蒙冰K+含量均高于蒙農(nóng)，增幅分別為2.43%、1.36%、9.68%、8.15%、8.90%和29.44%。

圖2 不同濃度海水脅迫下冰草材料的Na+、K+濃度Fig.2 Na+and K+ concentration of Agropyron under different seawater concentration

蒙冰和蒙農(nóng)的K+/Na+均隨著海水濃度的增加而降低（圖3）。對(duì)照組的K+/Na+顯著高于各海水濃度處理。蒙冰和蒙農(nóng)的K+/Na+均在70%濃度時(shí)最低，蒙農(nóng)的K+/Na+在各濃度海水處理之間無顯著差異。

圖3 不同海水濃度下冰草材料的K+/Na+Fig. 3 K+/Na+ of Agropyron under different seawater concentration

2.3 鹽脅迫對(duì)冰草苗期滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

由圖4 可知，海水鹽脅迫下，抗氧化酶SOD 和POD 活性增高，不同濃度處理下蒙冰抗氧化酶活性始終高于蒙農(nóng)。SOD 活性在70%濃度時(shí)最高；POD 活性在50% 濃度時(shí)最高，大于該濃度時(shí)則有所下降，70%濃度時(shí)最低，與對(duì)照相比無顯著差異。當(dāng)鹽脅迫濃度大于50%時(shí)，蒙冰和蒙農(nóng)MDA 含量顯著升高。Pro 含量也隨著鹽脅迫程度的加劇而逐漸增加，蒙冰和蒙農(nóng)均在70%濃度時(shí)最高。SS 和SP 含量在鹽脅迫下出現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)，但在70%濃度時(shí)又開始增加。

圖4 不同海水濃度下冰草材料的抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量Fig. 4 Antioxidant enzyme activity and osmotic adjustment substance content of Agropyron under different seawater concentration

2.4 各單項(xiàng)指標(biāo)的耐鹽系數(shù)及相關(guān)性分析

根據(jù)公式（1）計(jì)算冰草幼苗期各指標(biāo)耐鹽系數(shù)，由表1 可知，兩個(gè)參試材料的丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、脯氨酸（Pro）、鈉離子（Na+）和根相對(duì)含水量（relative water content of root，RWCR）6 個(gè)指標(biāo)鹽脅迫與對(duì)照相比均有所增加（ω＞1）。可溶性蛋白（SP）、可溶性糖（SS）、鉀離子（K+）、株高（shoot height，SH）和根長(zhǎng)（root length，RL）5 個(gè)指標(biāo)鹽脅迫與對(duì)照相比均有所下降（ω＜1）。

不同材料在不同海水濃度處理下其耐鹽系數(shù)存在顯著差異（表1）。一般來說，鹽脅迫下MDA 含量升高，但在本研究中50%濃度時(shí)出現(xiàn)了低于對(duì)照（ω＜1）的情況。蒙冰和蒙農(nóng)SOD 含量均隨著海水脅迫濃度的增加而上升。根長(zhǎng)（RL）隨著海水脅迫程度的加劇而變短，但蒙冰材料在40%和50%濃度海水脅迫下，其根長(zhǎng)比對(duì)照增長(zhǎng)了14.1%和26.6%（圖1）。

表1 不同海水濃度下冰草幼苗耐鹽系數(shù)Table 1 Saline tolerance coefficient for the seeding stage of Agropyron under different seawater concentration

蒙冰和蒙農(nóng)的苗相對(duì)含水量（RWC-S）在不同海水處理下耐鹽系數(shù)均無顯著差異。圖1 中，蒙農(nóng)的株高（SH）和根相對(duì)含水量（RWC-S）在不同濃度處理下無顯著差異。蒙冰的根相對(duì)含水量（RWC-R）在50%濃度處理下其耐鹽系數(shù)顯著低于除60%以外的其他處理，株高（SH）在70%濃度處理下顯著低于其他濃度處理。

以上分析可以看出，不同材料在不同海水處理下耐鹽單項(xiàng)指標(biāo)變化幅度不盡相同，且各指標(biāo)在耐鹽性中所起作用大小也不同，這說明冰草耐鹽性是一個(gè)復(fù)雜的綜合結(jié)果，直接利用單項(xiàng)指標(biāo)不能準(zhǔn)確直觀地進(jìn)行耐鹽性評(píng)價(jià)。為了彌補(bǔ)單項(xiàng)耐鹽指標(biāo)的不足，需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用其他多元統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析。

對(duì)兩個(gè)冰草材料的不同濃度海水處理后的12 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析（表2）發(fā)現(xiàn)，各指標(biāo)之間存在顯著和極顯著相關(guān)關(guān)系：SOD 與SS 呈顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.560）；POD 與SS 呈極顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.643），與RWC-R 呈顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.598）；SS 與Pro 呈極顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.662）；Pro 與Na+呈顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.574），與SP 呈顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.562）；Na+與MDA 呈極顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.805），與SP 呈極顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.938），與SH 呈顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.594）；MDA 與SP 呈極顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.764），與SH 呈顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.558）；SP 與SH 呈顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.570）。這說明了冰草種質(zhì)資源在不同濃度海水脅迫下各個(gè)指標(biāo)之間具有相關(guān)性，它們所反映的信息具有一定程度的重合與交叉性。

表2 各耐鹽指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of salt tolerance coefficients

2.5 供試冰草種質(zhì)材料耐鹽指標(biāo)的主成分分析

對(duì)供試冰草材料進(jìn)行主成分分析（表3），結(jié)果表明：第1 主成分的貢獻(xiàn)率為30.874%，第2 主成分的貢獻(xiàn)率為20.411%，第3 主成分的貢獻(xiàn)率為16.727%，第4 主成分的貢獻(xiàn)率為10.713%，前4 主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)到78.725%，基本代表了試驗(yàn)材料所測(cè)指標(biāo)的大部分信息。因此，選取前4 個(gè)主成分作為冰草種質(zhì)資源耐鹽性評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo)（表4）。

表3 主成分分析Table 3 The result of principal component analysis

表4 各因子載荷矩陣Table 4 Factor loading

第1 主成分中對(duì)應(yīng)較大的特征向量有過氧化物歧化酶（SOD）、Na+、K+、丙二醛（MDA）和可溶性蛋白（SP）。鹽脅迫會(huì)使細(xì)胞膜脂過氧化從而產(chǎn)生丙二醛，說明植物細(xì)胞離子平衡被破壞，SOD 則是植物抗氧化系統(tǒng)的主要酶之一，可溶性蛋白為重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，說明第1 主成分主要是細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)與抗氧化系統(tǒng)相關(guān)的指標(biāo)，尤其是與細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)相關(guān)，且Na+因子載荷最大，故稱第1 主成分為滲透調(diào)節(jié)因子。

第2 主成分中對(duì)應(yīng)較大的特征向量有株高（SH）、根長(zhǎng)（RL）和脯氨酸（Pro）。該指標(biāo)除了脯氨酸均為正向標(biāo)，說明株高越高、根長(zhǎng)越長(zhǎng)，相比較矮小、根系不發(fā)達(dá)的植株其耐鹽性越強(qiáng)。因株高（SH）和根長(zhǎng)（RL）與植株形態(tài)指標(biāo)相關(guān)，故稱第2 主成分為株型因子。

第3 主成分中對(duì)應(yīng)較大的特征向量有可溶性糖（SS），其作用主要是參與細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，與脯氨酸（Pro）和可溶性蛋白（SP）具有相同的作用，與第1 主成分作用相同，同為滲透調(diào)節(jié)因子。

第4 主成分中對(duì)應(yīng)較大的特征向量為根含水量（RWC-R），故稱第4 主成分為根系因子。根是植物的主要吸水器官，一般來說，在相同鹽脅迫條件下，根系較深的植株吸水保水能力更強(qiáng)，而根系淺的植株吸收不到土壤深處的水，嚴(yán)重影響其地上部分的生長(zhǎng)。

2.6 隸屬函數(shù)分析

根據(jù)因子載荷計(jì)算各主成分的綜合指標(biāo)值（comprehensive index，CI），根據(jù)隸屬函數(shù)公式（2）和（3），計(jì)算試驗(yàn)材料不同海水處理下相對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)值μ(Xj)；根據(jù)公式（4）計(jì)算4 個(gè)主成分的權(quán)重分別為0.392、0.259、0.212、0.136；根據(jù)公式（5），計(jì)算出耐鹽綜合評(píng)價(jià)值D。D值代表了冰草種質(zhì)資源材料在鹽脅迫下綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)所得的耐鹽性綜合評(píng)價(jià)值，兩種材料表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，D值均隨著海水脅迫程度的增加而變小，說明材料的耐鹽性降低。同時(shí)，從D值來看，除了30%濃度海水處理下耐鹽性蒙農(nóng)低于蒙冰，其他各濃度處理下耐鹽性均為蒙農(nóng)大于蒙冰。因此，綜合來說蒙農(nóng)的耐鹽性更高。

2.7 耐鹽指標(biāo)選擇及回歸模型建立

將耐鹽性綜合評(píng)價(jià)D值做因變量，各單項(xiàng)指標(biāo)耐鹽系數(shù)做自變量進(jìn)行回歸分析，建立最優(yōu)回歸方程：D=0.833-0.018SOD-0.147SP-0.042SS-0.142 Pro-0.004Na+-0.520K+-0.076RL，方 程R2為0.993，達(dá)極顯著水平（P＜0.01）。

由方程可以看出，通過主成分分析得出的12 個(gè)耐鹽指標(biāo)中有7 個(gè)指標(biāo)對(duì)冰草材料種質(zhì)資源具有顯著影響，分別是SOD、SP、SS、Pro、Na+、K+和RL。利用所得的回歸方程對(duì)不同海水處理進(jìn)行耐鹽性預(yù)測(cè)，得到耐鹽性預(yù)測(cè)值（表5），對(duì)回歸方程的估計(jì)精度進(jìn)行評(píng)價(jià)（表6），結(jié)果表明各海水濃度處理下的預(yù)測(cè)值估計(jì)精度在94.13%以上，說明該方程中的7 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)冰草耐鹽性影響顯著，可用此方程進(jìn)行冰草種質(zhì)資源材料的耐鹽性評(píng)價(jià)。同時(shí)，可在相同條件下，測(cè)定其他冰草品系的上述7 項(xiàng)指標(biāo)，并求得耐鹽系數(shù)，進(jìn)而利用該方程預(yù)測(cè)冰草耐鹽性。

表5 不同海水濃度處理下各指標(biāo)的綜合指標(biāo)值、隸屬函數(shù)值、耐鹽綜合評(píng)價(jià)值D 及預(yù)測(cè)值Table 5 The values of the comprehensive index value，subordinative function value，D value，and prediction value under different seawater treatment

表6 回歸方程的估計(jì)精度分析Table 6 Analysis of estimation precision of regression equation

3 討論

研究人員已經(jīng)對(duì)于植物耐鹽性方面做了大量的工作，研究表明植物對(duì)于鹽脅迫的調(diào)節(jié)機(jī)制主要有滲透調(diào)節(jié)、抗氧化酶系統(tǒng)調(diào)節(jié)和脅迫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)調(diào)節(jié)［23］。在鹽脅迫下，植物通過自身調(diào)節(jié)來減輕鹽脅迫，一般分為滲透效應(yīng)和離子效應(yīng)［24］。Na+是造成植物鹽害的主要離子，與K+存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系［25］，在鹽脅迫過程中，K+能夠在不同組織間重新分配和調(diào)節(jié)氣孔［26］，使根系在水分和養(yǎng)分吸收方面具有重要作用［27］。本研究中Na+、K+指標(biāo)在主成分分析中位于第1 主成分且因子載荷較大，此外，本研究中K+/Na+的變化十分顯著，呈現(xiàn)顯著降低的趨勢(shì)，說明在鹽脅迫下，植物的離子區(qū)域化起著十分重要的作用，細(xì)胞內(nèi)K+/Na+濃度的平衡是保證植物在鹽脅迫下進(jìn)行正常生理代謝的關(guān)鍵；這與前人研究結(jié)果［28-30］一致，說明K+、Na+和K+/Na+是植物耐鹽性評(píng)價(jià)中十分重要的指標(biāo)。

除了離子區(qū)域化外，在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，植物還可以通過積累一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來調(diào)節(jié)滲透勢(shì)、消除活性氧以及維持蛋白結(jié)構(gòu)［31］，例如可溶性糖、脯氨酸、甜菜堿等［32］。本研究通過主成分分析法得到的主成分因子結(jié)論與此一致。

鹽脅迫下冰草材料的生長(zhǎng)特征中，根長(zhǎng)和株高具有顯著變化；苗相對(duì)含水量在各材料各處理間無顯著變化，根相對(duì)含水量一個(gè)材料處理間有顯著變化，但并不規(guī)律，同時(shí)在主成分分析中相對(duì)含水量位于最后一位影響因子，因此耐鹽性預(yù)測(cè)表達(dá)式中應(yīng)舍棄掉相對(duì)含水量。鹽脅迫能夠抑制根部的生長(zhǎng)，但在低濃度下因材料耐鹽性不同反而促進(jìn)根的生長(zhǎng)，即“引發(fā)作用”［33］，本研究中蒙冰材料在鹽脅迫下根長(zhǎng)的變化與之有一定的相似性。

在高鹽脅迫條件下，植物體內(nèi)SOD 等酶的活性與植物的抗氧化脅迫能力呈正相關(guān)［34］，但本研究中蒙農(nóng)在高鹽脅迫下SOD 以及SS 和SP 含量出現(xiàn)降低的情況，這可能是由于高鹽脅迫使具有較高耐鹽性的蒙農(nóng)能夠通過自身調(diào)節(jié)，進(jìn)行離子區(qū)域化，加上其他滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的作用，各指標(biāo)之間相互影響，一定程度上緩解了高鹽脅迫。MDA 是反映細(xì)胞膜脂過氧化作用強(qiáng)弱和質(zhì)膜破壞程度的重要指標(biāo)，其含量可說明植物遭受逆境傷害的程度［32］。在本研究中，兩個(gè)冰草材料在60%和70%濃度時(shí)MDA 含量顯著升高，說明在高于60%濃度時(shí)冰草體內(nèi)因鹽脅迫造成了細(xì)胞膜的破壞，傷害程度較大；在低于60%濃度時(shí)與對(duì)照無顯著差異，說明冰草受到傷害較小。研究表明大部分植物在含鹽量達(dá)0.3%的土壤中會(huì)受到傷害［35］，但在本研究中30%海水濃度時(shí)鹽分含量即達(dá)到了0.817%，證實(shí)了兩個(gè)冰草材料具有較高的耐鹽性；通過隸屬函數(shù)分析，計(jì)算得到的綜合耐鹽性D值來看，蒙農(nóng)耐鹽性高于蒙冰，試驗(yàn)分析結(jié)果與田間生產(chǎn)實(shí)際吻合。

本研究對(duì)不同冰草材料在不同海水濃度處理下進(jìn)行相關(guān)性分析得出，各指標(biāo)之間顯著和極顯著相關(guān)，說明它們所反映的信息具有一定程度的重合與交叉性，單個(gè)指標(biāo)無法反映其耐鹽程度，具有片面性；主成分分析法可簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過主成分能夠確定哪些變量應(yīng)該保留或者剔除，從而分析各指標(biāo)與耐鹽性之間的關(guān)系，篩選出可靠的耐鹽性鑒定指標(biāo)，可彌補(bǔ)單個(gè)指標(biāo)的片面性。從計(jì)算所得到的綜合耐鹽性D值來看，兩個(gè)冰草品種表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，即隨著海水脅迫程度的增加，D值變小，說明鹽脅迫濃度增大，冰草材料耐鹽性降低。生理指標(biāo)的變化說明了冰草能夠通過自身的調(diào)節(jié)來適應(yīng)鹽分脅迫。

將耐鹽性綜合評(píng)價(jià)D值做因變量，各單項(xiàng)指標(biāo)耐鹽系數(shù)做自變量進(jìn)行逐步回歸分析，建立最優(yōu)回歸方程，進(jìn)而能夠通過方程評(píng)價(jià)冰草材料耐鹽性。建立可用于冰草種質(zhì)資源苗期耐鹽性評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型，不僅使得耐鹽性鑒定工作簡(jiǎn)單化，而且可快速預(yù)測(cè)其他種質(zhì)材料的耐鹽能力。

4 結(jié)論

1）通過主成分分析法將海水脅迫處理下冰草種質(zhì)材料的12 個(gè)生理指標(biāo)提取出4 個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到78.725%；總結(jié)出3 個(gè)鹽脅迫因子，分別為滲透調(diào)節(jié)因子、株型因子、根系因子。

2）通過隸屬函數(shù)分析法分析得到冰草種質(zhì)材料10 個(gè)耐鹽指標(biāo)：過氧化物歧化酶（SOD）、Na+、K+、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白（SP）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）、株高（SH）、根長(zhǎng)（RL）、根含水量（RWC-R），其中K+和Na+是植物耐鹽性評(píng)價(jià)中十分重要的指標(biāo)。

3）通過回歸分析方法建立了冰草種質(zhì)材料苗期耐鹽性預(yù)測(cè)回歸模型：D=0.833-0.018SOD-0.147SP-0.042SS-0.142Pro-0.004Na+-0.520K+-0.076RL，SOD、SP、SS、Pro、Na+、K+和RL 這7 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)冰草種質(zhì)耐鹽性具有顯著影響；可用該模型進(jìn)行在海水脅迫下種質(zhì)資源耐鹽性強(qiáng)弱的快速預(yù)測(cè)，為冰草種質(zhì)資源評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。