不同品種油用亞麻種子萌發(fā)期耐鹽性鑒定

趙東曉，董亞茹，孫景詩，耿兵，王照紅，王向譽，郭洪恩

（山東省蠶業(yè)研究所，山東 煙臺 264002）

油用亞麻又稱胡麻，是亞麻科（Linaceae）亞麻屬（Linum）一年生草本經(jīng)濟作物，其種子含油量高，是我國重要的油料作物之一［1］。亞麻籽油富含人體必需的α-亞麻酸，具有抗腫瘤、抗血栓、降血脂、營養(yǎng)腦細胞和調節(jié)植物神經(jīng)等功能［2］。此外，亞麻籽還富含木酚素、亞麻膠、多糖、果膠、膳食性纖維和多種優(yōu)質蛋白，被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、保健品、化妝品和工業(yè)領域［3］。

土壤鹽漬化是全球性難題之一［4］。中國是土壤鹽漬化危害嚴重地區(qū)，鹽漬土總面積為3 600萬公頃，其中鹽漬化耕地達920.9萬公頃，且面積仍在不斷擴大［5］。目前，我國西北、東北、華北等油用亞麻產(chǎn)區(qū)均不同程度地面臨嚴峻的土壤鹽漬化威脅。而篩選、培育和栽植優(yōu)良耐鹽堿品種，是打破油用亞麻發(fā)展困境、改良和開發(fā)利用鹽堿地的有效措施之一。植物種子萌發(fā)期是整個生命周期中對脅迫環(huán)境最敏感的時期。研究表明，鹽堿地地表土壤的鹽濃度比地下土壤高2～10倍，因此種子萌發(fā)期面臨的鹽脅迫程度遠大于其它生長發(fā)育階段［6］。逆境中種子能否迅速、整齊、健壯地萌發(fā)成苗，是影響作物產(chǎn)量和品質的重要因素［7］。因此，種子萌發(fā)期的耐鹽性可在一定程度上反映植物耐鹽能力，是耐鹽植物篩選和鑒定的重要依據(jù)［8］。已有研究者針對纖用亞麻不同品種耐鹽性進行了篩選和評價［9，10］，但關于油用亞麻耐鹽性篩查的研究仍不多見。本研究利用不同濃度NaCl溶液對8個油用亞麻品種種子進行脅迫處理，分析不同處理對發(fā)芽指標的影響，并利用隸屬函數(shù)法對其萌發(fā)期耐鹽性進行綜合評價，以期為油用亞麻的抗鹽性栽培和育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試油用亞麻品種為天亞10號、張亞3號、隴亞9號、隴亞10號、隴亞11號、隴亞12號、隴亞13號、隴亞14號，均由中國農(nóng)業(yè)科學院麻類研究所提供。

1.2 試驗方法

試驗于2016年10月至2017年4月在山東省蠶業(yè)研究所進行。挑選成熟飽滿、大小均一的油用亞麻種子，先用75%乙醇消毒20 min，再用無菌蒸餾水沖洗3～5次，后用無菌濾紙吸干種子表面水分。于滅菌培養(yǎng)皿（直徑為9 cm）中鋪放2張無菌濾紙，將消毒過的種子均勻擺放在濾紙上，每皿40粒，再加入10 mL滅菌NaCl溶液進行脅迫處理，以1/2 Hoagland營養(yǎng)液為對照（CK），每處理3皿。其中，NaCl脅迫濃度分別為50、100、150、200 mmol/L，均用1/2 Hoagland營養(yǎng)液配置。將處理完的培養(yǎng)皿封口后置于25℃、每天光照12 h條件下培養(yǎng)。

1.3 測定指標與方法

播種后每24 h調查1次種子發(fā)芽數(shù)（種子發(fā)芽標準為胚根突破種皮2 mm），連續(xù)調查6 d，并計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)等指標。計算公式：

發(fā)芽勢（%）＝第3 d時發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100 ；

發(fā)芽率（%）＝第6 d時發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100 ；

發(fā)芽指數(shù)＝∑（Gt/Dt），式中Gt為發(fā)芽種子數(shù)，Dt為對應的發(fā)芽天數(shù) ；

相對發(fā)芽勢＝（處理發(fā)芽勢/對照發(fā)芽勢）×100%；

相對發(fā)芽率＝（處理發(fā)芽率/對照發(fā)芽率）×100%。

于第6 d調查完成后，每培養(yǎng)皿隨機挑選5株幼苗，使用游標卡尺測量其下胚軸長。計算活力指數(shù)、相對下胚軸長。計算公式：

活力指數(shù) ＝發(fā)芽指數(shù)×下胚軸長 ；

相對下胚軸長 ＝（處理下胚軸長/對照下胚軸長）×100%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法［11］，采用150 mmol/L NaCl脅迫下的相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和相對下胚軸長作為分析項目，計算隸屬函數(shù)值，并求取所有指標的平均隸屬函數(shù)值以對不同品種油用亞麻種子萌發(fā)期耐鹽性進行綜合分析。隸屬函數(shù)值計算公式：

式中，F(xiàn)ij為i品種j指標的測定值，F(xiàn)jmax為所有品種中j指標的最大值，F(xiàn)jmin為所有品種中j指標的最小值。

采用Microsoft Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用SPSS20.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度NaCl脅迫對油用亞麻種子萌發(fā)的影響

2.1.1 對發(fā)芽勢的影響 由表1可以看出，隨NaCl濃度的升高，除隴亞11號外，其它油用亞麻品種的種子發(fā)芽勢均下降，而隴亞11號的發(fā)芽勢在50 mmol/L NaCl脅迫下達到最大值且顯著高于CK。當NaCl濃度≤100 mmol/L時，張亞3號、隴亞9號、隴亞13號發(fā)芽勢與CK差異不顯著，天亞10號、隴亞12號、隴亞14號均顯著下降，隴亞10號僅在100 mmol/L NaCl脅迫下顯著降低。150 mmol/L NaCl脅迫下，天亞10號、張亞3號、隴亞9號、隴亞10號、隴亞11號、隴亞12號、隴亞13號、隴亞14號的發(fā)芽勢與CK相比分別顯著下降76.25%、35.62%、30.67%、50.00%、30.65%、47.89%、16.67%、45.24%。200 mmol/L NaCl脅迫下，除張亞3號外，其它品種的發(fā)芽勢均比CK下降50%以上，發(fā)芽勢受到嚴重抑制。

2.1.2 對發(fā)芽率的影響 由表1可以看出，50 mmol/L NaCl脅迫下，隴亞11號發(fā)芽率比CK高10.00%，差異達顯著水平；天亞10號、隴亞9號、隴亞13號與CK無明顯差異，其它品種的發(fā)芽率均低于CK，且均隨NaCl脅迫濃度的升高而下降。100 mmol/L NaCl脅迫下，除隴亞9號、隴亞10號、隴亞11號、隴亞12號、隴亞14號顯著下降外，其它品種發(fā)芽率均與CK無顯著差異。150 mmol/L NaCl脅迫下，天亞10號、張亞3號、隴亞9號、隴亞10號、隴亞11號、隴亞12號、隴亞13號、隴亞14號的發(fā)芽率與CK相比分別顯著下降33.75%、20.00%、11.25%、35.00%、7.14%、28.00%、3.75%、29.55%。200 mmol/L NaCl脅迫下除張亞3號和隴亞11號外，其它品種的發(fā)芽率均比CK顯著下降40%以上，同時各品種的發(fā)芽率均顯著低于CK。

2.1.3 對發(fā)芽指數(shù)的影響 由表1可以看出，50 mmol/L NaCl脅迫下，除隴亞11號發(fā)芽指數(shù)顯著高于CK外，其它品種均低于CK，其中天亞10號、隴亞9號、隴亞12號、隴亞13號、隴亞14號發(fā)芽指數(shù)下降顯著。當NaCl脅迫濃度≥100 mmol/L時，各品種發(fā)芽指數(shù)均顯著低于CK。150 mmol/L NaCl脅迫下，與CK相比，天亞10號、張亞3號、隴亞9號、隴亞10號、隴亞11號、隴亞12號、隴亞13號、隴亞14號的發(fā)芽指數(shù)分別顯著下降79.55%、49.38%、50.10%、50.50%、44.83%、59.47%、46.02%、45.88%。

2.1.4 對活力指數(shù)的影響 由表1可以看出，隨著NaCl濃度的升高，除隴亞11號活力指數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢外，其它品種活力指數(shù)均呈逐漸下降趨勢。50 mmol/L NaCl脅迫下，隴亞11號活力指數(shù)顯著高于CK。當NaCl脅迫濃度≥100 mmol/L時，各品種發(fā)芽指數(shù)均顯著低于CK。150 mmol/L NaCl脅迫下，與CK相比，天亞10號、張亞3號、隴亞9號、隴亞10號、隴亞11號、隴亞12號、隴亞13號、隴亞14號的發(fā)芽指數(shù)分別顯著下降92.19%、72.34%、87.91%、82.73%、83.68%、90.40%、87.24%、88.26%。

2.1.5 對下胚軸長的影響 由表1可以看出，隨著NaCl脅迫濃度的升高，除隴亞11號外，其它品種的下胚軸長均逐漸下降。50 mmol/L NaCl脅迫下，隴亞11號下胚軸長顯著高于CK，隴亞9號、隴亞12號、隴亞13號、隴亞14號的下胚軸長顯著下降，其它品種與CK無顯著差異。100 mmol/L NaCl脅迫下，除張亞3號外，其它品種下胚軸長均顯著低于CK。150 mmol/L NaCl脅迫下，與CK相比，天亞10號、張亞3號、隴亞9號、隴亞10號、隴亞11號、隴亞12號、隴亞13號、隴亞14號的下胚軸長分別顯著下降62.05%、45.48%、75.77%、65.01%、70.33%、76.16%、76.38%、78.37%。200 mmol/L NaCl脅迫下，各品種的下胚軸長受到更嚴重的抑制，難以成苗。

表1 不同濃度NaCl脅迫對油用亞麻種子發(fā)芽指標的影響

2.2 不同品種油用亞麻種子萌發(fā)期耐鹽性綜合評價分析

綜上可知，150 mmol/L NaCl脅迫時油用亞麻種子各項發(fā)芽指標均顯著下降，推測該濃度可能是油用亞麻種子萌發(fā)的敏感濃度，因此本試驗將150 mmol/L NaCl脅迫下各品種的相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和相對下胚軸長作為種子萌發(fā)期耐鹽性評價的指標，得到油用亞麻種子萌發(fā)期指標隸屬函數(shù)值及耐鹽性綜合評價結果（表2）。隸屬平均值越大，品種的耐鹽性越強。供試8個油用亞麻品種種子萌發(fā)期耐鹽性從高到低依次為張亞3號、隴亞13號、隴亞9號、隴亞11號、隴亞10號、隴亞12號、隴亞14號、天亞10號。

表2 油用亞麻種子萌發(fā)期各發(fā)芽指標隸屬函數(shù)值及耐鹽性綜合評價

3 討論與結論

本試驗發(fā)現(xiàn)同一鹽脅迫濃度下，不同油用亞麻品種各項發(fā)芽指標的響應程度不同，表明不同品種種子萌發(fā)期受鹽脅迫抑制的程度不同，這在以往許多植物中得到驗證［12-14］。50 mmol/L NaCl脅迫下，僅有隴亞11號各項發(fā)芽指標顯著高于對照，說明該濃度可促進隴亞11號發(fā)芽，隴亞11號對低濃度鹽脅迫適應性較強。這可能是由于低濃度鹽脅迫提高了細胞膜的滲透調節(jié)功能和呼吸酶活性的緣故［14］。隨著NaCl脅迫濃度的增大，各品種發(fā)芽受抑制程度不斷增加，當NaCl濃度達到200 mmol/L時，各品種雖然仍能保持一定的發(fā)芽率，但胚根伸出種皮后出現(xiàn)頂端褐化現(xiàn)象，生長停滯，最終難以成苗。因此，植物不同組織或細胞對鹽脅迫的耐受性不同，這與前人在纖用亞麻［15］、小麥［16］、辣椒［17］、玉米［18］中的研究結果一致。

一般以植物各形態(tài)指標受抑制率為50%時的逆境程度來確定植物逆境脅迫臨界值［19］。本研究中，150 mmol/L NaCl脅迫下，與對照相比，不同品種的各項發(fā)芽指標受抑制率均超過50%，且差異均達到顯著水平，因此選用該濃度下的各項指標來評價油用亞麻耐鹽性。此外，單一指標并不能全面客觀地反映植物耐鹽性，需要對多種性狀指標進行綜合判斷［20］。同時，為了消除各品種間種子活力不同帶來的影響，本研究選擇用各項指標的相對值對不同品種油用亞麻萌發(fā)期耐鹽性進行綜合評價。這種評價方法也被應用在水稻［21］、番茄［22］、大豆［23］等多種植物中。因此，本研究采用的脅迫濃度、發(fā)芽指標和評價方法是合理的。

本研究得出8個油用亞麻品種種子萌發(fā)期耐鹽性從高到低依次為張亞3號、隴亞13號、隴亞9號、隴亞11號、隴亞10號、隴亞12號、隴亞14號、天亞10號。這可為油用亞麻耐鹽性品種的快速篩選提供一定參考。但油用亞麻種子萌發(fā)期耐鹽性是否與整個生命周期的耐鹽性一致還需要進一步研究。