加工番茄种子萌发期耐盐性综合评价.pdf
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1、中中 国国 瓜瓜 菜菜2023,36(10):84-90试验研究收稿日期:2023-05-11;修回日期:2023-08-09基金项目:石河子大学新品种培育专项(YZZX202204);国家自然科学基金(32160713)作者简介:张明亚,女,在读硕士研究生,主要研究方向为蔬菜遗传育种。E-mail:通信作者:庞胜群,女,副教授,主要研究方向为蔬菜遗传育种。E-mail:加工番茄是番茄的一个栽培种,具有自封顶、花期集中、果皮厚、耐贮运等特点,主要用于番茄酱的制作1。新疆具有独特的气候条件,非常适宜加工番茄生长,是中国最大的加工番茄种植区和加工区,尤其是近几年加工番茄种植效益良好,在调整农业产业
2、结构、推动农民脱贫致富中发挥了重要作用。土壤盐分影响种子萌发和根系活力,降低幼苗存活率,导致作物病虫害加重、减产和商品性下降2-4。新疆气候干旱,土壤盐渍化现象日趋严重,影响了加工番茄产业的提质增效。因此,挖掘加工加工番茄种子萌发期耐盐性综合评价张明亚,庞胜群,刘玉东,吉雪花,杨岚,胡继红(特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室 石河子大学农学院新疆石河子832003)摘要:为筛选出耐盐性较强的加工番茄种质,以石河子大学农学院提供的 50 份加工番茄种质资源为材料,采用双层滤纸培养法将种子在 90 mmolL-1NaCl 条件下进行耐盐性鉴定,以蒸馏水处理作为对照,分别测定发芽势、发芽率
3、、胚轴长、胚根长、发芽指数、活力指数,并计算其盐胁迫相对指数,利用相关性分析法、主成分分析法、隶属函数法及聚类分析法进行综合评价。结果表明,盐胁迫下,6 个萌发指标均受到不同程度的抑制,50 份加工番茄种质在种子萌发期耐盐性有显著差异;通过主成分分析可将多个萌发指标降维至 2 个综合因子,累计方差贡献率达到89.149%;通过隶属函数法和聚类分析可将 50 份加工番茄种质划分为高度耐盐型(18 份)、中度耐盐型(24 份)和盐敏感型(8 份)3 类。研究结果可为盐渍化地区选育耐盐加工番茄新品种提供育种材料。关键词:加工番茄;种子萌发期;耐盐性;综合评价中图分类号:S641.2文献标志码:A文章
4、编号:1673-2871(2023)10-084-07Comprehensive evaluation of salt tolerance of processed tomato seedsduring germinationZHANG Mingya,PANG Shengqun,LIU Yudong,JI Xuehua,YANG Lan,HU Jihong(Key Laboratory of Characteristic Physiology and Germplasm Resources of Fruits and Vegetables/College of Agriculture,Shih
5、eziUniversity,Shihezi 832003,Xinjiang,China)Abstract:In order to screen out the processed tomato germplasm with strong salt tolerance,50 processed tomato germ-plasm resources provided by the College of Agriculture,Shihezi University were used as materials,and the salt toleranceof seeds was identifie
6、d under the condition of 90 mmolL-1NaCl by double filter paper culture method.Moreover,the dis-tilled water treatment as a control was used instead of the NaCl treatment.The germination potential,germination rate,cotyl length,radicle length,germination index,and vigor index of the processed tomato s
7、eeds were determined and saltstress relative index was calculated.In addition,the correlation analysis,principal component analysis,membership func-tion method,and cluster analysis method were used for comprehensive evaluation.The results suggested that the six ger-mination indexes were inhibited to
8、 different degrees under salt stress,and the salt tolerance of 50 tomato germplasmshowed significant differences during seed germination.Through principal component analysis,multiple germination in-dexes could be reduced to two comprehensive factors,and the cumulative variance contribution rate reac
9、hed 89.149%,rel-ative germination potential,relative germination index and relative vigor index of the tomato seeds as the main indexeswere used to identify the salt tolerance of processed tomato at germination stage.In addition,the 50 tomato germplasmwere divided into the high salt tolerance type(1
10、8),the medium salt tolerance type(24),and the salt sensitive type(8)ac-cording to membership function method and cluster analysis.The results can provide breeding materials for breeding newvarieties of salt-tolerant processed tomatoes in salinized areas.Key words:Processing tomato;Seed germination s
11、tage;Salt tolerance;Comprehensive evaluation84第10期,等:加工番茄种子萌发期耐盐性综合评价试验研究,等:加工番茄种子萌发期耐盐性综合评价番茄种质资源,筛选培育耐盐新品种,对提高盐渍化地区的土地利用率和促进生态恢复具有重要意义。耐盐性是一种数量性状,目前大多数耐盐性鉴定研究集中在苗期,而不同植物品种以及同一品种在不同生育期的耐盐性又存在较大差异5。研究表明,种子萌发期和幼苗期是耐盐性鉴定的最好时期6-7,其次是生殖期,其他时期则对盐胁迫相对不敏感8。由于种子萌发期抗性鉴定简单易行、周期短,逐渐成为当前作物耐盐性鉴定的主要时期9-10。目前仍未发现某
12、一形态指标能够单独作为耐盐性鉴定的依据,需要对各形态指标进行综合性评价。针对耐盐性的评价方法主要有主成分分析法、隶属函数法、聚类分析法、相对盐害率分级法等。笔者采用汪斌等11前期筛选出的适合加工番茄种子萌发期耐盐性鉴定的盐胁迫浓度,用 90 mmolL-1NaCl对 50 份加工番茄种质材料进行萌发期耐盐性鉴定,研究盐处理对不同品种发芽势、发芽率、胚轴长等指标的影响,并利用相关性分析法、主成分分析法、隶属函数法及聚类分析法对 50 份加工番茄种质耐盐性进行综合评价,以期筛选出优异材料进行种质资源创新,为培育优质抗逆新品种提供育种材料和理论依据,进而为发展壮大新疆的特色产业提供种质支持和保障。1
13、材料与方法1.1材料50 份加工番茄种质资源由石河子大学农学院加工番茄课题组提供(表 1)。1.2试验设计试验于 2022 年 68 月在石河子大学农学院特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室进行,采用双层滤纸培养法,将供试种子经 55 温汤浸种 15 min,室温清水浸种 5 h 后,均匀摆放在含有 2 层滤纸的发芽盒中,每个发芽盒中注入15 mL 90 mmolL-1NaCl 溶液,以蒸馏水处理作对照。每个发芽盒中摆放 30 粒种子,每个处理 3 次重复,试验设计采取完全随机排列。于昼夜温度27 C/18 C,光周期为光照/黑暗=12 h/12 h 条件下培养 13 d,每隔 24
14、h 根据情况补充相同体积的培养溶液 1 次,以减少盐浓度波动。1.3测定指标及方法试验从第 3 天起,每隔 12 h 统计 1 次发芽情况(以胚根突破种皮露白作为发芽标志),第 6 天统计发芽势,第 12 天统计发芽率,第 13 天从每个发芽盒中随机选取 10 株芽苗,用直尺测量胚根长(RL)和下胚轴长(HL)。萌发指标计算公式如下:发芽势(GP)/%=第 6 天发芽种子数/供试种子数100。(1)发芽率(GR)/%=第 12 天发芽种子数/供试种子数100。(2)发芽指数(GI)/%=Gt/Dt。(3)式中:Gt 指第 t 天的发芽种子数,Dt 指相应的发芽天数。活力指数(VI)/%=GIR
15、L。(4)盐胁迫相对指数(DRI)/%=盐处理测定值(T)/对照组测定值(CK)100。(5)包括相对发芽势(RGP)、相对发芽率(RGR)、相对胚轴长(RHL)、相对胚根长(RRL)、相对发芽指数(RGI)、相对活力指数(RVI)。为排除种质间的差异,所有指标均转化为盐胁迫相对指数。为明确不同加工番茄品种的耐盐性差异,采用隶属函数法及主成分分析法12进行综合评价。表 1供试番茄品种Table 1Test tomato varieties编号S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16S17S18S19S20S21S22S23S24S25材料名称S875S38
16、2S161S149SFT1118SMT1118S70S163SFT84S133S15433SFT3124SFT3122S79S98D51SLGE875SFJW3SMJW14FM002SMLHZ38JW005SFDFSMDFSFT83PTQ50编号S26S27S28S29S30S31S32S33S34S35S36S37S38S39S40S41S42S43S44S45S46S47S48S49S50材料名称SMT124SFT124S107S2478413S481S489FM007ZLS18321T59S46S170JW9S15431S144SI3NY-9WS80-2-2SMT82K20TH12-9S
17、9895S485HBS3811张明亚,等:加工番茄种子萌发期耐盐性综合评价85中国瓜菜第36卷试验研究中国瓜菜第36卷1.4数据统计与分析采用 Microsoft Excel 2013 整理原始数据,采用SPSS 22.0 对试验数据进行差异显著性检验(Dun-can 法)、相关性分析、主成分分析和聚类分析。2结果与分析2.1盐胁迫对加工番茄种子萌发指标的影响由表 2 可知,50 份加工番茄种质的 6 个萌发指标在盐胁迫下均呈降低趋势,平均值介于 16%69%之间,变异系数介于 36%105%之间,离散程度较高,说明选择 90 mmolL-1NaCl 处理能使不同供试材料表现出较为明显的耐盐性
18、差异,可以鉴定加工番茄种子的耐盐性。在 50 份加工番茄材料中,6 份材料 RGP 值超过 50.00%,其中 S50 的 RGP 值达到了 67.14%;12份材料 RGP 值低于 5.00%,其中 S24、S35、S40 与S42 的 RGP 值为 0;其余 32 份材料的 RGP 值在5.00%50.00%。7 份材料 RGR 值超过 95.00%,其中 S28 的 RGR 值达到了 98.89%;7 份材料的 RGR值低于 30.00%,其中 S24 的 RGR 值为 18.01%;其余 36 份材料的 RGR 值在 30.00%95.00%。4 份材料的 RHL 值超过 70.00%
19、,其中 S39 的 RHL 值达到了 77.81%;9 份材料的 RHL 值低于 30.00%,其中S43 的 RHL 值为 7.54%;其余 37 份材料的 RHL 值在 30.00%70.00%。4 份 材 料 的 RRL 值 超 过70.00%,其中 S7 的 RRL 值达到了 90.15%;5 份材料的 RRL 值低于 30.00%,其中 S43 的 RRL 值为4.90%;其 余 41 份 材 料 的 RRL 值 在 30.00%70.00%。9 份材料的 RGI 值超过 40.00%,其中 S30的 RGI 值达到了 52.86%;5 份材料的 RGI 值低于10.00%,其中 S
20、24 的 RGI 值为 6.67%;其余 36 份材料的 RGI 值在 10.00%40.00%。5 份材料的 RVI值超过 30.00%,其中 S7 和 S30 的 RVI 值达分别到了 33.97%、32.74%;5 份材料的 RVI 值低于 3.00%,其中 S43 的 RVI 值为 0.44%;其余 40 份材料的RVI 值在 3.00%30.00%。综合来看,S30 在 6 个萌发指标中均表现较好;而 S37、S46 和 S43 在 6 个萌发指标中均表现较差;S42 在 RGP、RGR、RHL、RGI及 RVI 中表现较差。综上,在 90 mmolL-1NaCl 溶液胁迫下,S30
21、 表现出较好的耐盐性,S37、S42、S43、S46 对盐胁迫比较敏感,种子萌发受到较大影响。2.2盐胁迫相对指数的相关性分析对 50 份加工番茄种质 6 个萌发指标的盐胁迫相对指数进行相关性分析,结果如表 3 所示,6 个生长指标的盐胁迫相对指数间存在一定程度的相关性。RGR、RHL、RGI、RVI 之间相关性达极显著水平。RGP 与 RGR、RHL、RGI、RVI 呈极显著正相关,相关系数分别为 0.469、0.425、0.744、0.604;RRL与 RGR、RHL、RGI、RVI 呈极显著正相关,相关系数分别为 0.755、0.752、0.647、0.863。以上数据表明,各指标对盐胁
22、迫的反应程度不同,如果仅仅选用其中 1 个或者 2 个萌发指标对加工番茄种质进行耐盐性鉴定,很难准确鉴定加工番茄的耐盐性。因此,需要进一步探究各指标间的内在联系,建立较为全面的评价方法。2.3加工番茄盐胁迫相对指标的主成分分析利用主成分分析法对 50 个加工番茄种质的 6个萌发指标的盐胁迫相对指数进行降维,结果如表4 所示,前 2 个因子的累计贡献率达到 89.149%,能代表盐胁迫下不同供试材料所测指标的绝大部分信息,可初步作为 2 个相互独立的新指标(F1、F2)来反映不同材料萌发期的耐盐性。其中,F1 的贡献率为 74.977%,RGI 和 RVI 有较高的载荷;F2 的贡献率为 14.
23、172%,RGP 有较高的载荷。综上,可提取 RGP、RGI 和 RVI 作为加工番茄萌发期耐盐性评价的主要指标。2.4模糊隶属函数法综合评价加工番茄耐盐性将主成分分析得到的各加工番茄种质 F 值(表 5)代入到隶属函数值公式中,计算出相应的(Xi)值,根据隶属函数值和各指标的权重算出各份种质的 D 值,进而根据 D 值大小对 50 份种质进行排序,综合评价不同加工番茄种质萌发期耐盐性强弱。D 值越大,代表加工番茄耐盐性越强。50 份加工番茄种质耐盐性排序如表 5 所示,萌发期耐盐性最强的种质为 S30,D 值达到了0.97;其次为 S44,D 值为 0.86;S39 排名第 3,D 值为 0
24、.85;萌发期耐盐性最差的种质为 S43,D 值仅为 0.12。2.550份加工番茄萌发期耐盐性聚类分析根据 D 值采用欧氏距离平均连锁法对 50 份加工番茄进行聚类分析(图 1),在欧氏距离为 15处可将 50 份加工番茄种质划分为 3 类。其中,第I 类为高度耐盐型(18 份),包括 S30、S44、S39、S22、S4、S28、S18、S50、S7、S45、S29、S1、S47、S5、S2、S27、S32、S13;第 II 类为中度耐盐型(24 份),包括 S8、S20、S19、S26、S23、S16、S48、S10、S17、S12、S6、S33、S25、S31、S21、S38、S15、
25、S34、S9、86第10期,等:加工番茄种子萌发期耐盐性综合评价试验研究,等:加工番茄种子萌发期耐盐性综合评价表 2盐胁迫下加工番茄种子萌发期各指标的相对值Table 2Relative values of seed germination indices of processed tomato under salt stress%材料编号S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16S17S18S19S20S21S22S23S24S25S26S27S28S29S30S31S32S33S34S35S36S37S38S39S40S41S42S43S44S45S46
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