不同品种荷花耐盐碱性评价及鉴定指标筛选_刘艺平.pdf

浙江农业学报 Acta Agriculturae Zhejiangensis，2023，35(1):103 111http:/www zjnyxb cn刘艺平，张一琪，苏少文，等 不同品种荷花耐盐碱性评价及鉴定指标筛选 J 浙江农业学报，2023，35(1):103 111DOI:10.3969/j issn 1004-1524.2023.01.11收稿日期:2021-08-05基金项目:河南省高等学校重点研究项目(21A220003);国家自然科学基金(31600568);河南农业大学科技创新基金(KJCX2017C01)作者简介:刘艺平(1997)，女，河南温县人，博士，副教授，研究方向为风景园林植物资源应用。E-mail:Lyp_163163 com*通信作者，孔德政，E-mail:Kdz217163 com不同品种荷花耐盐碱性评价及鉴定指标筛选刘艺平1，2，张一琪1，苏少文1，刘红利1，2，贺丹1，2，孔德政1，2，*(1 河南农业大学 风景园林与艺术学院，河南 郑州 450000;2 河南省优质花卉蔬菜种苗工程研究中心，河南 郑州 450000)摘要:为研究不同荷花(Nelumbo nucifera)品种在混合盐碱胁迫下的耐受程度，筛选抗性品种，采用盆栽法，以 20 个荷花品种为试验材料，对其进行 100 mmol L1(NaCl NaHCO3=2 1)混合盐碱胁迫处理，7 d 后测量株高、叶面积、光合色素、叶绿素荧光参数、丙二醛含量、抗氧化物酶活性及渗透调节物质含量，通过耐盐碱系数、相关性分析、主成分分析、隶属函数法、聚类分析等方法对 20 种荷花耐盐碱性进行综合评价。结果表明:不同荷花品种单项指标的耐盐碱系数变异系数差异较大，除超氧化物歧化酶活性和过氧化物酶活性外，其余单项指标的耐盐碱系数均存在显著或极显著相关性，利用主成分分析将 12 个单项指标转换为 5 个综合指标，各综合指标贡献率分别为 36.175%、18.709%、13.470%、11.379%、6.610%，累计贡献率达到 86.344%。以耐盐碱性综合评价值(D 值)为依据进行聚类分析，将 20 个荷花品种分为 4 类，第一类为强耐盐碱型，共计4 个荷花品种，第二类为耐盐碱型，共计 5 个荷花品种，第三类为不耐盐碱型，共计 8 个荷花品种，第四类为敏感型，共计 3 个荷花品种。通过逐步回归分析建立荷花的耐盐碱性最优评价模型，D=0.453+0.148X1+0.122X20.122X70.033X8+0.093X11+0.037X12(R2=0.992)，估计精度 95.45%以上，并筛选出株高、叶面积、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量为荷花耐盐碱性评价指标，可以在相同的条件下，通过测定这 6 项指标，确定荷花的耐盐碱性强弱。关键词:荷花;盐碱胁迫;耐盐碱性;综合评价;鉴定指标中图分类号:S682.32文献标志码:A文章编号:1004-1524(2023)01-0103-09Evaluation of salt-alkali tolerance of different lotus varieties and screening of identificationindexesLIU Yiping1，2，ZHANG Yiqi1，SU Shaowen1，LIU Hongli1，2，HE Dan1，2，KONG Dezheng1，2，*(1 College of Landscape Architecture and Art，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450000，China;2 HenanProvincial Engineering Research Center of High-Quality Flowers and Vegetables Seedling，Zhengzhou 450000，China)Abstract:In order to study the tolerance of different lotus varieties to saline-alkali stress and to screen resistant varie-ties，using pot culture method，20 lotus varieties were used as experimental materials，and 100 mmolL1(NaClNaHCO3=2 1)hybrid saline-alkali stress treatment，7 d after measuring the plant height，leaf area，photosyntheticpigments，chlorophyll fluorescence parameters，content of malondialdehyde，activity of antioxidant enzyme and con-tent of osmotic regulatory substances，the saline-alkali tolerance of 20 lotus species was evaluated comprehensively bymeans of saline-alkali tolerance coefficient，correlation analysis，principal component analysis，membership functionmethod and cluster analysis The results showed that there were significant differences in the variation coefficients ofsaline-alkali tolerance among different lotus varieties Except superoxide dismutase activity and peroxidase activity，the saline-alkali coefficients of other single indexes were significantly or extremely significantly correlated The 12single indexes were converted into 5 comprehensive indexes by using principal component analysis The contributionrates of each comprehensive index were 36.175%，18.709%，13.470%，11.379%，6.610%，and the cumulativecontribution rate reached 86.344%With saline resistance value(D value)based on clustering analysis，20 lotusvarieties could be divided into four categories，first，there was strong salt-tolerant type，a total of four lotus varieties，and the second category of salt-tolerant type，a total of five lotus varieties，and the third category was not salt-toleranttype，a total of eight lotus varieties，the fourth category for sensitive type，a total of three varieties of lotus The opti-mal evaluation model of salinity and alkali tolerance of lotus was established by stepwise regression analysis，D=0.453+0.148X1+0.122X20.122X70.033X8+0.093X11+0.037X12(R2=0.992)，and the estimation accu-racy was above 95.45%Plant height，leaf area，malondialdehyde，proline，soluble sugar and soluble protein wereselected as evaluation indexes of the saline-alkali tolerance of lotus The saline-alkali tolerance of lotus could be de-termined by measuring these 5 indexes under the same conditionsKey words:Nelumbo nucifera;saline-alkali stress;saline-alkali resistance;comprehensive evaluation;appraisal indi-cators土壤盐碱化是一个普遍存在的环境问题1，且面积正在进一步扩大2。我国总盐土面积约为3.6 107hm2，主要发生在滨海、干旱和半干旱地区3。盐碱胁迫主要包括由盐胁迫造成的渗透胁迫、离子毒害、氧化应激以及碱胁迫造成的高 pH 伤害4。其中，表观形态是反映植物受到盐碱胁迫大小的最直观表现，通常表现为植株生长速度缓慢、叶色变黄等5 6。为了适应盐碱胁迫，植物进化出了一系列措施来应对盐碱胁迫，包括离子的外排、增加抗氧化酶活性和合成渗透调节物质等7 10。荷花(Nelumbo nucifera)为莲科莲属的多年生水生植物，不仅具有极高的观赏价值和经济价值，还具有一定的耐盐性，在淡化盐水方面发挥着积极的作用11 12，可用于滨海盐碱水域生态系统的恢复与管理13 14。目前关于荷花耐盐碱方面 的 研 究 主 要 集 中 在 单 一 的 中 性 盐 胁迫15 17。而自然状态下多为由中性盐和碱性盐造成的复合盐碱胁迫18 19，且不同品种荷花耐盐碱能力强弱不同13，20。因此，探究荷花在混合盐碱胁迫下的耐盐碱机制，筛选抗性荷花品种，对荷花发展及盐碱地资源利用具有重要的现实意义。关于植物耐盐碱性强弱鉴定已有多种评价方法，李红宇等21 以各单项指标耐盐碱系数作为评价水稻耐盐碱性依据，利用相关分析、主成分分析及聚类分析方法对水稻的耐盐碱性进行综合评价;张新草等22 利用多元统计方法对大豆发芽期耐盐碱性进行评价;贾旭梅等23 通过测定不同浓度盐碱复合胁迫下的光合色素、光合参数、叶绿素荧光参数及渗透调节物质对垂丝海棠进行耐盐碱分析，并利用主成分分析筛选出耐盐碱性评价指标;而荷花在耐盐碱品种筛选方面却鲜有报道，且不同物种间对盐碱胁迫的耐受程度也不尽相同。本研究拟采用多元统计方法，对20 份荷花品种进行混合盐碱胁迫处理，以荷花形态指标、生理指标的耐盐碱系数为依据计算耐盐碱性综合评价值，对不同荷花品种的耐盐碱性进行综合评价，建立荷花耐盐碱性数学评价模型，为荷花的抗性育种提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料本实验于 2020 年 8 月在河南省荥阳市中禾荷花基地内进行，以 20 份不同荷花品种为试验材料(表 1)。1.2试验方法1.2.1试验处理试验采用盆栽法，单株定植，待长出 3 5 片叶片，选取生长状况基本相同且健壮的植株，对20 份荷花材料进行 100 mmolL1混合盐溶液进行浇灌处理(NaCl NaHCO3=2 1)，每个品种