盐胁迫对5份无芒雀麦苗期生长和生理生化的影响及综合性评价

doi:10.11686/cyxb2022027

摘要/Abstract

摘要：

为了明确不同无芒雀麦苗期耐盐能力的强弱，本研究选择5份不同株型的无芒雀麦作为供试材料。根据新疆土壤盐碱成分设置中性盐（M盐）：NaCl∶Na₂SO₄∶Na₂CO₃=1∶4∶0和碱性盐（A盐）：NaCl∶Na₂SO₄∶Na₂CO₃=1∶1∶8两种处理，于三叶期每盆一次性浇灌2 L电导率（EC）为20 ms·cm^-1的盐处理液，CK浇灌等量自来水。处理30 d后测定生长指标、叶绿素荧光特性参数、丙二醛（MDA）和渗透调节物质含量，并通过相关性分析、主成分分析、隶属函数分析对13个指标进行分析评价。结果表明：除F_v/F_m和F_v/F_o外，盐胁迫显著影响其余11个指标，且5份材料间差异显著（P<0.05）；5份无芒雀麦的株高、茎粗、分蘖数、地上生物量、根冠比、MDA和脯氨酸含量在不同盐胁迫下表现出不同的适应变化；L₂和L₄的株高均表现出A盐处理显著高于M盐处理；A盐处理显著增加L₃的地上生物量，而M盐处理与CK相比无显著差异；L₁、L₂和L₅的MDA含量在A盐处理下的增幅明显大于M盐处理，A盐处理下L₂的MDA含量明显高于其他材料；盐胁迫严重抑制了无芒雀麦的根系发育以及可溶性糖含量的积累，5份材料的地下生物量和可溶性糖含量较CK相比均出现不同程度的降低。主成分分析结果表明，渗透调节物质和生长指标可作为评价无芒雀麦耐盐能力强弱的综合指标。由耐盐评价D值得出L₄耐盐能力较强，L₅耐盐能力较弱。

关键词: 无芒雀麦, 盐碱胁迫, 相关性分析, 主成分分析, 隶属函数分析

Abstract:

The aim of this study was to compare the salt tolerance of different Bromus inermis varieties. Seedlings of five B. inermis varieties （L_1-5） were used as the experimental materials. According to the composition of soil salts in Xinjiang， two treatments were established； neutral salt （M salt）（NaCl∶Na₂SO₄∶Na₂CO₃=1∶4∶0） and alkaline salt （A salt）（NaCl∶Na₂SO₄∶Na₂CO₃=1∶1∶8）. When seedlings reached the three-leaf stage， each pot was irrigated with 2 L salt treatment solution with an electrical conductivity （EC） of 20 ms·cm^-1 at a one-time treatment. The control （CK） was irrigated with the same amount of tap water. After 30 days of treatment， the growth index， chlorophyll fluorescence characteristic parameters， malondialdehyde （MDA） content and osmoregulation substance content were measured. Then， correlation analysis， principal component analysis， and a membership function analysis were used to analyze and evaluate 13 indicators. The results showed that， other than maximum quantum efficiency （F_v/F_m） and potential quantum efficiency （F_v/F_o）， the other 11 indexes were strongly affected by salt stress， and the values of the indexes differed significantly among the five Bromus varieties （P<0.05）. The plant height， stem diameter， tiller number， aboveground biomass， root-crown ratio， MDA content， and proline content of the five B. inermis varieties showed different adaptive changes under different types of salt stress. The plant height of L₂ and L₄ was significantly higher in the A salt treatment than in the M salt treatment； the A salt treatment significantly increased the aboveground biomass of L₃， while the M salt treatment had no significant effect compared with CK. The MDA content of L₁， L₂， and L₅ increased more under the A salt treatment than under the M salt treatment， and the MDA content of L₂ was higher than that in the other lines under the A salt treatment. Salt stress seriously inhibited root development and the accumulation of soluble sugars in all B. inermis varieties. The underground biomass and soluble sugar contents in the five B. inermis varieties were decreased to varying degrees in the salt treatments compared with CK. A principal component analysis showed that osmotic adjustment substance content and growth indexes could be used as comprehensive indexes of the salt tolerance of B. inermis. According to the salt tolerance evaluation D value， L₄ has strong salt tolerance and L₅ has weak salt tolerance.

Key words: Bromus inermis, saline alkali stress, correlation analysis, principal component analysis, membership function analysis

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图/表 10

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指标 Index	材料Materials			盐处理Salt treatment			材料×处理Materials×salt treatment
指标 Index	自由度df	均方 Mean square	F	自由度 df	均方 Mean square	F	自由度 df	均方 Mean square	F
株高Plant height	4	777.57	192.95***	2	108.55	26.94***	8	127.83	31.72***
分蘖数Number of tillers	4	3.04	44.23***	2	1.35	19.62***	8	0.61	8.81***
茎粗Stem diameter	4	0.70	24.08***	2	0.33	11.23***	8	0.08	2.90***
地上生物量Aboveground biomass	4	27.08	380.11***	2	5.50	77.26***	8	2.35	32.99***
地下生物量Underground biomass	4	17.64	161.41***	2	23.55	215.44***	8	1.35	12.34***
根冠比Root-crown ratio	4	0.18	422.46***	2	0.81	1914.21***	8	0.09	211.73***
丙二醛MDA	4	474739.30	536.83***	2	407127.30	460.38***	8	66493.20	75.19***
脯氨酸Pro	4	927.37	78.77***	2	2111.03	179.31***	8	839.68	71.32***
可溶性糖Soluble sugar	4	89.81	50.43***	2	161.78	90.84***	8	23.82	13.38***
初始荧光F_o	4	1813.89	4.88***	2	1490.82	4.01	8	926.55	2.49*
最大荧光F_m	4	82546.16	50.26**	2	25138.70	15.31***	8	16645.65	10.14***
最大光化学效率F_v/F_m	4	0.00	0.08	2	0.00	0.13	8	0.00	0.08
潜在光化学效率F_v/F_o	4	0.30	1.26	2	0.39	1.68	8	0.12	0.50

指标 Index	材料Materials			盐处理Salt treatment			材料×处理Materials×salt treatment
指标 Index	自由度df	均方 Mean square	F	自由度 df	均方 Mean square	F	自由度 df	均方 Mean square	F
株高Plant height	4	777.57	192.95***	2	108.55	26.94***	8	127.83	31.72***
分蘖数Number of tillers	4	3.04	44.23***	2	1.35	19.62***	8	0.61	8.81***
茎粗Stem diameter	4	0.70	24.08***	2	0.33	11.23***	8	0.08	2.90***
地上生物量Aboveground biomass	4	27.08	380.11***	2	5.50	77.26***	8	2.35	32.99***
地下生物量Underground biomass	4	17.64	161.41***	2	23.55	215.44***	8	1.35	12.34***
根冠比Root-crown ratio	4	0.18	422.46***	2	0.81	1914.21***	8	0.09	211.73***
丙二醛MDA	4	474739.30	536.83***	2	407127.30	460.38***	8	66493.20	75.19***
脯氨酸Pro	4	927.37	78.77***	2	2111.03	179.31***	8	839.68	71.32***
可溶性糖Soluble sugar	4	89.81	50.43***	2	161.78	90.84***	8	23.82	13.38***
初始荧光F_o	4	1813.89	4.88***	2	1490.82	4.01	8	926.55	2.49*
最大荧光F_m	4	82546.16	50.26**	2	25138.70	15.31***	8	16645.65	10.14***
最大光化学效率F_v/F_m	4	0.00	0.08	2	0.00	0.13	8	0.00	0.08
潜在光化学效率F_v/F_o	4	0.30	1.26	2	0.39	1.68	8	0.12	0.50

材料 Materials	盐处理 Salt treatment	株高 Plant height （cm）	茎粗 Stem diameter （mm）	分蘖数 Number of tillers	地上生物量 Aboveground biomass （g）	地下生物量 Underground biomass （g）	根冠比 Root-crown ratio
L₁	CK	32.80±1.76a	1.75±0.07b	3.40±0.20b	8.97±0.49a	8.63±0.67a	0.96±0.12b
	M盐M salt	28.91±1.07a	1.88±0.09b	3.87±0.07ab	7.95±1.06b	8.00±1.16ab	1.01±0.09a
	A盐A salt	28.34±1.22a	2.31±0.09a	4.10±0.30a	8.89±0.36a	7.29±0.08b	0.82±0.09c
L₂	CK	34.65±1.54c	1.65±0.06a	2.90±0.15a	8.25±0.79c	7.58±1.18a	0.92±0.10a
	M盐M salt	44.10±1.67b	1.81±0.14a	2.23±0.19b	9.57±0.81b	7.45±0.55a	0.79±0.16b
	A盐A salt	56.52±2.04a	1.89±0.17a	2.87±0.12a	10.19±1.15a	5.13±0.45b	0.50±0.12c
L₃	CK	22.34±0.87a	2.55±0.11a	4.63±0.33a	6.60±0.53b	8.91±0.31a	1.35±0.08a
	M盐M salt	20.57±0.93a	2.35±0.11a	3.63±0.46b	6.12±0.67b	6.43±0.13b	1.05±0.07b
	A盐A salt	24.57±0.87a	2.64±0.08a	4.17±0.50ab	8.07±0.68a	6.58±0.45b	0.82±0.13c
L₄	CK	44.02±8.84a	2.10±0.12a	4.23±0.52a	5.13±0.52b	6.02±0.64a	1.17±0.05a
	M盐M salt	33.21±1.14b	2.19±0.05a	3.23±0.19b	5.90±0.23a	4.29±0.21b	0.73±0.18b
	A盐A salt	44.38±1.16a	2.39±0.09a	2.83±0.09b	5.89±0.08a	3.46±0.94c	0.59±0.14c
L₅	CK	35.07±1.33a	2.22±0.12a	3.30±0.06a	6.55±0.25a	7.38±0.73a	1.13±0.09b
	M盐M salt	24.92±0.98b	1.70±0.07b	2.53±0.15b	3.68±0.29b	4.98±0.66b	1.35±0.09a
	A盐A salt	24.42±1.40b	2.11±0.08a	3.37±0.28a	6.18±0.50a	3.60±0.53c	0.58±0.12c

材料 Materials	盐处理 Salt treatment	株高 Plant height （cm）	茎粗 Stem diameter （mm）	分蘖数 Number of tillers	地上生物量 Aboveground biomass （g）	地下生物量 Underground biomass （g）	根冠比 Root-crown ratio
L₁	CK	32.80±1.76a	1.75±0.07b	3.40±0.20b	8.97±0.49a	8.63±0.67a	0.96±0.12b
	M盐M salt	28.91±1.07a	1.88±0.09b	3.87±0.07ab	7.95±1.06b	8.00±1.16ab	1.01±0.09a
	A盐A salt	28.34±1.22a	2.31±0.09a	4.10±0.30a	8.89±0.36a	7.29±0.08b	0.82±0.09c
L₂	CK	34.65±1.54c	1.65±0.06a	2.90±0.15a	8.25±0.79c	7.58±1.18a	0.92±0.10a
	M盐M salt	44.10±1.67b	1.81±0.14a	2.23±0.19b	9.57±0.81b	7.45±0.55a	0.79±0.16b
	A盐A salt	56.52±2.04a	1.89±0.17a	2.87±0.12a	10.19±1.15a	5.13±0.45b	0.50±0.12c
L₃	CK	22.34±0.87a	2.55±0.11a	4.63±0.33a	6.60±0.53b	8.91±0.31a	1.35±0.08a
	M盐M salt	20.57±0.93a	2.35±0.11a	3.63±0.46b	6.12±0.67b	6.43±0.13b	1.05±0.07b
	A盐A salt	24.57±0.87a	2.64±0.08a	4.17±0.50ab	8.07±0.68a	6.58±0.45b	0.82±0.13c
L₄	CK	44.02±8.84a	2.10±0.12a	4.23±0.52a	5.13±0.52b	6.02±0.64a	1.17±0.05a
	M盐M salt	33.21±1.14b	2.19±0.05a	3.23±0.19b	5.90±0.23a	4.29±0.21b	0.73±0.18b
	A盐A salt	44.38±1.16a	2.39±0.09a	2.83±0.09b	5.89±0.08a	3.46±0.94c	0.59±0.14c
L₅	CK	35.07±1.33a	2.22±0.12a	3.30±0.06a	6.55±0.25a	7.38±0.73a	1.13±0.09b
	M盐M salt	24.92±0.98b	1.70±0.07b	2.53±0.15b	3.68±0.29b	4.98±0.66b	1.35±0.09a
	A盐A salt	24.42±1.40b	2.11±0.08a	3.37±0.28a	6.18±0.50a	3.60±0.53c	0.58±0.12c

指标 Index	株高 Plant height	分蘖数 Number of tillers	茎粗 Stem diameter	地上生物量 Aboveground biomass	地下生物量 Underground biomass	根冠比 Root-crown ratio	丙二醛 MDA	脯氨酸 Pro	可溶性糖 Soluble sugar	初始荧光 F_o	最大荧光 F_m	最大光化学效率 F_v/F_m
分蘖数Number of tillers	-0.585
茎粗Stem diameter	-0.375	0.592
地上生物量Aboveground biomass	0.715	-0.036	-0.061
地下生物量Underground biomass	0.237	0.196	-0.213	0.775*
根冠比Root-crown ratio	0.738*	-0.109	0.298	0.582	-0.046
丙二醛MDA	0.510	0.340	-0.076	0.652	0.431	0.581
脯氨酸Pro	0.675	-0.472	-0.592	0.115	-0.236	0.438	0.488
可溶性糖Soluble sugar	0.414	-0.811*	-0.912**	-0.139	-0.149	-0.183	-0.140	0.679
初始荧光F_o	-0.968**	0.695	0.587	-0.595	-0.200	-0.572	-0.434	-0.768	-0.624
最大荧光F_m	-0.847	0.722	0.097	-0.534	-0.016	-0.695	-0.058	-0.359	-0.285	0.777*
最大光化学效率F_v/F_m	-0.435	0.553	-0.208	-0.375	-0.064	-0.385	0.352	0.217	0.025	0.331	0.823*
潜在光化学效率F_v/F_o	-0.366	0.402	-0.418	-0.333	0.038	-0.487	0.309	0.266	0.208	0.219	0.778	0.972**