Evaluation and identification of salt tolerance of 11 Leonurus germplasm lines at the seedling stage

doi:10.11686/cyxb2023218

Abstract

Abstract:

Soil salinization is one of the main factors restricting agricultural development in China. The use of medicinal plants for biological improvement of saline alkali land is an effective means of resource utilization of it. In this study， 11 Leonurus heterophyllus materials were treated with 2% w/v NaCl at the seedling stage to impose salt stress， and 12 indexes including plant height， root length， leaf area， above-ground fresh weight， and root fresh weight were measured. Multivariate statistical analysis methods such as principal component analysis and membership function analysis were used to evaluate the salt tolerance of each sample. The results showed that there were significant differences in various indexes of L.heterophyllus， with the coefficient of variation ranging from 13.58% to 59.89%. The four indexes of the above-ground fresh weight， above-ground dry weight， root fresh weight， and leaf area were greatly affected by salt stress， and there were varying degrees of correlation among the 12 indexes. Chlorophyll content， main root diameter， dry and fresh weight of above-ground parts as well as dry and fresh weight of roots were identified as indicators for evaluating the salt tolerance of L.heterophyllus at the seedling stage. Based on the salt tolerance score and the comprehensive evaluation of salt tolerance， HY199 and HY203 were identified as the most salt-tolerant L.heterophyllus. The above results provide theoretical guidelines for the cultivation of L.heterophyllus in saline-alkali areas.

Key words: Leonurus heterophyllus, salt resistance, membership function analysis, principal component analysis

Chen MENG, Xue-li LU, Yi-ru SONG, Cheng-sheng ZHANG, Yi-qiang LI, Hai-qin XIANG, Zong-chang XU. Evaluation and identification of salt tolerance of 11 Leonurus germplasm lines at the seedling stage[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2024, 33(5): 196-203.

Figures/Tables 8

References 22

1	Zhang J， Guo W B， Yan L， et al. Identification and evaluation of salt-alkali tolerance and screening of salt-alkali tolerant germplasm of oat （Avena sativa L.）. Acta Agronomica Sinica， 2023， 49（6）： 1551-1561.
	张静，郭文博，晏林，等. 燕麦种质资源耐盐碱性鉴定评价及耐盐碱种质筛选. 作物学报， 2023， 49（6）： 1551-1561.
2	Hu L L， Wang S H， Wang L X， et al. Identification of salt tolerance and screening of salt tolerant germplasm of mungbean （Viga radiate L.） at seedling stage. Acta Agronomica Sinica， 2022， 48（2）： 367-379.
	胡亮亮，王素华，王丽侠，等. 绿豆种质资源苗期耐盐性鉴定及耐盐种质筛选. 作物学报， 2022， 48（2）： 367-379.
3	Sun J， Xu X Y， Ma Z K， et al. Identification of salt-tolerant germplasm and analysis of its physiological response during barely germination. Agricultural Research in the Arid Areas， 2019， 37（6）： 16-23.
	孙建，徐晓芸，马增科，等. 大麦发芽期耐盐性种质鉴定及其生理响应特征分析. 干旱地区农业研究， 2019， 37（6）： 16-23.
4	Tian S H， Tao C X， Zhang F. Evaluation on salt tolerance of twenty medicinal plants at seedling stage. Shandong Agricultural Sciences， 2017， 49（8）： 49-54.
	田淑慧，陶翠霞，张锋. 20种药用植物的苗期耐盐性及其评价. 山东农业科学， 2017， 49（8）： 49-54.
5	Cui X G， Lu Z G. Effect of different sodium salt stress on seed germination of Leonurus artemisia. Hubei Agricultural Sciences， 2011， 50（22）： 4657-4659， 4663.
	崔兴国，芦站根. 不同钠盐胁迫对益母草种子发芽的影响. 湖北农业科学， 2011， 50（22）： 4657-4659， 4663.
6	Han D F， Zhou Y H， Zhang L H， et al. Effects of Na₂CO₃ and NaHCO₃ mixed stress on seed germination of Leonurus japonicas. Jiangsu Agricultural Sciences， 2012， 40（3）： 222-223.
	韩德复，周艳辉，张丽辉，等. Na₂CO₃和NaHCO₃混合胁迫对益母草种子萌发的影响. 江苏农业科学， 2012， 40（3）： 222-223.
7	Tan Y J. Study on the resource chemistry and quality evaluation of Leonurus japonicas Houtt. Nanjing： Nanjing University of Chinese Medicine， 2019.
	谭亚杰. 益母草资源化学与质量标准研究. 南京：南京中医药大学， 2019.
8	Qiao J J. Study on quality evaluation of Leonuri herba. Nanjing： Nanjing University of Chinese Medicine， 2022.
	乔晶晶. 益母草药材质量评价研究. 南京：南京中医药大学， 2022.
9	Tao W X， Cheng S H， Ji J C， et al. Comprehensive evaluation of salinity tolerance of rice variety resources and screening of salinity tolerance indexes. Jiangsu Agricultural Science， 2022， 50（18）： 180-187.
	陶维旭，程生海，冀俊超，等. 水稻品种资源耐盐性综合评价及耐盐指标筛选. 江苏农业科学， 2022， 50（18）： 180-187.
10	Sun X J， Jiang Q Y， Hu Z， et al. Identification and evaluation of wheat germplasm resources at seedling stage. Acta Agronomica Sinica， 2023， 49（4）： 1132-1139.
	孙现军，姜奇彦，胡正，等. 小麦种质资源苗期耐盐性鉴定评价. 作物学报， 2023， 49（4）： 1132-1139.
11	Li J P， Wang X P， Liu S J， et al. Salt tolerance of maize at seedling stage： Identification and evaluation method. Chinese Agricultural Science Bulletin， 2022， 38（18）： 28-34.
	李俊萍，王秀萍，刘素娟，等. 玉米苗期耐盐性鉴定评价方法研究. 中国农学通报， 2022， 38（18）： 28-34.
12	Zhou X W， Zhang X R， Sun H X， et al. Evaluation of salt tolerance of soybean germplasms at germination and seedling stages. Journal of Shenyang Agricultural University， 2022， 53（3）： 257-264.
	周秀文，张晓蕊，孙贺祥，等. 大豆种质萌发期和苗期耐盐性评价. 沈阳农业大学学报， 2022， 53（3）： 257-264.
13	Li B， Lv Y， Yang M X， et al. Effects of saline-alkali stress on physiology and molecular mechanism of Brassica napus L. Acta Agriculturae Boreali-Sinica， 2022， 37（3）： 86-93.
	李班，吕莹，杨明煊，等. 盐碱胁迫对甘蓝型油菜生理及分子机制的影响. 华北农学报， 2022， 37（3）： 86-93.
14	Zelm E V， Zhang Y X， Testerink C. Salt tolerance mechanisms of plants. Annual Review of Plant Biology， 2020， 71： 403-433.
15	Zhang Y W， Zhang L F， Li W， et al. Evaluation on salt tolerance of soybean at germination and seedling stages using membership function. Shandong Agricultural Sciences， 2016， 48（1）： 21-25.
	张彦威，张礼凤，李伟，等. 大豆发芽期和苗期耐盐性的隶属函数分析. 山东农业科学， 2016， 48（1）： 21-25.
16	Chen Y Q， Su K Q， Chen T X， et al. Effects of complex saline-alkali stress on seed germination and seedling physiological characteristics of Achnatherum inebrians. Acta Prataculturae Sinica， 2021， 30（3）： 137-157.
	陈雅琦，苏楷淇，陈泰祥，等. 混合盐碱胁迫对醉马草种子萌发及幼苗生理特性的影响. 草业学报， 2021， 30（3）： 137-157.
17	He X Q. Multivariate statistical analysis. Beijing： China Renmin University Press， 2015： 152-174.
	何晓群. 多元统计分析. 北京：中国人民大学出版社， 2015： 152-174.
18	Sun D L， Bian N F， Chen Z D， et al. Comprehensive evaluation of salt tolerance and screening for salt tolerant accessions of peanut （Arachis hypogaea L.） at germination stage. Journal of Plant Genetic Resources， 2017， 18（6）： 1079-1087.
	孙东雷，卞能飞，陈志德，等. 花生萌发期耐盐性综合评价及耐盐种质筛选. 植物遗传资源学报， 2017， 18（6）： 1079-1087.
19	Yu F R， Li Y D， Cheng Y Q， et al. Identification and evaluation of salt tolerance of Tigernut germplasm resources at seedling stage. Agricultural Research in the Arid Areas， 2023， 41（2）： 1-10， 85.
	于馥榕，李毅丹，程云清，等. 油莎豆种质资源苗期耐盐性鉴定与评价. 干旱地区农业研究， 2023， 41（2）： 1-10， 85.
20	Li J W， Liu J H， Zhao B P， et al. Evaluation of salt tolerance of oat materials at seedling stage and selection of the relative index. Journal of Jilin Agricultural University， 2022， DOI： 10.13327/j.jjlau.2021.1623.
	李俊伟，刘景辉，赵宝平，等. 燕麦苗期耐盐性评价及鉴定指标筛选. 吉林农业大学学报， 2022， DOI： 10.13327/j.jjlau.2021.1623.
21	Zhang X C， Xue X X， Jiang S， et al. Identification of mixed saline-alkali tolerance and screening of indicators in soybean at germination stage. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica， 2020， 29（3）： 374-381.
	张新草，薛项潇，姜深，等. 大豆种质发芽期耐盐碱性鉴定及指标筛选. 西北农业学报， 2020， 29（3）： 374-381.
22	Yu R G， Zhang D， Yu X Y， et al. Comparison analysis of salinity tolerance and screening of salinity tolerance indicators in 13 Brassica rapa L. ssp. chinensis varieties at seedling stage. Journal of Yunnan Agricultural University （Natural Science）， 2022， 37（1）： 24-31.
	余如刚，张迪，余心悦，等. 13种小白菜苗期耐盐比较分析及耐性指标筛选. 云南农业大学学报（自然科学）， 2022， 37（1）： 24-31.

编号Number	产地Place of origin
HY154	山东省青岛市即墨区Jimo district， Qingdao city， Shandong Province
HY162	山东省潍坊市下营镇Xiaying town， Weifang city， Shandong Province
HY186	山东省青岛市王演庄村Wangyanzhuang village， Qingdao city， Shandong Province
HY193	江苏省宿迁市泗阳县Siyang county， Suqian city， Jiangsu Province
HY197	山东省青岛市城阳区Chengyang district， Qingdao city， Shandong Province
HY198	广东省广州市白云区Baiyun district， Guangzhou city， Guangdong Province
HY199	山东省潍坊市寿光市Shouguang city， Weifang city， Shandong Province
HY202	江苏省宿迁市沐阳县Muyang county， Suqian city， Jiangsu Province
HY203	广东省揭阳市榕城区Rongcheng district， Jieyang city， Guangdong Province
HY206	河北省石家庄市辛集市Xinji city， Shijiazhuang city， Hebei Province
HY207	江苏省淮安市清江浦区Qingjiangpu district， Huaian city， Jiangsu Province

编号Number	产地Place of origin
HY154	山东省青岛市即墨区Jimo district， Qingdao city， Shandong Province
HY162	山东省潍坊市下营镇Xiaying town， Weifang city， Shandong Province
HY186	山东省青岛市王演庄村Wangyanzhuang village， Qingdao city， Shandong Province
HY193	江苏省宿迁市泗阳县Siyang county， Suqian city， Jiangsu Province
HY197	山东省青岛市城阳区Chengyang district， Qingdao city， Shandong Province
HY198	广东省广州市白云区Baiyun district， Guangzhou city， Guangdong Province
HY199	山东省潍坊市寿光市Shouguang city， Weifang city， Shandong Province
HY202	江苏省宿迁市沐阳县Muyang county， Suqian city， Jiangsu Province
HY203	广东省揭阳市榕城区Rongcheng district， Jieyang city， Guangdong Province
HY206	河北省石家庄市辛集市Xinji city， Shijiazhuang city， Hebei Province
HY207	江苏省淮安市清江浦区Qingjiangpu district， Huaian city， Jiangsu Province

级别Grade	盐害症状 Salt damage symptoms	盐害指数 Salt injury index	耐盐等级 Salt tolerance class
1	生长正常，无受害症状Normal growth without any symptoms of harm	0~20.0%	高耐盐Highly salt-tolerant
2	生长基本正常，个别叶片变黄或叶尖枯萎Growth is basically normal， with some leaves turning yellow or leaf tips withering	20.1%~40.0%	耐盐Salt-tolerant
3	生长受抑制，有3片绿叶Growth is inhibited with 3 green leaves	40.1%~60.0%	中耐盐Moderately salt-tolerant
4	严重受害，仅有1~2片绿叶Seriously affected， only 1-2 green leaves	60.1%~80.0%	敏感Salt-sensitive
5	植株枯死或接近死亡Plant withers or approaches death	80.1%~100.0%	高敏感Highly salt-sensitive

级别Grade	盐害症状 Salt damage symptoms	盐害指数 Salt injury index	耐盐等级 Salt tolerance class
1	生长正常，无受害症状Normal growth without any symptoms of harm	0~20.0%	高耐盐Highly salt-tolerant
2	生长基本正常，个别叶片变黄或叶尖枯萎Growth is basically normal， with some leaves turning yellow or leaf tips withering	20.1%~40.0%	耐盐Salt-tolerant
3	生长受抑制，有3片绿叶Growth is inhibited with 3 green leaves	40.1%~60.0%	中耐盐Moderately salt-tolerant
4	严重受害，仅有1~2片绿叶Seriously affected， only 1-2 green leaves	60.1%~80.0%	敏感Salt-sensitive
5	植株枯死或接近死亡Plant withers or approaches death	80.1%~100.0%	高敏感Highly salt-sensitive

编号Number	盐害指数 Salt injury index （%）	级别 Grade	耐盐等级 Salt tolerance class
HY198	41	3	中耐盐Moderately salt-tolerant
HY199	46	3	中耐盐Moderately salt-tolerant
HY202	43	3	中耐盐Moderately salt-tolerant
HY203	38	2	耐盐Salt-tolerant
HY206	83	5	高敏感Highly salt-sensitive
HY207	48	3	中耐盐Moderately salt-tolerant
HY154	58	3	中耐盐Moderately salt-tolerant
HY162	62	4	敏感Salt-sensitive
HY186	63	4	敏感Salt-sensitive
HY193	85	5	高敏感Highly salt-sensitive
HY197	73	4	敏感Salt-sensitive