Salt tolerance identification and evaluation of a population of wild soybean SP1 mutants at the seedling stage

doi:10.11686/cyxb2023012

Abstract

Abstract:

Soil salinity is one of the major issues affecting agricultural production in many countries， including China. To identify and obtain highly salt-tolerant wild soybean （Glycine soja） genotypes for cultivation in saline-alkali regions， the salt tolerance of spaceflight-mutated wild soybean materials was evaluated. In total， 129 SP₁ samples of wild soybean that had undergone spaceflight mutagenesis were treated with 150 mmol·L^-1 NaCl and then 11 indexes were measured. The indexes included plant height， hypocotyl length， hypocotyl diameter （stem diameter）， chlorophyll content， single leaf dry and fresh weight， and leaf area. The salt tolerance of wild soybean mutant materials was assessed at the seedling stage using multivariate statistical analyses including principal component analysis and cluster analysis. There were significant variations in agronomic traits among the wild soybean mutant materials. The coefficient of variation of the various traits ranged from 6.45% to 51.78%. The most significant correlations among the 11 traits were found between plant height at 7 days and 21 days and leaf area. Based on the first five principal component scores， the D value representing a comprehensive evaluation index was determined. Ten highly salt-tolerant mutant materials， 53 salt-tolerant materials， 63 intermediate salt-tolerant materials， and three salt-sensitive materials were screened based on the D value. Peroxidase activity was identified as a crucial factor in the salt tolerance of wild soybean mutant materials. These salt-resistant materials are promising foundational resources for breeding new， salt-tolerant soybean varieties.

Key words: wild soybean, space mutagenesis, seedling stage, principal component analysis, membership function, comprehensive evaluation

Zong-chang XU, Xue-li LU, Yun-chong WEI, Chen MENG, Meng-chao ZHANG, Yuan-yang ZHANG, Meng WANG, Ju-ying WANG, Cheng-sheng ZHANG, Yi-qiang LI. Salt tolerance identification and evaluation of a population of wild soybean SP₁ mutants at the seedling stage[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(11): 168-178.

Figures/Tables 6

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指标Index	最大值Maximum	最小值Minimum	极差Range	平均值Mean	标准差Standard deviation	变异系数Variable coefficient （%）
7PH （cm）	4.69	1.62	3.07	3.08	0.77	24.96
7HL （cm）	3.55	1.30	2.25	2.17	0.48	22.35
7HD （cm）	0.12	0.08	0.04	0.11	0.01	11.09
21PH （cm）	22.00	1.50	20.50	9.24	4.78	51.78
21HL （cm）	3.53	1.40	2.13	2.31	0.52	22.55
21DD （cm）	0.16	0.09	0.07	0.12	0.02	18.19
CCA （mg·L^-1）	9.13	6.83	2.30	8.45	0.55	6.45
CCB （mg·L^-1）	5.74	3.89	1.85	4.60	0.52	11.20
LA （cm²）	548.12	203.73	344.39	332.53	79.92	24.03
FWL （mg）	102.32	68.25	34.07	85.00	12.46	14.66
DWL （mg）	17.09	12.49	4.60	14.81	1.66	11.24

指标Index	最大值Maximum	最小值Minimum	极差Range	平均值Mean	标准差Standard deviation	变异系数Variable coefficient （%）
7PH （cm）	4.69	1.62	3.07	3.08	0.77	24.96
7HL （cm）	3.55	1.30	2.25	2.17	0.48	22.35
7HD （cm）	0.12	0.08	0.04	0.11	0.01	11.09
21PH （cm）	22.00	1.50	20.50	9.24	4.78	51.78
21HL （cm）	3.53	1.40	2.13	2.31	0.52	22.55
21DD （cm）	0.16	0.09	0.07	0.12	0.02	18.19
CCA （mg·L^-1）	9.13	6.83	2.30	8.45	0.55	6.45
CCB （mg·L^-1）	5.74	3.89	1.85	4.60	0.52	11.20
LA （cm²）	548.12	203.73	344.39	332.53	79.92	24.03
FWL （mg）	102.32	68.25	34.07	85.00	12.46	14.66
DWL （mg）	17.09	12.49	4.60	14.81	1.66	11.24

指标 Index	7PH	7HL	7HD	21PH	21HL	21DD	CCA	CCB	LA	FWL
7HL	0.75**
7HD	-0.23	-0.59*
21PH	0.67*	-0.13	-0.74**
21HL	0.41	0.54*	-0.11	0.54*
21DD	0.21	0.32	0.73**	-0.97**	-0.61*
CCA	0.12	-0.12	-0.48	0.11	-0.16	0.21
CCB	-0.43	0.15	0.19	0.85**	0.24	0.52*	0.36
LA	0.76**	-0.31	0.36	0.55	0.79**	-0.19	0.26	0.52
FWL	0.53*	0.86**	-0.11	0.41*	0.15	-0.74**	0.72**	0.32	0.87**
DWL	0.66*	0.72**	-0.14	0.27	0.33	-0.84**	0.23	-0.17	0.75**	0.85**

指标 Index	7PH	7HL	7HD	21PH	21HL	21DD	CCA	CCB	LA	FWL
7HL	0.75**
7HD	-0.23	-0.59*
21PH	0.67*	-0.13	-0.74**
21HL	0.41	0.54*	-0.11	0.54*
21DD	0.21	0.32	0.73**	-0.97**	-0.61*
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CCB	-0.43	0.15	0.19	0.85**	0.24	0.52*	0.36
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DWL	0.66*	0.72**	-0.14	0.27	0.33	-0.84**	0.23	-0.17	0.75**	0.85**

指标 Index	主成分因子 Principal component factor
指标 Index	I	II	III	IV	V
7PH	0.09	-0.07	0.23	0.52	0.05
7HL	0.28	0.13	0.17	0.39	0.13
7HD	-0.25	0.13	0.45	-0.18	-0.04
21PH	-0.34	0.19	-0.01	0.34	0.24
21HL	0.26	-0.20	0.25	-0.38	0.24
21DD	0.34	0.05	-0.37	0.04	0.13
CCA	-0.14	-0.24	-0.38	0.14	0.29
CCB	0.08	0.40	0.08	0.06	0.33
LA	-0.14	0.32	-0.31	-0.14	-0.28
FWL	0.24	0.33	-0.01	-0.03	-0.37
DWL	0.01	-0.23	0.06	0.30	-0.62
特征值Eigenvalue	6.81	3.71	2.36	4.17	1.06
贡献率Contribution rate （%）	36.49	15.56	12.36	16.67	10.64
累计贡献率Cumulative contribution rate （%）	36.49	52.05	64.41	81.08	91.72

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株系Strain	D值 D value	排名Rank	耐盐等级 Salt tolerance class	聚类 Clustering	株系Strain	D值 D value	排名Rank	耐盐等级 Salt tolerance class	聚类 Clustering
SP_1-1	0.6229	37	耐盐Salt tolerance	IV	SP_1-66	0.7135	17	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-2	0.5601	47	耐盐Salt tolerance	IV	SP_1-67	0.5843	42	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-3	0.3598	98	中间型Intermediate type	III	SP_1-68	0.6676	25	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-4	0.3480	100	中间型Intermediate type	III	SP_1-69	0.5255	55	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-5	0.4847	66	中间型Intermediate type	III	SP_1-70	0.6432	32	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-6	0.3404	104	中间型Intermediate type	III	SP_1-71	0.7192	14	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-7	0.3622	97	中间型Intermediate type	III	SP_1-72	0.5888	41	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-8	0.3746	90	中间型Intermediate type	III	SP_1-73	0.3633	96	中间型Intermediate type	IV
SP_1-9	0.4559	79	中间型Intermediate type	III	SP_1-74	0.2876	114	中间型Intermediate type	III
SP_1-10	0.4577	78	中间型Intermediate type	III	SP_1-75	0.4414	82	中间型Intermediate type	III
SP_1-11	0.3847	89	中间型Intermediate type	III	SP_1-76	0.6373	33	耐盐Salt tolerance	III
SP_1-12	0.2757	119	中间型Intermediate type	III	SP_1-77	0.3260	108	中间型Intermediate type	III
SP_1-13	0.2772	118	中间型Intermediate type	III	SP_1-78	0.5218	58	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-14	0.2626	120	中间型Intermediate type	III	SP_1-79	0.5927	40	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-15	0.2822	117	中间型Intermediate type	III	SP_1-80	0.5477	50	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-16	0.3421	101	中间型Intermediate type	III	SP_1-81	0.5031	62	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-17	0.4758	71	中间型Intermediate type	III	SP_1-82	0.3211	109	中间型Intermediate type	III
SP_1-18	0.2948	113	中间型Intermediate type	III	SP_1-83	0.4403	83	中间型Intermediate type	III
SP_1-19	0.5093	61	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-84	0.3636	95	中间型Intermediate type	III
SP_1-20	0.6152	38	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-85	0.4728	73	中间型Intermediate type	III
SP_1-21	0.5510	48	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-86	0.3695	93	中间型Intermediate type	III
SP_1-22	0.7257	13	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-87	0.3407	103	中间型Intermediate type	III
SP_1-23	0.6890	23	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-88	0.5386	52	耐盐Salt tolerance	III
SP_1-24	0.7327	12	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-89	0.4092	86	中间型Intermediate type	III
SP_1-25	0.5336	53	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-90	0.4602	76	中间型Intermediate type	III
SP_1-26	0.6592	28	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-91	0.2594	121	中间型Intermediate type	III
SP_1-27	0.8893	3	高耐盐High salt tolerance	I	SP_1-92	0.2975	112	中间型Intermediate type	III
SP_1-28	0.7582	10	高耐盐High salt tolerance	I	SP_1-93	0.4834	67	中间型Intermediate type	III
SP_1-29	0.8920	2	高耐盐High salt tolerance	I	SP_1-94	0.3310	106	中间型Intermediate type	III
SP_1-30	0.2340	126	不耐盐Salt sensitivity	II	SP_1-95	0.3685	94	中间型Intermediate type	III
SP_1-31	0.1890	128	不耐盐Salt sensitivity	II	SP_1-96	0.2555	122	中间型Intermediate type	III
SP_1-32	0.3410	102	中间型Intermediate type	II	SP_1-97	0.4901	63	中间型Intermediate type	III
SP_1-33	0.8981	1	高耐盐High salt tolerance	IV	SP_1-98	0.4591	77	中间型Intermediate type	III
SP_1-34	0.7777	8	高耐盐High salt tolerance	IV	SP_1-99	0.2975	111	中间型Intermediate type	III
SP_1-35	0.5144	60	耐盐Salt tolerance	IV	SP_1-100	0.2532	124	中间型Intermediate type	III
SP_1-36	0.6296	35	耐盐Salt tolerance	IV	SP_1-101	0.2539	123	中间型Intermediate type	III
SP_1-37	0.5256	54	耐盐Salt tolerance	IV	SP_1-102	0.3993	88	中间型Intermediate type	III
SP_1-38	0.4045	87	中间型Intermediate type	III	SP_1-103	0.3206	110	中间型Intermediate type	III
SP_1-39	0.6759	24	耐盐Salt tolerance	IV	SP_1-104	0.4745	72	中间型Intermediate type	III
SP_1-40	0.2170	127	不耐盐Salt sensitivity	II	SP_1-105	0.5699	45	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-41	0.3719	92	中间型Intermediate type	III	SP_1-106	0.5790	43	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-42	0.4539	80	中间型Intermediate type	III	SP_1-107	0.6973	20	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-43	0.4880	64	中间型Intermediate type	III	SP_1-108	0.5983	39	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-44	0.4833	68	中间型Intermediate type	III	SP_1-109	0.5161	59	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-45	0.2834	116	中间型Intermediate type	III	SP_1-110	0.5161	59	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-46	0.4266	84	中间型Intermediate type	III	SP_1-111	0.5494	49	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-47	0.4778	70	中间型Intermediate type	III	SP_1-112	0.5241	57	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-48	0.4497	81	中间型Intermediate type	III	SP_1-113	0.6659	26	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-49	0.3731	91	中间型Intermediate type	III	SP_1-114	0.6961	21	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-50	0.3550	99	中间型Intermediate type	III	SP_1-115	0.7685	9	高耐盐High salt tolerance	I
SP_1-51	0.3294	107	中间型Intermediate type	III	SP_1-116	0.7913	6	高耐盐High salt tolerance	I
SP_1-52	0.4213	85	中间型Intermediate type	III	SP_1-117	0.7041	19	耐盐Salt tolerance	I
SP_1-53	0.2505	125	中间型Intermediate type	III	SP_1-118	0.7786	7	高耐盐High salt tolerance	I
SP_1-54	0.4787	69	中间型Intermediate type	III	SP_1-119	0.5248	56	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-55	0.4656	75	中间型Intermediate type	III	SP_1-120	0.6519	30	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-56	0.8648	4	高耐盐High salt tolerance	I	SP_1-121	0.6657	27	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-57	0.8087	5	高耐盐High salt tolerance	I	SP_1-122	0.7180	15	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-58	0.5428	51	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-123	0.7078	18	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-59	0.6246	36	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-124	0.4724	74	中间型Intermediate type	IV
SP_1-60	0.5680	46	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-125	0.3340	105	中间型Intermediate type	III
SP_1-61	0.7451	11	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-126	0.2854	115	中间型Intermediate type	III
SP_1-62	0.7144	16	耐盐Salt tolerance	I	SP_1-127	0.5715	44	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-63	0.6555	29	耐盐Salt tolerance	IV	SP_1-128	0.6451	31	耐盐Salt tolerance	IV
SP_1-64	0.6307	34	耐盐Salt tolerance	IV	SP_1-129	0.4878	65	中间型Intermediate type	III
SP_1-65	0.6923	22	耐盐Salt tolerance	IV

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