Comprehensive evaluation of the salt tolerance of diverse oat germplasm at the seedling stage

doi:10.11686/cyxb2025242

Abstract

Abstract:

Oat （Avena sativa） is an important forage crop worldwide， and it plays a critical role in alleviating the forage shortage in northern China. Identifying salt-tolerant germplasm and using it to develop salt-tolerant varieties are essential for enhancing China’s forage supply through oat production on saline-alkali land. To evaluate the salinity tolerance of oat germplasm lines， a diverse set of 213 oat accessions sourced from 52 countries was subjected to 150 mmol·L^-1salt stress treatment at the seedling stage for 7 days. Six growth indexes， namely root length， seedling height， root fresh weight， seedling fresh weight， root dry weight， and seedling dry weight， were measured. A comprehensive evaluation of salt tolerance was conducted using correlation analysis， principal component analysis， membership function analysis， and cluster analysis. The results show that all growth indexes except for seedling dry weight were significantly reduced by salt stress （P<0.05）. The values of these growth indexes differed markedly among the salt-treated oat germplasm lines. The coefficient of variation for the salt tolerance coefficient ranged from 12.21% to 30.74%， indicating considerable diversity in this oat germplasm. We detected a significant positive correlation between the growth indexes and the multivariate evaluation value （D value）. Through principal component analysis， the six evaluation indexes were consolidated into three multi-trait indexes with a cumulative variance contribution of 84.14%. Root and seedling weights were identified as the preferred indicators for screening salt tolerance at the seedling stage. The membership function analysis combined with cluster analysis grouped the 213 oat accessions into five classes. Two oat landraces originating from Portugal and Turkey had the highest D values， and were identified as highly salt tolerant germplasm resources. These germplasm materials represent valuable resources for oat cultivation in saline-alkali soils and for breeding new salt-tolerant oat cultivars. There was no significant difference in salt tolerance between oat cultivars and landraces， suggesting that salt tolerance has not been a primary breeding target for oats. This highlights the need for focused efforts towards breeding salt-tolerant oat varieties. Overall， the results of this study provide a robust framework for screening salt-tolerant oat germplasm materials and identify promising accessions for genetic improvement and cultivation in salinity-affected regions.

Key words: Avena sativa, salt tolerance, seedling stage, germplasm resources, comprehensive evaluation

Shao-yan YUAN, Yuan-kun LIU, Shi-jie CAI, Ting-xin LEI, Ping-ping ZHOU, Jun-zhen WANG, Hong-hai YAN. Comprehensive evaluation of the salt tolerance of diverse oat germplasm at the seedling stage[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(6): 49-59.

Figures/Tables 8

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来源地 Origin	国家 Country	种质数量Germplasm number	选育状态 Breeding status		来源地 Origin	国家 Country	种质数量Germplasm number	选育状态 Breeding status
来源地 Origin	国家 Country	种质数量Germplasm number	育成品种 Cultivar	地方品种 Landrace	来源地 Origin	国家 Country	种质数量Germplasm number	育成品种Cultivar	地方品种Landrace
东亚 East Asia	中国China	11	3	8	大洋洲Oceania	澳大利亚Australia	4	4
	蒙古国Mongolia	10		10	东欧East Europe	保加利亚Bulgaria	7	5	2
	朝鲜North Korea	1		1		捷克Czech Republic	3	3
中亚 Central Asia	阿富汗Afghanistan	6		6		立陶宛Lithuania	1	1
	伊朗Iran	3	1	2		摩尔多瓦Moldova	1		1
	哈萨克斯坦Kazakhstan	1		1		波兰Poland	2	2
	吉尔吉斯斯坦Kyrgyzstan	1	1			俄罗斯Russia	6		6
南亚 South Asia	印度India	7		7		乌克兰Ukraine	3		3
南亚 South Asia	巴基斯坦Pakistan	1		1	中欧Central Europe	芬兰Finland	1	1
西亚 West Asia	亚美尼亚Armenia	3	1	2		法国France	2	1	1
	格鲁吉亚Georgia	3	1	2		德国Germany	2	2
	以色列Israel	1		1		西班牙Spain	6	1	5
	阿曼Oman	3		3		瑞典Sweden	3	3
	巴勒斯坦Palestine	3		3		英国United Kingdom	1	1
	叙利亚Syria	3	1	2	地中海沿岸Mediterranean	阿尔巴尼亚Albania	3		3
	土耳其Turkey	16	1	15		阿尔及利亚Algeria	4		4
	阿塞拜疆Azerbaijan	4	1	3		波黑Bosnia and Herzegovina	13	2	11
非洲 Africa	埃塞俄比亚Ethiopia	8	1	7		克罗地亚Croatia	4		4
	南非South Africa	2		2		塞浦路斯Cyprus	5	2	3
	乌干达Uganda	1		1		埃及Egypt	3		3
	津巴布韦Zimbabwe	1	1			希腊Greece	5		5
北美洲North America	加拿大Canada	6	6			意大利Italy	4	2	2
	墨西哥Mexico	5		5		马其顿Macedonia	3		3
	美国United States	14	12	2		摩洛哥Morocco	5	2	3
南美洲South America	玻利维亚Bolivia	2	1	1		葡萄牙Portugal	1		1
南美洲South America	秘鲁Peru	1		1		突尼斯Tunisia	4	1	3

来源地 Origin	国家 Country	种质数量Germplasm number	选育状态 Breeding status		来源地 Origin	国家 Country	种质数量Germplasm number	选育状态 Breeding status
来源地 Origin	国家 Country	种质数量Germplasm number	育成品种 Cultivar	地方品种 Landrace	来源地 Origin	国家 Country	种质数量Germplasm number	育成品种Cultivar	地方品种Landrace
东亚 East Asia	中国China	11	3	8	大洋洲Oceania	澳大利亚Australia	4	4
	蒙古国Mongolia	10		10	东欧East Europe	保加利亚Bulgaria	7	5	2
	朝鲜North Korea	1		1		捷克Czech Republic	3	3
中亚 Central Asia	阿富汗Afghanistan	6		6		立陶宛Lithuania	1	1
	伊朗Iran	3	1	2		摩尔多瓦Moldova	1		1
	哈萨克斯坦Kazakhstan	1		1		波兰Poland	2	2
	吉尔吉斯斯坦Kyrgyzstan	1	1			俄罗斯Russia	6		6
南亚 South Asia	印度India	7		7		乌克兰Ukraine	3		3
南亚 South Asia	巴基斯坦Pakistan	1		1	中欧Central Europe	芬兰Finland	1	1
西亚 West Asia	亚美尼亚Armenia	3	1	2		法国France	2	1	1
	格鲁吉亚Georgia	3	1	2		德国Germany	2	2
	以色列Israel	1		1		西班牙Spain	6	1	5
	阿曼Oman	3		3		瑞典Sweden	3	3
	巴勒斯坦Palestine	3		3		英国United Kingdom	1	1
	叙利亚Syria	3	1	2	地中海沿岸Mediterranean	阿尔巴尼亚Albania	3		3
	土耳其Turkey	16	1	15		阿尔及利亚Algeria	4		4
	阿塞拜疆Azerbaijan	4	1	3		波黑Bosnia and Herzegovina	13	2	11
非洲 Africa	埃塞俄比亚Ethiopia	8	1	7		克罗地亚Croatia	4		4
	南非South Africa	2		2		塞浦路斯Cyprus	5	2	3
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北美洲North America	加拿大Canada	6	6			意大利Italy	4	2	2
	墨西哥Mexico	5		5		马其顿Macedonia	3		3
	美国United States	14	12	2		摩洛哥Morocco	5	2	3
南美洲South America	玻利维亚Bolivia	2	1	1		葡萄牙Portugal	1		1
南美洲South America	秘鲁Peru	1		1		突尼斯Tunisia	4	1	3

性状 Trait	对照组 Control		处理组 Treatment		耐盐系数 Salt tolerance coefficient （STC）	STC变异系数 Coefficient of variation for STC （%）	显著性 Significant
性状 Trait	范围 Range	平均值±标准差 Mean±SD	范围 Range	平均值±标准差 Mean±SD	耐盐系数 Salt tolerance coefficient （STC）	STC变异系数 Coefficient of variation for STC （%）	显著性 Significant
RL （cm）	6.25~23.70	14.08±3.32	6.80~20.20	12.70±2.87	0.90	19.91	***
SH （cm）	18.60~38.70	28.20±3.97	16.50~35.30	25.00±3.84	0.89	12.21	***
RFW （g）	0.007~0.069	0.032±0.010	0.009~0.056	0.028±0.011	0.88	30.74	**
SFW （g）	0.081~0.340	0.190±0.056	0.053~0.280	0.160±0.048	0.84	24.03	***
RDW （g）	0.0016~0.0084	0.0046±0.0013	0.0014~0.0074	0.0041±0.0013	0.89	28.85	***
SDW （g）	0.0074~0.0330	0.0180±0.0054	0.0068~0.0310	0.0180±0.0053	1.00	23.68	ns

性状 Trait	对照组 Control		处理组 Treatment		耐盐系数 Salt tolerance coefficient （STC）	STC变异系数 Coefficient of variation for STC （%）	显著性 Significant
性状 Trait	范围 Range	平均值±标准差 Mean±SD	范围 Range	平均值±标准差 Mean±SD	耐盐系数 Salt tolerance coefficient （STC）	STC变异系数 Coefficient of variation for STC （%）	显著性 Significant
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SH （cm）	18.60~38.70	28.20±3.97	16.50~35.30	25.00±3.84	0.89	12.21	***
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SDW （g）	0.0074~0.0330	0.0180±0.0054	0.0068~0.0310	0.0180±0.0053	1.00	23.68	ns

主成分 Principal component	初始特征值Initial eigenvalue			提取载荷平方和Extract square sum load
主成分 Principal component	特征值 Eigenvalue	方差贡献率Variance contribution （%）	累积方差贡献率Cumulative variance contribution （%）	特征值 Eigenvalue	方差贡献率Variance contribution （%）	累积方差贡献率Cumulative variance contribution （%）
Ⅰ	3.60	60.04	60.04	3.60	60.04	60.04
Ⅱ	0.88	14.71	74.75	0.88	14.71	74.75
Ⅲ	0.56	9.39	84.14
Ⅳ	0.44	7.41	91.55
Ⅴ	0.38	6.30	97.85
Ⅵ	0.13	2.14	100.00