張明亞，龐勝群，劉玉東，吉雪花，楊 嵐，胡繼紅

（特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院 新疆石河子 832003）

加工番茄是番茄的一個(gè)栽培種，具有自封頂、花期集中、果皮厚、耐貯運(yùn)等特點(diǎn)，主要用于番茄醬的制作[1]。新疆具有獨(dú)特的氣候條件，非常適宜加工番茄生長(zhǎng)，是中國(guó)最大的加工番茄種植區(qū)和加工區(qū)，尤其是近幾年加工番茄種植效益良好，在調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、推動(dòng)農(nóng)民脫貧致富中發(fā)揮了重要作用。土壤鹽分影響種子萌發(fā)和根系活力，降低幼苗存活率，導(dǎo)致作物病蟲(chóng)害加重、減產(chǎn)和商品性下降[2-4]。新疆氣候干旱，土壤鹽漬化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，影響了加工番茄產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效。因此，挖掘加工番茄種質(zhì)資源，篩選培育耐鹽新品種，對(duì)提高鹽漬化地區(qū)的土地利用率和促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)具有重要意義。

耐鹽性是一種數(shù)量性狀，目前大多數(shù)耐鹽性鑒定研究集中在苗期，而不同植物品種以及同一品種在不同生育期的耐鹽性又存在較大差異[5]。研究表明，種子萌發(fā)期和幼苗期是耐鹽性鑒定的最好時(shí)期[6-7]，其次是生殖期，其他時(shí)期則對(duì)鹽脅迫相對(duì)不敏感[8]。由于種子萌發(fā)期抗性鑒定簡(jiǎn)單易行、周期短，逐漸成為當(dāng)前作物耐鹽性鑒定的主要時(shí)期[9-10]。目前仍未發(fā)現(xiàn)某一形態(tài)指標(biāo)能夠單獨(dú)作為耐鹽性鑒定的依據(jù)，需要對(duì)各形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。針對(duì)耐鹽性的評(píng)價(jià)方法主要有主成分分析法、隸屬函數(shù)法、聚類分析法、相對(duì)鹽害率分級(jí)法等。筆者采用汪斌等[11]前期篩選出的適合加工番茄種子萌發(fā)期耐鹽性鑒定的鹽脅迫濃度，用90 mmol·L-1NaCl對(duì)50 份加工番茄種質(zhì)材料進(jìn)行萌發(fā)期耐鹽性鑒定，研究鹽處理對(duì)不同品種發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚軸長(zhǎng)等指標(biāo)的影響，并利用相關(guān)性分析法、主成分分析法、隸屬函數(shù)法及聚類分析法對(duì)50 份加工番茄種質(zhì)耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期篩選出優(yōu)異材料進(jìn)行種質(zhì)資源創(chuàng)新，為培育優(yōu)質(zhì)抗逆新品種提供育種材料和理論依據(jù)，進(jìn)而為發(fā)展壯大新疆的特色產(chǎn)業(yè)提供種質(zhì)支持和保障。

1 材料與方法

1.1 材料

50 份加工番茄種質(zhì)資源由石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院加工番茄課題組提供（表1）。

表1 供試番茄品種Table 1 Test tomato varieties

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022 年6—8 月在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用雙層濾紙培養(yǎng)法，將供試種子經(jīng)55 ℃溫湯浸種15 min，室溫清水浸種5 h 后，均勻擺放在含有2 層濾紙的發(fā)芽盒中，每個(gè)發(fā)芽盒中注入15 mL 90 mmol·L-1NaCl 溶液，以蒸餾水處理作對(duì)照。每個(gè)發(fā)芽盒中擺放30 粒種子，每個(gè)處理3 次重復(fù)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)采取完全隨機(jī)排列。于晝夜溫度27 °C/18 °C，光周期為光照/黑暗=12 h/12 h 條件下培養(yǎng)13 d，每隔24 h 根據(jù)情況補(bǔ)充相同體積的培養(yǎng)溶液1 次，以減少鹽濃度波動(dòng)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

試驗(yàn)從第3 天起，每隔12 h 統(tǒng)計(jì)1 次發(fā)芽情況（以胚根突破種皮露白作為發(fā)芽標(biāo)志），第6 天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，第12 天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，第13 天從每個(gè)發(fā)芽盒中隨機(jī)選取10 株芽苗，用直尺測(cè)量胚根長(zhǎng)（RL）和下胚軸長(zhǎng)（HL）。萌發(fā)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

發(fā)芽勢(shì)（GP）/%=第6 天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100。（1）

發(fā)芽率（GR）/%=第12 天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100。（2）

發(fā)芽指數(shù)（GI）/%=Gt/Dt。（3）

式中：Gt 指第t 天的發(fā)芽種子數(shù)，Dt 指相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

活力指數(shù)（VI）/%=GI×RL。（4）

鹽脅迫相對(duì)指數(shù)（DRI）/%=鹽處理測(cè)定值（T）/對(duì)照組測(cè)定值（CK）×100。（5）

包括相對(duì)發(fā)芽勢(shì)（RGP）、相對(duì)發(fā)芽率（RGR）、相對(duì)胚軸長(zhǎng)（RHL）、相對(duì)胚根長(zhǎng)（RRL）、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)（RGI）、相對(duì)活力指數(shù)（RVI）。為排除種質(zhì)間的差異，所有指標(biāo)均轉(zhuǎn)化為鹽脅迫相對(duì)指數(shù)。

為明確不同加工番茄品種的耐鹽性差異，采用隸屬函數(shù)法及主成分分析法[12]進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2013 整理原始數(shù)據(jù)，采用SPSS 22.0 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（Dun‐can 法）、相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)加工番茄種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

由表2 可知，50 份加工番茄種質(zhì)的6 個(gè)萌發(fā)指標(biāo)在鹽脅迫下均呈降低趨勢(shì)，平均值介于16%～69%之間，變異系數(shù)介于36%～105%之間，離散程度較高，說(shuō)明選擇90 mmol·L-1NaCl 處理能使不同供試材料表現(xiàn)出較為明顯的耐鹽性差異，可以鑒定加工番茄種子的耐鹽性。

在50 份加工番茄材料中，6 份材料RGP 值超過(guò)50.00%，其中S50 的RGP 值達(dá)到了67.14%；12份材料RGP 值低于5.00%，其中S24、S35、S40 與S42 的RGP 值為0；其余32 份材料的RGP 值在5.00%～50.00%。7 份材料RGR 值超過(guò)95.00%，其中S28 的RGR 值達(dá)到了98.89%；7 份材料的RGR值低于30.00%，其中S24 的RGR 值為18.01%；其余36 份材料的RGR 值在30.00%～95.00%。4 份材料的RHL 值超過(guò)70.00%，其中S39 的RHL 值達(dá)到了77.81%；9 份材料的RHL 值低于30.00%，其中S43 的RHL 值為7.54%；其余37 份材料的RHL 值在30.00%～70.00%。4 份材料的RRL 值超過(guò)70.00%，其中S7 的RRL 值達(dá)到了90.15%；5 份材料的RRL 值低于30.00%，其中S43 的RRL 值為4.90% ；其余41 份材料的RRL 值在30.00%～70.00%。9 份材料的RGI 值超過(guò)40.00%，其中S30的RGI 值達(dá)到了52.86%；5 份材料的RGI 值低于10.00%，其中S24 的RGI 值為6.67%；其余36 份材料的RGI 值在10.00%～40.00%。5 份材料的RVI值超過(guò)30.00%，其中S7 和S30 的RVI 值達(dá)分別到了33.97%、32.74%；5 份材料的RVI 值低于3.00%，其中S43 的RVI 值為0.44%；其余40 份材料的RVI 值在3.00%～30.00%。綜合來(lái)看，S30 在6 個(gè)萌發(fā)指標(biāo)中均表現(xiàn)較好；而S37、S46 和S43 在6 個(gè)萌發(fā)指標(biāo)中均表現(xiàn)較差；S42 在RGP、RGR、RHL、RGI及RVI 中表現(xiàn)較差。綜上，在90 mmol·L-1NaCl 溶液脅迫下，S30 表現(xiàn)出較好的耐鹽性，S37、S42、S43、S46 對(duì)鹽脅迫比較敏感，種子萌發(fā)受到較大影響。

2.2 鹽脅迫相對(duì)指數(shù)的相關(guān)性分析

對(duì)50 份加工番茄種質(zhì)6 個(gè)萌發(fā)指標(biāo)的鹽脅迫相對(duì)指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表3 所示，6 個(gè)生長(zhǎng)指標(biāo)的鹽脅迫相對(duì)指數(shù)間存在一定程度的相關(guān)性。RGR、RHL、RGI、RVI 之間相關(guān)性達(dá)極顯著水平。RGP 與RGR、RHL、RGI、RVI 呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.469、0.425、0.744、0.604；RRL與RGR、RHL、RGI、RVI 呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.755、0.752、0.647、0.863。以上數(shù)據(jù)表明，各指標(biāo)對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)程度不同，如果僅僅選用其中1 個(gè)或者2 個(gè)萌發(fā)指標(biāo)對(duì)加工番茄種質(zhì)進(jìn)行耐鹽性鑒定，很難準(zhǔn)確鑒定加工番茄的耐鹽性。因此，需要進(jìn)一步探究各指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系，建立較為全面的評(píng)價(jià)方法。

表3 加工番茄種子萌發(fā)期鹽脅迫相對(duì)指數(shù)相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of relative index of salt stress of processed tomato during seed germination

2.3 加工番茄鹽脅迫相對(duì)指標(biāo)的主成分分析

利用主成分分析法對(duì)50 個(gè)加工番茄種質(zhì)的6個(gè)萌發(fā)指標(biāo)的鹽脅迫相對(duì)指數(shù)進(jìn)行降維，結(jié)果如表4 所示，前2 個(gè)因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到89.149%，能代表鹽脅迫下不同供試材料所測(cè)指標(biāo)的絕大部分信息，可初步作為2 個(gè)相互獨(dú)立的新指標(biāo)（F1、F2）來(lái)反映不同材料萌發(fā)期的耐鹽性。其中，F(xiàn)1 的貢獻(xiàn)率為74.977%，RGI 和RVI 有較高的載荷；F2 的貢獻(xiàn)率為14.172%，RGP 有較高的載荷。綜上，可提取RGP、RGI 和RVI 作為加工番茄萌發(fā)期耐鹽性評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。

表4 鹽脅迫下各指標(biāo)相對(duì)值的主成分分析及貢獻(xiàn)率Table 4 Principal component analysis and contribution rate of relative value of each index under salt stress

2.4 模糊隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)加工番茄耐鹽性

將主成分分析得到的各加工番茄種質(zhì)F值（表5）代入到隸屬函數(shù)值公式中，計(jì)算出相應(yīng)的μ（Xi）值，根據(jù)隸屬函數(shù)值和各指標(biāo)的權(quán)重算出各份種質(zhì)的D值，進(jìn)而根據(jù)D值大小對(duì)50 份種質(zhì)進(jìn)行排序，綜合評(píng)價(jià)不同加工番茄種質(zhì)萌發(fā)期耐鹽性強(qiáng)弱。D值越大，代表加工番茄耐鹽性越強(qiáng)。50 份加工番茄種質(zhì)耐鹽性排序如表5 所示，萌發(fā)期耐鹽性最強(qiáng)的種質(zhì)為S30，D值達(dá)到了0.97；其次為S44，D值為0.86；S39 排名第3，D值為0.85；萌發(fā)期耐鹽性最差的種質(zhì)為S43，D值僅為0.12。

2.5 50份加工番茄萌發(fā)期耐鹽性聚類分析

根據(jù)D值采用歐氏距離平均連鎖法對(duì)50 份加工番茄進(jìn)行聚類分析（圖1），在歐氏距離為15處可將50 份加工番茄種質(zhì)劃分為3 類。其中，第I 類為高度耐鹽型（18 份），包括S30、S44、S39、S22、S4、S28、S18、S50、S7、S45、S29、S1、S47、S5、S2、S27、S32、S13；第II 類為中度耐鹽型（24 份），包括S8、S20、S19、S26、S23、S16、S48、S10、S17、S12、S6、S33、S25、S31、S21、S38、S15、S34、S9、S49、S3、S14、S11、S35；第III 類 為 鹽 敏 感 型（8份），包括S40、S36、S24、S46、S42、S41、S37、S43。其中S30、S17、S43 分別代表不同的耐鹽等級(jí)，S30表現(xiàn)為高度耐鹽，S17 表現(xiàn)為中度耐鹽，S43 表現(xiàn)為鹽敏感。在發(fā)芽試驗(yàn)第13 天萌發(fā)情況見(jiàn)圖2，與對(duì)照相比，鹽脅迫下3 份種質(zhì)的生長(zhǎng)均受到不同程度的抑制，其中S30 受鹽脅迫影響較小，S43 受影響最大。

圖1 50 份加工番茄種質(zhì)耐鹽性聚類分析Fig.1 Cluster analysis of salt tolerance of 50 processed tomato germplasm

圖2 不同耐鹽等級(jí)加工番茄第13 天萌發(fā)差異Fig.2 Germination difference of different salt-tolerant grades processed tomatoes on the 13th day

3 討論與結(jié)論

近年來(lái)，果蔬耐鹽性篩選在甜瓜、西瓜、辣椒、生菜中都有報(bào)道[13-16]，通常是對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚軸長(zhǎng)等相關(guān)萌發(fā)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。筆者對(duì)50 份加工番茄種質(zhì)種子萌發(fā)期進(jìn)行90 mmol·L-1NaCl處理，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚軸長(zhǎng)等萌發(fā)指標(biāo)的相對(duì)值數(shù)均小于1，表明鹽脅迫處理下各萌發(fā)指標(biāo)均表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，與蘇文悅等[17]研究結(jié)果一致。筆者對(duì)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)胚軸長(zhǎng)、相對(duì)胚根長(zhǎng)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)6 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。結(jié)果表明，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)活力指數(shù)在主成分中載荷較大，可以作為加工番茄萌發(fā)期耐鹽性快速鑒定或篩選的主要指標(biāo)，其中相對(duì)活力指數(shù)的計(jì)算與相對(duì)胚根長(zhǎng)相關(guān)，因此可以將相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)胚根長(zhǎng)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)作為加工番茄種子萌發(fā)期耐鹽性鑒定的首要評(píng)價(jià)指標(biāo)，3 個(gè)指標(biāo)都是反映種子質(zhì)量和活力的指標(biāo)，較單一指標(biāo)評(píng)價(jià)更可靠。

關(guān)于耐鹽性評(píng)價(jià)方法，近年來(lái)研究學(xué)者多采用隸屬函數(shù)法、聚類分析法以及標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)法等對(duì)番茄、大豆、小麥等作物進(jìn)行鑒定與評(píng)價(jià)[18-20]。筆者通過(guò)隸屬函數(shù)法和聚類分析法對(duì)加工番茄萌發(fā)期耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，將50 份種質(zhì)分為3 大類，第I類為高度耐鹽型，包括S30、S44、S39 等18 份材料，其中耐鹽性最強(qiáng)的為S30；第II 類為中度耐鹽型，包括S8、S20、S29 等24 份材料；第III 類為鹽敏感型，包括S43、S37、S41 等8 份材料，耐鹽性最差的為S43。筆者僅對(duì)加工番茄萌發(fā)期的耐鹽性進(jìn)行鑒定，但是植物不同生長(zhǎng)階段具有不同的耐鹽機(jī)制，對(duì)鹽脅迫的耐受程度不同，在其他生育期是否具有同樣的耐鹽特性還有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，筆者采用雙層濾紙培養(yǎng)法將50 份加工番茄種子在90 mmol·L-1NaCl 條件下進(jìn)行耐鹽性鑒定，發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫下，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚軸長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等6 個(gè)萌發(fā)指標(biāo)均受到不同程度的抑制。采用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)，排名前3 的品種依次為S30、S44、S39，歸為聚類分析中的第I 類，屬于高度耐鹽型品種。研究結(jié)果為耐鹽型加工番茄新品種培育奠定了重要基礎(chǔ)。