摘要：本研究以20份高丹草（Sorghum bicolor×Sudanense）種質(zhì)資源為材料，以25 mg·L-1 Cd溶液進(jìn)行脅迫處理，通過測定高丹草苗期的形態(tài)和生理指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為高丹草耐鎘種質(zhì)資源篩選以及新品種選育提供參考和理論依據(jù)。結(jié)果表明，20份高丹草對(duì)照組和處理組的13個(gè)指標(biāo)間存在著不同程度的差異。其中，不同高丹草種質(zhì)資源的株高、莖粗、葉綠素含量、最大光合效率、健康指數(shù)、根系活力等均出現(xiàn)不同程度下降，下降程度從12%～99%不等，根冠比從下降70%到上升90%不等；各品種的相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量均出現(xiàn)不同程度上升，其中，相對(duì)電導(dǎo)率上升程度從 2% 到 65% 不等，丙二醛上升程度差異巨大。采用隸屬函數(shù)和聚類分析，將20份高丹草依據(jù)D值分為4類：高耐鎘型2份、中耐鎘型5份、低耐鎘型10份和鎘敏感型3份。

關(guān)鍵詞：高丹草；鎘脅迫；幼苗期；綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0435（2024）04-1153-09

Comprehensive Evaluation of Cadmium Tolerance of 20 Sorghum bicolor×S. Sudanense Germplasm Resources in Seedling Stage

ZHANG Rui WANG Jing2， XU Ya-ling1， LIU Qiu-xu1， LI Xiang-yan1， NIE Gang2， ZHU Yong-qun1*

Abstract：In this study，20 Sorghum bicolor ×Sudanense germplasm resources were used as materials and treated with 25 mg·L-1 Cd solution. The morphological and physiological indexes of Sorghum bicolor ×Sudanense at seedling stage were determined to provide reference and theoretical basis for the selection of cadmium-tolerant germplasm resources and the breeding of new varieties. The results showed that there were different degrees of differences in 13 indexes between the control group and the treatment groups. Among them，plant height，stem diameter，chlorophyll content，maximum photosynthetic efficiency，health index and root activity of different germplasm resources of grasses decreased to different degrees，ranging from 12% to 99%，and the root shoot ratio decreased from 70% to 90%. The relative electrical conductivity and MDA content of all varieties increased to different degrees，and the relative electrical conductivity increased from 2% to 65%，and the MDA increased degree varied greatly. According to the membership function and cluster analysis，20 samples were divided into 4 groups by D value：2 samples of high cadmium tolerance，5 samples of medium cadmium tolerance，10 samples of low cadmium tolerance and 3 samples of cadmium sensitive.

Key words：Sorghum bicolor×Sudanense;Cadmium stress;Seedling stage;Comprehensive evaluation

近年來，我國土壤重金屬污染情況十分嚴(yán)峻，其中鎘污染已成為威脅土壤環(huán)境最嚴(yán)重的有毒金屬，分別占農(nóng)田土壤和城市土壤中污染點(diǎn)位的33.54%和44.65%［1-2］。邊際土地作為我國農(nóng)業(yè)土地的一部分，其面積高達(dá)2.90億hm2［3］。而隨著邊際土壤重金屬鎘污染的日益加劇，不僅嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)安全，也威脅著動(dòng)植物生存和人民的正常生活。高丹草（Sorghum bicolor × Sudanense），作為我國南方地區(qū)“糧改飼”優(yōu)選牧草之一［4-5］，其對(duì)重金屬鎘具有較強(qiáng)的耐受能力［6-7］，可在廣袤的邊際性土地大量種植，且其屬于高光效C4植物，根系發(fā)達(dá)、有著較強(qiáng)的再生能力和抗逆性，在草牧業(yè)生產(chǎn)上有著廣闊的開發(fā)利用前景［8］。

前人大量研究表明，鎘脅迫可誘發(fā)植物光合速率下降和葉綠素降解，從而抑制植物的生長［9］，以及誘導(dǎo)植物氣孔導(dǎo)度和蒸騰作用的降低，從而導(dǎo)致植物水分蒸騰速率和葉片相對(duì)含水量的降低［10］。并隨著重金屬鎘向地上部分的轉(zhuǎn)運(yùn)，植物毒害癥狀進(jìn)一步表現(xiàn)為由于體內(nèi)礦物質(zhì)元素缺乏，造成的營養(yǎng)代謝失衡［11］。鎘元素的積累不僅會(huì)改變植物對(duì)土壤中礦物質(zhì)營養(yǎng)元素的攝取，而且還會(huì)打破植物體內(nèi)水分平衡進(jìn)而干擾卡爾文循環(huán)酶、光合作用以及碳水化合物的代謝，降低植物產(chǎn)量［12］。通常，植物根系是最先與鎘接觸的部位也是最先遭受鎘毒害的部位［13］，鎘毒害能夠降低側(cè)根的數(shù)量，使根系變短變粗，顏色加深，根系活力降低，進(jìn)而影響植物對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收［14］。植物在幼苗期比成熟期對(duì)Cd脅迫產(chǎn)生的毒害反應(yīng)更為顯著［15］，是研究植物耐Cd能力的重要時(shí)期［16］。截至目前對(duì)高梁屬植物耐鎘的研究中，部分學(xué)者開展了多品種的甜高粱（Sorghum bicolor L.）耐鎘性篩選和評(píng)價(jià)工作［17］，以及高丹草在鎘脅迫下發(fā)芽特性研究［18］、真菌對(duì)高丹草耐鎘性的研究［19］，但都限于品種數(shù)量少且單一，未見對(duì)多種不同高丹草種質(zhì)資源耐鎘的綜合評(píng)價(jià)、篩選的研究，對(duì)高丹草耐鎘及超富集鎘的機(jī)制研究仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。

因此，本研究以20份高丹草種質(zhì)資源為研究對(duì)象，通過在苗期進(jìn)行鎘脅迫處理，測定其相關(guān)形態(tài)生理和光合指標(biāo)，并利用隸屬函數(shù)以及聚類分析進(jìn)行綜合分析，以期為高丹草耐鎘種質(zhì)資源篩選以及對(duì)邊際土地安全發(fā)展草食畜牧業(yè)提供參考和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選用的20個(gè)高丹草品種，如表1所示，均種植于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科技學(xué)院植物生長室。重金屬鎘以CdCl2·2.5H2O分析純配制。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

所有供試高丹草品種均挑選籽粒飽滿的種子，分別經(jīng)75%酒精消毒1 min和1%次氯酸鈉消毒10 min后，無菌去離子水沖洗5～6次，在20 cm×30 cm小方盒進(jìn)行覆膜砂培發(fā)芽。待其生長1月后，挑選長勢健壯且一致的幼苗進(jìn)行移栽，以3株為一組，每品種各種植8組，移栽至直徑為15 cm的燒杯之中，用厚度為2 cm的海綿進(jìn)行裁剪定植。定植后用1/2霍格蘭溶液進(jìn)行水培，待其生長1周后換用全霍格蘭溶液進(jìn)行培養(yǎng)，在水培期間，霍格蘭溶液均3 d一換?；舾裉m培養(yǎng)1個(gè)月后，用Cd濃度為25 mg·L-1溶液進(jìn)行為期7 d的鎘脅迫處理，鎘處理設(shè)5組，空白對(duì)照設(shè)3組。處理前對(duì)各品種株高和莖粗進(jìn)行測量，7 d后進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)、電導(dǎo)率、丙二醛、葉綠素和根系活力生理指標(biāo)測定。

1.3 測定指標(biāo)與方法

株高（Plant height，PH）：在處理前與脅迫后，分別在每品種的處理組和對(duì)照組隨機(jī)選取9個(gè)單株，并測量從地面至植株的最高部位的絕對(duì)高度為株高。

莖粗（Stem diameter，SD）：每品種的處理組和對(duì)照組隨機(jī)選擇9株長勢差異不大的植株進(jìn)行莖粗（測量部位平行于燒杯口處），利用游標(biāo)卡尺測量。

根冠比（Root shoot ratio，R/S）：對(duì)脅迫完成后的20個(gè)供試材料進(jìn)行取樣，采用萬分之一電子天平稱鮮重后于105℃殺青30 min，65℃下烘至恒重，計(jì)算根冠比（R：S）：根冠比=地下部分干重/地上部分干重［20］。

生理指標(biāo)測定：參照李合生的方法測定相對(duì)電導(dǎo)率（Relative conductance，RC）［21］；采用丙酮-乙醇混合液浸提法測定葉綠素含量（Chlorophyll，Chl）［22］；采用硫代巴比妥酸（TBA）法測定丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量［23］；采用TTC法測定根系活力（Root activity，RA）［24］；最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）和健康指數(shù)（PI）采用便攜式葉綠素?zé)晒鈨x（Hansatech，英國）。

脅迫指數(shù)：處理組測量值與對(duì)照組測量值的比值［25-26］。

變異系數(shù)（Coefficient of variation，CV）：變異系數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)差/平均值。

耐鎘性綜合評(píng)價(jià)：利用20個(gè)高丹草材料苗期的形態(tài)和生理指標(biāo)為評(píng)價(jià)基礎(chǔ)，再通過隸屬函數(shù)法來綜合評(píng)價(jià)供試材料的耐鎘性［27-28］，計(jì)算方法如下：

上式中，Vj為標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，Wj為權(quán)重系數(shù)，最終以D值大小來反映供試高丹草資源材料耐鎘性，D值越大，耐鎘性越強(qiáng)；反之，D值越小，耐鎘性越弱。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010、SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、單因素方差、多重比較（LSD最小顯著差異法）、相關(guān)性分析和歐式聚類分析，Origin 2019進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的熱圖分析，所有數(shù)值均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（Mean ± SE）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎘脅迫對(duì)高丹草形態(tài)和生理指標(biāo)的影響

對(duì)高丹草的各項(xiàng)形態(tài)和生理指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)，20份高丹草材料在鎘脅迫和正常條件下各項(xiàng)指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異范圍和變異系數(shù)，如表2所示。結(jié)果表明20份高丹草材料在鎘脅迫和正常條件下各項(xiàng)指標(biāo)均呈極顯著性差異（P＜0.01），表明各材料的性狀和生理指標(biāo)響應(yīng)具有豐富的多樣性。在正常條件下，參試高丹草的形態(tài)指標(biāo)株高、莖粗和根冠比的范圍分別是110.29～55.60 cm，6.45～3.14 mm和1.37～0.19；葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)（Fv/Fm和PI）的范圍分別是28.87～13.03 mg·g-1，0.80～0.73和4.65～0.76；生理指標(biāo)丙二醛在參試材料的根（Root MDA，RMDA）、莖（Stem MDA，SMDA）、葉部（Leaf MDA，LMDA）的含量范圍分別為53.98～18.17，40.20～6.00和74.09～24.98 mmol·g-1 FW，以及相對(duì)電導(dǎo)率在參試材料的根（Root RC，RRC）、莖（Stem RC，SRC）、葉部（Leaf RC，LRC）的范圍為78.52%～44.69%，79.31%～33.99%和56.09%～28.76%；根系活力的含量范圍為80.39～35.74 μg·g-1·h-1。其中變異系數(shù)最大的是RA，為0.67；而最小的則是Fv/Fm，為0.01。

在鎘脅迫條件下，參試高丹草的形態(tài)指標(biāo)PH、SD和R/S的范圍分別是88.00～4.00 cm，4.98～2.10 mm和0.47～0.11；Chl、Fv/Fm和PI的范圍分別是20.70～3.22 mg·g-1，0.77～0.34和2.22～0.12；生理指標(biāo)RMDA，SMDA，LMDA的含量范圍分別為67.84～18.99，75.45～15.02和145.98～42.76 mmol·g-1 FW，以及RRC、SRC和LRC的范圍為88.38%～56.01%，91.69%～41.04%和63.45%～38.92%；RA的含量范圍為40.68～8.12 μg·g-1·h-1。其中變異系數(shù)最大的是PI，為0.71；而最小的則是RRC，為0.09。

2.2 不同高丹草材料耐鎘性的差異比較

為了更直觀的比較鎘脅迫下不同高丹草種質(zhì)資源的耐鎘性差異，以對(duì)照組高丹草作為參考，采用各項(xiàng)性狀和生理指標(biāo)的相對(duì)值（脅迫指數(shù)）來評(píng)價(jià)分析各材料耐鎘性可減小材料間自身的差異。如表3所示，在鎘脅迫下，供試高丹草材料的形態(tài)指標(biāo)（SD、PH和R/S）、生理指標(biāo)Chl、RA、Fv/Fm、PI、（RRC、SRC和LRC）和（RMDA、SMDA和LMDA）的脅迫指數(shù)有顯著的差異（P＜0.01）。其中，SD、PH和R/S的變幅分別為0.97～0.38，0.98～0.45和2.19～0.27；Chl、RA、Fv/Fm、PI的變幅分別為0.91～0.13，0.81～0.14，0.95～0.62和0.38～0.08；RRC、SRC和LRC的變幅分別為1.56%～0.89%，1.98%～0.86%和2.03%～0.79%；RMDA、SMDA和LMDA的變幅分別為2.77～0.89，9.4～1.21和2.86～1.04。其中，變異系數(shù)最大的是PI，為0.68；而最小的則是Fv/Fm，為0.13。這表明各項(xiàng)指標(biāo)之間的差異幅度比較大。

2.3 利用熱圖和相關(guān)性分析法評(píng)價(jià)20份高丹草種質(zhì)資源材料的形態(tài)生理反應(yīng)

為了進(jìn)一步確定評(píng)價(jià)高丹草耐鎘性的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)，利用20份鎘脅迫和正常條件下（對(duì)照組）的高丹草材料的形態(tài)和生理指標(biāo)繪制了熱圖。如圖1所示，等級(jí)聚類將鎘脅迫處理組和對(duì)照組分為2個(gè)不同的亞類群體，分別是亞類a和亞類b，如圖1a和1b所示。同時(shí)，通過指標(biāo)群體聚類，可將13個(gè)高丹草耐鎘性指標(biāo)性狀分為2個(gè)指標(biāo)群體：Ⅰ類指標(biāo)群體包括SD、PI、RA、Chl、Fv/Fm、PH和R/S，它們?cè)阪k脅迫下的值低于對(duì)照處理組，即正向指標(biāo)，如圖1（Ⅰ）所聚類指標(biāo)；Ⅱ類指標(biāo)群體包括RRC、SRC、LRC、RMDA、SMDA和LMDA，它們?cè)阪k脅迫下的值高于對(duì)照處理組，即負(fù)向指標(biāo)，如圖1（Ⅱ）所聚類指標(biāo)。

對(duì)20份高丹草材料在正常條件和鎘脅迫處理下各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示，參試材料耐鎘相關(guān)性狀在鎘處理和正常條件下表現(xiàn)出不同的顯著相關(guān)。其中，PH在正常生長條件下，除RRC為顯著正相關(guān)外（P＜0.05），與其他指標(biāo)均無顯著的相關(guān)性；而在鎘處理下，PH和SD、PI均表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.652和0.709，與Chl、Fv/Fm、RRC表現(xiàn)出顯著正相關(guān)（P＜0.05）。SD在正常生長條件下，與RMDA、SMDA為極顯著正相關(guān)外，和R/S為極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與其他指標(biāo)均無顯著的相關(guān)性；而在鎘處理下SD與Chl、PI表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.591和0.626。Chl在正常條件下與其他性狀均無顯著的相關(guān)性，而在鎘脅迫下，與Fv/Fm、PI均表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)分別為0.464和0.550。RA在正常條件下和LMDA呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.599；而在鎘脅迫下與RMDA呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為-0.552。R/S在正常條件下與RMDA呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為-0.447，而在鎘脅迫下與其他指標(biāo)均無顯著相關(guān)性。Fv/Fm在正常條件下與其他指標(biāo)均無顯著相關(guān)性，而在鎘脅迫下與PI指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.724。PI在正常條件下與LMDA呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.459，而在鎘脅迫下與Fv/Fm呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.724。RRC在正常條件下與LRC呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.512，而在鎘脅迫下與其他指標(biāo)均不顯著相關(guān)。SRC和LRC在正常生長和鎘脅迫下與其他指標(biāo)均不顯著相關(guān)。RMDA、SMDA和LMDA在正常條件下只有RMDA和SMDA顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.597；在鎘脅迫下只有LMDA和SMDA呈極顯著相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.658。

相關(guān)分析結(jié)果表明高丹草株高在正常條件下，除指標(biāo)根部相對(duì)電導(dǎo)率外與其他性狀均無顯著相關(guān)性；而在鎘脅迫下株高與莖粗和健康指數(shù)呈極顯著相關(guān)性，與葉綠素含量、最大光合效率和根部相對(duì)電導(dǎo)率呈顯著相關(guān)性。而其他指標(biāo)在正常條件下和鎘脅迫條件下的顯著相關(guān)性指標(biāo)個(gè)數(shù)無數(shù)量差異性。因此可推斷株高為高丹草耐鎘脅迫評(píng)價(jià)中1個(gè)獨(dú)立且有效的評(píng)價(jià)體系指標(biāo)。

2.4 不同高丹草資源苗期耐鎘性的綜合評(píng)價(jià)及聚類分析

本試驗(yàn)利用20份高丹草資源材料的株高、莖粗、葉綠素含量、根系活力、根冠比、Fv/Fm、PI、根莖葉部相對(duì)電導(dǎo)率、根莖葉部丙二醛含量13個(gè)性狀和生理指標(biāo)的脅迫指數(shù)來作為評(píng)價(jià)依據(jù)，同時(shí)結(jié)合隸屬函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)權(quán)重法和D值建立綜合評(píng)價(jià)體系。結(jié)果如表5所示，根據(jù)綜合評(píng)分，各供試材料的耐鎘脅迫順序依次為：‘蜀草9號(hào)’＞‘2190A/52019006’＞‘蜀草7號(hào)’＞‘蜀草6號(hào)’＞‘2192A/5210900131’＞‘VNS’＞‘蜀草3號(hào)’＞‘蜀草10號(hào)’＞‘DV50’＞‘1342A/52109006’＞‘2192A/D18’＞‘海牛’＞‘蜀草1號(hào)’＞‘蜀草5號(hào)’＞‘1342A/5201900131’＞‘4A/5201900131’＞‘蜀草8號(hào)’＞‘2190A/201900131’＞‘蜀草4號(hào)’＞‘蜀草2號(hào)’。

再通過D值進(jìn)行歐式聚類分析，結(jié)果如圖2所示。在λ =10 時(shí)，可將20份高丹草材料分為4類。第Ⅰ類為高耐鎘型，共2份材料，分別是‘蜀草9號(hào)’和‘2190A/52019006’，綜合得分D值為0.740～0.724；第Ⅱ類為中耐鎘型，共5份材料，綜合得分D值為0.634～0.611；第Ⅲ類為低耐鎘型，共10份材料，綜合得分D值為0.582～0.476；第Ⅳ類為鎘敏感型，共3份材料，分別是‘2190A/201900131’，‘蜀草4號(hào)’和‘蜀草2號(hào)’，綜合得分D值為0.428～0.386。

3 討論

隨著土壤環(huán)境中鎘污染的日益加劇，通過研究植物來修復(fù)和富集土壤中過量的重金屬元素是當(dāng)前可行的綠色有效的措施。高丹草因其對(duì)重金屬鎘具有較強(qiáng)的耐受能力，并有著生長快、生物量高和生產(chǎn)成本低等諸多優(yōu)勢。因此，本研究開展了在苗期對(duì)20個(gè)高丹草品種耐鎘性的研究，旨在篩選出對(duì)鎘脅迫具有高耐性的品種。

株高是研究和觀測植物最重要的農(nóng)藝性狀之一［29］。前人大量研究表明，植物在受到重金屬脅迫時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出生長緩慢、矮小、生物量降低、根系受到抑制等［30］；并且植物莖的生長與株高密不可分，植物莖在Cd脅迫下的生長變化及內(nèi)在機(jī)理與株高基本一致［31］。在本試驗(yàn)Cd脅迫處理下，所有供試高丹草品種的株高和莖粗均存在不同程度抑制效果。這與唐星林等［9］的研究結(jié)果相似，導(dǎo)致這一結(jié)果可能是鎘脅迫阻礙了營養(yǎng)物質(zhì)和水分在植物中的運(yùn)輸所導(dǎo)致的［32］。并且我們還通過各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，株高可作為高丹草耐鎘脅迫評(píng)價(jià)中1個(gè)獨(dú)立且有效的評(píng)價(jià)體系指標(biāo)。葉綠素含量和光合速率往往和光合作用的強(qiáng)弱有關(guān)［33］，并且光合作用能合成植物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，所有供試高丹草品種的葉綠素含量與正常條件下相比，均存在著不同程度的下降，并且敏感材料的葉綠素含量以及最大光化學(xué)效率下降程度顯著高于抗性材料，這可能是因?yàn)殒k處理進(jìn)一步抑制了高丹草鎘敏感材料葉綠素合成酶的活性，并促進(jìn)了葉綠素酶的活性，最終進(jìn)一步加速了高丹草體內(nèi)葉綠素的分解［34］，同時(shí)，高丹草鎘敏感材料的葉綠體膜結(jié)構(gòu)被破壞和類囊體的垛疊程度進(jìn)一步降低從而使電子傳遞鏈?zhǔn)茏杓觿?，最終PSⅡ系統(tǒng)光化學(xué)效率顯著降低［35-37］。從而導(dǎo)致了高丹草鎘敏感材料的葉綠素含量和最大光化學(xué)效率的下降速度顯著高于抗性材料。

在植物非生物脅迫的研究中，MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率都是反映植物在逆境脅迫下膜系統(tǒng)受害程度的重要指標(biāo)之一［38］。MDA含量越高說明細(xì)胞膜受到的傷害程度越嚴(yán)重［39］；Cd脅迫會(huì)破壞細(xì)胞膜的完整性，導(dǎo)致膜透性增大，使胞內(nèi)大量電解質(zhì)外流［40］，從而導(dǎo)致電導(dǎo)率和相對(duì)電導(dǎo)率的值變大［41］。本研究發(fā)現(xiàn)中，Cd脅迫處理后，各品種的根、莖、葉部的MDA和相對(duì)電導(dǎo)率均存在不同程度和不同規(guī)律的升高，這說明不同高丹草品種各部位受傷害程度不一樣，并且抗性材料上升程度小于敏感型材料，這可能是因?yàn)殒k敏感材料在鎘脅迫下膜系統(tǒng)的受傷害程度更大。植株根系是重金屬脅迫最直接的受害器官，受害幼苗根系活力下降，顏色變?yōu)楹稚?，?yán)重時(shí)會(huì)變黑壞死［42］。根系活力的高低是植物耐重金屬能力強(qiáng)弱的一種表現(xiàn)。本研究中發(fā)現(xiàn)，在鎘脅迫處理下各參試高丹草根系活力大小相差很大，其中根系活力最低的幾個(gè)材料，即‘蜀草2號(hào)’‘蜀草4號(hào)’和‘2190A/201900131’，脅迫指數(shù)分別是0.17，0.22和0.24。最后通過綜合評(píng)價(jià)均被劃分為敏感性材料，因此我們可通過根系活力的大小來間接判斷出植物對(duì)Cd的耐受能力。根冠比是反應(yīng)地上部分和地下部分關(guān)系的1個(gè)重要指標(biāo)。在本研究中，Cd對(duì)各供試品種的地上和地下部影響各不相同，除少部分供試材料在Cd處理后根冠比增大外，其余大部分材料在脅迫之后根冠比均為降低，這可能是因?yàn)镃d對(duì)根的抑制效果不同導(dǎo)致的，Cd脅迫對(duì)地上和地下的影響因品種而異。

高丹草的耐鎘性受多因素共同決定，可利用形態(tài)和生理等多指標(biāo)來綜合體現(xiàn)。不同高丹草材料對(duì)某一單指標(biāo)的耐鎘響應(yīng)和耐鎘性強(qiáng)弱表現(xiàn)均不一定相同，因此不能利用單一指標(biāo)來進(jìn)行高丹草耐鎘性評(píng)價(jià)，要結(jié)合多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行客觀綜合評(píng)價(jià)［43-44］。前人在毛苕子（Vicia villosa Roth）［45］、黃花苜蓿（Medicago falcata L.）［25］、多花黑麥草（Lolium multiflorum L.）［28］等牧草作物的評(píng)價(jià)篩選上均采用綜合評(píng)價(jià)的方法來進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。故本研究為避免單一指標(biāo)評(píng)價(jià)的局限和差異性，采用隸屬函數(shù)法對(duì)13項(xiàng)指標(biāo)的脅迫指數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)合各項(xiàng)指標(biāo)所占權(quán)重，并依據(jù)D值給出綜合評(píng)價(jià)。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)運(yùn)用隸屬函數(shù)法得到20份高丹草材料耐鎘性綜合評(píng)價(jià)D值，依據(jù)D值進(jìn)行了品種排序和綜合評(píng)價(jià)聚類分析。所選20份高丹草材料的耐鎘性高低順序?yàn)椤癫?號(hào)’＞‘2190A/52019006’＞‘蜀草7號(hào)’＞‘蜀草6號(hào)’＞‘2192A/5210900131’＞‘VNS’＞‘蜀草3號(hào)’＞‘蜀草10號(hào)’＞‘DV50’＞‘1342A/52109006’＞‘2192A/D18’＞‘海牛’＞‘蜀草1號(hào)’＞‘蜀草5號(hào)’＞‘1342A/5201900131’＞‘4A/5201900131’＞‘蜀草8號(hào)’＞‘2190A/201900131’＞‘蜀草4號(hào)’＞‘蜀草2號(hào)’。通過D值的大小進(jìn)行聚類分析可將這20份材料分為高耐鎘型、中耐鎘型、低耐鎘型和鎘敏感型4類，這為后期高丹草耐鎘品種的選育和種質(zhì)資源鑒定提供依據(jù)和奠定基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯 劉婷婷）

收稿日期：2023-10-20；修回日期：2023-11-27

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1700200）；國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資陽綜合試驗(yàn)站（CARS-34-51）；四川飼草創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)（sccxtd-2020-16）資助

作者簡介：張睿（1998-），男，漢族，四川內(nèi)江人，碩士研究生，主要從事草種質(zhì)資源創(chuàng)新與育種研究，E-mail：441761212@qq.com;*通信作者Author for correspondence，E-mail：16637698@qq.com