摘 要：为了评价不同亚麻种质资源萌发期的抗旱性以及筛选抗旱品种，研究以26份亚麻种质资源为材料，在种子萌发期利用聚乙二醇溶液（PEG-6000）模拟干旱胁迫。测定26份亚麻种质资源种子萌发期发芽率、发芽势等9个指标。结果表明：筛选干旱胁迫的最适PEG-6000浓度为15%。通过相关性分析、主成分分析筛选出4个综合抗旱性评价的关键指标：相对根鲜重、相对根干重、相对幼苗重和相对根长，建立了亚麻种质资源萌发期抗旱性评价体系，同时通过隶属函数分析筛选出2份抗旱的亚麻资源K6540-1和AMINNA。
关键词：亚麻；萌发期；干旱胁迫
干旱是干扰农业增产稳产的主要问题，据统计，全球由干旱导致的作物减产已超过其他因素的总和[1]。
亚麻(Linum usitatissimum L.)是一年生草本植物，是世界主要的纤维作物和油料作物，其整个生长发育时期对干旱胁迫均较敏感，尤其是萌发期和苗期。因此，为有效降低干旱问题对我国亚麻种业发展的影响，进行亚麻种质资源萌发期抗旱性筛选具有重要意义。其中抗旱性指标的测定是作物抗旱性的重要环节，单一抗旱指标以及多种分析方法均存在一定的局限性，所以多种分析方法结合评价可以大大提高其准确性[2]。对于如何选择这些指标和分析方法，使得在试验过程简洁的基础上，保证试验结果的局限性尽可能地小，是抗旱评价研究过程中的难点。目前来说，聚乙二醇-6000(PEG-6000)溶液是理想的简便的模拟系统，通过配置不同浓度的PEG溶液模拟土壤中的水势变化，形成水分胁迫[3]，在油菜[4]、棉花[5]和花生[6]等作物中已被广泛应用。在作物抗逆性鉴定中，使用逆境胁迫下与正常生长条件下测定值的比值，也就是相对指标，能够更有效地减少不同背景差异[7]。同时，利用主成分分析法、隶属函数法、聚类分析等方法对植物萌发期抗旱性进行综合分析，可以更加全面地评价不同品种的抗旱性。如单云鹏等[8]通过建立抗旱性鉴定指标评价体系筛选出15份小豆耐旱资源材料；李景富等[9]通过隶属函数法、主成分分析及聚类分析法综合评价番茄抗旱性；陈卫国等[10]利用综合抗旱系数、抗旱指数和隶属函数综合评价值3种方法从211份小麦种质资源中鉴定出8个高抗旱品种。
萌发期抗旱性是评价植物抗旱性的重要指标之一[11]，也是筛选亚麻抗旱品种的重要途径之一。如果能筛选出并剔除掉萌发期抗旱性较差的材料，就能有效地缩短鉴定周期和材料数量[12]，提高鉴定效率。由于萌发期的抗旱性测定易于在实验室中进行，且具有容量大、周期短、重复性强、受其他环境因子影响小等优点[13]，目前已大量应用于多种作物。本研究共选取26份亚麻种质资源，在种子萌发期通过PEG-6000溶液模拟干旱处理并测定多项指标，同时采用主成分分析、隶属函数分析等多种分析方法，为建立亚麻萌发期抗旱评价体系、筛选亚麻抗旱品种提供参考。
1材料与方法
1.1试验方法
试验选取26份亚麻资源，随机选择其中6份亚麻资源作为PEG浓度筛选的供试材料，每份资源选择100粒状态良好、成熟饱满、大小均一且种皮完好无病虫害的种子为一组，试验分别设置0、5%、10%、15%、20%、25%浓度的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫，确定干旱胁迫筛选的最适浓度。在最适PEG浓度下，26份亚麻资源每组选择种子50粒均匀平铺在垫有2层滤纸的培养皿中，试验组和对照组分别加入4mL的PEG-6000溶液和蒸馏水，每处理重复3次。置于光照培养箱内光照培养16h后黑暗培养8h，温度设定在23℃,培养8d。每3天补充1mL的PEG-6000溶液或蒸馏水。
1.2测定指标及方法
以根长与种子长相等作为发芽标准，每天同一时间统计发芽数，第8天培养结束之后选择其中有代表性的6株幼苗测量其幼苗鲜重、根长、茎长、苗长、根鲜重，幼苗的根105℃杀青15min，82℃烘干至恒重后称量干重。计算各个亚麻资源的发芽势、发芽数、相对发芽势、相对发芽数、相对幼苗重、相对根长、相对茎长、相对苗长、相对根鲜重、相对根干重、抗旱指数，计算方法如下：
发芽势=n3/N(其中：n为第3天发芽种子数，N为总种子数)；发芽率=n7/N(其中：n为第7天发芽种子数，N为总种子数)；
相对发芽势=试验组发芽势/对照组发芽势×100%；相对发芽数=试验组发芽数/对照组发芽数×100%；
相对幼苗重=试验组幼苗重/对照组幼苗重×100%；
相对根长=试验组根长/对照组根长×100%；相对茎长=试验组茎长/对照组茎长×100%；
相对苗长=试验组(根长+茎长)/对照组(根长+茎长)×100%；相对根鲜重=试验组根鲜重/对照组根鲜重×100%；
相对根干重=试验组根干重/对照组根干重×100%；
萌发指数=1.00nd2+0.75nd4+0.50nd6+0.25nd8(其中：nd2、nd4、nd6、nd8分别为第2、4、6、8天的发芽率)；
抗旱指数=试验组萌发指数/对照组萌发指数[14]。
1.3数据分析
试验数据通过ExcelOffice2019统计处理，通过SPSSStatistics进行数据分析。利用相关性分析计算多个指标之间的关联度与显著性，通过主成分分析筛选评价的关键指标，建立综合性抗旱性评价体系，通过聚类分析筛选其中较抗旱的种质。
2结果与分析
2.1PEG-6000模拟干旱的最适浓度
试验分别设置了0、5%、10%、15%、20%、25%浓度的PEG-6000，随机选择了晋亚11号、坝选3号、ZY2015237-6、黑亚30号、NEW及黑亚20号作为筛选浓度的试验材料。如图1所示，根据种子发芽率及发芽势发现，低浓度的PEG-6000溶液(5%、10%)在一定程度上会促进种子萌发，而在较高浓度的PEG-6000溶液(20%、25%)只有极少数种子萌发，15%的PEG-6000既适当地抑制了种子萌发，又可以使得各处理之间存在差别，便于后续进行抗旱评价，因此选择15%的PEG-6000溶液作为模拟干旱胁迫的最适浓度。
图1不同 PEG浓度条件下培养7d亚麻种子状态
2.2干旱胁迫下各指标的相关性
由表1可知，抗旱指数与相对发芽率的相关系数为0.796，呈极显著正相关（p＜0.01）；与相对发芽势和相对根长的相关系数虽然高达0.675和0.643，但未达到极显著水平。相对发芽率与相对发芽势的相关系数为0.707，呈极显著正相关（p＜0.01）。相对根长与相对茎长的相关系数为0.737，呈极显著正相关（p＜0.01）。相对根鲜重、相对根干重、相对幼苗重和相对苗长与其他指标无显著相关性。
表1干旱胁迫下各指标的相关性
注:“**”代表差异极显著（p＜0.01）。
2.3抗旱指标的主成分分析
由表2可知，KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)大于等0.6，巴特利特球形度检验中显著性小于0.05，证明因子分析有效。
表2 KMO和巴特利特球形度检验
由表3可知，前4个主成分贡献率分别为42.417%、25.375%、14.245%和5.274%，累积贡献率达到了87.311%，即前4个相互独立的主成分代表了9个指标的87.31%的变异信息，可忽略其他成分。因此选择前4个主成分作为抗旱评价后续分析的综合成分，即相对根鲜重、相对根干重、相对幼苗重和相对根长作为综合评价种质资源抗旱性的关键指标。
表3成分矩阵及主成分累积贡献率
2.4亚麻各种质抗旱性评价
利用主成分分析的主成分得分计算各种质的综合得分，利用隶属函数值计算抗旱性度量值(D值)，得到的结果见表4。通过主成分得分及D值对26份试验材料进行聚类分析以及抗旱性评价。
表4亚麻各品种的D值及综合得分
根据图2的结果将26份试验材料分为5种类型：抗旱型、较抗旱型、中间型、干旱较敏感型及干旱敏感型。抗旱型有2种：K6540-1及AMINNA；较抗旱型有5种：黑亚30号、D95027-17-6-8、ELISE、K6542-1及COL159；中间型有9种：ZY2015237-6、黑亚20号、K1732、98057-11-19、H0214-2、J319、原2014-2-3、J091及D93028-1-30；干旱较敏感型有9种：20082-7-4-11-3-1、晋亚11号、坝选3号、CN100661、NEW、99055-55-3-1-9、EF油1、JOESTOSTYTRCWELS及H2012-1；干旱敏感型有1种：K4972-1。
图2 26份亚麻品种的种子萌发期抗旱性聚类
3讨论
种子萌发期是植物生命周期的开始，也是最关键的时期，易受非生物胁迫的影响[15]，导致萌发受阻，种子萌发期展现的抗旱能力对幼苗的生长发育有着重要的参考意义。本试验在筛选PEG-6000模拟干旱的最适浓度时发现，低浓度的PEG-6000溶液(5%、10%)在一定程度上会促进种子萌发，提高亚麻种子的发芽率与发芽势，这与刘新星等[16]用低浓度PEG-6000溶液(3%、4%、5%、6%和7%)测试亚麻种子萌发期抗旱性的试验结果一致，可能在低浓度胁迫下种子内的某些酶活性发生了变化，从而提升了种子的萌发能力。在较高浓度的PEG-6000(20%、25%)下只有极少数种子萌发，表明随着水分胁迫的增加，亚麻种子的萌发受到明显抑制，不能有效反映品种间抗旱性的差异，这与前人研究结果[1,10]基本一致。最终选择15%的PEG-6000作为模拟干旱胁迫的浓度，这与汪磊等[17]对胡麻种子萌发的研究结果一致，但略低于闫文亮等[18]得出的20%PEG为适宜胁迫浓度的研究结果，究其原因可能
是供试亚麻品种的差异所致。通过比较前人试验结果发现，用来评价萌发期抗旱性的PEG-6000浓度因作物的变化而变化，如李志博等[19]认为5%的PEG-6000浓度最适宜进行棉花种子抗旱性鉴定，裴帅帅等[20]研究表明，18%的PEG-6000为谷子种子的最适干旱胁迫浓度。由此可见，选出最适宜的PEG-6000浓度是进行种子萌发期抗旱性鉴定的重要前提。
植物抗旱性是复杂的数量遗传性状，对其评价往往涉及遗传、生理、生化指标和形态指标[21]。本试验虽未测定亚麻种子萌发期的生理生化指标，但所测萌发指标是亚麻种子内部一系列生理生化综合反应的宏观体现，能在很大程度上反应亚麻的抗旱能力。然而本试验仅对这些亚麻种质资源萌发期的抗旱能力进行了分析，李龙等[22]通过评价323份小麦种质苗期和成株期的抗旱性，发现二者无显著相关性，可见种子萌发期的抗旱能力也难以全面反映作物的抗旱性，虽然本研究对亚麻种子萌发期的9个指标进行了多种方法分析，但是亚麻不同生育期的抗旱性表现仍需进一步的试验进行验证。
4结论
本研究以26份亚麻种质资源为材料，选择萌发期的9个指标通过相关性分析、主成分分析、隶属函数计算及聚类分析建立抗旱性评价体系，筛选出评价抗旱性的4个关键指标：相对根鲜重、相对根干重、相对幼苗重和相对根长，将26份亚麻种质资源划分为抗旱型、较抗旱型、中间型、干旱较敏感型及干旱敏感型5个等级，得到2份抗旱型亚麻K6540-1和AMINNA。
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文章摘自：杨洌,陶雷,程莉莉,等.亚麻萌发期种质资源抗旱性评价及抗旱资源筛选[J/OL].中国麻业科学,1-7[2024-06-11].http://kns.cnki.net/kcms/detail/43.1467.S.20240523.1815.008.html.
