盐胁迫对小麦苗期荧光特性的影响及综合评价

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0001

农学学报 ›› 2022, Vol. 12 ›› Issue (6): 5-13.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0001

所属专题：生物技术；小麦

盐胁迫对小麦苗期荧光特性的影响及综合评价

孙芹¹(), 徐学欣¹, 邓肖¹, 朱紫鑫¹, 张玉璐¹, 高国龙¹, 盖红梅², 赵长星¹()

¹青岛农业大学农学院/山东省旱作农业技术重点实验室,山东青岛 266109
²青岛市农业科学研究院作物研究所,山东青岛 266100

收稿日期:2022-01-05 修回日期:2022-04-19 出版日期:2022-06-20 发布日期:2022-07-08
通讯作者: 赵长星 E-mail:1297551877@qq.com;cxzhao@qau.edu.cn
作者简介:孙芹,女,1996年出生,江苏连云港人,在读硕士,主要从事小麦节水高产栽培生理生态研究。通信地址：266109 山东省青岛市城阳区长城路700号青岛农业大学,E-mail： 1297551877@qq.com。
基金资助:
山东省重大科技创新工程项目“小麦-玉米周年水肥精准调控关键技术研发与集成示范”(2019JZZY010716);青岛市现代农业产业技术体系小麦创新推广团队项目“小麦节水高产栽培理论与技术”(6622316104);山东省高等学校青创科技支持计划“小麦抗旱耐盐品种选育及配套栽培技术研发”(2019KJF013);国家重点研发计划课题“鲁东丘陵区小麦-玉米全程机械化抗旱减灾技术集成与示范”(2018YFD0300604)

Effects of Salt Stress on Fluorescence Characteristics of Wheat Seedlings and Comprehensive Evaluation

SUN Qin¹(), XU Xuexin¹, DENG Xiao¹, ZHU Zixin¹, ZHANG Yulu¹, GAO Guolong¹, GAI Hongmei², ZHAO Changxing¹()

¹College of Agronomy, Qingdao Agricultural University/ Shandong Provincial Key Laboratory of Dryland Farming Technology, Qingdao 266109, Shandong, China
²Crop Research Institute, Qingdao Academy of Agricultural Sciences, Qingdao 266100, Shandong, China

Received:2022-01-05 Revised:2022-04-19 Online:2022-06-20 Published:2022-07-08
Contact: ZHAO Changxing E-mail:1297551877@qq.com;cxzhao@qau.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

为探究4份小麦苗期耐盐能力,筛选优异的高抗性种质资源,采用水培法,设置NaCl处理浓度为0、100、200 mmol/L,研究不同盐浓度对小麦幼苗生长发育、光合特性、叶绿素荧光特性、丙二醛含量和脯氨酸含量的影响,并通过主成分分析法和隶属函数法对4份小麦幼苗进行耐盐性综合评价。结果表明,随着盐浓度增加,各小麦品种叶鲜重、根鲜重、总根长、总根表面积、总根体积、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、光系统II最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统II实际光化学效率(ΦPSII)和光化学猝灭(qP)与对照相比均有不同程度的下降,根平均直径、胞间CO₂浓度(Ci)、丙二醛含量(MDA)、非光化学猝灭(NPQ)和脯氨酸含量均有不同程度的上升。4份小麦盐胁迫下耐盐性由强到弱为‘冀麦32’>‘德抗961’>‘泰农18’>‘师栾02-1’。根据耐盐综合评价值筛选出‘冀麦32’和‘德抗961’具有较高的耐盐能力。

关键词: 盐胁迫, 小麦, 荧光特性, 主成分分析, 隶属函数法

Abstract:

To explore the salt tolerance of four wheat materials (‘Jimai 32’, ‘Tainong 18’, ‘Dekang 961’, ‘Shiluan 02-1’) at the seedling stage and screen out excellent germplasm resources with high stress resistance, water culture experiment was used in this research, NaCl stress concentrations were set as 0, 100, and 200 mmol/L, and the growth characteristics, photosynthetic characteristics, chlorophyll fluorescence parameters, malondialdehyde (MDA) content, and proline content were measured. The four wheat materials were evaluated by principal component analysis and membership function analysis for salt tolerance. The results showed that with the increase of salt concentration, leaf fresh weight, root fresh weight, total root length, total root surface area, total root volume, net photosynthetic rate (Pn), transpiration rate (Tr), stomatal conductance (Gs), photosystem Ⅱ maximum photosynthetic efficiency (Fv/Fm), photosystem Ⅱ actual photosynthesis efficiency (ΦPSⅡ) and photochemical quenching (qP) of each variety decreased in varying degrees compared with those of the control, while root average diameter, intercellular CO₂ concentration (Ci), malondialdehyde (MDA) concentration, non-photochemical quenching (NPQ) and proline content increased in varying degrees. The salt tolerance of the 4 varieties from strong to weak was ‘Jimai 32’> ‘Dekang 961’>‘Tainong 18’>‘Shiluan 02-1’. According to the multi-trait index of salt tolerance, ‘Jimai 32’ and ‘Dekang 961’ were screened to have high salt tolerance.

Key words: salt stress, wheat, fluorescence characteristics, principal component analysis, membership function method

孙芹, 徐学欣, 邓肖, 朱紫鑫, 张玉璐, 高国龙, 盖红梅, 赵长星. 盐胁迫对小麦苗期荧光特性的影响及综合评价[J]. 农学学报, 2022, 12(6): 5-13.

SUN Qin, XU Xuexin, DENG Xiao, ZHU Zixin, ZHANG Yulu, GAO Guolong, GAI Hongmei, ZHAO Changxing. Effects of Salt Stress on Fluorescence Characteristics of Wheat Seedlings and Comprehensive Evaluation[J]. Journal of Agriculture, 2022, 12(6): 5-13.

图/表 7

参考文献 37

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品种	叶鲜重	根鲜重	总根表面积	总根长	根平均直径	总根体积	Pn	Tr	Ci	Gs	Fv/Fm	ΦPSll	NPQ	qP	MDA	脯氨酸
冀麦32	135.4	160.9	160.4	152.2	228.8	176.7	144.3	139.7	217.9	144.0	186.1	180.3	259.0	183.8	391.4	460.2
泰农18	128.9	154.9	156.7	146.7	227.2	175.7	131.5	133.3	224.8	141.3	184.6	173.1	254.8	182.2	453.4	415.5
德抗961	130.5	155.0	168.7	148.5	224.6	183.0	129.9	134.4	224.7	142.4	187.8	173.9	255.0	178.8	440.7	436.9
师栾02-1	113.5	139.1	151.4	136.5	213.4	163.2	116.8	125.0	232.8	127.5	176.7	156.4	232.9	171.8	539.4	360.5

品种	叶鲜重	根鲜重	总根表面积	总根长	根平均直径	总根体积	Pn	Tr	Ci	Gs	Fv/Fm	ΦPSll	NPQ	qP	MDA	脯氨酸
冀麦32	135.4	160.9	160.4	152.2	228.8	176.7	144.3	139.7	217.9	144.0	186.1	180.3	259.0	183.8	391.4	460.2
泰农18	128.9	154.9	156.7	146.7	227.2	175.7	131.5	133.3	224.8	141.3	184.6	173.1	254.8	182.2	453.4	415.5
德抗961	130.5	155.0	168.7	148.5	224.6	183.0	129.9	134.4	224.7	142.4	187.8	173.9	255.0	178.8	440.7	436.9
师栾02-1	113.5	139.1	151.4	136.5	213.4	163.2	116.8	125.0	232.8	127.5	176.7	156.4	232.9	171.8	539.4	360.5

	叶鲜重	根鲜重	总根表面积	总根长	根平均直径	总根体积	Pn	Tr	Ci	Gs	Fv/Fm	ΦPSll	NPQ	qP	MDA
根鲜重	0.668^*
总根表面积	0.107	0.185
总根长	0.138	0.466	0.403
根平均直径	0.567	0.412	0.109	0.095
总根体积	0.192	0.269	0.799^**	0.188	0.021
Pn	0.112	0.518	0.457	0.877^**	0.135	0.414
Tr	0.429	0.111	0.064	0.225	0.331	0.106	0.328
Ci	-0.823^**	-0.690^*	0.12	-0.225	-0.322	-0.103	-0.251	-0.525
Gs	0.324	0.337	0.472	0.808^**	0.174	0.388	0.685^*	0.425	-0.418
Fv/Fm	0.631^*	0.373	0.530	0.223	0.455	0.288	0.185	0.173	-0.301	0.327
ΦPSll	0.511	0.239	0.275	0.285	0.791^**	-0.001	0.235	0.450	-0.266	0.447	0.637^*
NPQ	0.475	0.656^*	0.324	0.140	0.720^**	0.324	0.346	0.315	-0.402	0.192	0.464	0.611^*
qP	0.808^**	0.534	0.097	0.141	0.526	0.308	0.101	0.346	-0.641^*	0.421	0.274	0.449	0.384
MDA	-0.324	-0.578^*	-0.492	-0.337	-0.603^*	-0.438	-0.594^*	-0.193	0.284	-0.302	-0.534	-0.559	-0.847^**	-0.152
脯氨酸	0.377	0.645^*	0.373	0.385	0.667^*	0.133	0.472	-0.005	-0.232	0.196	0.605^*	0.607^*	0.761^**	0.124	-0.885^**

	叶鲜重	根鲜重	总根表面积	总根长	根平均直径	总根体积	Pn	Tr	Ci	Gs	Fv/Fm	ΦPSll	NPQ	qP	MDA
根鲜重	0.668^*
总根表面积	0.107	0.185
总根长	0.138	0.466	0.403
根平均直径	0.567	0.412	0.109	0.095
总根体积	0.192	0.269	0.799^**	0.188	0.021
Pn	0.112	0.518	0.457	0.877^**	0.135	0.414
Tr	0.429	0.111	0.064	0.225	0.331	0.106	0.328
Ci	-0.823^**	-0.690^*	0.12	-0.225	-0.322	-0.103	-0.251	-0.525
Gs	0.324	0.337	0.472	0.808^**	0.174	0.388	0.685^*	0.425	-0.418
Fv/Fm	0.631^*	0.373	0.530	0.223	0.455	0.288	0.185	0.173	-0.301	0.327
ΦPSll	0.511	0.239	0.275	0.285	0.791^**	-0.001	0.235	0.450	-0.266	0.447	0.637^*
NPQ	0.475	0.656^*	0.324	0.140	0.720^**	0.324	0.346	0.315	-0.402	0.192	0.464	0.611^*
qP	0.808^**	0.534	0.097	0.141	0.526	0.308	0.101	0.346	-0.641^*	0.421	0.274	0.449	0.384
MDA	-0.324	-0.578^*	-0.492	-0.337	-0.603^*	-0.438	-0.594^*	-0.193	0.284	-0.302	-0.534	-0.559	-0.847^**	-0.152
脯氨酸	0.377	0.645^*	0.373	0.385	0.667^*	0.133	0.472	-0.005	-0.232	0.196	0.605^*	0.607^*	0.761^**	0.124	-0.885^**

指标	主成分1	主成分2	主成分3	主成分4	主成分5
叶鲜重	0.106	-0.210	0.124	0.166	-0.078
根鲜重	0.110	-0.034	0.048	-0.085	-0.487
总根表面积	0.072	0.257	-0.078	0.365	0.126
总根长	0.079	0.228	0.178	-0.310	0.023
根平均直径	0.102	-0.169	-0.163	-0.084	0.177
总根体积	0.063	0.196	0.035	0.506	-0.118
Pn	0.090	0.247	0.114	-0.249	-0.080
Tr	0.066	-0.077	0.218	-0.060	0.370
Ci	-0.089	0.175	-0.247	0.029	0.224
Gs	0.090	0.157	0.261	-0.053	0.211
Fv/Fm	0.099	-0.016	-0.125	0.198	0.167
ΦPSll	0.105	-0.090	-0.103	-0.096	0.449
NPQ	0.115	-0.060	-0.187	-0.008	-0.102
qP	0.087	-0.175	0.201	0.228	-0.033
MDA	-0.116	-0.077	0.219	0.062	0.097
脯氨酸	0.110	0.026	-0.268	-0.193	-0.127
特征值	6.902	2.488	2.022	1.355	1.234
贡献率/%	43.135	15.550	12.639	8.469	7.715
累积贡献率/%	43.135	58.685	71.324	79.793	87.508

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Effects of Salt Stress on Fluorescence Characteristics of Wheat Seedlings and Comprehensive Evaluation

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品种	主成分1	主成分2	主成分3	主成分4	主成分5	U(X₁)	U(X₂)	U(X₃)	U(X₄)	U(X₅)	D	耐盐性排名
冀麦32	0.428	0.342	-0.240	0.558	0.230	0.801	1.000	0.000	1.000	1.000	0.758	1
泰农18	0.201	-0.227	0.048	-0.057	0.035	0.709	0.000	0.687	0.386	0.553	0.535	3
德抗961	0.918	-0.069	0.012	-0.443	-0.060	1.000	0.277	0.602	0.000	0.333	0.658	2
师栾02-1	-1.547	-0.046	0.180	-0.058	-0.205	0.000	0.318	1.000	0.384	0.000	0.238	4
权重						0.493	0.178	0.144	0.097	0.088

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