南方农业学报JournalofSouthernAgriculture2018，49（9）：1736-1744·1736·南方农业学报ISSN2095-1191；CODENNNXAABhttp://www.nfnyxb.com49卷DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2018.09.08基于隶属函数法的甜高粱孕穗期耐盐性综合评价
高
雪，朱
林*，苏
莹
750021）
（宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室/西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地/
西部生态与生物资源开发联合研究中心，银川
摘要：【目的】研究甜高粱孕穗期对盐胁迫的生理响应，探明不同甜高粱品系（种）孕穗期耐盐性，为甜高粱在盐渍化土地的种植提供理论依据。【方法】以5个品系（种）甜高粱（F373、A47、A60、A39和大力士）为试验材料，设盐胁迫（含盐量5.76g/kg）和对照（含盐量1.85g/kg）2个处理，测定孕穗期甜高粱大田生理指标及相关酶活性，利用主成分分析法和隶属函数法对孕穗期的耐盐性进行综合评价。【结果】与对照相比，盐胁迫下各品系（种）甜高粱的株高和叶绿素相对含量（SPAD值）降低，冠层温度、细胞膜透性、脯氨酸和丙二醛（MDA）含量升高。不同品系（种）甜高粱的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性变化趋势一致，除A39外其他品系（种）甜高粱的过氧化氢酶（CAT）活性在盐胁迫下显著升高（P<0.05，下同）。盐胁迫下5个甜高粱品系（种）耐盐性排序为：A47>F373>A60>A39>大力士。相关性分析结果表明，不同品系（种）甜高粱的株高和SPAD值与综合评价D值分别呈极显著（P<0.01）和显著正相关，相关系数分别为0.95和0.83。【结论】株高和SPAD值可作为甜高粱孕穗期耐盐品系（种）筛选的主要参考指标。
关键词：甜高粱；孕穗期；耐盐性；隶属函数法中图分类号：S513.01
文献标志码：A
文章编号：2095-1191（2018）09-1736-09
ComprehensiveevaluationonsalttoleranceofSorghumbicolor
atbootingstagebymembershipfunctionmethod
GAOXue，ZHULin*，SUYing
（KeyLaboratoryforRestorationandReconstructionofDegradedEcosysteminNorth-westernChina，Ministryof
Education/BreedingBaseforStateKeyLaboratoryofLandDegradationandEcologicalRestorationofNorth-westernChina/UnionResearchCenterforEcologicalandExploitationofBiologicalResourcesinWesternChina，Ningxia
University，Yinchuan750021，China）Abstract：【Objective】Thepresentstudyaimedtoinvestigatethephysiologicalresponseofsweetsorghumtosalt
stressduringthebootingstage，determinesalttoleranceatbootingstageindifferentsweetsorghumlines（varieties）andprovidetheoreticalbasisforthecultivationofsweetsorghuminsalineland.【Method】Fivesweetsorghumlines（varie-ties），namelyF373，A47，A60，A39andDalishiwereselectedasmaterials，andsaltstress（saltcontent5.76g/kg）andcon-trol（saltcontent1.85g/kg）weresettodeterminefieldphysiologicalparametersandrelatedenzymeactivitiesatbootingstageofsweetsorghum.Principalcomponentanalysisandmembershipfunctionmethodwereusedtocomprehensivelyevaluatesalttoleranceofsweetsorghumatbootingstage.【Result】Comparedwiththecontrol，theplantheightandrelativechlorophyllcontent（SPADvalue）oftheeachsweetsorghumlines（varieties）underthesaltstressdecreased，andcanopytemperature，cellmembranepermeability，prolinecontentandmalonaldehyde（MDA）contentincreased.Thevariationtrendsofsuperoxidedismutase（SOD）activityandperoxidase（POD）activityindifferentlines（varieties）ofsweetsor-ghumwereconsistent，andthecatalase（CAT）activitiesofsweetsorghumlines（varieties）exceptA39increasedsignifi-cantlyundersaltstress（P<0.05，thesamebelow）.Theorderofsalinitytoleranceoffivelines（varieties）ofsweetsorghumwas：A47>F373>A60>A39>Dalishi.CorrelationanalysisresultsshowedthatthepositivecorrelationbetweenplantheightandSPADvaluewasextremelysignificant（P<0.01），andthatbetweenplantheightandcomprehensiveevaluationDvaluewassignificant，andthecorrelationcoefficientswere0.95and0.83respectively.【Conclusion】PlantheightandSPADvaluecanbeusedasreliablereferenceparametersforselectingsalt-tolerantsweetsorghumlines（varieties）atthebootingstage.
Keywords：sweetsorghum；bootingstage；salttolerance；membershipfunctionmethod
收稿日期：2018-02-27
基金项目：国家重点研发项目（2016YFC050706）；宁夏牧草育种专项项目（2014NYYZ0401）；宁夏高等学校一流学科建设（生态
学）项目（NXYLXK2017B06）
作者简介：*为通讯作者，朱林（1970-），博士，副研究员，主要从事植物生理生态研究工作，E-mail：zhulinscience@126.com。高雪
（1994-），研究方向为植物逆境生理，E-mail：ydgaoxue@163.com
9期高雪等：基于隶属函数法的甜高粱孕穗期耐盐性综合评价
·1737·0引言
【研究意义】随着全球生态环境的不断恶化和人类不合理活动的加剧，土壤盐渍化已成为当前最重要的逆境危害之一（邓川，2013），严重影响着农业的发展（Munns，2005）。我国盐渍化土壤面积约1.16×108ha（文虎，2016），占可利用土地面积的4.88%（张士超等，2015）。针对盐碱地的改良方法，生物改良是其中最重要的手段。甜高粱隶属于禾本科高粱属，是世界五大谷类作物之一，具有高抗逆、高生物产量的特点，是盐碱地改良的理想作物。植物孕穗开花期和减数分裂期对胁迫较敏感，孕穗期遭受胁迫可能会造成植物花粉不育或小花退化，从而导致产量严重下降（舒孝顺和陈良碧，1999），即孕穗期的耐盐性是植物在盐碱地上能否高产的关键因素。因此，综合评价孕穗期甜高粱的耐盐性，对筛选耐盐甜高粱品种及有效开发利用盐碱地均具有重要意义。【前人研究进展】盐胁迫对植物的种子萌发、生物膜、光合作用和呼吸作用、代谢等诸多方面均可造成影响。刘芳等（2007）使用根长、株高、干重和鲜重等生长指标评价植物的耐盐性，结果表明，盐胁迫下植物的生长受到抑制，地上部生物量和株高均受到影响。张兆英和于秀俊（2006）、姜慧等（2012）通过测定植物脯氨酸含量、膜透性及光合指标等对植物的耐盐性进行综合评价。崔江慧等（2012）采用不同浓度的NaCl处理10份甜高粱材料后，以发芽期和苗期各项指标的盐害率制定各指标的得分，从而判断各品种甜高粱的耐盐性。但仅用部分指标来评价耐盐性高低不能客观地反映植物整体的耐盐性（刘妍妍等，2014）。隶属函数法是根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，对受到胁迫时作物多个生理指标的变化进行综合评价的方法，利用该方法综合评价作物抗逆性的强弱，可克服片面性的弊端（张保青等，2011；王志泰等，2013）。许桂
表1对照地和盐渍化土地土壤的理化性质
Table1Soilphysicochemicalpropertyofcontrolplotandsalineplot
处理
Treatment盐胁迫Saltstress对照Control
pH
全氮（g/kg）Totalnitrogen0.841.03
全磷（g/kg）Totalphosphorus0.580.69
芳等（2009）采用隶属函数法研究低温胁迫对珍珠菜属植物生理指标的影响，得出抗寒性强弱顺序为金叶过路黄>广西过路黄>花叶过路黄>聚花过路黄；张国新等（2011）研究了盐胁迫对水稻产量结构性状指标的影响，通过隶属函数法得出耐盐性强弱顺序为垦育88>辽河12>淮稻10>津原101>中作9936>盐丰47>吉粳88>盐稻9号>辽星1号>长白16>吉粳101；包秀霞等（2017）采用盆栽控水法研究3个干旱胁迫样地对多根葱植物叶片生理生化指标的影响，通过隶属函数法得出耐旱性强弱顺序为样地I>样地III>样地II。【本研究切入点】对甜高粱而言，不同品种、不同生育期的耐盐性存在明显差异（Ashraf，2002；Munns，2002；MunnsandTester，2008）。目前，有关甜高粱萌发期和苗期的耐盐性评价研究较多（丛靖宇等，2010；姜慧等，2012；周美利等，2012），但针对甜高粱孕穗期的耐盐性综合评价研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】利用隶属函数法对5个品系（种）甜高粱进行综合分析，旨在对甜高粱孕穗期的耐盐性进行评价，为甜高粱孕穗期的耐盐性鉴定提供简便、准确的鉴定方法及甜高粱在盐渍化土地的种植提供理论依据。
1材料与方法
1.1
试验材料及试验地概况
供试材料为中国科学院遗传与发育生物学研究所提供的F373、A47、A60和A39等4个甜高粱品系和商业品种大力士。种子于2016年4月底播种在宁夏省石嘴山市平罗县高庄乡盐碱地。试验地（东经106°30′9″，北纬38°52′33″）位于银川平原北部，属黄河冲积平原，海拔约1100m，年蒸发量约为降水量的10倍，属中温带半干旱荒漠气候。地势低洼，土质黏重，土壤盐碱化严重（刘茂松等，2001）。土壤基本理化性质如表1所示。
8.498.58
全钾（g/kg）Totalpotassium38.3339.24碱解氮（mg/kg）Alkali-hydrolyzale
nitrogen43.6351.78速效磷（mg/kg）Rapidlyavailablephosphorus33.5447.14速效钾（mg/kg）Rapidlyavailablepotassium23.1426.02
1.2
试验方法
试验设对照处理和盐胁迫处理：对照处理为轻盐渍化土地，土壤含盐量为1.85g/kg；盐胁迫处理为中等盐渍化土地，土壤含盐量为5.76g/kg。土壤含盐量按照宁夏土壤盐渍化等级划分标准划分（宁夏
农业勘查设计院，1990）。
试验采用单因素完全随机区组设计，采取穴播的播种方式，各小区种8行，行长3m，行距60cm、株距25cm，小区间留走道80cm。2016年4月24日播种，出苗后生长季节进行严密的田间管理，至孕穗期
·1738·南方农业学报49卷在每小区内测定株高、冠层温度、叶绿素相对含量（SPAD值）等大田指标，选取能代表该小区长势的植株3株，取第3片完全展开叶，密封标记后迅速放置于冰盒内，于室内测定相关生理生化指标。1.3测定指标及方法
株高采用米尺垂直测量植株基部到形态学上端的绝对距离，冠层温度采用便携式冠温计测定，SPAD值采用SPAD-502叶绿素计测定，叶片膜透性采用电导仪法测定，叶片丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法测定，叶片脯氨酸含量采用磺基水杨酸提取茚三酮显色法测定，叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑（NBT）光还原法测定，叶片过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定，叶片过氧化氢酶（CAT）活性采用UV-2450型紫外可见分光光度计测定（高俊凤，2006）。所有指标测定均重复3次。
1.4统计分析
采用Excel2010及DPS7.5进行数据处理，采用Duncan’s新复极差法比较不同处理组数据的差异，用Pearson相关系数评价不同指标间的相关性，并用模糊数学隶属函数进行统计分析（许桂芳等，2009）。运用SPSS13.0完成试验数据的主成分分析，并以隶属函数值对盐胁迫下的供试材料进行综合评价，运用的主要公式如下：
（1）隶属函数值
U(Xj)=
(X(jX）
max-X式中，
X-Xmin)（j=1，2…nmin)j因子得分的最小值，
表示第Xj个因子的得分值，Xmin表示第j个max（2）权重
表示第j个因子得分的最大值。Wj=式中，
∑Pnj（j=1，2…n）
Pj=1
j
Wj程度，
P表示第j个因子在所有公因子中的重要j（3）为各品种第综合评价
j个因子的贡献率。nDi=式中，
∑j=1
[U(Xj)]×Wj（j=1，2…k）
Di的孕穗期甜高粱耐盐性综合评价值，为材料在盐碱地用综合指标评价所得k为样品个数。
2结果与分析
2.1盐胁迫下甜高粱的株高、冠层温度和SPAD值2.1.1株高由图1-A可看出，对照处理不同品系（种）甜高粱的株高依次为大力士>A47>A39>A60>
F373；盐胁迫下不同品系（种）甜高粱的株高依次为
A47>A60>F373>A39>大力士。盐胁迫下各品系（种）甜高粱的株高均低于对照，其中A47、A39和大力士与对照差异显著（P<0.05，下同），F373的株高在盐胁迫下与对照差异最小，仅比对照降低10.1%，差异不显著（P>0.05，下同）。由图1-A可知，A47虽在盐胁迫下株高较对照显著降低，但与其他品系（种）相比，在盐胁迫下依然能保持较高的株高。2.1.2冠层温度由图1-B可看出，对照处理不同品系（种）甜高粱的冠层温度依次为F373>A47>A60>A39>大力士；盐胁迫下不同品系（种）甜高粱的冠层温度依次为F373>A47>A39>A60>大力士。盐胁迫下各品系（种）甜高粱的冠层温度均高于对照，其中A47和大力士与对照差异显著，各品系（种）甜高粱盐胁迫下的冠层温度较对照升高11.4%~17.7%，品系F373在对照和盐胁迫下的冠层温度均最高。仅从冠层温度来看，F373在孕穗期耐盐性表现较差。2.1.3SPAD值由图1-C可看出，对照处理不同品系（种）甜高粱的SPAD值依次为A47>A60>大力士>F373>A39；盐胁迫下不同品系（种）甜高粱的SPAD值表现为A47>A60>F373>A39>大力士。盐胁迫下各品系（种）甜高粱的SPAD值均低于对照，其中F373、A39和大力士与对照差异显著，大力士受抑制最明显，较对照降低33.7%，A47与对照差异最小，仅比对照降低4.3%，且在对照和盐胁迫下其SPAD值均为最高。仅从SPAD值来看，品系A47在孕穗期的耐盐性表现良好。
2.2盐胁迫下甜高粱的叶片膜透性及脯氨酸和MDA含量
2.2.1叶片膜透性由图2-A可看出，对照处理不同品系（种）甜高粱的叶片膜透性依次为A60>A47>大力士>A39>F373：盐胁迫下不同品系（种）甜高粱的叶片膜透性依次为A60>A39>F373>大力士>A47。盐胁迫下各品系（种）甜高粱的膜透性均高于对照，较对照增长4.3%~25.9%，其中F373较对照增幅最大，A47在盐胁迫下能保持较低的膜透性。2.2.2脯氨酸含量由图2-B可看出，对照处理不同品系（种）甜高粱的脯氨酸含量表现为F373>A47>大力士>A39>A60；盐胁迫下不同品系（种）甜高粱的脯氨酸含量表现为F373>大力士>A47>A39>A60。盐胁迫下各品系（种）甜高粱的脯氨酸均高于对照，且除A47外其他品系（种）与对照差异显著。各品系（种）甜高粱在盐胁迫下的脯氨酸含量较对照增加6.9%~48.7%，其中A60增幅最大，品系F373和A47在对照和盐胁迫下的脯氨酸含量均较高，且在盐胁迫
___________基于隶属函数法的甜高粱孕穗期耐盐性综合评价___________
