芝麻种质资源苗期耐盐性精准鉴定与种质发掘

章胤; 高媛; 黎冬华; 游均; 王林海; 李环; 周瑢; 杨力; 张艳欣; ZHANG Yin; GAO Yuan; LI Donghua; YOU Jun; WANG Linhai; LI Huan; ZHOU Rong; YANG Li; ZHANG Yanxin

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张艳欣
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中国农业科学院油料作物研究所/农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室，武汉 430062

最近更新：2024-12-06

DOI：10.13430/j.cnki.jpgr.20240422003

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摘要

为推动芝麻耐盐碱育种进程，本研究通过建立一种精准高效的芝麻苗期耐盐性鉴定评价方法，并对239份材料进行苗期耐盐性鉴定以筛选极端材料。通过对28份耐盐性差异较大的品种进行试验，从苗期开始在不同浓度的NaCl溶液（0、70、140、210、280和350 mmol/L）中进行胁迫生长。经过3周处理后测定生长生理指标，确定最佳盐胁迫浓度为210 mmol/L ，关键指标为相对株高和相对鲜重。对D值与6个性状耐盐系数进行回归分析，得到回归方程：D=-0.171+1.081X₁+0.253X₂。以该回归方程对239份芝麻核心种质进行苗期耐盐性鉴定，共划分为高耐盐、耐盐、中度耐盐、盐敏感、高度盐敏感共5个等级，且筛选出了5份高耐盐种质和42份耐盐种质。通过对耐盐性鉴定结果与种质来源进行相关性分析，芝麻品种耐盐性与来源地的土壤盐渍化程度存在关联。本研究为芝麻耐盐品种选育提供了方法和材料基础。

关键词

芝麻; 耐盐性; 精准鉴定; 耐盐种质

芝麻作为中国传统五大油料作物之一，有着悠久的种植食用历史，广受人们喜爱。我国是世界芝麻第一消费国，但受限于种植面积与种植结构调整^［

1］，自给率仅30%，2022年芝麻播种面积268×10³ hm²，较之2015年同比下降了10.78%；2022年我国芝麻产量45.54万吨（国家统计局，https：//www.stats.gov.cn/sj/ndsj/2022/indexch.htm），而进口顺差为96.43万吨（中国海关，http：//stats.customs.gov.cn），国内芝麻的供给率甚至不足50%，中国芝麻的采购量占据全球芝麻采购量的50%^{［参考文献 2

百度学术}2］。我国盐渍化土地总面积超过3.7×10⁷ hm²，占比全国可利用土地面积的4.88%，主要分布在内陆干旱地区及沿海地区，并且面积逐年增加^{［参考文献 3

百度学术}3］。大部分作物在土壤含盐0.3%时便受到危害不能正常生长，芝麻具有耐盐碱、耐旱、耐瘠薄、生育期短等优良特性^{［参考文献 4

百度学术}4］，在不与主粮和其他夏季作物争地的条件下，利用盐碱地种植芝麻，通过扩大种植面积来提高总产量，是增加芝麻供给的有效途径。因此，开展芝麻耐盐优异种质资源发掘与利用，提升芝麻耐盐育种水平，对于实现盐碱地高效利用，保障我国芝麻供给安全具有重要意义。

土壤盐渍化是当前全球共同面临的问题^［

5］，根据不同起因可分为土壤盐碱化与次生盐碱化，其实质是盐分在土壤中积聚，导致土壤质量下降的过程^{［参考文献 6

百度学术}6］，这种土壤问题会导致作物产量下降甚至绝收，是当前农业发展的主要障碍^{［参考文献 7

百度学术}7］。盐害胁迫对农作物生长的主要负面影响有三点，一是土壤渗透势由于盐浓度升高而增加，使得植物吸水困难；二是Na⁺进入植物细胞内致使Na⁺/K⁺失调从而导致离子毒害^{［参考文献 8

百度学术}8］；三是盐害破坏植物体内抗氧化系统，进而影响植株的呼吸作用及光合作用，影响产量^{［参考文献 9

百度学术}9］。面对高盐环境的压力，植物主要通过维持离子平衡、抗氧化系统、渗透调节等方式避免盐胁迫侵害^{［参考文献 10

百度学术}10］，具体表现在提升植株Na⁺/K^+［11］，提高体内保护酶的活性，调节细胞内的无机和有机渗透^{［参考文献 12

百度学术}12］等方式。关于植物的耐盐性研究，国内外诸多学者均已有较深入研究，建立了多种植物的耐盐性鉴定方法，并开展了对应的耐盐作物种质资源评价工作，对如花生、大豆、油菜、向日葵等种质资源进行了耐盐性鉴定工作^{［参考文献 13-16}13-16］，在耐盐基因鉴定方面也有诸多报道^{［参考文献 17-19}17-19］，对植物的耐盐机理也已取得颇多进展^{［参考文献 20-22}20-22］。

当前，芝麻的耐盐性研究较之其他作物明显滞后，国内外对于芝麻的耐盐性鉴定方法仅有关于芝麻发芽期鉴定方法的报道，张玉娟等^［

23］芝麻发芽期耐盐性进行了研究，得到芝麻发芽期的适宜胁迫浓度为100 mmol/L NaCl，鉴定指标为相对成苗率等共7个指标。国内外对芝麻苗期及全生育期的耐盐性研究基本处于空白，可用的芝麻耐盐基因资源也鲜有报道，Zhang等^{［参考文献 24

百度学术}24］对芝麻NAC转录因子家族进行全基因组分析，鉴定出87个SiNAC基因，其中15个基因可能参与芝麻盐胁迫耐受性。但总体上芝麻耐盐育种与耐盐基因挖掘仍进展缓慢。本研究拟通过建立芝麻苗期耐盐性精准鉴定方法，对芝麻核心种质进行耐盐性鉴定分析，发掘耐盐优异种质，为后续芝麻耐盐性基础研究与遗传改良奠定方法和材料基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

从芝麻核心种质中选取28份耐盐性差异较大的种质建立苗期耐盐性鉴定方法，其中有国内资源21份（来自内蒙古、黑龙江、河南等地），国外资源7份（来自美国、泰国等地）（表1）；使用苗期耐盐性鉴定方法对239份芝麻核心种质进行耐盐性鉴定（详见https：//doi.org/10.13430/j.cnki.jpgr. 20240422003，附表1）。以上所有材料均由国家油料种质资源中期库提供。

表1 苗期试验的28份种质信息

Table 1 28 germplasm information for seedling experiments

编号 Code	种质库编号 Germplasm bank number	名称 Name	来源地 Region	种皮颜色 Seed coat color	编号 Code	种质库编号 Germplasm bank number	名称 Name	来源地 Region	种皮颜色 Seed coat color
HN299	ZZM7562	白芝麻	湖北竹山	白色	HN614	ZZM1497	多棱芝麻	江西贵溪	浅灰色
HN301	ZZM7564	2015NS35-3	湖北武汉	白色	HN618	ZZM0437	新生一号	山东（德州）禹城	白色
HN302	ZZM7565	航芝二号	湖北武汉	白色	HN633	ZZM4016	白芝麻	贵州江口	白色
HN334	ZZM3312	芝麻6号	内蒙古敖汉旗	黄色	HN639	ZZM0699	老红芝麻	河南淅川	黄褐色
HN344	ZZM4190	激光一号	海南海口	褐色	HN650	ZZM2968	黑芝麻	广东遂溪	黑色
HN349	ZZM3517	油芝麻	安徽歙县	黑色	HN659	ZZM4033	黑芝麻	福建同安	黑色
HN385	ZZM1586	白芝麻	黑龙江肇源	白色	HN671	ZZM4300	黑芝麻	四川广元	黑色
HN404	ZZM4688	芝麻	内蒙古开鲁县	白色	HN716	WZM3141	82NO8NS	美国	白色
HN460	WZM5676	L-185	埃及	棕黄色	HN724	WZM4489	393-3Bo	泰国	黄色
HN463	WZM6351	697	尼泊尔	白色	HN725	WZM4495	Maeshae	缅甸	褐色
HN485	ZZM3838	芝麻（8131）	江西上饶	黄色	HN736	WZM5573	T9	越南	白色
HN513	ZZM0687	八大杈	河南宝丰	棕色	HN738	WZM5588	VDM18	越南	褐色
HN514	ZZM0711	黑芝麻	河南新县	白色	HN760	ZZM4790	襄黑芝2078	湖北襄阳	黑色
HN551	ZZM3499	竹畈芝麻	安徽金寨	黄色	HN761	ZZM0902	阜阳四棱糙	安徽阜阳	黄色

1.2 试验步骤

在2023年4月至5月，于中国农业科学院油料作物研究所位于武昌的科研基地开展芝麻核心种质耐盐性鉴定。将各材料置于温室内发芽生长，针对每份待测材料，精心筛选出180颗饱满且无瑕疵的健康种子，随后将这些种子均匀种入预先准备好的育苗钵中，钵内基质由蛭石与营养土以1∶1的比例精细混合而成。每个育苗钵内种入10粒种子，播种深度精确控制为1 cm，以确保一致的发芽条件。按照28个品种的排序将所有育苗钵排为1至28号，以此为1组置于塑料盆中作为1个重复。共设置18个塑料盆，以3×6的规格摆放并分配为6个试验组（1个对照组+5个盐处理组），每组3个重复。所有育苗钵统一浇灌清水至基质达到最大持水量，待种子发芽并生长至出现一对真叶时，进行间苗处理，每钵保留生长状况最健壮的5株幼苗。随后，对照组继续以清水灌溉，盐处理组则分别以浓度为70、140 、210 、280 及350 mmol/L的盐溶液浇灌，每5 d进行一次浇灌，并在每次处理4 h后排去多余盐溶液。每7 d对6个试验组进行轮换，每个试验组内的3个重复也进行轮换。此外，每3 d对所有塑料盆内的育苗钵之间的位置进行外圈与中心的互换，以进一步平衡局部环境条件。经过3周的系统处理后，开始对试验材料进行生长状况调查与数据统计，以科学评估各材料的耐盐性能。

1.3 测定指标

电导率：用14 mm打孔器对210 mmol/L NaCl浓度处理下所有品种的植株第二对真叶打孔取样，每叶片取2个孔，置于装有等量蒸馏水的50 mL离心管中，静置3 h后使用校正后的Mettler Toledo FE30电导率仪对溶液进行检测，之后对离心管高温灭活，再次测量溶液电导率；

相对电导率：第一次测定电导率/高温灭活后电导率；

株高：用直尺插入基质，测量所有品种各株的地上部分高度；

相对株高：处理组株高/对照组株高；

鲜重：将植株地上部分剪断，每钵5株苗一同测量鲜重；

相对鲜重：处理组鲜重/对照组鲜重；

干重：鲜重样品放入烘箱内105℃烘箱杀青15 min，再调烘箱温度至80℃，烘至恒重，称取干重。

相对干重：处理组干重/对照组干重；

含水率：（鲜重-干重）/鲜重；

盐害系数：调查每份材料所有植株受盐害胁迫程度，并进行评分。0：完全健康的植株，没有观察到损伤；1：25%以下的叶片失绿，植株略显萎蔫；2：25%~50%的叶片发黄，植株中度萎蔫；3：50%~75%的叶片发黄，植株重度萎焉；4：75%以上的叶片发黄，基本凋亡。

盐害系数= $\frac{\sum 耐盐评分 \times 该评分株数}{该品种株数总和}$

用Excel2019软件对数据进行整理计算，并通过SPSS Statistics 24软件进行数据的分析统计，对各项指标进行相关性分析、主成分分析，在此基础上采用隶属函数法进行耐盐性综合评价，再做出线性回归分析。利用以下公式计算每份种质的隶属函数值，得出每份材料的耐盐性综合评价值（D值）。

μ (X_{j}) = \frac{X_{j} - X_{m i n}}{X_{m a x} - X_{m i n}}

j = 1,2, \dots \dots n

（1）

W_{j} = P_{j} / \sum_{j = 1}^{n} P_{j}

j = 1,2, \dots \dots n

（2）

D = \sum_{j = 1}^{n} [μ (X_{j}) \cdot W_{j}]

j = 1,2, \dots \dots n

（3）

公式（1）为每份种质的各综合指标的隶属函数值， $X_{j}$ 表示第 $j$ 个综合指标； $X_{m i n}$ 和 $X_{m a x}$ 表示第 $j$ 个指标的最小值和最大值；公式（2）计算综合指标的权重（W值）， $W_{j}$ 表示第 $j$ 个综合指标在所有指标中的重要程度， $P_{j}$ 代表各份材料的第 $j$ 个综合指标的贡献率；最后用公式（3）计算各份材料的耐盐性综合评价值（D值）。

获得28份材料的耐盐性综合评价值D值后用SPSS Statistics 24软件将各指标与D值进行线性回归分析，获得可用于快速检测芝麻种质耐盐性综合评价值（D值）的回归方程，此后使用Origin 2022软件对239份芝麻核心种质的D值进行聚类分析和正态分布检验，使用ArcGIS软件对芝麻核心种质来源地进行标注归类，以Origin 2022软件分析芝麻种质耐盐性与其来源地土壤盐碱性是否相关。

2 结果与分析

2.1 芝麻苗期耐盐性鉴定最佳盐胁迫浓度的确定

为了通过表型性状确定芝麻苗期耐盐性鉴定的最佳盐胁迫浓度，将28份材料在不同浓度的NaCl胁迫下的各指标数据绘制折线图，可以明显看出28份芝麻材料对盐胁迫表现出不同程度的耐受能力（图1，图2）。由图1可以看出在低浓度胁迫（70 、140 mmol/L）下大部分材料的株高、含水率与对照相比变化较小，鲜重下降，但部分品种（如图2中的HN618）株高、鲜重明显高于对照，说明低浓度的NaCl胁迫对部分材料的苗期生长有一定促进作用，不宜作为筛选浓度。而当NaCl处理浓度提升到210 mmol/L时，所有材料的各生长指标均出现明显下降。在350 mmol/L的NaCl胁迫下，所有材料的各指标值均受到明显抑制，多数材料（如图2中的HN299）的指标值均明显下降，叶片呈现枯黄，植株高度明显矮化，仅少数耐盐性较强材料（如图2中的HN659）能够正常生长，说明此时浓度过高不宜作为筛选浓度。

图1 不同浓度NaCl胁迫对芝麻苗期各指标的影响

Fig.1 Effects of different NaCl concentrations on seedling germination of sesame

图2 不同浓度NaCl胁迫下典型芝麻种质材料第21天生长状态的对比

Fig.2 The performance of typical sesame germplasm seedling at different NaCl concentrations for 21 d

进一步分析不同浓度NaCl胁迫对28份试验材料各生理指标的影响（表2）。结果显示，在较低NaCl浓度（70与140 mmol/L）的处理下，各材料的鲜重、含水率相较于对照组虽展现出显著差异，但部分材料表现出株高或鲜重的提升，这表明该浓度范围内的盐胁迫效应相对温和，未对材料生长造成显著抑制。然而，当NaCl浓度提升至210 mmol/L时，植株的株高、鲜重、含水率及干重均显著下降，且盐害系数显著上升，这反映了该浓度下不同材料间响应盐胁迫的广泛变异性和显著影响，说明210 mmol/L可能为关键阈值，在此浓度下盐胁迫效应显著加剧。进一步发现，在更高浓度的NaCl处理（280和350 mmol/L）下，所有评估指标与对照相比均存在显著差异，但绝大多数材料遭受了严重的胁迫影响，表明此浓度范围已超出多数材料的耐受极限，属于过高盐胁迫水平。综上所述，芝麻苗期进行耐盐性鉴定时，采用210 mmol/L的NaCl浓度作为评估标准最为适宜，能够有效区分不同材料的耐盐能力。

表2 不同浓度NaCl胁迫下28份芝麻种质在苗期各指标的统计分析

Table 2 Statistics of sesame seedling indexes under different NaCl concentrations

NaCl浓度（mmol/L） NaCl concentration	鲜重（g） Fresh weight per plant	株高（cm） Plant height	盐害系数 Salt injury degree	含水率（%） Moisture content	干重（g） Dry weight per plant
0	10.42±1.76a	26.45±3.24a	0.11±0.14a	89.07±0.01a	1.19±0.44a
70	7.99±0.94b	26.69±3.05a	0.50±0.26b	87.26±0.01b	1.02±0.13b
140	7.84±1.41b	26.55±2.63a	0.97±0.14c	87.41±0.01b	0.97±0.17b
210	4.98±1.09c	18.14±2.31b	1.94±0.67d	84.26±0.02c	0.76±0.13c
280	3.16±0.67d	15.24±2.01c	2.76±0.41e	82.64±0.02d	0.54±0.11d
350	2.19±0.71e	11.41±2.11d	3.59±0.30f	73.63±0.00e	0.53±0.14d

不同小写字母表示在P<0.05水平差异显著

Different lowercase letters in the same column for each variable indicates a significant difference at P<0.05 level

2.2 芝麻苗期耐盐鉴定评价指标的筛选

对28份材料在210 mmol/L的 NaCl胁迫下测量其相对电导率，结果为2.05±0.75，使用IBM SPSS24.0对210 mmol/L的NaCl胁迫下芝麻各指标进行KMO和巴特利特球形度检验，显著值小于0.05，各指标关联性较强，可以做相关性分析、主成分分析和隶属函数分析。对210 mmol/L的NaCl胁迫下28份芝麻材料的各指标进行上述分析。由相关性分析（图3）可知，所有性状的测定指标至少与一个其他性状的测定指标显著正相关，各性状的耐盐系数值均存在相关性，其中相对株高、盐害系数、相对含水率、相对干重与相对鲜重之间呈极显著差异，相关系数分别为0.89、-0.67、0.66、0.68。对28份种质的各表型性状进行主成分分析，结果如表3所示，提取了累计贡献率大于80.00%的前两个主成分，第一主成分贡献率为56.240%，第二主成分贡献率为26.143%，前两个指标的累计贡献率为82.383%，概括了原始指标的绝大部分信息，其中第一主成分中相对鲜重、相对含水率、盐害系数等生长因子特征向量绝对值较大，第二主成分中相对株高、相对干重、相对电导率特征向量绝对值较大。这2个主成分能够反映芝麻的苗期耐盐性。

图3 210 mmol/L的 NaCl 胁迫下芝麻苗期各指标的相关性分析

Fig.3 Correlation analysis of various indicators during sesame seedling stage under 210 mmol/L NaCl treatment

*、**：分别在P<0.05、P<0.01水平差异显著

*，**：Show significant relationship at P<0.01，P<0.05 level，respectively

表3 2个主成分的特征值、贡献率及特征向量

Table 3 Eigenvalue、contribution and eigenvectors of 2 principal component

项目 Item	相关系数 Correlation coefficient	主成分1 PC1	主成分2 PC2
特征值 Eigenvalue		3.374	1.569
贡献率（%） Contribution		56.240	26.143
特征向量 Eigenvector	相对鲜重	0.284	-0.091
	相对株高	0.128	0.571
	盐害系数	-0.245	-0.111
	相对含水率	0.209	0.359
	相对干重	0.185	-0.451
	相对电导率	0.079	0.418

基于前两个主成分的综合指标值，对28份芝麻材料的耐盐性使用隶属函数法进行综合评价。两个综合指标的W值分别为0.6826、0.3173，通过公式（3）计算在210 mmol/L NaCl胁迫下各份材料的耐盐性综合评价值（D值）（表4）。

表4 各份材料主成分值、权重、μ（x）值和D值

Table 4 Value of each variety’s principal component， index weight，μ（x）， and D value

编号 Code	主成分1 PC1	主成分2 PC2	μ1	μ2	D值 D-value	编号 Code	主成分1 PC1	主成分2 PC2	μ1	μ2	D值 D-value
HN299	-1.778	0.330	0	0.717	0.228	HN614	-0.887	-0.721	0.239	0.498	0.321
HN301	-1.732	-0.303	0.012	0.585	0.194	HN618	1.130	0.728	0.780	0.800	0.786
HN302	-0.260	0.018	0.407	0.652	0.485	HN633	0.091	-0.306	0.501	0.584	0.528
HN334	-0.620	1.621	0.310	0.987	0.525	HN639	0.258	0.469	0.546	0.746	0.610
HN344	-1.328	0.277	0.121	0.706	0.306	HN650	0.770	-0.609	0.683	0.521	0.632
HN349	-1.294	0.173	0.130	0.684	0.306	HN659	1.618	0.054	0.911	0.660	0.831
HN385	-0.865	0.017	0.245	0.652	0.374	HN671	0.985	0.452	0.741	0.743	0.741
HN404	-0.413	0.850	0.366	0.826	0.512	HN716	-0.777	0.115	0.268	0.672	0.396
HN460	-0.601	-1.120	0.316	0.414	0.347	HN724	0.115	-2.073	0.508	0.215	0.415
HN463	0.183	1.226	0.526	0.904	0.646	HN725	1.131	-3.103	0.780	0	0.533
HN485	-0.611	-0.490	0.313	0.546	0.387	HN736	1.048	1.684	0.758	1	0.835
HN513	1.951	-0.009	1	0.646	0.888	HN738	-0.319	-0.736	0.391	0.494	0.424
HN514	0.987	0.195	0.742	0.689	0.725	HN760	0.999	0.922	0.745	0.841	0.775
HN551	-0.044	0.437	0.465	0.740	0.552	HN761	0.260	-0.099	0.547	0.628	0.572

以D值作为核心指标，对28份种质材料的耐盐性能进行了强弱排序。其中，D值的大小直接反映了材料的综合耐盐性水平，D值越高，则表明该材料在盐胁迫环境下展现出的耐受性越强。通过排序分析，可以识别出HN513与HN736为具有高耐盐性的优异种质，其D值分别达到0.888与0.835，明显高于其他材料。相反，HN299与HN301则表现出高度的盐敏感性，其D值分别为0.228与0.194，处于相对较低的水平。为了进一步验证耐盐性评价标准的具体指标，对D值和各指标进行了相关性分析。结果表明，D值与相对鲜重、相对株高、盐害系数以及相对含水率共4项关键生理生化指标之间，存在极显著的相关性。

为了确定耐盐性评价最佳指标，通过将D值作为因变量，以各单项指标作为自变量建立回归方程，得到：D=-0.171+1.081X₁+0.253X₂，其中X₁、X₂分别为相对鲜重、相对株高，方程决定系数R²=0.819，F=29.641，显著性P<0.05。该方程可应用于通过测定其他品种的相对株高和相对鲜重指标较快求得耐盐系数，从而预测品种的耐盐性，以简化测量工作。

2.3 芝麻核心种质耐盐性评价

对239份苗期芝麻核心种质以210 mmol/L的NaCl溶液处理3周，按照1.2耐盐性鉴定的试验方法，调查相对株高和相对鲜重。随后以上述回归方程D=-0.171+1.081X₁+0.253X₂计算品种D值，得到D值范围为0.1287~0.6589，其平均值为0.3740，变异系数为29.21%，说明239份种质在该浓度处理下耐盐性差异非常明显。参考《GB4882-2001 数据的统计处理和解释正态性检验》^［

25］对D值进行正态检验，由于n<2000，故使用Shapiro-Wilk检验，得到W检验结果为0.88，大于0.05，符合正态分布（图4）。

图4 核心种质群体耐盐性综合评价值（D值）正态分布图

Fig. 4 Normal distribution of D-value of core collection

根据综合评价值（D值）对苗期239份芝麻种质进行耐盐性聚类分析（图5），可将这些材料分为高耐盐、耐盐、中度耐盐、盐敏感和高度盐敏感共5个类群（详见https：//doi.org/10.13430/j.cnki.jpgr. 202404 22003，附表1），其中高耐盐材料5份（D值范围为0.129~0.222，占2.09%）、耐盐材料42份（D值范围为0.231~0.317，占17.57%）、中度耐盐材料118份（D值范围为0.319~0.484，占49.37%）、盐敏感材料55份（D值范围为0.484~0.585，占23.01%）和高度盐敏感材料19份（D值范围为0.613~0.659，占7.9%）。

图5 239份芝麻核心种质的聚类分析

Fig.5 Cluster analysis of 239 sesame germplasms

红色：高度盐敏感材料；蓝色：盐敏感材料；绿色：中度耐盐材料；紫色：耐盐材料；黄色：高耐盐材料

Red：Extremely salt-sensitive material； Blue：Salt-sensitive material； Green：Medium tolerant material； Purple：Salt-tolerant material； Yellow：Highly salt-tolerant material

根据以上聚类结构，分别对上述高耐盐、耐盐、中度耐盐、盐敏感、高度盐敏感材料赋值1、2、3、4、5，并依照其来源地是否为盐碱地，分为盐碱地来源与非盐碱地来源（详见https：//doi.org/10.13430/j. cnki.jpgr. 20240422003，附表1）。对种质耐盐等级和种质来源地进行交叉列联表分析及卡方检验（表5），可得χ² =15.647，P=0.004，在P<0.05水平下有显著性差异。这反映了在芝麻这种作物上，不同地理位置的芝麻品种耐盐性与该地土壤盐碱化程度是正相关的。

表5 239份芝麻核心种质耐盐等级与种植来源的交叉列联表

Table 5 Cross tabulation of salt tolerance levels and planting sources for 239 sesame germplasm samples

耐盐等级 Salt tolerant level	来源地类别 Various of origin
耐盐等级 Salt tolerant level	非盐碱地 Non saline-alkali soil	盐碱地 Saline-alkalisoil	总计 Total
高耐盐 High salt tolerance	3	2	5
耐盐 Salt tolerance	24	18	42
中等耐盐 Medium tolerance	98	20	118
盐敏感 Salt sensitivity	45	10	55
高度盐敏感 Salt extremely sensitive	17	2	19
总计Total	187	52	239

2.4 芝麻耐盐性等级划分

根据239份核心种质D值的聚类分析将其划分为5类（高耐盐、耐盐、中度耐盐、盐敏感、高度盐敏感）后，分析每个等级内材料的相对株高和相对鲜重值，发现相对鲜重指标与耐盐等级有较强差异和规律（表6），依据相对鲜重可将芝麻苗期耐盐性划分为5个等级（表7）。

表6 210 mmol/L NaCl处理下5个耐盐等级材料苗期相对鲜重的描述性统计

Table 6 Descriptive statistics of relative fresh weight of 5 salt tolerant materials during seedling stage under 210 mmol/L NaCl treatment

耐盐等级 Salt tolerance level	最小值 Min.	最大值 Max.	平均值 Average	标准差 SD	变异系数 CV
高度盐敏感 Salt extremely sensitive	0.190	0.297	0.269	0.028	0.102
盐敏感 Salt sensitive	0.292	0.377	0.340	0.023	0.069
中度耐盐 Medium tolerance	0.369	0.513	0.435	0.036	0.083
耐盐 Salt tolerance	0.515	0.606	0.550	0.024	0.044
高耐盐 High salt tolerance	0.620	0.672	0.650	0.020	0.030

表7 芝麻苗期耐盐性鉴定评价标准

Table 7 Evaluation criteria for salt tolerance identification during sesame seedling stage

苗期耐盐性等级 Salt tolerance level during seedling stage	苗期相对鲜重（%） Relative fresh weight during seedling stage
高耐盐 High salt tolerance	60.0~100
耐盐 Salt tolerance	50.0~59.9
中度耐盐 Medium tolerance	37.0~49.9
盐敏感 Solt sensitive	30.0~36.9
高度盐敏感 Solt extremely sensitive	0~29.9

3 讨论

3.1 填补芝麻苗期耐盐性鉴定方法的空缺

近年来，针对耕地面积短缺，培育耐盐经济作物被已提上日程，耐盐性研究和遗传改良在水稻、小麦^［

26-27］等诸多作物中已经取得了较大进展。一些作物相继建立了耐盐性的鉴定方法和评价标准，比如对于花生，制定了农业行业标准《NY/T 3061-2016花生耐盐性鉴定技术规程》^{［参考文献 28

百度学术}28］，其中规定以0.5% NaCl（约85 mmol/L）作为鉴定浓度；河北省则制定了针对油葵的地方标准《DB13/T 2493-2017 油葵耐盐性鉴定技术规程》^{［参考文献 29

百度学术}29］，建议使用含盐量为6 g/kg的土壤进行鉴定；李俊萍等^{［参考文献 30

百度学术}30］对玉米苗期进行研究得到的最佳胁迫浓度为0.5% NaCl（约合85 mmol/L），并认为株高是玉米苗期耐盐鉴定的核心指标。本研究建立了以210 mmol/L NaCl 作为筛选浓度的芝麻苗期耐盐性鉴定方法，与其他作物的方法有所不同，这可能与不同作物对盐胁迫的耐受能力有差异相关。本研究发现相对株高、相对鲜重与耐盐性关系较为密切，与其他作物报道相类似。芝麻耐盐性方面的研究正处于快速发展阶段，本研究首次建立了适用于芝麻苗期的耐盐性鉴定评价方法，为将来制定综合评价芝麻耐盐性的技术规程奠定了基础。

3.2 测量苗期耐盐性较于发芽期更适于实际生产

本研究所用的部分试验材料与张玉娟等^［

23］在芝麻发芽期使用材料有重叠，但发芽期的耐盐性与苗期耐盐性并不完全一致。如HN460在发芽期表现为高度盐敏感，但在苗期却表现为耐盐；也有在发芽期表现为耐盐，苗期却表现为对盐敏感的材料，如HN716。但是在盐碱地实际生产中，耕种前对耕地进行灌溉会改变土壤盐分的时空分布，使得土壤表层含盐量先降后增^{［参考文献 31-32}31-32］，从实际应用的角度来看，苗期耐盐性的强弱对作物全生育期的生产更为关键。不同时期的耐盐性具有差异的现象在其他作物中也有报道，李玉骁等^{［参考文献 16

百度学术}16］研究认为向日葵部分种质在不同阶段的耐盐性有差异，张鹏等^{［参考文献 14

百度学术}14］在大豆中也发现不同时期大豆品种耐盐性存在显著差异，花生中也存在同样现象^{［参考文献 13

百度学术}13］。作物在不同时期的耐盐性存在差异可能与其在不同时期的耐盐机制以及影响因素不同有关。发芽期的种子萌发需要吸水膨胀，种子的活力受到种皮厚度、种子吸水能力等因素的影响，种子的能量代谢易发生紊乱，ATP含量显著降低^{［参考文献 33

百度学术}33］，吸水能力强的种子可以通过渗透调节抵御盐胁迫。而在苗期，植物根部除面临渗透胁迫导致的吸水困难外，还会面临如Na⁺等离子积累导致的离子毒害，而植物通过转运蛋白调节Na⁺/K⁺以维持离子稳态，即选择性排出Na⁺、选择性吸收K⁺，从而提升植物的耐盐性^{［参考文献 34

百度学术}34］。本研究中发现的苗期耐盐性与发芽期耐盐性表现差异较大的品种，可以作为之后深入探究芝麻不同时期耐盐机理的重要材料。此外，不同时期耐盐性的差异也说明种质资源的耐盐性评价不能片面的以单一时期耐盐性作为判断依据，需要综合多个时期的鉴定结果才能较全面的反映其耐盐性。

3.3 芝麻对盐胁迫的耐受力与其地理来源高度相关

在本研究中，共有239份来自于中国各地的芝麻核心种质，对其耐盐性与来源信息进行相关性分析，发现不同地理位置的芝麻品种耐盐性与该地土壤盐碱化程度呈现正相关。该现象在其他植物中也有报道，Yong等^［

35］在热带植物基因组研究进展中发现在海边广泛分布的椰子，基因组中鉴定出最多的是反向转运蛋白基因及离子通道基因。有大量研究也证明，反向转运蛋白正向影响植物的耐盐性^{［参考文献 36

百度学术}36］。这可能是由于植物在受到盐胁迫选择压力时会演化多种结构与生理生化途径，同时基因组也会经历相应演化。故芝麻耐盐基因与对盐胁迫的耐受能力很可能与其生存环境相关，来源于盐碱地的芝麻种质，在长期驯化与人工选择的过程中，逐渐增强了对盐碱胁迫的耐受能力。本研究中不同产地来源的芝麻可以作为之后深入研究芝麻耐盐基因与代谢网络演化规律的材料，以加深对耐盐基因组的研究。

4 结论

本研究确定了芝麻苗期耐盐性鉴定的最佳浓度为210 mmol/L，相对鲜重、相对株高、相对干重、盐害系数、相对电导率、相对含水率共6个指标与芝麻耐盐性关系密切，建立了芝麻苗期耐盐性精准鉴定方法和耐盐性分级评价标准。239份芝麻核心种质材料的耐盐性综合评价值呈正态分布，耐盐性与种质来源的地域呈极显著相关。

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