基于滲透脅迫的馬鈴薯試管苗抗旱評價體系的構建

婁　艷，白江平，楊宏羽，高慧娟，張俊蓮，王蒂

(1.甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點實驗室/甘肅省干旱生境作物學重點實驗室， 甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院， 甘肅 蘭州 730070; 3.甘肅農(nóng)業(yè)大學園藝學院， 甘肅 蘭州 730070)

?

基于滲透脅迫的馬鈴薯試管苗抗旱評價體系的構建

婁艷1,2，白江平1,2，楊宏羽1,3，高慧娟1,2，張俊蓮1,2，王蒂1,2

(1.甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點實驗室/甘肅省干旱生境作物學重點實驗室， 甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院， 甘肅 蘭州 730070; 3.甘肅農(nóng)業(yè)大學園藝學院， 甘肅 蘭州 730070)

為探明抗旱生理生化機制和篩選抗旱品種，建立科學有效的馬鈴薯實驗室抗旱評價體系，本研究分析了不同濃度PEG (polyethylene glycol6000) 對CIP 397098.12、CIP 391180.6、CIP 391724.1、CIP 392745.7、CIP 392759.1、CIP 393613.2、CIP 397035.26、CIP 302476.108、CIP 304345.102、CIP 304405.47、CIP 391930.1、CIP 391931.1、隴薯3號及Atlantic馬鈴薯品種試管苗生理生化指標的影響，并利用隸屬函數(shù)分析方法對供試材料的綜合抗旱能力進行了評價。結果表明：隨著PEG濃度的增加，馬鈴薯試管苗的地上部分及根系生長受到嚴重的抑制，對馬鈴薯試管苗的根系長度的抑制作用更明顯。當PEG濃度為9% 時，14個馬鈴薯品種間生長指標的差異最大，試管苗株高、根系長度等5個生長指標均顯著低于對照，說明9%是用于鑒定不同馬鈴薯品種試管苗對水分脅迫響應的最適濃度。根據(jù)綜合抗旱評價值對供試馬鈴薯材料的抗旱性進行了排序，由強到弱依次為：隴薯3號、CIP 391930.1、CIP 397098.12、CIP 391931.1、CIP 304405.47、CIP 392759.1、CIP 397035.26、CIP 393613.2、CIP 302476.108、CIP 304345.102、CIP 391180.6、Atlantic、CIP 391724.1、CIP 392745.7。

馬鈴薯；水分脅迫；生理生化指標；隸屬函數(shù)法

馬鈴薯根系較淺，對水分虧缺比較敏感[1]。水分虧缺會對植物的生長狀況、形態(tài)結構與生理生化代謝產(chǎn)生顯著影響[2-3]，進而影響其生長發(fā)育并導致其品質(zhì)下降，嚴重時可導致大幅度減產(chǎn)。因此，了解馬鈴薯種質(zhì)資源的抗旱機理，評價及鑒定其抗旱性，可為選擇、培育耐旱高產(chǎn)的馬鈴薯種質(zhì)奠定一定的理論基礎。田間試驗是鑒定品種抗性，產(chǎn)品品質(zhì)等的最有效的方法，然而，通過大田室外試驗來觀察植株在干旱脅迫下的表現(xiàn)特征，進而篩選鑒定不同品種的耐旱性情況不僅費時、費力，還會受環(huán)境及觀察者個人偏好等的影響而造成一定誤差，而試管苗組織培養(yǎng)技術可以在短時間內(nèi)快速對不同基因型品種在不同生長階段的逆境承受能力情況進行研究，因此，植物組織培養(yǎng)便成了研究植物耐性機制的有用工具。

Heyser等[4]首次以PEG作為誘導劑和篩選劑篩選出抗旱的煙草細胞系以來，高分子量的聚乙二醇(PEG)(分子量≥6000)常作為一種非穿透滲透劑被廣泛用于植物研究領域。大量研究表明：用PEG6000誘導水分脅迫所達到的效果與土壤逐步干旱所造成的效果是相似的，因此，用PEG6000來模擬水分脅迫是可行的[5-6]。鄧珍等[7]用PEG8000模擬水分脅迫研究了11個馬鈴薯品種脫毒試管苗在不同濃度PEG脅迫下生長指標的變化，并利用6個相對指標值，對11個馬鈴薯品種的干旱敏感性進行了整體聚類分析，崔江慧等[8]通過測定、比較不同濃度PEG6000脅迫下3個高梁品種幼苗中內(nèi)源抗氧化酶活性變化，對相對抗旱性直接進行了分析、評價。然而，馬鈴薯的抗旱性是由多種因素綜合影響的，通過對其中單一指標的測定或分析很難準確地反映材料的抗性情況，具有一定的片面性。因此，綜合各生理生化指標及生長指標評價植物的抗旱性，可以有效地消除因單個指標測定引起的片面性。楊瑰麗等[9-10]利用PEG6000模擬干旱脅迫研究了水稻萌發(fā)期8個形態(tài)和生理指標的變化，并利用隸屬函數(shù)分析方法對62份水稻材料抗旱能力進行了綜合評價，從62個水稻品種(系)中篩選出了14個高抗旱品種(系)。因此，本研究以14個馬鈴薯品種試管苗為供試材料，通過PEG6000模擬干旱脅迫，研究了脅迫處理與對照條件下馬鈴薯試管苗相關生長指標和生理生化指標，并利用隸屬函數(shù)對供試材料的抗旱能力進行綜合評價，從而為建立科學合理的馬鈴薯實驗室抗旱評價體系提供基礎。

1　材料與方法

1.1供試材料

試驗在2014年10月—2015年1月在甘肅農(nóng)業(yè)大學作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點實驗室進行，本研究選用12份從國際馬鈴薯中心(CIP)引進的馬鈴薯材料和2份甘肅常用馬鈴薯品種即抗逆性較強的栽培種隴薯3號(L3)和對逆境脅迫較敏感的栽培種大西洋(DXY)脫毒試管苗為試驗材料(如表1)。試驗共設四個PEG梯度即0(對照)、3%、6%、9%。

表1　14份馬鈴薯種質(zhì)材料編號及親本材料

1.2試驗方法

分別配制含有0(m/v)、3%(m/v)、6%(m/v)、9%(m/v)PEG6000的MS固體培養(yǎng)基，待凝固、觀察一周后將同一時期轉接的長勢相對一致的脫毒試管苗為基礎苗，在超凈工作臺上將脫毒試管苗剪成2cm左右的莖段(含2—3個腋芽)，接種在分別含有不同PEG的培養(yǎng)基中，每三角瓶接種5～6個莖段，每個品種的不同脅迫處理各接30～40瓶，在25℃、16h/8h晝夜光周期條件下培養(yǎng)40天。

用WinRHIZO2009根系掃描儀進行根系掃描，記錄相關數(shù)據(jù)；用佳能(CANON)EOS 700D單反相機對不同濃度脅迫處理的試管苗進行拍照(附錄2)，觀察、記錄其生長狀況。超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定采用氮藍四唑(NBT)光還原法，以單位時間內(nèi)光還原50%氮藍四唑(NBT)為1個酶活性單位(U)；過氧化物歧化酶(POD)活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法，其活性以1g鮮重所含POD在1min內(nèi)氧化愈創(chuàng)木酚的微克分子數(shù)表示；過氧化氫酶(CAT)活性和抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性的測定均采用紫外吸收法，分別以每分鐘氧化1 μmol H2O2或1 μmol AsA的酶量為1個酶活性單位(U)；可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍(G-250)染色法；以鮮重為基礎的植株水分含量的測定采用烘干法(Water content，WC)，以上測定方法均參照鄒奇[11]的植物生理實驗指導書并稍作調(diào)整，且其中所有酶活性測定均使用U-5100UV型分光光度計。用20 cm的直尺測定株高(Plant height)；葉片中葉綠素含量的測定采用浸泡法[12]。

1.3數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用相對值(即耐旱系數(shù)[13]K=干旱處理測定值/對照測定值)。試驗數(shù)據(jù)由Excel 2007進行分析處理，所得數(shù)據(jù)結果運用Origin 8.0進行圖形輸出，用SPSS19進行方差統(tǒng)計分析及相關性分析。應用模糊數(shù)學中的隸屬函數(shù)進行綜合抗旱性評價[9]。

隸屬函數(shù)計算公式：

(1)

式中，Xj表示第j個指標，Xmax、Xmin分別表示第j指標的最大值和最小值。

權重Wj計算公式：

(2)

式中，Pj表示第j個綜合指標的貢獻率。

綜合抗旱能力(D)的計算公式：

(3)

式中，uj表示第j個綜合指標的隸屬函數(shù)值，Wj表示第j個綜合指標的權重。

2　結果與分析

2.1不同濃度PEG對馬鈴薯試管苗保護酶活性的影響

SOD、POD、CAT、APX等組成植物體內(nèi)的抗氧化保護酶系統(tǒng)，能及時清除植物體內(nèi)過剩的活性氧自由基，從而使植物體免受過氧化傷害。隨著PEG濃度的增加，14個馬鈴薯品種中CAT、SOD、POD活性整體呈先上升后下降的趨勢(圖1A、1B、1C)。

在3%、6% PEG脅迫下品種12的SOD活性增加幅度最小，相比于其他品種，品種L3始終維持較高的SOD活性。除CIP 391930.1外所有品種的SOD均在PEG濃度增加到6% 時達到最大值；POD 測定中CIP 302476.108始終維持較高的POD活性，在3%、6%、9% PEG脅迫下相對于對照依次升高15.24%、11%、0.99%；而CIP 391180.6始終維持較高的CAT活性。APX活性(圖1D)變化規(guī)律性不是很強，總體變化趨勢是先升高后降低，而在CIP 397098.12、CIP 304345.102中APX活性則隨脅迫程度的加劇呈持續(xù)上升的趨勢。

2.2不同濃度PEG對馬鈴薯試管苗可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在植物對逆境脅迫的響應中起著積極的作用。本研究中隨著脅迫程度的加劇，部分馬鈴薯品種試管苗中可溶性蛋白的含量呈現(xiàn)先下降后上升再下降的變化，也有部分呈先上升后下降的趨勢(圖2)。在3% PEG輕度脅迫下，CIP 392745.7相對于對照增加的量最小，為0.25%，L3相對于對照增加的量最大，為18.09%，而CIP 393613.2卻相對于對照下降了24%，是14個供試馬鈴薯品種中下降幅度最大的。在9% PEG重度水分脅迫下，除CIP 391724.1、CIP 392759.1、CIP 304345.102中可溶性蛋白含量低于對照水平外，其余品種中其含量均維持在高于對照的水平，可使植物細胞的滲透勢維持在較低的水平，以增強植物對水分脅迫的抵抗。

2.3不同濃度PEG對馬鈴薯試管苗葉綠素含量的影響

植物葉片內(nèi)葉綠素含量的高低通常是反映其光合能力強弱的重要指標之一。隨著PEG濃度的增加，馬鈴薯試管苗其葉片內(nèi)葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量整體變化并無明顯的規(guī)律性(圖3A、3B、3C)。相對于大部分品種而言，這三種葉綠素含量均隨脅迫程度的加強而呈持續(xù)下降的趨勢，但CIP 304345.102、CIP 304405.47、CIP 391930.1和DXY等四個品種中葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量均呈先下降后升高再下降的趨勢。而CIP 391931.1中類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)升高后下降的趨勢。

圖1　PEG滲透脅迫對馬鈴薯試管苗SOD、POD、CAT及APX含量的影響

圖2PEG滲透脅迫對馬鈴薯試管苗可溶性蛋白含量的影響

Fig.2Effects of PEG osmotic stress on soluble protein contents of potato plantlets

2.4不同濃度PEG對馬鈴薯試管苗生長的影響

馬鈴薯試管苗受到PEG模擬水分脅迫后，其生長狀況因品種、脅迫濃度而異，受到不同程度的影響，隨著PEG濃度的不斷增加，馬鈴薯試管苗的地上部分及根系生長受到越來越嚴重的影響(附錄1)。

在不含PEG的正常處理下14個品種各生長指標有較明顯的差異，這可能與品種之間遺傳基礎的不同有關。在3%、6%及9% PEG脅迫下，所有馬鈴薯品種試管苗的各相對生長指標的平均值，均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。通過方差分析對每個品種在不同濃度PEG脅迫下的生長指標進行了分析(附錄1)，并對14個不同馬鈴薯品種在PEG濃度為3%、6%、9%下相對生長指標[14](即處理生長指標與對照生長指標的比值)的平均值大小、標準差及其變異系數(shù)進行了計算(表2)。

圖3PEG滲透脅迫對馬鈴薯試管苗葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量的影響

Fig.3Effects of PEG osmotic stress on chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoid contents of potato plantlets

表2　不同脅迫條件下各生長指標的比較

在3% PEG脅迫下，14個品種中，除CIP 397035.26的株高與其對照間沒有顯著差異，CIP 302476.108的根長與根系表面積與其相應對照間差異不顯著外，其余各品種的株高、根長、根系體積、根系表面積均與其對照間具有顯著差異。然而，在對不同馬鈴薯品種地上部分組織含水量的分析中發(fā)現(xiàn)大部分品種均與其對照間沒有顯著差異。在9%PEG滲透脅迫下，相對根長、相對根系表面積、相對根系體積及相對含水量的變異系數(shù)分別為82.13%、52.46%、37.73%、3.44%，均較大于6%PEG脅迫處理下的變異系數(shù)(表2)，表明在 PEG為9%的脅迫下，測得的各生長指標值間差異明顯，能更好地反映不同馬鈴薯品種之間的差異。因此，9%PEG是鑒定不同馬鈴薯品種試管苗對水分脅迫反應的最佳濃度。且在該脅迫下，供試馬鈴薯材料的平均相對根系長度為7.99%，變異系數(shù)為82.13%，是5個生長指標中變化最大的指標，說明馬鈴薯試管苗的根系長度更易在水分脅迫下受到影響。

2.59% PEG6000脅迫下馬鈴薯試管苗抗旱性的綜合評價

在對9% PEG脅迫下馬鈴薯試管苗的相關生理生化指標及生長指標進行相關性分析(表3)，結果表明，POD活性與根系長度、根系表面積，葉綠素a含量與葉綠素b、類胡蘿卜素含量及根系長度與根系表面積間有極顯著的相關性(P<0.01)，CAT活性與株高，根系體積與根系長度、根系表面積間存在顯著的相關性(P<0.05)，表明POD活性與根系的生長狀況關系密切，CAT活性更偏向于與植株地上部分生長相關，三種葉綠素之間互相影響，根系面積的大小則主要受根系長度影響。

利用SPSS statistic19統(tǒng)計軟件對不同馬鈴薯在9% PEG模擬水分脅迫下的各個抗旱指標進行主成分分析，前五個指標的累計貢獻率已達81.78%(表4)。由表5可知，POD、根系長度、根系表面積、根系體積在第一個主成分上有較高的載荷，說明第一主成分能基本反映這幾個指標的信息。同理，葉綠素a與葉綠素b、類胡蘿卜素在第二個主成分上有較高的載荷，SOD、可溶性蛋白、株高在第三個主成分上有較高的載荷，APX在第四個主成分上有較高的載荷，CAT和地上部分組織含水量在第五個主成分上有較高的載荷，也就是說提取的五個主成分能基本反映13個指標的信息。因此，用前五個主成分代替全部的13個指標，組成新的綜合指標對供試馬鈴薯材料進行抗旱性評價分析，依次命名為(Comprehensive Index, CI)CI1、CI2、CI3、CI4、CI5。利用公式(1)，分別計算出14份供試馬鈴薯材料在五個新的綜合指標下的隸屬函數(shù)值Uj(表6)，再由公式(2)計算出個綜合指標的權重值Wj(表7)，依次為0.311，0.250，0.174，0.137，0.129，最后用公式(3)計算各馬鈴薯材料的綜合抗旱能力值D的大小(表6)。根據(jù)D值的大小就可以對不同品種馬鈴薯試管苗的抗旱能力強弱進行排序。由表6可知，品種L3的D值最大，表明品種L3在9%PEG模擬水分脅迫下抗旱性最強；AS的D值最小，表明AS在9% PEG模擬水分脅迫下抗旱性最弱。14份供試馬鈴薯材料的抗旱性由強到弱依次為： L3、CIP 391930.1、CIP 397098.12、CIP 391931.1、CIP 304405.47、CIP 392759.1、CIP 397035.26、CIP 393613.2、CIP 302476.108、CIP 304345.102、CIP 391180.6、DXY、CIP 391724.1、CIP 392745.7。

3　討論與結論

本研究發(fā)現(xiàn)，14個馬鈴薯品種的試管苗在3% PEG輕度水分脅迫下，其CAT、SOD、POD活性均相對于其對照上升，而在6%、9% PEG脅迫下，因品種對水分脅迫的敏感差異，抗性強的品種中CAT、SOD、POD活性仍呈持續(xù)的上升趨勢，而抗性弱的品種則有下降趨勢，這與崔江慧等[8,15-16]研究報道是一致的，而這與賈瓊等[17]在PEG模擬水分脅迫試驗中指出的馬鈴薯葉片中SOD活性在輕度水分脅迫下活性下降，而在中、重度水分脅迫下活性有上升趨勢的結論并不一致。一方面，可能是由于研究所用馬鈴薯材料自身特性的差異及其酶活性測定所選組織的不同引起的；另一方面，本研究選取生長相對一致的供試馬鈴薯試管苗莖段接種在分別含有0%、3%、6%、9% PEG的MS固體培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，并對其生理生化指標的變化進行比較分析，這與李建武等[16]用不同濃度的PEG溶液對培養(yǎng)的長出大量根系的試管苗進行根際水分脅迫及賈瓊等分別用15%、20%、25%的PEG溶液浸泡從田間采集的馬鈴薯葉片24 h，測定相關生理指標的水分脅迫研究方法有較大的差異。另外，本研究在含有不同濃度PEG的MS培養(yǎng)基配制上是通過將準確配制并經(jīng)過濾滅菌的PEG的標準液與經(jīng)高溫高壓滅菌的MS固體培養(yǎng)基，待其降溫凝固前迅速按一定的比例進行混合配置而成，然后將配好的培養(yǎng)基置于培養(yǎng)室觀察3～5 d，一方面保證其中PEG充分滲透，另一方面也可觀察是否有污染發(fā)生。這與鄧珍等[7]用分別含有PEG8000的1/2MS液體培養(yǎng)基與液體培養(yǎng)基等體積混合，待固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基平衡48 h后，把上層液體培養(yǎng)基從培養(yǎng)瓶中倒掉的配制方法相比，既保證了兩種液體通過混合階段的充分震蕩和3～5 d的放置觀察，使PEG得到充分滲透，同時也避免了后者因從培養(yǎng)瓶中倒掉上層液體培養(yǎng)基而可能引起的PEG誤差。大量研究表明一般抗旱性強的品種能始終維持較高的酶活性，且不同程度脅迫前后變化幅度不會太大，說明相比于抗旱性弱的品種，抗旱性強的品種可能具有強的抗氧化保護酶合成和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能更加有效地清除植物體內(nèi)的活性氧自由基[3,18]。APX活性在馬鈴薯試管苗受不同程度PEG脅迫后變化并無明顯規(guī)律，總體變化趨勢是先升高后降低，這與周潔等[19]對蒼術幼苗在干旱脅迫下的相關研究中指出的APX活性隨著水分脅迫的加劇呈先上升后下降的趨勢，且在高濃度脅迫下變化幅度更大的結論一致。

表3　9% PEG脅迫下馬鈴薯生理生化指標間的相關矩陣

注：“*”、“**”分別表示在0.05、0.01水平的顯著相關。

表4　基于9% PEG脅迫下馬鈴薯各抗旱變量解釋的總方差

表5　基于9% PEG脅迫下馬鈴薯各抗旱變量的成份矩陣

表6　不同馬鈴薯種質(zhì)資源在五個綜合指標下的隸屬函數(shù)值及綜合評價值D

表7　基于9% PEG脅迫下馬鈴薯抗旱性指標綜合指標CIx的特征值、特征向量及權重

隨著脅迫程度的加劇，部分馬鈴薯品種試管苗中可溶性蛋白的含量呈現(xiàn)先下降后上升再下降的變化，也有部分呈先上升后下降的趨勢(圖2)。據(jù)李妮亞等[20]的研究，在鹽、干旱等逆境脅迫下，植物體內(nèi)正常蛋白質(zhì)的合成過程會受到抑制，但同時會誘導出一些與逆境脅迫相關的新蛋白質(zhì)出現(xiàn)或使原有蛋白質(zhì)的含量明顯增加。所以，當馬鈴薯受到水分脅迫后，其植株體內(nèi)可溶性蛋白含量的增加，可能是由于在干旱逆境下誘導合成了活性更強、性質(zhì)穩(wěn)定的同工酶，也可能是由于新合成的高活性同工酶取代了干旱條件下活性不穩(wěn)定的酶的結果，而在低濃度脅迫下試管苗中可溶性蛋白含量有所下降可能是由于正常蛋白質(zhì)合成受到抑制，且新逆境蛋白的誘導產(chǎn)生相對滯后引起的。

隨脅迫程度的加強，大部分品種試管苗葉片內(nèi)葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量均呈持續(xù)下降的趨勢，這與大量研究報道[21-23]是相符的，而與壽惠霞等[24]在對春大豆苗期干旱脅迫的研究中指出的受到水分脅迫后，大豆幼苗葉片葉綠素含量迅速增加的結論并不一致，這可能是由于水分脅迫加速了植物葉片內(nèi)葉綠素的分解，同時抑制其合成過程，從而使葉綠素含量有減小造成的；同時，部分品種試管苗葉片內(nèi)葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量呈先下降后升高再下降的趨勢，這與高蕾等[25]的研究結果一致，可能是由于受到水分脅迫后葉片的相對含水率下降，使葉片內(nèi)的葉綠素含量因發(fā)生濃縮而使單位葉面積上葉綠素濃度有升高引起的。14個不同品種馬鈴薯試管苗的地上部株高、地上部組織含水量及根系的相對生長也隨著脅迫濃度的增加均受到嚴重的影響，且脅迫濃度越大，受影響則越嚴重，這與前人的研究報道是相一致的[26-27]。

馬鈴薯的抗旱性是由多種因素綜合影響的，其對干旱的脅迫響應也是通過多種指標(如生長指標、形態(tài)指標及生理生化指標等)綜合反映的，因此，對其中單一指標的測定或分析很難準確地反映材料的抗旱性強弱。利用馬鈴薯試管苗受水分脅迫前后各生長、生理生化指標的相對值進行的主成分分析、隸屬函數(shù)統(tǒng)計方法對供試馬鈴薯材料的抗旱性進行綜合評價，可以有效、全面地評價馬鈴薯種質(zhì)材料的抗旱性，避免因單一指標測定而造成的片面性[9,28-31]。本研究用五個累計貢獻率已達81.78%的主成分來代替全部的13個指標對供試馬鈴薯材料進行抗旱性評價分析，簡便易行。當然，馬鈴薯的抗旱性是一個綜合特征，可以發(fā)生在其生長發(fā)育的各個階段，馬鈴薯不同生育期對水分的需求不同，對水分脅迫的響應機制也有差異，因此，本研究針對于室內(nèi)馬鈴薯試管苗篩選的指標是否適于其他生育階段或大田的生長的鑒定，仍有待進一步的研究和驗證。

[1]Gopal J, Iwama K. In vitro screening of potato against water-stress mediated through sorbitol and polyethylene glycol[J]. Plant Cell Reports, 2007,26(5):693-700.

[2]焦志麗,李勇,呂典秋,等.不同程度干旱脅迫對馬鈴薯幼苗生長和生理特性的影響[J].中國馬鈴薯,2011,25(6):329-333.

[3]抗艷紅,龔學臣,田再民,等.聚乙二醇處理馬鈴薯脫毒試管苗的生理反應[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2011,39(2):162-164.

[4]Heyser J W, Nabors M W. Osmotic adjustment of tobacco cells and plants to penetrating and non-penetrating solutes[J]. Plant Physiology, 1979，63(5):63-77.

[5]Deblonde P M K, Ledent J F. Ledent.Effects of moderate drought conditions on green leaf number, stem height, leaf length and tuber yield of potato cultivars[J]. European Journal of Agronomy, 2001,14(1):31-41.

[6]Ekanayake I J, Midmore D J. Genotypic variation for root pulling resistance in potato and its relationship with yield under water-deficit stress[J]. Euphytica, 1992,61(1):43-53.

[7]鄧珍,徐建飛,段紹光,等.PEG-8000模擬干旱脅迫對11個馬鈴薯品種的組培苗生長指標的影響[J].華北農(nóng)學報,2014,29(5):99-106.

[8]崔江慧,李霄,常金華.PEG模擬干旱脅迫對高粱幼苗生理特性的影響[J].中國農(nóng)學通報,2011,27(9):160-165.

[9]楊瑰麗,楊美娜,李帥良,等.水稻萌芽期抗旱指標篩選與抗旱性綜合評價[J].華南農(nóng)業(yè)大學學報,2015,36(2):1-5.

[10]劉華,王峰,李娜,等.隸屬函數(shù)值法對12個樹種抗旱性的綜合評價[J].中國農(nóng)村小康科技,2010,(10):39-41.

[11]鄒奇.植物生理實驗指導[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000.

[12]白寶璋,朱廣發(fā),陳穎,等.玉米光合色素含量快速測定[J].玉米科學,1994,2(2):77-79.

[13]袁菊紅,屠乃美,胡綿好,等.水稻和陸稻品種抗旱性綜合評價[J].中國農(nóng)學通報,2005,21(6):167-170.

[14]王俊娟,葉武威,王德龍,等.PEG脅迫條件下41份陸地棉種質(zhì)資源萌發(fā)特性研究及其抗旱性綜合評價[J].植物遺傳資源學報,2011,12(6):840-846.

[15]賈學靜,董立花,丁春邦,等.干旱脅迫對金心吊蘭葉片活性氧及其清除系統(tǒng)的影響[J].草業(yè)學報,2013,22(5):248-255.

[16]李建武,王蒂.水分脅迫對馬鈴薯試管苗抗氧化酶活性的影響[J].北方園藝,2008,(1):7-9.

[17]賈瓊,張冬紅,蒙美蓮,等.PEG6000滲透脅迫對馬鈴薯生理特性的影響[J].中國馬鈴薯,2009,23(5):263-267.

[18]李建武,王蒂,雷武生.干旱脅迫對馬鈴薯葉片膜保護酶系統(tǒng)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2007,(3):100-103.

[19]周潔,黃璐琦,郭蘭萍,等.干旱脅迫下蒼術幼苗生理特性變化研究[J].中國中藥雜志,2008,33(19):2163-2166.

[20]李妮亞,曹翠玲.干旱對小麥幼苗誘導蛋白表達與某些生理特性的初步探討[J].西北植物學報,1997,17(2):210-216.

[21]劉玉英,易紅華,徐澤.干旱脅迫對不同茶樹品種葉綠素含量的影響[J].南方農(nóng)業(yè),2007,1(1):68-70.

[22]董守坤,趙坤,劉麗君,等.干旱脅迫對春大豆葉綠素含量和根系活力的影響[J].大豆科學,2011,30(6):949-953.

[23]何廣禮,忠乃.干旱脅迫對盆栽小黑麥生物學特性及葉綠素含量的影響[J].畜牧與飼料科學,2010,31(10):54-56.

[24]壽惠霞,朱丹華,陳彩霞,等.8個春大豆品種對旱境的反應及抗旱指標初探[J].浙江農(nóng)業(yè)科學,1991,(6):278-281.

[25]高蕾,劉麗君,董守坤,等.干旱脅迫對大豆幼苗葉片生理生化特性的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報,2009,40(8):1-4.

[26]王瑾,劉桂茹,楊學舉.PEG脅迫下小麥再生植株根系特性與抗旱性的關系[J].麥類作物學報，2006,26(3):117-119.

[27]秦玉芝,陳玨,劉明月,等.聚乙二醇模擬干旱對馬鈴薯幼苗生長與細胞膜透性的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2011,37(6):627-631.

[28]周廣生,周竹青.用隸屬函數(shù)法評價小麥的耐濕性[J].麥類作物學報,2001,21(4):34-37.

[29]栗燕,黎明,袁曉晶,等.干旱脅迫下菊花葉片的生理響應及抗旱性評價[J].石河子大學學報,2011,29(1):30-34.

[30]張朝陽,許桂芳.利用隸屬函數(shù)法對4種地被植物的耐熱性綜合評價[J].草業(yè)科學,2009,26(2):57-60.

[31]張耿,高洪文,王贊,等.偃麥草屬植物苗期耐鹽性指標篩選及綜合評價[J].草業(yè)學報,2007,16(4):55-61.

附錄

續(xù)附錄1 Continue appendix 1

品種濃度PEG株高/cmPlantheight根長/cmRootlength根系表面積/cm2RootsurfArea根系體積/cm3Rootvolume含水率WatercontentCIP393613．2CIP397035．26CIP302476．108CIP304345．102CIP304405．47CIP391930．1CIP391931．1L3DXY0%7．00±0．71a62．56±6．33a8．41±1．19a0．090±0．017a0．89±0．01A3%3．45±0．35b19．18±4．56b2．40±0．14b0．024±0．003b0．87±0．02A6%2．40±0．69c11．70±2．59c1．81±0．33bc0．015±0．001b0．85±0．03A9%2．15±0．21c4．07±2．14d0．73±0．05c0．012±0．005b0．84±0．01A0%5．40±0．26a63．14±9．33a8．88±1．61a0．100±0．022a0．89±0．01A3%5．07±0．25a8．90±1．21b1．37±0．30b0．017±0．006b0．87±0．01B6%3．35±0．21b3．24±0．34b0．67±0．01b0．011±0．001b0．85±0．01C9%2．60±0．28c3．01±0．84b0．55±0．01b0．010±0．001b0．80±0．01D0%7．80±0．72a45．66±3．73a5．81±1．51a0．052±0．002a0．92±0．01A3%5．60±0．57b42．85±3．37a5．11±0．49a0．046±0．003b0．91±0．02B6%3．33±0．65c7．04±0．15b0．93±0．17b0．015±0．004c0．87±0．02AB9%1．40±0．14d1．36±1．04c0．44±0．32b0．010±0．001d0．84±0．02B0%4．10±0．14a38．18±0．01a5．72±0．01a0．067±0．001a0．92±0．01A3%2．80±0．14b15．78±6．39b2．16±1．07b0．024±0．013b0．86±0．01B6%2．25±0．35c1．62±0．13c1．28±0．02c0．014±0．001c0．84±0．01C9%1．80±0．01d1．17±0．01c0．43±0．01d0．012±0．001c0．78±0．01D0%5．37±0．12a93．55±0．72a12．5±0．28a0．133±0．005a0．91±0．02A3%3．65±0．21b31．42±2．75b4．03±0．65b0．041±0．011b0．88±0．01A6%3．40±0．28c22．19±0．01c2．40±0．01c0．020±0．001c0．87±0．01A9%2．45±0．07d10．44±1．34d1．41±0．05d0．016±0．001c0．84±0．01A0%7．70±0．89a36．04±5．22a4．16±0．23a0．038±0．011a0．92±0．01A3%6．30±0．42b16．54±4．49b2．14±0．32b0．022±0．001b0．90±0．02A6%3．30±0．26c10．27±5．62bc1．29±0．59c0．013±0．004b0．89±0．02A9%2．75±0．07c6．70±0．40c0．83±0．06c0．009±0．001c0．89±0．01A0%5．25±0．92a67．21±6．29a8．04±0．81a0．077±0．011a0．89±0．01A3%4．40±0．01b30．23±8．47b4．18±1．12b0．046±0．012b0．88±0．03A6%4．00±0．01b7．14±2．09c0．90±0．11c0．010±0．001c0．87±0．01A9%1．90±0．14c1．97±0．01c0．43±0．01c0．008±0．001c0．82±0．02B0%14．35±0．21a60．93±2．29a7．79±0．85a0．068±0．004a0．92±0．01A3%7．45±0．49b30．69±6．17b3．41±0．11b0．018±0．008b0．90±0．02A6%4．25±0．35c21．78±0．50b2．87±0．07b0．018±0．008b0．90±0．01A9%2．90±0．28d14．98±1．30b1．54±0．25c0．013±0．003b0．83±0．01B0%9．55±0．35a64．24±1．85a7．33±2．64a0．067±0．028a0．92±0．01A3%2．50±0．28b16．27±1．17b2．93±0．09b0．022±0．002b0．89±0．01A6%2．35±0．21bc8．18±0．98c0．91±0．17b0．008±0．001b0．85±0．01B9%1．95±0．35c1．80±0．19c0．35±0．11b0．006±0．003b0．84±0．03B

注：表中所有數(shù)據(jù)均用三次重復試驗的平均值±標準誤表示。每個項目中相同大寫字母表示同一品種的不同處理在1%水平上無顯著差異。每個項目中相同小寫字母表示同一品種的不同處理在5%水平上無顯著差異。

Note: Data in table are shown as means ± SE of three times. The same capital letters in the same items are no significant difference at 1% level. The same capital letters in the same items are no significant difference at 5% level.

附錄2　PEG6000梯度脅迫下馬鈴薯試管苗生長情況

注：圖中0、3、6、9分別代表PEG6000濃度為0%、3%、6%、9%。

Note: Number 0, 3, 6, 9 in figures represent the concentration of PEG6000 0%, 3%, 6%, 9%, respectively.

Establishment of an evaluation system on drought resistance of potato plantlets based on osmotic stress

LOU Yan1,2, BAI Jiang-ping1,2, YANG Hong-yu1,3, GAO Hui-juan1,2, ZHANG Jun-lian1,3, WANG Di1,2

(1.Gansu Key Laboratory of Crop Improvement and Germplasm Enhancement/Gansu Provincial Key Laboratory ofAridlandCropScience,Lanzhou,Gansu730070,China;2.CollegeofAgronomy,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China;3.CollegeofHorticulture,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou,Gansu730070,China)

To explore the physiological and biochemical mechanism of drought resistance and establish an efficient drought-resistant evaluation system on potato plantlets, the effect of the PEG (polyethylene glycol 6000) simulated drought stress on the physiological and biochemical parameters for plantlets of potato varieties including CIP 397098.12, CIP 391180.6, CIP 391724.1, CIP 392745.7, CIP 392759.1, CIP 393613.2, CIP 397035.26, CIP 302476.108, CIP 304345.102, CIP 304405.47, CIP 391930.1, CIP 391931.1, Longshu3 and Atlantic, and the drought-resistant abilities of testing materials were comprehensively evaluated using the method of Subordinate Function Analysis. The results showed that increase of PEG concentration inhibited the growth of potato seedlings, especially the length of root system that was seriously affected. When 9% PEG was applied, five growth indicators of the samples, such as plant height, root length, etc., were significantly lower than those in the control samples. Therefore, 9% PEG6000 was the optimal concentration to simulate water stress for potato seedlings. According to the value of the comprehensive evaluation, drought resistance of these varieties from strong to weak could be ranked as follows: Longshu3>CIP 391930.1>CIP 397098.12>CIP 391931.1>CIP 304405.47>CIP 392759.1>CIP 397035.26>CIP 393613.2>CIP 302476.108>CIP 304345.102>CIP 391180.6>Atlantic>CIP 391724.1>CIP 392745.7.

potato; water stress; physiological and biochemical indicators; subordinate function method

1000-7601(2016)05-0015-12

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.05.03

2015-06-08

科技部國際科技合作項目(2014DFG31570)；甘肅科技基金(1308RJZA131，1308RJIA005)；蘭州科技研究項目(2013-4-156)

婁艷(1989—)，女，甘肅臨夏人，碩士，主要從事馬鈴薯遺傳育種研究。 E-mail:lou-yan0931@163.com。

白江平(并列第一作者)，男，甘肅天水人，副教授，碩士生導師，研究方向為作物遺傳育種。E-mail:baijp@gsau.edu.cn。

王蒂(1955-)，男，陜西長安人，教授，博士生導師，主要從事作物遺傳育種研究。 E-mail: wangd@gsau.edu.cn。

S332.1

A