薏苡種質(zhì)資源成株期抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選

汪 燦周棱波張國兵張立異徐 燕高 旭姜 訥邵明波,*

1貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱糧研究所, 貴州貴陽 550006;2貴州粱豐農(nóng)業(yè)科技有限公司, 貴州貴陽 550006

薏苡種質(zhì)資源成株期抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選

汪 燦1,2,**周棱波1,2,**張國兵1,2張立異1徐 燕1高 旭1姜 訥1邵明波1,2,*

1貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱糧研究所, 貴州貴陽 550006;2貴州粱豐農(nóng)業(yè)科技有限公司, 貴州貴陽 550006

以50份薏苡種質(zhì)為材料, 設(shè)置正常灌水和干旱脅迫2個(gè)處理, 測定株高、莖粗、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、分蘗數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、千粒重和產(chǎn)量, 采用抗旱性度量值(D值)、綜合抗旱系數(shù)(CDC值)、加權(quán)抗旱系數(shù)(WDC)、相關(guān)分析、頻次分析、主成分分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析、隸屬函數(shù)分析、聚類分析和逐步回歸分析相結(jié)合的方法, 對(duì)其進(jìn)行成株期抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選。結(jié)果表明, 各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)及關(guān)聯(lián)程度各異。6個(gè)公因子可代表薏苡抗旱性90.80%的原始數(shù)據(jù)信息量?；贒值、CDC值和WDC值的供試薏苡種質(zhì)抗旱性排序相近。供試薏苡種質(zhì)產(chǎn)量抗旱系數(shù)(Y值)與D值、CDC值和WDC值均呈極顯著正相關(guān)。篩選出成株期抗旱性強(qiáng)的薏苡種質(zhì)有yy18-1、yy03-8和粱豐薏14-2。分蘗數(shù)、單株粒重和千粒重可作為薏苡種質(zhì)資源成株期抗旱性評(píng)價(jià)的直觀指標(biāo)。

薏苡; 成株期; 抗旱性; 抗旱指標(biāo); 綜合評(píng)價(jià)

薏苡(Coxi lacryma-jobi L.)是禾本科(Gramineae) 薏苡屬(Coix)一年生草本植物, 是傳統(tǒng)藥食兼用經(jīng)濟(jì)作物, 因其具有極高的營養(yǎng)價(jià)值和重要的藥用價(jià)值, 越來越受到人們的喜愛[1-2]。薏苡主要食用和藥用部位為種仁, 是一種高蛋白質(zhì)、中脂肪、中糖的綠色食品, 具有健脾利濕、除脾止瀉、清熱解毒等功效, 其營養(yǎng)堪稱“禾本科植物之王”[3-4]。我國是薏苡的生產(chǎn)大國, 主產(chǎn)區(qū)集中在西南和華南地區(qū), 其中以貴州省興仁縣種植面積最大, 是全國乃至東南亞地區(qū)的薏苡加工銷售集散地[5-6]。隨著全球氣候的變暖和生態(tài)平衡的破壞, 干旱已成為我國乃至世界廣大糧食產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長期面臨的主要制約因素[7]。在我國的大多數(shù)薏苡產(chǎn)區(qū), 雖然雨量充沛, 但雨量不均, 土壤保水能力較差, 具不同程度春旱和伏旱的威脅, 干旱已成為制約薏苡生產(chǎn)的主要限制條件[8]。因此, 對(duì)薏苡種質(zhì)資源進(jìn)行成株期抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選, 對(duì)薏苡抗旱育種、抗旱資源利用及品種的生產(chǎn)應(yīng)用與合理布局具有重要意義。作物抗旱性屬于復(fù)雜的數(shù)量性狀, 由多基因遺傳控制, 受環(huán)境條件影響較大[9]。作物抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選需要將形態(tài)、生理、產(chǎn)量等指標(biāo)相結(jié)合, 對(duì)各個(gè)時(shí)期進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[10]。因此, 簡單有效的鑒定指標(biāo)及其評(píng)價(jià)方法的合理選擇是作物抗旱性鑒定的關(guān)鍵[11-12]。長期以來, 國內(nèi)外學(xué)者在作物抗旱性方面開展了大量研究工作, 提出了多種抗旱性鑒定方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)[13-16]。近年來, 隨著作物抗旱性研究的發(fā)展, 采用相關(guān)分析、頻次分析、主成分分析、隸屬函數(shù)分析、聚類分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析和逐步回歸分析等相結(jié)合的方法綜合評(píng)價(jià), 可以避免單一指標(biāo)的片面性和不穩(wěn)定性, 已在綠豆[17-19]、大豆[20-21]、胡麻[22-24]、谷子[25-26]、高粱[27-28]、油菜[29-30]、棉花[31]等作物抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選上被廣泛應(yīng)用。目前, 關(guān)于薏苡種質(zhì)資源抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選的研究鮮見報(bào)道, 僅有陳寧和錢曉剛[8]對(duì) 9份薏苡種質(zhì)萌發(fā)期抗旱性能的初步探索。為此, 本研究在旱棚條件下研究了50份薏苡種質(zhì)的株高、莖粗、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、分蘗數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、千粒重和產(chǎn)量的變化, 以期為薏苡抗旱育種、抗旱機(jī)制及干旱調(diào)控緩解機(jī)制的研究提供基礎(chǔ)材料與評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

薏苡種質(zhì)50份, 包括野生種3份、國審品種2份、黔薏苡1號(hào)選系3份、黔薏苡2號(hào)選系3份、云南地方品種3份、廣西地方品種5份、四川地方品種3份、盤縣地方品種10份、晴隆地方品種5份、興仁地方品種5份、正安地方品種4份、安龍地方品種4份(表1)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2015—2016連續(xù)2年在貴州省旱糧研究所旱棚內(nèi)進(jìn)行田間試驗(yàn)。試驗(yàn)地土壤為黃壤土, 含有機(jī)質(zhì)27.93 g kg–1、全氮1.45 g kg–1、全磷1.01 g kg–1、全鉀14.23 g kg–1、堿解氮93.1 mg kg–1、有效磷31.33 mg kg–1、速效鉀656.67 mg kg–1, pH 7.6。

設(shè)正常灌水(CK)和干旱脅迫(T) 2個(gè)處理, 3次重復(fù), 對(duì)各處理供試材料采用隨機(jī)區(qū)組排列, 小區(qū)面積10 m2(2.5 m × 4.0 m), 行距50 cm, 穴距20 cm,每穴留苗2株, 種植5行, 小區(qū)之間留一空行, 區(qū)組間隔60 cm, 播種行與區(qū)組走向垂直, 試驗(yàn)地四周播種3行保護(hù)行, 分別于2015年4月15日和2016年4月12日人工直播。播種前施總養(yǎng)分≥45%的高效復(fù)合肥(含N 14%、P2O516%、K2O 15%) 300 kg hm–2作為種肥。小區(qū)之間埋40 cm深的透明塑料薄膜防水。干旱脅迫處理分別于播種前和苗期灌水至田間持水量的80.0% (16.5%絕對(duì)含水量), 之后不再灌水,使其充分受旱。對(duì)照處理按當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)管理, 分別于播種前、苗期、孕穗期、抽穗期和灌漿期灌水至田間持水量的80.0% (16.5%絕對(duì)含水量), 以滿足正常生長發(fā)育的水分需求。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

于成熟期收獲前3 d, 從每小區(qū)隨機(jī)選擇10株植株, 量取主莖自地面至植株頂端總苞的距離, 即為株高(plant height, PH); 用游標(biāo)卡尺量取主莖中部最長節(jié)間中部的直徑(不包括葉鞘), 即為莖粗(culm diameter, CD); 調(diào)查植株地上部節(jié)位葉芽萌生的能夠結(jié)實(shí)的一級(jí)分枝數(shù)目, 即為分枝數(shù)(branch number, BN); 調(diào)查主莖具有的可見實(shí)際節(jié)數(shù), 即為主莖節(jié)數(shù)(culm node number, CNN); 調(diào)查單株一級(jí)分蘗總數(shù)(包括有效分蘗和無效分蘗), 即為分蘗數(shù)(tiller number, TN)。人工脫粒后調(diào)查單株粒數(shù)(grain number per plant, GNPP), 待自然充分干燥后測定單株粒重(grain weight per plant, GWPP)、千粒重(1000-grain weight, TGW)和產(chǎn)量(yield, Y)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用Microsoft Excel 2013整理數(shù)據(jù), 用SPSS 19統(tǒng)計(jì)分析。以2015和2016兩年的平均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù), 參照蘭巨生[32]、尹利等[33]、祁旭升等[22]、張彥軍等[23]、羅俊杰等[24]的方法, 采用配對(duì)處理 t檢驗(yàn)對(duì)各指標(biāo)測定值進(jìn)行平均數(shù)差異顯著性檢測。按公式(1)和(2)分別計(jì)算單項(xiàng)抗旱系數(shù)(drought resistance coefficient, DC)和綜合抗旱系數(shù)(comprehensive drought resistance coefficient, CDC)。式中xi和CKi分別表示干旱脅迫和正常灌水處理的指標(biāo)測定值。

表1 50份薏苡種質(zhì)信息Table 1 Information of 50 accessions of Job’s tears germplasm

針對(duì)各指標(biāo)DC值, 進(jìn)行簡單相關(guān)分析、連續(xù)變數(shù)次數(shù)分布統(tǒng)計(jì)分析和主成分分析。按公式(3)、(4)和(5)分別計(jì)算因子權(quán)重系數(shù)(ωi)、各基因型各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值[μ(xi)]和抗旱性度量值(drought resistance comprehensive evaluation value, D)。式中Pi為第i個(gè)綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)率, 表示第i個(gè)指標(biāo)在所有指標(biāo)中的重要程度, xi、ximax和ximin分別表示第i個(gè)綜合指標(biāo)及第i個(gè)綜合指標(biāo)的最大值和最小值。

以各指標(biāo)DC值為比較序列, D值為參考序列進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析, 獲得各指標(biāo)DC值與D值間的關(guān)聯(lián)度(γD), 按公式(6)和(7)分別計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)[ωi(γ)]和加權(quán)抗旱系數(shù)(weight drought resistance coefficient, WDC)。式中γi為各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度。

以各指標(biāo)DC值為比較序列, WDC值為參考序列進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析, 獲得各指標(biāo)DC值與WDC值間的關(guān)聯(lián)度(γWDC)。最后針對(duì)供試薏苡種質(zhì)D值, 采用歐氏距離和加權(quán)配對(duì)算術(shù)平均法(weighted pair group method average, WPGMA)進(jìn)行聚類分析, 劃分抗旱級(jí)別, 并分別以D值、CDC值和WDC值為參考序列, 對(duì)各指標(biāo)DC值進(jìn)行逐步回歸分析, 求取回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試種質(zhì)的代表性及其指標(biāo)測定值分析

干旱脅迫對(duì)供試種質(zhì)各指標(biāo)測定值均有顯著影響, 處理間和種質(zhì)間的差異均達(dá)顯著水平(表2)。種質(zhì)間變異系數(shù)介于0.071～0.478之間, 說明本試驗(yàn)所選薏苡種質(zhì)類型豐富, 所選指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)較敏感, 干旱脅迫處理效果好, 具有較好的代表性。此外, 供試種質(zhì)各指標(biāo)在干旱脅迫和正常灌水處理下測定值的相關(guān)系數(shù)介于0.174～0.848之間, 進(jìn)一步說明各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感性存在差異, 采用各指標(biāo)測定值難以直接考察其抗旱性。

2.2 單項(xiàng)指標(biāo)分析

與正常灌水處理相比, 供試種質(zhì)在干旱脅迫處理后, 各指標(biāo)均發(fā)生不同程度變化(表3)。同一指標(biāo)各種質(zhì)的 DC值差異明顯, 變異系數(shù)介于 0.216～0.372之間, 但不同種質(zhì)間DC值所反映的抗旱性不同, 且同一種質(zhì)各指標(biāo)的DC值存在較大差異, 說明各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感性各異。

相關(guān)分析表明(表4), 各指標(biāo)都至少與一個(gè)其他指標(biāo)呈顯著或極顯著相關(guān)。其中, 產(chǎn)量與主莖節(jié)數(shù)、分蘗數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和千粒重呈極顯著正相關(guān), 與莖粗呈顯著正相關(guān), 與株高和分枝數(shù)不相關(guān)。此外, 同一區(qū)間各指標(biāo)DC值分布次數(shù)和頻率相差較大(表5)。DC ＞ 0.6的株高、莖粗、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、分蘗數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、千粒重和產(chǎn)量的分布頻率分別為62%、62%、72%、70%、60%、66%、48%、44%和72%, 各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫的敏感性由強(qiáng)至弱依次為千粒重、單株粒重、分蘗數(shù)、莖粗、株高、單株粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、產(chǎn)量和分枝數(shù)。因此, 直接采用這些指標(biāo)會(huì)由于指標(biāo)間信息重疊,很難客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各種質(zhì)的抗旱性, 從而影響抗旱鑒定結(jié)果。

2.3 主成分分析

各因子特征值中前6個(gè)因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)90.80%, 其特征根λ ＞ 0.530 (表6)。因此, 抽取前6個(gè)因子, 將具有相同本質(zhì)的變量歸為一類, 可將原來各單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成6個(gè)新的相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)(分別用F1、F2、F3、F4、F5和F6表示)。F1在單株粒數(shù)上有較高載荷量, F2在分枝數(shù)、分蘗數(shù)和產(chǎn)量上有較高載荷量, F3在株高和單株粒重上有較高載荷量, F4在千粒重上有較高載荷量, F5在莖粗上有較高載荷量, F6在主莖節(jié)數(shù)上有較高載荷量。

2.4 供試種質(zhì)抗旱性的綜合評(píng)價(jià)

表2 干旱脅迫和正常灌水條件下供試薏苡種質(zhì)各指標(biāo)測定值及其均值差異性分析Table 2 Measured values of all indices in tested Job’s tears germplasm under drought stress and normal irrigation and its mean variance analysis

(續(xù)表2)

(續(xù)表3)

表4 供試薏苡種質(zhì)各指標(biāo)抗旱系數(shù)的相關(guān)性Table 4 Correlation coefficients between drought resistance coefficients of all indices in tested Job’s tears germplasm

表5 供試薏苡種質(zhì)各指標(biāo)抗旱系數(shù)在不同區(qū)間的分布Table 5 Distributions in different DC intervals for drought resistance coefficients of all indices in tested Job’s tears germplasm

表6 供試薏苡種質(zhì)各指標(biāo)主成分的特征向量及貢獻(xiàn)率Table 6 Eigenvectors and contribution rates of principal components of all indices in tested Job’s tears germplasm

供試種質(zhì)CDC 值和WDC 值分別介于0.246～0.957 之間和0.244～0.956 之間, 平均值分別為0.644 和0.640, 變異系數(shù)分別為0.179 和0.182,根據(jù)CDC值和WDC值的大小對(duì)供試種質(zhì)進(jìn)行抗旱性排序, 其結(jié)果基本相同(表 7)。其中, 抗旱性強(qiáng)的種質(zhì)有yy18-1、yy03-8和粱豐薏14-2, 抗旱性弱的種質(zhì)有yy19-8和yy12-7, 其余種質(zhì)介于兩者之間。

表7 供試薏苡種質(zhì)抗旱性評(píng)價(jià)的CDC值、WDC值及D值Table 7 CDC value, WDC value, and D value of drought resistance evaluation in tested Job’s tears germplasm

供試種質(zhì)D值介于0.304～0.804之間, 平均值為0.562, 變異系數(shù)為0.178, 根據(jù)D值的大小對(duì)供試種質(zhì)進(jìn)行抗旱性排序, 其抗旱性強(qiáng)的種質(zhì)有 yy18-1、yy03-8和粱豐薏14-2, 抗旱性弱的種質(zhì)有yy19-8和yy12-7, 其余種質(zhì)介于兩者之間(表7)。這與基于CDC值和WDC值的供試種質(zhì)抗旱性評(píng)價(jià)結(jié)果基本吻合。

(續(xù)表7)

2.5 灰色關(guān)聯(lián)度分析

各指標(biāo)DC值與D值間的關(guān)聯(lián)度大小依次為千粒重、單株粒重、單株粒數(shù)、分蘗數(shù)、莖粗、株高、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)和產(chǎn)量(表8)。說明各指標(biāo)DC值與 D值的密切程度依次為千粒重、單株粒重、單株粒數(shù)、分蘗數(shù)、莖粗、株高、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)和產(chǎn)量。這與各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感性基本吻合。

各指標(biāo)DC值與WDC值間的關(guān)聯(lián)度大小依次為千粒重、單株粒數(shù)、單株粒重、莖粗、分蘗數(shù)、分枝數(shù)、株高、主莖節(jié)數(shù)和產(chǎn)量(表 8)。說明各指標(biāo)DC值與WDC值的密切程度依次為千粒重、單株粒數(shù)、單株粒重、莖粗、分蘗數(shù)、分枝數(shù)、株高、主莖節(jié)數(shù)和產(chǎn)量。這與各指標(biāo)DC值與D值的密切程度基本吻合。

2.6 聚類分析及抗旱級(jí)別的劃分

表8 供試薏苡種質(zhì)各指標(biāo)DC值與D值和WDC值的關(guān)聯(lián)度及各指標(biāo)權(quán)重Table 8 Correlation degree between DC value of all indices and D value together with WDC value and indices weight in tested Job’s tears germplasm

在λ = 10處將50份供試種質(zhì)分為5類(圖1)。其中第 I類為高度抗旱型種質(zhì), 有 yy18-1、yy03-8和粱豐薏14-2共3份, 占總數(shù)的6%; 第II類為抗旱型種質(zhì), 共20份, 占總數(shù)的40%; 第III類為中等抗旱型種質(zhì), 共19份, 占總數(shù)的38%; 第IV類為敏感型種質(zhì), 共6份, 占總數(shù)的12%; 第V類為高度敏感型種質(zhì), 有yy19-8和yy12-7共2份, 占總數(shù)的4%。

根據(jù)供試種質(zhì)的抗旱性聚類分析及抗旱級(jí)別劃分結(jié)果, 對(duì)供試種質(zhì)抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì),結(jié)果表明(表9), 除分枝數(shù)和主莖節(jié)數(shù)外, 其余指標(biāo)的隸屬函數(shù)值、CDC值、D值和WDC值均隨抗旱級(jí)別的升高而增大。此外, CDC值、D值和WDC值在不同抗旱級(jí)別上的差異較大, 可為其他薏苡種質(zhì)抗旱級(jí)別的劃分提供依據(jù)。

2.7 抗旱指標(biāo)的篩選

分別以D值、CDC值和WDC值為參考序列, 對(duì)各指標(biāo)DC值進(jìn)行逐步回歸分析, 得到的3個(gè)回歸方程的決定系數(shù)R2≈ 1, F檢驗(yàn)均達(dá)極顯著水平(表10)。說明模型擬合度好, 回歸方程最優(yōu), 其解釋能力強(qiáng),預(yù)測精度高, 用這 3個(gè)方程進(jìn)行薏苡種質(zhì)資源成株期抗旱性評(píng)價(jià)效果好。

根據(jù) D值與各指標(biāo) DC值的回歸方程可知(表10), 在薏苡種質(zhì)資源成株期抗旱性鑒定中, 有選擇性地測定與 D值密切相關(guān)的指標(biāo), 如分蘗數(shù)、單株粒重和千粒重, 可有效鑒定薏苡種質(zhì)資源的抗旱性,從而使鑒定工作簡化。此外, 相關(guān)分析還表明, 供試種質(zhì)產(chǎn)量、D值、CDC值和WDC值兩兩之間均呈極顯著正相關(guān)。

3 討論

3.1 薏苡種質(zhì)資源成株期抗旱性評(píng)價(jià)方法的選擇

作物抗旱性的綜合評(píng)價(jià)需要選擇適宜的評(píng)價(jià)指標(biāo), 多指標(biāo)多方法相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)比較可靠[34-37]。對(duì)于作物抗旱性評(píng)價(jià)的方法, 大多數(shù)采用等權(quán)重的評(píng)價(jià)方法, 卻忽視了各項(xiàng)指標(biāo)的不同重要程度。本研究采用D值、CDC值和WDC值等綜合評(píng)價(jià)指標(biāo),結(jié)合單項(xiàng)指標(biāo)抗旱系數(shù)、相關(guān)分析、頻次分析、主成分分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析、隸屬函數(shù)分析、聚類分析及逐步回歸分析, 對(duì)薏苡種質(zhì)資源成株期的抗旱性綜合評(píng)價(jià)值作出評(píng)判, 消除因各指標(biāo)單位不同帶來的差異, 同時(shí)結(jié)合指標(biāo)變異系數(shù)來確定每一個(gè)指標(biāo)在抗旱性評(píng)價(jià)體系中的權(quán)重, 對(duì)與抗旱性相關(guān)密切的指標(biāo)分配較高的比重, 以 D值為評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法, 既考慮了各指標(biāo)的重要性, 又考慮到各指標(biāo)間的相互關(guān)系, 評(píng)價(jià)結(jié)果客觀、可靠。

3.2 薏苡種質(zhì)資源成株期抗旱性的鑒定

作物抗旱性鑒定的最終結(jié)果是要?jiǎng)澐止┰嚪N質(zhì)的抗旱等級(jí), 以此來判定其抗旱能力[29]。目前, 關(guān)于薏苡種質(zhì)資源成株期抗旱性鑒定的研究還未見報(bào)道。在本研究中, 針對(duì) D值, 將供試薏苡種質(zhì)劃分為高度抗旱型種質(zhì)、抗旱型種質(zhì)、中等抗旱型種質(zhì)、敏感型種質(zhì)和高度敏感型種質(zhì) 5類, 這與趙美令[38]在玉米上的研究結(jié)果基本一致。此外, 在本研究中,鑒定出抗旱性強(qiáng)的種質(zhì)有yy18-1、yy03-8和粱豐薏14-2, 抗旱性弱的種質(zhì)有 yy19-8和 yy12-7, 其余種質(zhì)介于兩者之間。這些成株期抗旱性強(qiáng)的薏苡種質(zhì)可為薏苡抗旱育種、抗旱機(jī)理及干旱調(diào)控緩解機(jī)制的研究提供基礎(chǔ)材料。

表9 供試薏苡種質(zhì)抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)Table 9 Classification of drought resistance evaluation indices in tested Job’s tears germplasm

3.3 薏苡種質(zhì)資源成株期抗旱指標(biāo)的篩選

作物的抗旱性是復(fù)雜的數(shù)量性狀, 是眾多因素、多種機(jī)制共同作用的結(jié)果, 最終通過各種指標(biāo)在不同生育時(shí)期的一系列變化表現(xiàn)出來[29]。因此,指標(biāo)的合理選擇是作物抗旱性鑒定的關(guān)鍵。目前,國內(nèi)外學(xué)者在作物成株期抗旱指標(biāo)篩選方面開展了大量研究工作, 并針對(duì)不同的作物篩選出了不同的抗旱指標(biāo)[19,21-22,24-25]。本研究中, 由于各指標(biāo)受干旱脅迫影響的程度不同, 且各指標(biāo)間存在一定程度的相關(guān)性。因此, 直接利用這些指標(biāo)很難客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各種質(zhì)的抗旱性, 從而影響抗旱性鑒定結(jié)果。各指標(biāo)與D值的密切程度與各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感性及各指標(biāo)與 WDC值的密切程度基本吻合。通過逐步回歸分析, 得到與 D值密切相關(guān)的指標(biāo)有分蘗數(shù)、單株粒重和千粒重, 且產(chǎn)量與分蘗數(shù)、單株粒重和千粒重呈極顯著正相關(guān)。因此, 分蘗數(shù)、單株粒重和千粒重可作為薏苡種質(zhì)資源成株期簡單、直觀的抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

4 結(jié)論

干旱脅迫對(duì)薏苡種質(zhì)資源成株期各指標(biāo)均有極顯著影響。篩選出成株期抗旱性強(qiáng)的薏苡種質(zhì)分別為yy18-1、yy03-8和粱豐薏14-2, 可為薏苡抗旱育種、抗旱機(jī)理及干旱調(diào)控緩解機(jī)制的研究提供基礎(chǔ)材料。分蘗數(shù)、單株粒重和千粒重可作為薏苡種質(zhì)資源成株期簡單、直觀的抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

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Identification and Indices Screening of Drought Resistance at Adult Plant Stage in Job’s Tears Germplasm Resources

WANG Can1,2,**, ZHOU Ling-Bo1,2,**, ZHANG Guo-Bing1,2, ZHANG Li-Yi1, XU Yan1, GAO Xu1, JIANG Ne1, and SHAO Ming-Bo1,2,*

1Institute of Upland Food Crops, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang 55006, China;2Guizhou Liangfeng Agricultural Science and Technology Co., Ltd., Guiyang 550006, China

Drought is one of the major problems for Job’s tears production. The plant height, culm diameter, branch number, culm node number, tiller number, grain number per plant, grain weight per plant, 1000-grain weight, and yield of 50 accessions of Job’s tears germplasm were measured in normal irrigation and drought stress treatments. Drought resistance comprehensive evaluation value (D value), comprehensive drought resistance coefficient (CDC value), and weight drought resistance coefficient (WDC value) were used in correlation analysis, frequency analysis, principal component analysis, grey relational analysis, subordinate function analysis, clustering analysis, and stepwise regression analysis to identify and screen drought resistance indices at adult plant stage of tested Job’s tears germplasm. There were differences in response to drought stress and correlations between all indices. Six common factors could represent 90.80% of the original information of Job’s tears drought resistance data. The ranks of drought resistance of tested Job’s tears germplasm based on D value, CDC value, and WDC value were similar. The yield drought resistance coefficient (Y value) of tested Job’s tears germplasm had significant and positive correlation with D value, CDC value, and WDC value. Liangfengyi 14-2, yy03-8, and yy18-1 were identified as drought resistant Job’s tears germplasm at adult plant stage. Tiller number, grain weight per plant, and 1000-grain weight could be used as the intuitive identification indices for drought resistance in Job’s tears germplasm resources at adult plant stage.

Job’s tears; Adult plant stage; Drought resistance; Drought resistance indices; Comprehensive evaluation

(

): 2017-01-14; Accepted(接受日期): 2017-04-20; Published online(網(wǎng)絡(luò)出版日期): 2017-04-27.

10.3724/SP.J.1006.2017.01381

本研究由貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合機(jī)農(nóng)字[2013]4025號(hào))和貴州省農(nóng)業(yè)動(dòng)植物育種專項(xiàng)資金項(xiàng)目(黔農(nóng)育專字[2012]023號(hào))資助。

This study was supported by the Guizhou Agricultural Research Plan Project (QKHJNZ[2013]4025) and the Special Funds for Guizhou

Agricultural Animal and Plant Breeding (QNYZZ[2012]023).

*通訊作者(Corresponding author): 邵明波, E-mail: 563189433@qq.com**同等貢獻(xiàn)(Contributed equally to the work)

聯(lián)系方式: 汪燦, E-mail: wangc.1989@163.com; 周棱波, E-mail: 81977709@qq.com

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20170427.0948.004.html