不同水分脅迫處理對(duì)陸地棉核心種質(zhì)資源的影響

李江博 高文舉 運(yùn)曉東 趙杰銀 耿世偉 韓春斌 陳全家 陳琴

摘要：為研究不同水分脅迫下陸地棉對(duì)干旱的響應(yīng)能力并篩選棉花抗旱關(guān)鍵指標(biāo)和優(yōu)異抗旱種質(zhì)資源，選取30份陸地棉核心種質(zhì)為試驗(yàn)材料，以全生育期正常灌水處理為對(duì)照，設(shè)置播種后和花鈴期各澆水1次和花鈴期斷水2次2種脅迫處理，在蕾期、花鈴期和吐絮期測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)，通過(guò)描述性統(tǒng)計(jì)分析、差異分析、主成分分析和相關(guān)性分析，采用抗旱綜合度量值（D）進(jìn)行各材料的抗旱性評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，干旱脅迫對(duì)不同棉花材料的生長(zhǎng)發(fā)育均有不同程度的影響，播種后和花鈴期各澆一水處理的D 值離散較大（0.285～0.774），能更清晰地區(qū)分不同品種的抗旱性。利用D 值可將30份材料分為4類(lèi)：第Ⅰ類(lèi)為抗旱材料，包括‘中棉所41‘新陸早7號(hào)等6個(gè)品種；第Ⅱ類(lèi)為中抗材料，包括‘晉棉46‘新陸早31號(hào)等11個(gè)品種；第Ⅲ類(lèi)為敏感材料，包括‘中棉所17‘魯1138等5個(gè)品種；第Ⅳ類(lèi)為高敏材料，包括‘新陸中8號(hào)‘酒棉8號(hào)等8個(gè)品種。果枝始節(jié)數(shù)、果枝數(shù)、株高、皮面產(chǎn)量和衣分5個(gè)指標(biāo)對(duì)干旱較為敏感，可作為棉花抗旱評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)。以上研究結(jié)果可為棉花抗旱育種提供參考。

關(guān)鍵詞：棉花；水分脅迫；隸屬函數(shù)；抗旱指標(biāo)；抗旱性評(píng)價(jià)

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.0732

中圖分類(lèi)號(hào)：S562 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008‐0864（2024）03‐0026‐14

中國(guó)是全球最大的棉花生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，棉花產(chǎn)業(yè)對(duì)中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。新疆是我國(guó)最大的棉花種植區(qū)，棉花是新疆主要的經(jīng)濟(jì)作物，棉花種植面積占新疆農(nóng)業(yè)總面積的1/3以上[1‐2]。隨著全球氣候變暖和環(huán)境日益惡化，持續(xù)干旱、土地荒漠化、大氣污染、水污染等問(wèn)題極大影響了我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要限制因子是干旱缺水，干旱對(duì)農(nóng)業(yè)造成的損失相當(dāng)于其他非生物自然災(zāi)害造成損失的總和，雖然棉花是相對(duì)比較抗旱的作物，但干旱仍會(huì)對(duì)棉花的品質(zhì)和產(chǎn)量產(chǎn)生一定影響[3]。為了降低干旱缺水對(duì)棉花生產(chǎn)造成的損失，必需加快培育高產(chǎn)抗旱品種，這是降低干旱影響的一種有效方法[4]。增強(qiáng)棉花抗旱性有助于提高棉花植株的水分利用效率，從而提高棉花產(chǎn)量，減少因干旱造成的直接經(jīng)濟(jì)損失。因此，篩選和鑒定抗旱性強(qiáng)的親本資源材料對(duì)棉花抗旱品種培育有重要意義。

棉花種質(zhì)資源收集與保存數(shù)量日益增加，使得高效利用這些資源變得十分困難，因此對(duì)種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)顯得越來(lái)越重要。Frankel等[5]于1984年首次提出了核心種質(zhì)的概念，即以最少數(shù)量的遺傳資源最大限度地代表整個(gè)資源群體的遺傳多樣性及整個(gè)群體的地理分布，以此來(lái)提高種質(zhì)資源的利用效率。核心種質(zhì)遴選了不同地理位置的材料、表型性狀變異廣泛的材料、品種之間具有差異（野生種/馴化種/地方品種等）的材料。材料的選擇直接決定了核心種質(zhì)的表型和遺傳變異組成，因此，核心種質(zhì)的選擇應(yīng)盡可能地保證種質(zhì)資源的遺傳多樣性。

單一的指標(biāo)和單一的評(píng)價(jià)方法只能反映脅迫條件下某一性狀對(duì)干旱的敏感性，而不能有效地反映干旱脅迫下作物的綜合表現(xiàn)?？购敌跃C合度量值（drought resistance comprehensive evaluation value，D）是使用多個(gè)性狀的加權(quán)隸屬函數(shù)值，其整合了不同性狀的抗旱系數(shù)[6‐7]，能有效反映干旱脅迫下農(nóng)作物的綜合性能。這種綜合評(píng)價(jià)方法已在多種作物中應(yīng)用[8-15]，已有30個(gè)性狀被作為耐旱性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。這些指標(biāo)被廣泛用于小麥、棉花和玉米的抗旱性研究[16-18]。本研究設(shè)置2種水分脅迫處理，基于12個(gè)性狀對(duì)棉花的抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)2種脅迫方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，以探究2種脅迫之間的差異，通過(guò)綜合分析法篩選抗旱種質(zhì)和關(guān)鍵性狀。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

在課題組前期研究[19-21]基礎(chǔ)上，根據(jù)Frankel等[5]對(duì)核心種質(zhì)的定義，以不同地理來(lái)源、表型變異廣泛為原則，本研究選取了來(lái)自國(guó)內(nèi)3大棉區(qū)（西北內(nèi)陸4 份、長(zhǎng)江流域3 份、黃河流域13 份）的20份種質(zhì)資源和來(lái)自國(guó)外5個(gè)地區(qū)（美國(guó)6份、澳大利亞1份、非洲1份、法國(guó)1份、保加利亞1份）的10份種質(zhì)資源。不同材料的12個(gè)表型性狀在正常處理下變異系數(shù)在8.47%～30.64%。本研究的30份棉花種質(zhì)資源（表1）均由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室收集并提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2020 年4—10 月在新疆沙灣市（44°31′N(xiāo)、85°41′E）進(jìn)行。沙灣市屬于大陸性中溫帶干旱氣候區(qū)，年有效積溫較大。無(wú)霜期164～173 d，最長(zhǎng)190 d。年均降雨量174.3 mm，年均降雪量74.3 mm。沙灣市獨(dú)特的光熱資源和晝夜溫差為棉花的生長(zhǎng)發(fā)育提供了有利條件。

田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)為1膜3行種植，膜幅1.80 m，種植行距76 cm，行長(zhǎng)3.14 m。設(shè)置正常灌水處理（CK）、干旱脅迫處理Ⅰ（W1）和干旱脅迫處理Ⅱ（W2），每個(gè)處理2次重復(fù)。正常灌水處理：在棉花播種后1 d（4月中旬）灌水1次，灌水時(shí)間和灌水量同干旱脅迫處理，其后灌地9次。干旱脅迫處理Ⅰ：在棉花播種后1 d（4月中旬）灌水1次，花鈴期再灌水1次。干旱脅迫處理Ⅱ：在棉花的花鈴期（當(dāng)?shù)貢r(shí)間7月5日）停水2次（停水周期10 d），其余灌溉時(shí)間（7月25日后）和灌水量同正常處理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

于蕾期測(cè)定果枝始節(jié)數(shù)（the frist node fruitbranch，F(xiàn)NFB）和始節(jié)高度（height of the frist nodefruit branch，HFNFB）。始節(jié)高度（HFNFB）為棉花現(xiàn)蕾后從子葉節(jié)至第1果枝節(jié)位的高度。

花期測(cè)定果枝數(shù)（fruit branch，F(xiàn)B）、株高（plant height，PH）、上五果枝葉片數(shù)（leaves on topfive fruit branches number，LTFFBN）、主莖葉片數(shù)（main stem leaves number，MSLN）、開(kāi)花數(shù)（flowernumber，F(xiàn)N）、棉鈴數(shù)（boll number，BN）。果枝數(shù)（FB）為棉株主莖果枝數(shù)量，株高（PH）為棉株子葉節(jié)到主莖頂端的主莖高度，上五果枝葉片數(shù)（LTFFBN）為棉株上五臺(tái)果枝葉片數(shù)量，主莖葉片數(shù)（MSLN）為棉株主莖葉片數(shù)量，盛花期記錄每日開(kāi)花數(shù)（FN），吐絮期記錄棉株結(jié)鈴數(shù)（BN）。

吐絮期測(cè)定籽棉產(chǎn)量（cotton seed yield，CSY）、皮棉產(chǎn)量（cotton lint yield，CLY）、衣分（lint percent，LP）、單株產(chǎn)量（yield per plant，YPP）。籽棉產(chǎn)量（CSY）為收獲20鈴直接稱重為籽棉重，皮棉產(chǎn)量（CLY）為軋花后稱取20鈴棉絮質(zhì)量為皮棉產(chǎn)量，完整收獲5株植株的所有棉鈴，其籽棉產(chǎn)量的均值記作該品種的單株產(chǎn)量（YPP）。

從每個(gè)處理的2個(gè)重復(fù)中連續(xù)選擇3株長(zhǎng)勢(shì)均勻的植株進(jìn)行測(cè)量，按照《棉花種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[22]中的方法對(duì)30份種質(zhì)材料的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查記錄。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2013進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算；用SPSS 25.0 進(jìn)行主成分分析（principal componentanalysis，PCA）；用R-4.0.5 進(jìn)行差異分析、聚類(lèi)分析、相關(guān)性分析?？购翟u(píng)價(jià)包括干旱變異指數(shù)（drought variability index，VId）、抗旱系數(shù)（droughtresistance coefficient，DC）、抗旱性綜合度量值（D）。

2 結(jié)果與分析

2.1 單一指標(biāo)在不同處理下的統(tǒng)計(jì)分析

30份棉花種質(zhì)資源在不同干旱脅迫處理下的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示，不同指標(biāo)對(duì)干旱的響應(yīng)程度不同，其中有9個(gè)性狀的均值在2種干旱脅迫處理下均低于正常灌水處理。不同處理下各組性狀的變異系數(shù)表現(xiàn)為：正常灌水處理（CK）在8.47%～30.64%，干旱脅迫處理Ⅰ（W1）在9.24%～30.06%，干旱脅迫處理Ⅱ（W2）在6.42%～35.43%，3種處理的單株產(chǎn)量變異系數(shù)均最大。

變異系數(shù)顯示了不同材料間各性狀存在的差異，其變化幅度反映了某一指標(biāo)對(duì)干旱的響應(yīng)程度，變化幅度越大說(shuō)明其對(duì)干旱脅迫越敏感。為了更準(zhǔn)確地描述這種變化幅度，引入干旱變異指數(shù)（VId）。不同程度的干旱脅迫使棉花性狀產(chǎn)生了不同幅度的變化。由表3可知，干旱脅迫處理Ⅰ（W1）中只有果枝始節(jié)數(shù)、上五果枝葉片數(shù)、單株產(chǎn)量3個(gè)性狀的干旱變異指數(shù)小于10%，其余9個(gè)指標(biāo)的干旱變異指數(shù)在10.12%～57.55%，干旱變異指數(shù)最大的是果枝始節(jié)高（57.55％），最小的是單株產(chǎn)量（1.91%）。

干旱脅迫處理Ⅱ（W2）只有果枝始節(jié)數(shù)和皮棉產(chǎn)量2個(gè)性狀的干旱變異指數(shù)小于10%，其余10個(gè)指標(biāo)的干旱變異指數(shù)在10.79%～56.13%，干旱變異指數(shù)最大的是主莖葉片數(shù)（56.13%），最小的是皮棉產(chǎn)量（7.40%）。在2種干旱脅迫下共有8項(xiàng)指標(biāo)的變異指數(shù)大于10%，說(shuō)明選取的指標(biāo)具有一定的代表性。果枝始節(jié)高是2種脅迫下綜合干旱變異指數(shù)最大的，說(shuō)明此指標(biāo)受環(huán)境影響較大，對(duì)干旱較敏感。

2.2 棉花不同性狀對(duì)干旱的響應(yīng)分析

為了進(jìn)一步探究棉花種質(zhì)資源在不同干旱脅迫處理下各性狀的表現(xiàn)，對(duì)12種指標(biāo)進(jìn)行差異分析。由圖1可知，干旱脅迫處理Ⅰ（W1）下，12個(gè)性狀與對(duì)照（CK）相比均有顯著差異；干旱脅迫處理Ⅱ（W2）下，12個(gè)性狀中有果枝數(shù)、株高、開(kāi)花數(shù)、棉鈴數(shù)、上五果枝葉片數(shù)、主莖葉片數(shù)、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、單株產(chǎn)量9個(gè)性狀與對(duì)照（CK）有顯著差異。2種脅迫處理相比，果枝始節(jié)高、株高、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、單株產(chǎn)量5個(gè)性狀差異顯著。

2種脅迫處理與對(duì)照相比，有差異性的性狀不同，說(shuō)明不同性狀指標(biāo)對(duì)不同程度干旱有不同的響應(yīng)，相較于其他性狀，W2處理下的始節(jié)數(shù)、始節(jié)高、衣分3個(gè)性狀與對(duì)照均沒(méi)有顯著差異。2種脅迫處理相比，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段的一些指標(biāo)如果枝始節(jié)數(shù)、果枝數(shù)、上五果枝葉片數(shù)、主莖葉片數(shù)沒(méi)有明顯的差異，但生殖生長(zhǎng)階段的相關(guān)指標(biāo)如籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、單株產(chǎn)量卻差異顯著，可能是棉花在受到干旱脅迫影響時(shí)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行的平衡會(huì)被打破，而優(yōu)先進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)來(lái)滿足植株生長(zhǎng)的基本所需。

2.3 主成分分析篩選關(guān)鍵抗旱指標(biāo)分析

主成分分析（PCA）是將多個(gè)指標(biāo)降維后轉(zhuǎn)換為幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，降低數(shù)據(jù)維度，而不會(huì)丟失原始信息，本研究利用12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。由表4可知，干旱脅迫處理Ⅰ（W1）下通過(guò)對(duì)抗旱系數(shù)進(jìn)行主成分分析，其中特征值>1的5個(gè)主成分解釋的總方差達(dá)到77.307%。主成分1（principalcomponent 1，PC1）的特征值為3.015，貢獻(xiàn)率為25.128%，其中主莖葉片數(shù)、果枝始節(jié)高，主莖葉片數(shù)的荷載最大，代表植株生長(zhǎng)因子； 主成分2（principal component 2，PC2）的特征值為2.564，貢獻(xiàn)率為21.365%，其中皮棉產(chǎn)量、衣分，皮棉產(chǎn)量荷載最大，代表棉花質(zhì)量因子；主成分3（principalcomponent 3，PC3）的特征值為1.381，貢獻(xiàn)率為11.506%，其中單株產(chǎn)量荷載最大，代表產(chǎn)量因子；主成分4（principal component 4，PC4）特征值為1.303，貢獻(xiàn)率為 10.862%，上五果枝葉片數(shù)荷載最大，代表光和作用因子；在主成分5（principalcomponent 5，PC5）中，特征值為 1.014，貢獻(xiàn)率為8.447%，其中株高荷載最大，代表株高因子。主成分分析結(jié)果表明，在干旱脅迫處理Ⅰ（W1）后，主莖葉片數(shù)、皮棉產(chǎn)量、單株產(chǎn)量、上五果枝葉片數(shù)和株高變化較明顯。

由表5可知，干旱脅迫處理Ⅱ（W2）下通過(guò)對(duì)抗旱系數(shù)進(jìn)行主成分分析，其中特征值>1的4個(gè)主成分解釋總方差的65.778%。PC1的特征值為2.938，貢獻(xiàn)率為24.480%，其中果枝始節(jié)高、主莖葉片數(shù)，果枝始節(jié)高的荷載最大，代表植株發(fā)育因子；PC2的特征值為2.048，貢獻(xiàn)率為17.064%，其中衣分荷載最大，代表棉花質(zhì)量因子；PC3的特征值為1.670，貢獻(xiàn)率為13.916%，其中皮棉產(chǎn)量荷載最大，代表產(chǎn)量構(gòu)成因子；PC4的特征值為1.238，貢獻(xiàn)率為 10.319%，其中上五果枝葉片數(shù)荷載最大，代表光和作用因子。主成分分析結(jié)果表明，在干旱脅迫處理Ⅱ（W2）后，果枝始節(jié)高、衣分、皮棉產(chǎn)量、上五果枝葉片數(shù)變化較明顯。

2.4 棉花的抗旱性評(píng)價(jià)分析

棉花的抗旱性受多種因素的影響，靠單一指標(biāo)不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)各材料間抗旱性的差異，有必要對(duì)各種質(zhì)資源進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)指標(biāo)權(quán)重和隸屬函數(shù)計(jì)算抗旱性綜合度量值（D），D 值越大表明其抗旱能力越強(qiáng)，反之其對(duì)干旱越敏感。由表6可知，W1處理下‘中棉所41‘晉棉46‘新陸早7號(hào)等材料具有較好的抗旱性；‘魯棉2號(hào)‘新陸中8號(hào)‘中棉所50較為敏旱。在W2處理下，‘新陸早7號(hào)‘徐州6號(hào)‘泗168具有較好的抗旱性；‘保2367‘新陸中8號(hào)‘酒棉8號(hào)較為敏旱。

通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫處理Ⅰ（W1）的D 值離散較大（0.285～0.774），產(chǎn)量損失較大（表2），只有正常產(chǎn)量的58%。干旱脅迫處理Ⅱ（W2）的D值離散較小（0.231～0.697），產(chǎn)量損失較少（表2），占正常產(chǎn)量的77%。干旱脅迫處理Ⅰ（W1）的D值離散程度較大，說(shuō)明該處理能更清晰地凸顯棉花的抗旱性，能較好地區(qū)分抗旱性材料和敏旱性材料，但以產(chǎn)量損失嚴(yán)重為代價(jià)。干旱脅迫處理Ⅱ（W2）雖然產(chǎn)量損失較少，但判斷抗旱性相近的資源材料時(shí)沒(méi)有更明顯的效果。

2.5 不同處理下各性狀與D 值的相關(guān)性分析

為進(jìn)一步探究各性狀與抗旱性綜合度量值（D）之間的關(guān)系，利用12個(gè)性狀在2種脅迫處理下的抗旱系數(shù)與D 值進(jìn)行相關(guān)性分析。由圖2可知，在干旱脅迫處理Ⅰ（W1）下，果枝始節(jié)數(shù)（FNFB）、果枝始節(jié)高（HFNFB）、果枝數(shù)（FN）、株高（PH）、主莖葉片數(shù)（MSLN）、皮棉產(chǎn)量（CLY）和衣分（LP）7個(gè)指標(biāo)與D 值存在極顯著正相關(guān)；開(kāi)花數(shù)（FN）、棉鈴數(shù)（BN）、上五果枝葉片數(shù)（LTFFBN）、籽棉產(chǎn)量（CSY）、單株產(chǎn)量（YPP）與D 值相關(guān)不顯著。

由圖3可知，在干旱脅迫處理Ⅱ（W2）下，果枝始節(jié)數(shù)（FNFB）、果枝數(shù)（FN）、株高（PH）、皮棉產(chǎn)量（CLY）和衣分（LP）5個(gè)指標(biāo)與D值存在極顯著正相關(guān)；單株產(chǎn)量（YPP）與D 值存在極顯著負(fù)相關(guān)；果枝始節(jié)高（HFNFB）、開(kāi)花數(shù)（FN）、棉鈴數(shù)（BN）、上五果枝葉片數(shù)（LTFFBN）、主莖葉片數(shù)（MSLN）、籽棉產(chǎn)量（CSY）與D值相關(guān)性不顯著。

相關(guān)性結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，2 種脅迫處理下與D值存在極顯著正相關(guān)的共有指標(biāo)有5個(gè)，分別為果枝始節(jié)數(shù)、果枝數(shù)、株高、皮棉產(chǎn)量和衣分，說(shuō)明這5個(gè)指標(biāo)對(duì)干旱較為敏感，能較早對(duì)干旱脅迫做出響應(yīng)，因此，這5個(gè)指標(biāo)可以作為抗旱性評(píng)價(jià)的優(yōu)選指標(biāo)。

2.6 棉花耐旱指標(biāo)綜合篩選分析

不同性狀對(duì)干旱的響應(yīng)顯示，2種脅迫與對(duì)照相比，果枝始節(jié)數(shù)、株高、開(kāi)花數(shù)、棉鈴數(shù)、上五果枝葉片數(shù)、主莖葉片數(shù)、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、單株產(chǎn)量9個(gè)性狀有顯著性差異。PCA降維法通過(guò)簡(jiǎn)化多個(gè)變量選取關(guān)鍵主成分作為代表性變量發(fā)現(xiàn)，在2種處理下皮棉產(chǎn)量和上五果枝葉片數(shù)都有較高的貢獻(xiàn)率，被選為關(guān)鍵指標(biāo)。不同處理下，各性狀與D 值的相關(guān)性結(jié)果顯示，2種脅迫下與D值都顯著相關(guān)的指標(biāo)共有5個(gè)，分別為果枝始節(jié)數(shù)、果枝數(shù)、株高、皮棉產(chǎn)量和衣分。綜合上述結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在所有的分析中皮棉產(chǎn)量與棉花的抗旱性都高度相關(guān)，因此認(rèn)為皮棉產(chǎn)量可以作為關(guān)鍵的棉花耐旱指標(biāo)。

2.7 2 種脅迫處理綜合聚類(lèi)分析

根據(jù)指標(biāo)權(quán)重和隸屬函數(shù)計(jì)算D 值，并根據(jù)2種脅迫處理的D 值綜合劃分不同材料的類(lèi)別。根據(jù)聚類(lèi)結(jié)果（圖4），30份棉花資源材料可聚為4類(lèi)，第Ⅰ類(lèi)為抗旱材料，第Ⅱ類(lèi)為中抗材料，第Ⅲ類(lèi)為敏感材料，第Ⅳ類(lèi)為高敏材料。其中，第Ⅰ類(lèi)主要包括‘中棉所41‘新陸早7號(hào)等6份材料；第Ⅱ類(lèi)主要包括‘晉棉46‘新陸早31號(hào)等11份材料；第Ⅲ類(lèi)主要包括‘中棉所17‘魯1138等5份材料；第Ⅳ類(lèi)主要包括‘新陸中8號(hào)‘酒棉8號(hào)等8份材料。6份抗旱材料中5份為我國(guó)3大棉區(qū)推廣種植的材料，8份高敏材料中4份為國(guó)外引進(jìn)材料，這可能是由于地理環(huán)境的差異所引起的。

3 討論

俞希根等[23]、李少昆等[24]研究發(fā)現(xiàn)，花鈴期干旱對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響最嚴(yán)重。因此，在花鈴期研究脅迫條件下植株的變化情況十分重要，本研究的2種脅迫處理選擇在花鈴期進(jìn)行。已有研究對(duì)作物的抗旱性評(píng)價(jià)多數(shù)只設(shè)置1種脅迫處理，本研究運(yùn)用了2種脅迫處理，鑒定出的抗旱種質(zhì)和關(guān)鍵指標(biāo)更有說(shuō)服力，同時(shí)本研究也鑒別了2種脅迫處理間的差異，為棉花抗旱育種提供理論依據(jù)。

作物抗旱性主要體現(xiàn)在產(chǎn)量方面，因此出現(xiàn)了以抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)等產(chǎn)量指標(biāo)為依據(jù)的單一指標(biāo)直接評(píng)價(jià)法[25‐26]。隨著對(duì)作物抗旱問(wèn)題的深入研究，不同的抗旱評(píng)價(jià)方法也被提出。黎裕等[27]認(rèn)為，抗旱性和產(chǎn)量都具有復(fù)雜的遺傳機(jī)制，應(yīng)該從多方面進(jìn)行抗旱性評(píng)價(jià)。近年來(lái)，普遍認(rèn)為結(jié)合多種指標(biāo)、多種方法的綜合抗旱性評(píng)價(jià)比較可靠，也研究和提出了基于抗旱系數(shù)、主成分分析和權(quán)重分析的加權(quán)隸屬函數(shù)法。徐銀萍等[28]利用綜合度量值對(duì)50份大麥資源進(jìn)行抗旱性鑒定發(fā)現(xiàn)，基于D值鑒定的種質(zhì)與聚類(lèi)結(jié)果與作物田間實(shí)際抗旱性更為接近。劉光輝等[29]通過(guò)對(duì)90份陸地棉的抗旱鑒定發(fā)現(xiàn)，D 值遺傳率最高，是適合進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。Sun等[30]通過(guò)3年的水分脅迫試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，D 值與棉花的減產(chǎn)值存在線性關(guān)系，且在3年內(nèi)呈顯著相關(guān)，表明D 值可以表示抗旱強(qiáng)度。

本研究通過(guò)2種水分脅迫處理并利用多種分析方法相結(jié)合的方式對(duì)棉花的抗旱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。主成分分析通過(guò)降維簡(jiǎn)化原有信息，可以用來(lái)解釋和描述種質(zhì)抗旱性和耐鹽性的重要指標(biāo)[31-33]。本研究通過(guò)主成分分析分別得到了5（W1處理）和4（W2處理）個(gè)主成分，這些主成分分別解釋了77.307% 和65.778% 的總變異，接著計(jì)算各個(gè)材料的隸屬函數(shù)值，最后計(jì)算D 值，再根據(jù)D 值大小對(duì)各個(gè)材料進(jìn)行抗旱性排序。最后基于D 值對(duì)2種處理下的30份棉花資源材料進(jìn)行綜合性聚類(lèi)分析，鑒定出了相對(duì)抗旱與敏旱的種質(zhì)資源。聚類(lèi)分析將30份棉花種質(zhì)資源分為4類(lèi)：抗旱性材料6份、中抗材料11份、敏感材料5份、高敏材料8份，分組類(lèi)型與D 值的鑒定結(jié)果一致。綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果與劉鵬鵬等[34]、閆成川等[19]、鄭巨云等[35]鑒定結(jié)果相比，中間材料存在較多交集，極端材料存在較少交集，這可能是由于評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇、試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同造成的。

植物的耐旱機(jī)制非常復(fù)雜，對(duì)此許多研究者在指標(biāo)選擇上從各個(gè)方面做了大量研究[36]。本研究運(yùn)用的抗旱性綜合度量值（D）是基于12個(gè)指標(biāo)綜合得出的結(jié)果，通過(guò)D 值的評(píng)價(jià)可以篩選出綜合抗旱能力較強(qiáng)的種質(zhì)，但為了能更準(zhǔn)確可靠地描述指標(biāo)與D 值之間的關(guān)系，應(yīng)該選擇關(guān)鍵性的指標(biāo)。本研究通過(guò)不同性狀對(duì)干旱的響應(yīng)，主成分分析不同處理下各性狀與D 值的相關(guān)性分析逐步篩選出了1個(gè)關(guān)鍵抗旱指標(biāo)，即皮棉產(chǎn)量。研究結(jié)果為棉花抗旱育種提供了資源。

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（責(zé)任編輯：胡立霞）