漯系列甘薯品种苗期耐盐性评价.pdf

山 东 农 业 科 学():./.收稿日期:基金项目:国家甘薯产业技术体系项目()作者简介:王清()女河南项城人硕士研究实习员主要从事甘薯病虫害等研究:.孟凡奇()男河南漯河人硕士助理研究员主要从事甘薯品种选育与利用研究:.同为第一作者通信作者:刘志坚()男河南漯河人研究员主要从事甘薯品种选育及利用研究:.司学刚()男河南商水人高级农艺师主要从事农作物精准高效栽培研究:.漯系列甘薯品种苗期耐盐性评价王清孟凡奇张勇跃马春业孙健朱新红秦素妍刘勇鹏黄大华刘志坚司学刚(.漯河市农业科学院河南 漯河.江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/江苏徐州甘薯研究中心江苏 徐州.漯河市农业技术推广站河南 漯河)摘要:本试验以 个漯系列甘薯品种为材料设置 个 浓度(、/)处理采用盆栽方式研究盐胁迫下幼苗 个农艺性状的差异并运用相关性分析、主成分分析、隶属函数和聚类分析方法分析各农艺性状的相关性评价其耐盐性并进行聚类 结果表明:随着盐浓度增加不同甘薯品种幼苗的盐害程度呈现不同变化其中 /盐胁迫下甘薯幼苗各指标与对照相比均已达到显著差异可作为耐盐性评价的适宜盐浓度相关性分析显示除生长量、顶 顶 节间总长外的 个性状指标均存在不同程度的相关性通过主成分分析将 个单项指标的胁迫系数降维转换成 个独立的综合指标其能反映原始信息的.在隶属函数基础上运用聚类分析将 个甘薯品种分成 类:类为极耐盐品种(个)、类为耐盐品种(个)、类为弱耐盐品种(个)、类为盐敏感品种(个)根据 值大小筛选出 个耐盐性强的品种(漯薯、漯苏薯 号和漯薯 号)该研究结果丰富了耐盐甘薯种质资源也可为甘薯苗期耐盐性评价鉴定提供理论参考关键词:甘薯盐胁迫农艺性状主成分分析隶属函数综合评价值中图分类号:.文献标识号:文章编号:()(./.)(/)./.().随着全球人口急剧增加、气候变暖、不合理的灌溉方式及肥料施用等诱发盐渍化土壤面积不断扩大全世界约有 亿 耕地盐渍化且呈逐年上升趋势 目前我国盐碱地面积约 万据估计到 年将有 的耕地盐碱化 盐碱胁迫是当前农作物面临的重要问题之一盐碱地上种植作物会遭受离子毒害、渗透胁迫等最终导致其形态学、生理学及生物化学等性状受到影响进而抑制正常生长严重威胁作物生产与其可持续发展甘薯作为旋花科一年生或多年生蔓生块根植物是我国重要的粮食、饲料、工业原料及新型能源作物种植面积仅次于水稻、小麦和玉米具有营养丰富、用途广泛、产量高、抗逆性(耐旱、耐瘠薄、耐盐碱等)强等特点而且适宜在边际土地上种植 随着经济社会的快速发展甘薯作为经济和能源作物的作用日益凸显 盐渍化土壤含盐量高适宜种植的作物少 相关研究表明甘薯种植在含盐量.的土地上仍有一定产量但品种间差异较大 盐渍化土壤种植甘薯不仅生长发育受到抑制成活率降低产量和品质也下降限制甘薯增产潜力使甘薯产业面临巨大危机 因此培育和筛选耐盐甘薯品种提高甘薯的耐盐性将是其未来主要育种目标之一作物形态变化研究在其耐盐性鉴定与评价中被广泛应用 而利用隶属函数法、综合评价值(值)对水稻、甜瓜、小麦、辣椒等作物进行抗逆性、耐盐性鉴定已有相关报道 甘薯耐盐性研究也有报道:周志林等研究发现/胁迫下耐盐基因型甘薯可保持较高的生长速率段文学等通过多元统计分析表明植株茎叶干鲜重、根系鲜重、叶片 活性、及脯氨酸含量可以作为甘薯苗期耐盐性的鉴定指标郭小丁在大田条件下以产量为评价指标筛选出多个耐盐甘薯品种 前人虽对甘薯耐盐形态及生理等指标鉴定进行过相关研究但甘薯具有丰富的遗传多样性个体差异大不同品种的耐盐能力差异较大其耐盐指标的变化情况也不尽相同 本试验设置、/个盐浓度胁迫处理研究其对 个甘薯品种幼苗生长的影响利用相关性分析、主成分分析、隶属函数法对盐胁迫下甘薯苗期 个农艺性状进行综合分析和评价并通过聚类分析将参试品种按耐盐能力大小进行分类客观全面地评价不同甘薯品种苗期耐盐差异为盐渍土的开发利用挖掘耐盐甘薯品种也为培育耐盐甘薯新品种、快速评价甘薯苗期耐盐性提供理论依据 山 东 农 业 科 学 第 卷 材料与方法.参试品种紫薯型品种:漯紫薯 号、漯紫薯 号、漯紫薯号和漯紫薯 号食用型品种:漯苏薯 号、和漯薯 号兼用型品种:漯薯 号、漯徐薯 号、漯徐薯 号、漯薯 号、漯薯、漯薯 号、漯薯 号、漯薯 号和漯薯 号 上述品种均由漯河市农业科学院园艺与薯类作物研究所提供.试验设计试验于 年 月在漯河市农业科学院试验基地人工温室内进行 各品种均选取 个长 左右的茎尖薯苗栽插于营养钵(土壤蛭石腐殖质)中每个营养钵栽 株 设置空白对照和、/处理开展耐盐性筛选对照用/营养液浇灌盐胁迫处理为含有不同盐浓度的/营养液 薯苗栽插 天时开始处理每个处理组每天递增 /至其终浓度之后每 天浇灌 次 每处理 个营养钵重复 次.测定指标及方法盐胁迫 天时测定甘薯总叶数、绿叶数、蔓长、生长量、茎粗、顶 顶 节间长、总节间数、叶绿素含量、顶 叶叶面积、根系长度、地上部干鲜重和地下部干鲜重 其中薯苗总叶片数、绿叶数采用观察法计数蔓长为苗基部到植株生长点的长度根系长度为茎节的根原基至最长须根的距离生长量为薯苗终蔓长减去原始蔓长均用直尺测量茎粗为苗基部位置直径用数显游标卡尺测量地上部和地下部鲜重用千分度电子天平称量地上部和地下部干重:其鲜样于烘箱中 杀青 然后 烘 至恒重用千分度电子天平称量叶绿素含量用叶绿素测定仪(郑州锦农科技有限公司产品)测定顶 叶叶面积用叶面积仪(北京雅欣理仪科技有限公司产品)测量.数据处理与分析采用 表格统计试验数据并按下列公式计算各指标相对值、胁迫系数及各指标隶属函数值等用 .软件对各指标相对值进行相关性分析对胁迫系数进行主成分分析根据 值进行聚类分析相对值()盐胁迫处理值/对照值 胁迫系数()(对照值盐胁迫处理值)/对照值 变异系数()标准差/均值 隶属函数值()()/()各综合指标的权重/()各材料耐盐性综合评价值 ()()式中()表示第 个指标的隶属函数值、分别表示第 个指标的最大值和最小值即权重表示第 个指标在所有综合指标中的重要度则表示每个供试品种第 个综合指标的贡献率 表示各供试品种耐盐性的综合评价值具体分析参考周亚峰等的方法 结果与分析.不同盐浓度胁迫下甘薯幼苗农艺性状差异由表 可知与 相比/胁迫下除了根系长度、地上地下部鲜重、地上地下部干重外 个参试品种的其余各项指标均未达到显著差异/胁迫下各项指标与 均达到显著差异/与/胁迫处理相比绿叶数、生长量、茎粗、总节间数、地下部干重差异不显著 这表明选择 /胁迫处理对甘薯幼苗进行耐盐性评价较为适宜此外随着盐浓度升高 个指标的均值均表现为不同程度的降低 /胁迫下对盐胁迫响应较为敏感的是地下部鲜重(胁迫系 数.)、地 下 部 干 重(胁 迫 系 数.)、绿叶数(胁迫系数.)、生长量(胁迫系数.)除茎粗(胁迫系数.)、叶绿素含量(胁迫系数.)外其余指标的胁迫系数均超过 说明该浓度盐胁迫下 个指标在供试品种之间表现出较大差异变异系数较大的有地下部鲜重(变异系数.)、绿叶数(变异系数.)、地下部干重(变异系数.)除茎粗(变异系数.)、叶绿素含量(变异系数.)外其余性状的变异系数均在 以上表明这些性状对盐胁迫尤为敏感不同品种甘薯幼苗的耐盐性存在显著遗传差异 第 期 王清等:漯系列甘薯品种苗期耐盐性评价 表 不同盐浓度胁迫下甘薯幼苗农艺性状差异性状 处理(/)均值最大值最小值标准差变异系数()胁迫系数()总叶数.绿叶数.蔓长().生长量().茎粗().顶 顶 叶节间总长().总节间数(节).叶绿素含量(值).顶 叶叶面积().根系长度().地上部鲜重(/株).地下部鲜重(/株).地上部干重(/株).地下部干重(/株).注:均值列同指标数据后不同小写字母表示处理间.水平差异显著 山 东 农 业 科 学 第 卷.盐胁迫下甘薯苗期各农艺性状相对值的相关性分析由表 可以看出甘薯幼苗总叶数与绿叶数、地上部鲜重、地下部鲜重呈极显著正相关与总节间数、地上部干重、地下部干重呈显著正相关绿叶数与地上部鲜重、地上部干重呈极显著正相关与叶绿素含量、地下部鲜重呈显著正相关蔓长与茎粗呈显著正相关顶 叶叶面积与地上部鲜重呈显著正相关根系长度与地下部鲜重呈显著正相关地上部鲜重与地上部干重呈极显著正相关地下部鲜重与地下部干重呈极显著正相关生长量、顶 顶 节间总长与其它指标均无显著相关性表明除这 个指标外其余 个指标均存在不同程度的相关性综合影响着甘薯幼苗的耐盐能力可作为甘薯品种耐盐与否的评价指标 表 盐胁迫下甘薯幼苗各农艺性状相对值的相关性性状总叶数绿叶数蔓长生长量茎粗顶 顶 叶节间总长总节间数叶绿素含量顶 叶叶面积根系长度地上部鲜重地下部鲜重地上部干重地下部干重总叶数.绿叶数.蔓长.生长量.茎粗.顶 顶 叶节间总长.总节间数.叶绿素含量.顶 叶叶面积.根系长度.地上部鲜重.地下部鲜重.地上部干重.地下部干重.注:、分别表示.、.水平显著相关性.盐胁迫下甘薯苗期农艺性状的主成分分析采用主成分分析法对多个变量进行综合和简化可有效避免各个指标间的信息重叠 将 个指标(总叶数、绿叶数、蔓长、茎粗、总节间数、叶绿素含量、顶 叶叶面积、根系长度、地上部干鲜重和地下部干鲜重)对应的相对变化值(或胁迫系数)构建原始数据矩阵对数据标准化处理后取大于 的特征值共获得 个主成分(表)其贡献率依次为.、.、.和.累积贡献率达.即可解释.的总变异表明这 个独立的综合指标能够反映 个原始指标所携带的绝大部分信息其余 个成分则可忽略不计由表 和表 可知 主成分 贡献率为.主要作用因子是绿叶数(.)、地上部鲜重(.)、总叶数(.)、地上部干重(.)、叶绿素含量(.)、顶 叶叶面积(.)等主成分 贡献率为.主要作用因子是根系长度(.)、地下部鲜重(.)、总叶数(.)等主成分 贡献率为.主要作用因子是总节间数(.)、蔓长(.)等主成分 贡献率为.主要作用因子是地下部鲜重(.)、地下部干重(.)、茎粗(.)等综合 个主成分所携带的信息看出绿叶数、地上部鲜重、总叶数、地上部干重、根系长度这 个关键指标足以反映 个指标的绝大部分信息.甘薯苗期耐盐性综合评价由表 可知以 个综合指标值作为基础数据利用.中的隶属函数公式分别计算 个参试品种的隶属函数值 针对某一指标隶属函数值越大说明该品种在此综合指标中越耐盐反之耐盐性越弱 依据苗期各综合指标对总变异贡献率的大小利用.中的权重公式计算出 项指标的权重()依次为:.、.、.、.利用 个综合指标值及其权重计算出供试 品种的耐盐性综合评价值(值)并根据值 第 期 王清等:漯系列甘薯品种苗期耐盐性评价 表 /胁迫下甘薯苗期农艺性状主成分特征值和贡献率成分特征值贡献率()累积贡献率().表 /胁迫下甘薯苗期农艺性状各综合指标的系数性状总叶数.绿叶数.蔓长.茎粗.总节间数.叶绿素含量.顶 叶叶面积.根系长度.地上部鲜重.地下部鲜重.地上部干重.地下部干重.大小对不同品种的耐盐性强弱进行排名 值越小耐盐性越强反之越弱 耐盐性前 位的品种分别是漯薯、漯苏薯 号和漯薯 号盐敏感前 位的品种分别是漯薯 号、漯薯 号和漯紫薯 号基于 值最大距离法进行聚类用 法的欧氏距离来衡量不同品种的耐盐能力强弱(图):在欧式距离为 时 个供试品种划分为 类即极耐盐、耐盐、弱耐盐、盐敏感 个等级 其中类极耐盐品种包括漯薯 号、漯紫薯 号、漯薯、漯徐薯 号和漯苏薯 号(个)类耐盐品种包括、漯薯 号和漯薯 号(个)类弱耐盐品种包括漯紫薯 号和漯紫薯 号(个)类盐敏感品种包括漯紫薯 号、漯薯 号、漯薯 号、漯薯 号、漯薯 号和漯徐薯 号(个)表 /胁迫下 个甘薯品种 的()、权重()和 值序号品种()()()()值排序漯薯 号.漯薯 号.漯苏薯 号.漯紫薯 号.漯紫薯 号.漯薯.漯薯 号.漯徐薯 号.漯紫薯 号.漯紫薯 号.漯徐薯 号.漯薯 号.漯薯 号.漯薯 号.漯薯 号.权重().图 盐胁迫下甘薯苗期耐盐性聚类分析 讨论与结论甘薯作为一种重要的杂粮先锋作物虽具有抗逆性强、适应性广等突出特点但是盐分过量也会影响植株的正常生长发育生物量、叶面积等会受到不同程度的抑制 研究发现盐胁迫下不同甘薯品种幼苗保护酶活性、脯氨酸含量及维持细胞渗透势的能力各不相同因此对盐胁迫的反应会呈现出较大差异 有研究表明随 胁迫浓度的提高甘薯幼苗株高和叶面积生长受到抑制叶片中的生长素水平下降王文婷等研究认为随着盐浓度逐渐增加甘薯幼苗盐害程度增大 本试验中 种盐浓度(、山 东 农 业 科 学 第 卷/)胁迫下随着盐浓度增加不同甘薯幼苗的盐害程度呈现不同变化:/胁迫下幼苗 个农艺性状指标与 均差异显著其与 /胁迫相比 个农艺性状中绿叶数、生长量等指标差异均不显著且除茎粗、叶绿素含量外其它 个农艺性状的品种间变异系数均在 以上因此可作为甘薯幼苗耐盐性评价的适宜浓度 这与崔纪超等的结论(/盐胁迫下不同甘薯品种苗期相对生长量、叶面积、植株死亡率、盐害率和盐害指数、植株干重、鲜重等均发生变化)、王灵燕等在室内的结论(/条件下筛选出了苗期耐盐性强的品种)相一致 过晓明等研究指出甘薯幼苗叶绿素含量随盐胁迫浓度的增加不断下降但差异不显著本研究则发现盐浓度由 /增至 /时差异显著这与前人研究略有差异可能主要是由于不同甘薯品种基因型不同所致作物耐盐性是多个因素相互作用的综合反应体系单一或者少量指标存在局限性也不具有说服力难以全面准确地反映作物的耐盐能力赫卫等研究表明鉴定及描述作物相关农艺性状具有直观、简便、易行、快速的特点可以利用相关性分析、主成分分析和隶属函数法、聚类分析等多元分析方法对耐盐性、抗逆性强的品种进行鉴定筛选 本研究对盐胁迫下 个甘薯品种苗期的 个生长性状进行相关性、主成分和聚类分析结果表明除生长量、顶 顶 节间总长这 个指标外其余 个性状指标均存在不同程度的相关性采用主成分分析法将原有 个指标的胁迫系数按其贡献率大小转换为 个独立的综合决定指标其累积贡献率达.即能代表供试品种的绝大部分信息及耐盐能力的差异其中筛选的绿叶数、根系长度、总节间数、地下部干重 个耐盐指标与段文学等利用逐步回归方法、孙凯等利用隶属函数法选出的具有显著性差异的决定性指标结果一致 运用隶属函数对 个独立综合指标按其贡献率(权重)进行加权获得可客观反映各品种耐盐性的综合评价值(值)其可在不同品种之间进行直接比较并能直观地反映甘薯品种的耐盐性差异 利用隶属函数对各品种农艺性状指标的胁迫系数归一量化通过聚类分析将 个甘薯品种分成 类:类为极耐盐品种(个)、类为耐盐品种(个)、类为弱耐盐品种(个)、类为盐敏感品种(个)筛选出耐盐性极强品种 个分别是漯薯、漯苏薯 号和漯薯 号 本试验也发现耐盐品种对盐胁迫具有很好的适应性能保持较高生长速率这与隆小华等的研究结果相似温室条件下的甘薯苗期鉴定可以有效避免气候及土壤等外界因素的影响能相对客观地反映各个甘薯品种苗期的耐盐程度但决定甘薯经济产量的指标主要是块根因此苗期确定耐盐的甘薯品种是否适宜在盐碱地种植且获得高产还需要生产实践结合大田鲜薯及薯干产量等数据进一步验证参 考 文 献:.():.于成志王爽刘建萍等.盐胁迫对干制辣椒生长和生理特性的影响.北方园艺():.马帅国田蓉蓉胡慧等.粳稻种质资源苗期耐盐性综合评价与筛选.植物遗传资源学报():.():.解备涛王庆美张海燕等.甘薯耐盐碱研究进展.华北农学报(增刊):.张毅吴万亿刘霞宇等.利用 鉴定甘薯耐盐相关共表达网络及核心基因.河南农业科学():.戚冰洁曹月阳许建平等.盐分胁迫对不同品种甘薯苗期离子吸收和分配的影响.中国土壤与肥料():.王刚肖强衣艳君等.甘薯幼苗对 胁迫的生理响应及外源钙的缓解效应.植物生理学报():.段文学张海燕解备涛等.甘薯苗期耐盐性鉴定及其指标筛选.作物学报():.刘庆昌.甘薯在我国粮食和能源安全中的重要作用.科技导报():.董静邢锦城朱小梅等.苏北沿海滩涂盐碱地上不同类 第 期 王清等:漯系列甘薯品种苗期耐盐性评价型甘薯品种耐盐性比较.江苏农业科学():.张海燕张立明王庆美等.甘薯耐盐性及遗传转化研究进展.山东农业科学():.():.蒋玉峰马代夫.国家甘薯产业技术体系建设推动甘薯产业和学科发展.江苏师范大学学报(自然科学版)():.周亚峰许彦宾王艳玲等.基于主成分聚类分析构建甜瓜幼苗耐冷性综合评价体系.植物学报():.陈春舟马占军孟亚雄等.小麦种质资源抗旱耐盐性评价及种质筛选.分子植物育种():.张涛刘勇鹏韩娅楠等.份辣椒种质资源苗期耐盐性研究.河南农业大学学报():.周志林唐君曹清河等.胁迫对甘薯植株体内、和 含量及生长的影响.中国农业科技导报():.郭小丁邬景禹钮福祥等.甘薯品种资源耐盐性鉴定研究.盐碱地利用():.陈方圆古勇波白江珊等.淹水和盐胁迫对湿地植物菰生长的影响.生态学杂志():.赵可夫.植物抗盐生理.北京:中国科学技术出版社:.彭琼鄢铮.盐胁迫对 个甘薯品种生理特性及产量的影响.中国种业():.王文婷侯夫云王庆美等.耐盐性甘薯品种的初步筛选.山东农业科学():.崔纪超中奕钟玉扬等.不同甘薯品种苗期耐盐性试验.广东农业科学():.王灵燕贾文娟鲍敬等.不同甘薯品种苗期耐盐性比较.山东农业科学():.过晓明李强王欣等.盐胁迫对甘薯幼苗生理特性的影响.江苏农业科学():.孙凯张胜利朱弘博等.利用隶属函数法对不同基因型甘薯耐盐碱能力的分析与评价.东北师大学报(自然科学版)():.赫卫张慧董延龙等.辣椒种质资源形态学性状相关性、主成分与聚类分析.北方园艺():.隆小华刘兆普王琳等.半干旱地区海涂海水灌溉对不同品系菊芋产量构成及离子分布的影响.土壤学报():.闫会.表达/和 的转基因甘薯植株的再生与耐盐性评价.北京:中国农业科学院.张欢.甘薯耐盐转录组分析及抗逆相关基因 和的克隆与功能验证.北京:中国农业大学.王玉珍刘永信魏春兰等.种盐生植物对盐碱地土壤改良情况的研究.安徽农业科学():.山 东 农 业 科 学 第 卷