杂交稻组合节水抗旱性鉴定评价综合指标构建.pdf

农学学报2023,13(8):1-10Journal ofAgriculture杂交稻组合节水抗旱性鉴定评价综合指标构建康海岐1，孙小文2，王士梅3，何 芳4，曾永旋6，覃蓉敏6，韩友学4，康家荣1，曾 琳6，张 鸿5（1海南大学热带农林学院，海口 570228；2中国种子集团有限公司，北京 100031；3安徽省农业科学院水稻研究所，合肥230031；4四川省种子站，成都 610041；5四川省农业科学院，成都 610066；6中致顺冠农业集团有限公司，南宁 530000）摘 要：为了简化杂交稻组合节水抗旱性的综合评价技术体系从而便于育种应用，以6个杂交稻组合进行梯度量化控水试验，通过观察记载和常规考种获得了产量等相关农艺性状数据。利用产量及其结构性状、播抽天数和收获指数等5个初级性状指标，在基于各性状抗旱指数作图和面积算法的基础上，构建了5个多梯度多性状复合抗旱指标：产量及其结构指标(Y-PFK)、产量与抽穗延迟效应指标(Y-HDD)、产量与收获指数指标(Y-HI)、节水抗旱性综合指标1(CI1)和综合指标2(CI2)，对各试验组合的5个指标进行计算和作图分析，结果表明指标CI1、CI2、Y-PFK对试验组合的节水抗旱性综合评价效果好，且与田间实际经验观察结果一致；对6个试验组合的节水抗旱性综合评价排序为：旱两优8号 （雅优旱禾 旱优737）（旱优73 荃优116 荃9优86）。研究结果证明，本研究构建的多梯度多性状复合抗旱指标Y-PFK、CI1、CI2适用于水稻节水抗旱性的综合评价，是利用常规考种数据对杂交稻组合节水抗旱性综合评价和排序的简化指标，可以在节水抗旱稻育种上进行应用。关键词：杂交稻；节水抗旱性；鉴定评价；复合指标；节水抗旱稻中图分类号：S511文献标志码：A论文编号：cjas2021-0223Study on the Construction of a Comprehensive Index Identification and Evaluation ofWater Saving and Drought Resistance of Hybrid Rice CombinationsKANG Haiqi1,SUN Xiaowen2,WANG Shimei3,HE Fang4,ZENGYongxuan6,QIN Rongmin6,HAN Youxue4,KANG Jiarong1,ZENG Lin6,ZHANG Hong5(1College of Tropical Agriculture and Forestry,Hainan University,Haikou 570228,Hainan,China;2China National Seed Group Co.,Ltd.,Beijing 100031,China;3Rice Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences,Hefei 230031,Anhui,China;4Sichuan Provincial Seed Station,Chengdu 610041,Sichuan,China;5Sichuan Academy of Agricultural Sciences,Chengdu 610066,Sichuan,China;6Zhongzhi Shunguan Agricultural Group Co.,Ltd,Nanning 530000,Guangxi,China)Abstract:A gradient quantitative water control experiment was conducted with six hybrid rice combinations tosimplify the technical system of the comprehensive evaluation of water conservation and drought resistance ofhybrid rice combinations and their application in breeding.Observation records and traditional seed testingmethods were employed to obtain yield data and other agronomic parameters.Based on the mapping and areaalgorithm of drought resistance index of each trait,five composite indexes of drought resistance involving multi基金项目：广西重大科技创新基地开放课题“水稻抗旱性定量标识品种与广西优质杂交稻抗旱性研究”(2018-15-Z06-KF16)；四川省农业科学院前沿学科研究基金“稻米回生性相关位点OsRTG候选基因的编辑研究”(2019QYXK017)；四川省育种攻关项目“引领性水稻育种材料与方法创新及新品种选育”(2021YFYZ0016)；现代农业学科建设推进工程“镉低积累抗倒伏优质水稻种质创新与新品种选育”(2021XKJS001)；安徽省农科院创新团队项目“抗旱水稻新品种选育与应用”(2021LY004)；安徽省基金项目“应用染色体片段代换系群体剖析水稻抗旱性遗传生理机制”(1908085MC93)。第一作者简介：康海岐，男，1972年出生，陕西岐山人，副研究员，博士，主要从事水稻遗传育种研究。通信地址：570228 海南省海口市美兰区人民大道58号 海南大学热带农林学院，E-mail：。通信作者：张鸿，男，1970年出生，四川南江人，研究员，博士，主要从事水稻抗旱性研究。通信地址：610066 四川省成都市锦江区狮子山路4号 四川省农业科学院，E-mail：。收稿日期：2022-03-30，修回日期：2022-06-15。0 引言中国具有悠久的旱稻（陆稻）种植历史，最早可追溯到尧舜时代，齐民要术 对旱稻栽培技术亦有记载。旱稻主要分布在夏季雨水稳定但缺乏灌溉条件的旱地和山坡地，或易旱易涝的望天田、高榜田和丘陵地，以及春旱而夏秋易涝的低洼地等，产量明显低于水稻，一般7501500 kg/hm2。目前广西、云南、贵州等省山区和半山区及河南、河北等干旱少雨地区仍有种植。随着灌溉条件改善和水稻高产品种推广，旱稻逐渐减少。近年来，由于气候变化和水资源危机、区域性季节性干旱洪涝灾害频繁发生等问题，以及适应稻作生产方式变革的直播稻快速发展要求，节水抗旱稻在稻作生产中逐渐受到人们的重视。节水抗旱稻源于旱稻，是一种比普通水稻生产用水节约50%以上、能适应水旱2种生产环境的栽培稻类型，由于其在缓解水资源危机、扩大水稻种植范围、减少温室气体排放和农业面源污染以及保障粮食安全等方面具有良好的应用前景1，节水抗旱稻育种成为水稻育种领域的一个重要方向。目前节水抗旱稻已经在安徽、湖北、江西、湖南、河南等主要水稻产区获得大面积示范推广，在浙江、江苏、福建、广西、海南、四川、贵州等地也有良好的示范推广效果，此外在越南、缅甸、巴基斯坦、老挝和非洲的乌干达、加纳、马达加斯加等地已经展开了实质性的推广工作2。节水抗旱稻的节水抗旱特性包括节水性和抗旱性，其鉴定需综合体现这两方面。水分利用效率是节水能力的主要鉴定指标，而抗旱性则较为复杂，鉴定方法指标较多。目前报道的水稻抗旱性鉴定方法主要有直接比较法3、抗旱性分级评价法4、总抗旱性评价法和数学分析法5-6等，鉴定指标主要分为产量指标、形态指标和生理生化指标等类型7，提出抗旱系数、敏感指数、干旱伤害指数、抗旱指数、隶属函数值、综合抗旱D值3,8等概念。对于节水抗旱稻，目前尚无理想的方法指标能够对节水抗旱性进行直接鉴定，对节水抗旱稻品种也难以采用具体的量化指标进行评价比较。笔者从水分定量出发，以产量作为抗旱性评价的主要初级性状，同时考虑水分利用效率的协同变化，设计了宽水分生态幅度下的梯度量化控水试验，对杂交稻组合的节水抗旱特性进行研究，提出了杂交稻组合节水抗旱特性的定量评价体系。为了使该方法指标体系能够广泛应用，笔者从节水抗旱稻育种实际出发，基于普通考种数据，对杂交稻组合节水抗旱性的综合评价技术体系进行简化，以期为节水抗旱稻育种和品种审定提供简便易行的鉴定技术指标。1 材料与方法1.1 供试材料和试验平台试验选择了6个杂交稻组合，包括安徽省农业科学院水稻研究所选育的 旱两优8号，四川省农业科学院作物研究所选育的 雅优旱禾、荃优116、荃9优86，上海市农业生物基因中心选育的 旱优737、旱优73。节水抗旱性鉴定试验平台始建于2020年4月，位gradient and multi traits were constructed by using five primary trait indexes,including yield and its componenttraits,sowing to heading days and harvest index.The five composite indexes were Y-PFK(the index of yieldand its component),Y-HDD(the index of yield and the delayed effect of heading date),Y-HI(the index of yieldand harvest index),CI1(the comprehensive index 1)and CI2(the comprehensive index 2).Each combinationsfive composite indexes were computed,and their mapping was analyzed.The results have shown that CI1,CI2,Y-PFK positively impacted the tested combinations comprehensive evaluation of water conservation anddrought resistance and were consistent with the actual field experience observation.The comprehensiveevaluation of water conservation and drought resistance of the six hybrid rice combinations were as follows:Hanliangyou 8 (Yayou Hanhe Hanyou 737)(Hanyou 73 Quanyou 116 Quan 9you 86).The research findings demonstrate that the multi-gradient and multi-traits composite indexes of droughtresistance,Y-PFK,CI1 and CI2,are appropriate for comprehensively evaluating rice s water conservation anddrought resistance.These are simplified indicators for the comprehensive assessment and sequencing of waterconservation and drought resistance of hybrid rice combinations by only using conventional seed testing data.These composite indexes can be applied to rice breeding for water conservation and drought resistance.Keywords:hybrid rice;water saving and drought resistance;identification and evaluation;comprehensiveindex;water saving and drought resistant rice康海岐等：杂交稻组合节水抗旱性鉴定评价综合指标构建 2于四川省农业科学院现代农业科技创新示范园抗旱试验 大 棚 内，地 理 位 置 为：东 经 104.211000，北 纬30.784942，海拔471 m。目前平台容量为200个试验单元，每单元重量有效量程最大值12 kg，重量精确度0.001 kg。平台配备自动灌溉系统，采用电脑程序化管理，可以手动或自动模式定期对每单元进行称重和加水处理，并自动记录过程数据。1.2 试验设计和处理采用盆栽试验进行，以田间持水量作为土壤水分含量梯度划分依据，利用称重法量化控制盆栽土壤含水量。共设计了100%、80%、60%和40%田间持水量（简称FMC），即梯度、梯度、梯度、梯度4种水分梯度处理水平。盆栽初始装土时，使用均匀一致的钢化塑料桶（直径 26 cm，深 31 cm）装干土 5.5 kg 待用。采用水稻常规方法育秧，4月15日将试验材料播种于秧田，5月23日移栽至自主研发建设的节水抗旱性鉴定试验平台单元中，每个单元上有1个钢化塑料盆，每处理水平每试验组合各栽6盆，每盆3株，呈三角形栽培，置于人工搭建的防雨大棚内。当天每盆加水至10.0 kg，返青后开始梯度量化控水处理，定期以电子天平（精确度0.001 kg）逐盆称重，分别使4种处理保持在设定的FMC水平上，低于这个标准时加水补足，直至成熟收获。按大田管理防治病虫害。1.3 性状测定与分析方法结合考种对播种期、移栽期、抽穗期、成熟期、全生育期天数、株高、穗长、单株有效穗数、穗平着粒数、穗平实粒数、结实率、千粒重、单株籽粒产量、单株生物产量等性状数据进行了详细观测记录。采用EXCEL和DPS8.0等软件对产量及其结构性状等数据进行统计分析，对不同参试品种的单株生物学产量(BYP)、单株籽粒产量(GYP)、单株有效穗数(PPP)、每穗总粒数(SP)、每穗实粒数(FGP)、千粒重(KGW)、播抽天数(HD)等性状进行分析。根据已有研究经验，对抗旱指数(DI)、复合抗旱指标等进行了计算，抗旱指数定义见公式(1)。DI=XCKXCKXCKXCKXdXCKXdXd0(干旱胁迫处理且性状值全为0)(1)上述定义中，在对照水平上，Xck为各品种的对照性状值，XCK为其对照性状平均值；在干旱胁迫处理且性状值不全为0的情况下，Xd为各品种胁迫处理性状值，Xd为其胁迫处理性状平均值；在干旱胁迫处理且性状全为0的情况下，定义DI值为0。进一步以梯度量化控水条件下的产量构成性状和播抽天数及收获指数的DI值作图，计算图中各DI点与横轴构成的封闭图形面积(TAUC)，视为各品种在梯度量化控水条件下产量等性状对土壤水分条件变化响应的总效应，以Xij代替DI值，、分别表示4个处理梯度，第i个品种的第j个性状的TAUCij计算见公式(2)。TAUCij=1/20.2(Xij+2Xij+2Xij+Xij)=0.1(1+2Xij+2Xij+Xij)(2)在此基础上，计算各性状TAUC值的5个多梯度多性状复合抗旱指标产量及其结构指标(Y-PFK)、产量与抽穗延迟(Heading Date Delay)效应指标(Y-HDD)、产量与收获指数指标(Y-HI)、综合指标1(CI1)、综合指标2(CI2)，计算公式分别为公式(3)(7)。Y-PFK=LogTAUCi,PPPTAUCi,FGPTAUCi,KGWTAUCi,GYP(3)Y-HDD=LogTAUCi,HDDTAUCi,GYP(4)Y-HI=LogTAUCi,HITAUCi,GYP(5)CI1=LogTAUCi,PPPTAUCi,FGPTAUCi,KGWTAUCi,GYPLogTAUCi,HDDTAUCi,GYPLogTAUCi,HITAUCi,GYP(6)CI2=10LogTAUCi,HDDTAUCi,GYPLogTAUCi,HITAUCi,GYPLogTAUCi,PPPTAUCi,FGPTAUCi,KGWTAUCi,GYP(7)对所计算评价指标进行欧氏距离、离差平方和法聚类分析，结合上述指标作图，综合比较参试品种的抗旱性和排序。2 结果与分析2.1 不同水分处理下的农艺性状变化6个组合7个性状在4种水分处理条件下的表现情况如表1，其中性状变化最明显的是每穗总粒数和每穗实粒数，其变幅分别在44.9151.7和3.4115.1之间；其次为单株籽粒产量、播抽天数、收获指数、单株有效穗数，变幅分别在0.119.6、95.7124.3 d、0.010.63、1.09.3之间；千粒重在5.126.6 g之间，也有一定幅度的变化。可以看出梯度量化控水处理对这7个性状产生了明显的影响，各性状随着土壤水分含量的变化而做出了不同的响应变化。2.2 多梯度水分处理对产量等性状的影响6个试验组合在4种梯度处理下的6个主要性状 3表现具有一定的差异性。方差分析表明，不同处理水平对6个主要性状产生了极显著的影响，这些性状对水分处理均有极显著的响应。在表2中，梯度和IV下的单株籽粒产量仅3.6 g和1.4 g，极显著低于梯度和下的16.0 g和13.6 g。对应的产量构成因素中，梯度、下的单株有效穗数在6.17.4之间，无极显著差异，但梯度处理下的平均单株有效穗数仅2.9个，极显著低于其他处理；梯度和处理下的每穗实粒数虽无极显著差异，但梯度、梯度IV处理将每穗实粒数极显著地降低至32.7粒和15.4粒；梯度的轻度干旱处理并没显著降低梯度下的千粒重，但是梯度和IV处理对千粒重具有极显著的降低作用，由常规淹水栽培条件下的平均23.4 g降至18.6 g和12.8 g；这些结果表明不同的干旱胁迫梯度处理对产量性状及其构成因素具有极显著的影响作用。此外，收获指数也由梯度和处理下的0.56和0.48降低至梯度和IV处理下的0.23和0.15，播抽天数在梯度、下无极显著差异，但梯度IV的严重干旱胁迫却极显著地表1 6个组合7个性状在4种水分梯度处理条件下的表现品种名称雅优旱禾荃9优86荃优116旱优737旱两优8号旱优73处理梯度播抽天数/d97.097.799.0113.099.096.799.097.7103.796.399.7115.399.0100.399.7107.099.398.798.395.7106.0104.3118.0124.3单株有效穗数6.97.36.62.07.17.25.81.18.37.34.81.07.17.35.64.69.09.38.15.85.96.15.82.8每穗总粒数132.3135.9132.157.6151.7138.2109.760.3147.0135.290.190.8138.2126.3100.662.593.6100.363.570.0131.8113.570.044.9每穗实粒数112.2110.661.04.9115.147.115.815.7107.489.736.13.4105.198.046.716.472.974.523.332.173.059.513.620.0千粒重/g23.824.118.112.422.519.618.415.223.220.821.35.122.221.019.814.021.923.919.014.826.620.815.115.1单株籽粒产量/g18.1919.626.701.9318.099.451.670.3018.8313.583.310.0614.8315.085.021.3115.4816.594.112.7610.687.371.091.98收获指数0.630.580.360.130.570.370.130.160.510.470.260.010.560.530.280.160.60.540.250.270.510.360.120.16梯度处理100%田间持水量()80%田间持水量()60%田间持水量()40%田间持水量()单株有效穗数7.4 aA7.4 aA6.1 aA2.9 bB每穗实粒数97.6 aA79.9 aA32.7 bB15.4 cC千粒重/g23.4 aA21.7 aAB18.6 bB12.8 cC单株籽粒产量/g16.0 aA13.6 abA3.6 cB1.4 dB播抽天数/d100.7 bB99.0 bB102.3 bAB108.8 aA收获指数0.56 aA0.48 bA0.23 cB0.15 dB表2 6个性状在不同梯度处理水平上的表现注：小写和大写字母分别表示0.05、0.01显著水平上的差异。康海岐等：杂交稻组合节水抗旱性鉴定评价综合指标构建 4延迟了抽穗期。在梯度量化控水条件下，这6个性状在品种间也表现出了显著差异，亦成为利用这些性状进行品种间节水抗旱性评价的统计学依据。从表3可以看出，千粒重和收获指数在6个品种之间有显著差异但未达到极显著差异水平，其他4个性状在品种间均具有极显著差异。6个品种的播抽天数在98.1113.2 d之间，表明6个品种抽穗性状的干旱延迟效应存在极显著差异；4个梯度下的平均单株籽粒产量在5.311.6 g之间，平均单株有效穗数和每穗实粒数分别在5.18.1、41.572.2之间，这2个性状的差异是造成单株籽粒产量差异的主要原因，也说明梯度量化控水处理对品种表3 6个试验组合的6个性状差异组合名称雅优旱禾荃优116荃9优86旱优737旱两优8号旱优73单株有效穗数5.7 bcB5.4 cB5.3 cB6.1 bB8.1 aA5.1 cB每穗实粒数72.2 aA59.2 abcAB48.4 cdAB66.6 abA50.7 bcdAB41.5 dB千粒重/g19.6 abA17.6 bA18.9 abA19.3 abA19.9 aA19.4 abA单株籽粒产量/g11.6 aA8.9 abAB7.4 bcAB9.1 abAB9.7 abAB5.3 cB播抽天数/d101.7 bcB103.8 bB98.1 cB101.5 bcB98.0 cB113.2 aA收获指数0.43 aA0.31 bcA0.31 bcA0.38 abA0.42 aA0.29 cA注：小写和大写字母分别表示0.05、0.01显著水平上的差异。的产量、有效穗数及每穗实粒数具有重要的影响作用。2.3 产量及其构成因素的抗旱指数6个杂交稻组合的产量及其构成性状在不同水分处理水平上的抗旱指数如图1，不同组合的单株籽粒产量抗旱指数在梯度差异最大，变幅在0.671.83之间，其次差异较大的为梯度，变幅在0.020.21之间，而在梯度IV则仅为0.010.07的差异。从产量构成因素的抗旱指数来看，这种变化主要体现在单株有效穗数和每穗实粒数及千粒重对土壤水分含量变化的响应上，单株有效穗数的抗旱指数在梯度的变幅(0.511.10)和梯度IV的变幅(0.100.48)都大于梯度的变幅(1.201.38)；每穗实粒数的抗旱指数在梯度、IV 上的变幅均比较大，最大值和最小值分别相差1.11、0.42、0.28；千粒重的抗旱指数也在梯度、IV上的变幅均比较大，最大值和最小值分别相差0.47、0.67、0.48。可见，由于产量构成因素抗旱指数在梯度、IV上的明显变化，使得单株籽粒产量抗旱指数也在这3个梯度上呈现出明显变化，表明了不同杂交稻组合的产量抗旱指数随土壤水分含量变化而变化。2.4 播抽天数与收获指数的抗旱指数6个试验组合的播抽天数(HD)在梯度的变化幅度大于梯度和梯度，表明在梯度条件下组合间的播抽天数差异更明显，抽穗延迟效应比梯度和梯度更显著。收获指数(HI)在梯度、都具有明显差异，且随着胁迫强度增大的而逐渐降低（图 2）。0.00.20.40.60.81.01.21.41.6梯度单株有效穗数雅优旱禾荃9 优8 6荃优1 1 6旱优7 3 7旱两优8 号旱优7 30.00.20.40.60.81.01.21.41.6梯度每穗实粒数雅优旱禾荃9 优8 6荃优1 1 6旱优7 3 7旱两优8 号旱优7 3 5图1 产量及其构成性状在不同水分处理水平上的抗旱指数0.00.20.40.60.81.01.21.4梯度千粒重雅优旱禾荃9 优8 6荃优1 1 6旱优7 3 7旱两优8 号旱优7 30.00.51.01.52.0梯度单株籽粒产量雅优旱禾荃9 优8 6荃优1 1 6旱优7 3 7旱两优8 号旱优7 30.00.20.40.60.81.01.21.4梯度播抽天数雅优旱禾荃9 优8 6荃优1 1 6旱优7 3 7旱两优8 号旱优7 30.00.20.40.60.81.01.21.41.6梯度收获指数雅优旱禾荃9 优8 6荃优1 1 6旱优7 3 7旱两优8 号旱优7 3图2 播抽天数(HD)与收获指数和(HI)的抗旱指数(DI)2.5 5个综合指标与组合的节水抗旱性在图1、图2基础上，计算图中各DI点与横轴构成的封闭图形面积(TAUC)，视为各试验组合产量和构成因素及水分利用效率的多梯度综合抗旱性体现，综合评价指标计算结果如图3、图4。指标CI1、CI2、Y-PFK对参试品种的区分效果明显，更接近于田间实际经验图3 产量性状和HDD、HI的抗旱指数的总效应(TAUC)康海岐等：杂交稻组合节水抗旱性鉴定评价综合指标构建0.00.10.20.30.40.50.60.7雅优旱禾荃9 优8 6荃优1 1 6旱优7 3 7旱两优8 号旱优7 3组合名称曲线下总面积P P PF G PK G WG Y PH D DH I 6观察结果。以5个指标对6个试验品种的抗旱性进行系统聚类分析，结果如图5，可以分为2类，第1类为雅优旱禾、旱优737、旱两优8号；第2类为 荃优116、荃9优86、旱优73。综合抗旱性比较为第1类第2类，6个试验品种的综合抗旱性大小依次为：旱两优8号 （雅优旱禾 旱优737）（旱优73 荃优116 荃9优86）。3 讨论与结论近年来“节水抗旱稻”逐渐有了较大的生产面积，其育种和推广应用研究日趋重要。节水抗旱稻的主要特征特性即为节水抗旱性，包含节水性和抗旱性，此为2个性状，仅抗旱性鉴定不能完全表征该类水稻的全部属性。节水性鉴定相对简单，只要测定出品种的水分利用效率(WUE)，便可以根据产量而计算出生产中消耗的水分总量，品种间进行比较即可获悉节水多少，因此WUE可以作为衡量节水性的主要指标，而抗旱性则较为复杂，尚未有公认的统一评价性状和指标。笔者认为，对于作物抗旱性的表型鉴定，基本离不开干旱胁迫处理的方式方法、表征抗旱特性的表型性状及评价抗旱性大小的性状指标，由于这3个方面的不统一，最后的评价结果往往不一致，尤其是干旱胁迫处理过程差异，往往使有些鉴定试验结果难以重复，让人们对抗旱性的认识产生诸多困惑。因此，笔者将从这3个方面对本研究与前人研究的异同进行讨论。本研究中所采用的干旱胁迫处理方式与以往文献有所不同。本研究以田间持水量作为土壤水分含量梯度划分依据，采用了梯度量化控水试验，对抗旱性鉴定过程中的土壤水分含量进行定量化控制，使其维持在图4 5种综合抗旱指标比较图5 以5个指标对6个试验组合的系统聚类0.00.51.01.52.02.53.03.5123456组合名称综合抗旱指标值C I 1C I 2Y-P F KY-H IY-H D100%、80%、60%和40%田间持水量的变化范围，属于水分定量条件下的抗旱性评价，后续所有评价指标计算均建立在此前提条件下。以往文献报道中，对成株期抗旱性的研究，除崔静宇等9在人工气候室内利用称重法精确控制75%和35%土壤相对含水量(RWC)外，大多采用了干旱胁迫和灌溉2种水分处理方式9-27，干旱胁迫处理基本无水分定量化处理过程，针对萌发期抗旱性的研究大多还采用了PEG模拟干旱胁迫11-12,15。基于笔者以往研究经验，体现抗旱性的初级农艺性状指标对产量抗旱性的影响作用往往因土壤水分含量的不确定变化而变化，因此，基于水分定量的量化控水试验过程管理应该是抗旱性科学评价的前提。本研究与以往文献在表征抗旱特性的表型性状采用方面具有差异。胡标林等3认为叶片相对含水量、单株分蘖数、穗实粒数、千粒重、株高、单株有效穗数等6个性状可作为全生育期抗旱鉴定指标性状，王兴荣等16采用了株高、分枝数、单株荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重、生物产量等 7 个农艺性状，来长凯雅优旱禾 荃9优86 荃优116 旱优737 旱两优8号 旱优73组合名称 7等17选择了单株分蘖数、株高、着粒密度、单株有效穗数、单穗实粒数等5个性状，韩瑞宏等18以根长、根冠比、根长胁迫指数、地下生物量胁迫指数、根冠比胁迫指数、旱害指数、恢复指数7项指标评价苜蓿的抗旱性，李忠旺等19筛选出了与棉花抗旱性密切相关的10个农艺性状和产量指标，赵吉平等20将4个农艺性状指标转换为2个独立综合指标，崔静宇等9以10个玉米品种萌发期12项指标抗旱系数为基础，将12项指标归为四类，孙丰磊等21以16个棉花农艺性状表型指标和生理生化指标对棉花的抗旱性进行综合评价，王焱等22以苜蓿根长、芽长、发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数和根芽比等7个指标，张巩亮等13以穗重、穗粒数、结实率等 13 个性状的抗旱系数为指标，王志恒等15以藜麦发芽率、发芽势、长度和鲜重等8个指标，熊雪等12以相对发芽势、相对发芽率、相对胚根长、相对胚芽长、相对鲜质量及抗旱指数作为评价指标，赵岩等14以产量、穗数、穗粒数、千粒重和株高等 5 个性状。以上研究涉及性状中既有农艺性状也有生理性状，本研究以产量性状为核心目标性状，放弃生理性状指标以简化评价指标，以单株生物学产量、单株籽粒产量、单株有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重、播抽天数等育种选择性状进行评价，具有良好的育种应用潜力。在抗旱性评价指标选择和计算方面，本研究与以往文献有明显的差异性。自从兰巨生等8在改进抗旱系数的基础上提出了抗旱指数 DRI 后，胡福顺10对DRI进行了改进，提出了DI算法，二者在数学计算上并没有本质区别，只是DI中引入了对照品种为参照，通过与对照品种比较来确定供试品种的抗旱级别，综合评价品种表现；郑桂萍等23提出将“抗旱指数”拓宽为“综合抗旱指数”，目的是针对评价作物产量和品质的综合抗旱性指标；胡标林等3进行抗旱性鉴定和抗旱指标研究，计算了抗旱系数DC、敏感指数SI、干旱伤害指数ID、抗旱指数DI、综合抗旱D值，指出抗旱指数是最合适的抗旱性直接评价方法；冀天会等24对小麦的抗旱系数、干旱敏感指数、抗旱指数和抗旱指数DI等抗旱鉴定产量指标进行了比较分析；王兴荣等16采用抗旱指数与隶属函数相结合的方法，综合评估大豆种质的抗旱性；来长凯等17利用模糊隶属函数法对对宁夏水稻材料的抗旱系数、抗旱指数、综合抗旱能力值进行抗旱性定性分级评价；韩瑞宏等18通过隶属函数分析法对苜蓿抗旱性进行综合评价；李忠旺等19采用综合抗旱系数(CDC)、综合抗旱指数(CDI)、综合隶属函数值(CDM)、抗旱性综合评价值(D)等4种综合评价方法对 76 份种质材料进行抗旱性评价；赵吉平等20通过主成分分析、隶属函数分析等综合评价小麦新种质的抗旱性；武仙山等25用主成分分析法将不同生理性状集成为几个相互独立的综合指标，但认为不能代替抗旱指数DRI；张军等26以抗旱系数作为抗旱性衡量指标，利用主成分分析对其抗旱性进行评价，同时将综合评价值（D值）与抗旱指数(DRI)进行相关性分析，认为两种不同干旱胁迫下综合评价值（D值）与抗旱指数均显著相关；崔静宇等9利用因子分析和主成分分析，选取4个主成分将12项指标进行归类，以每个主成分的方差贡献率作为权重，构造综合评价指数F综；孙丰磊等21采用抗旱系数、抗旱指数、灰色关联分析等相结合的方法，以16个棉花农艺性状表型指标和生理生化指标对棉花的抗旱性进行综合评价；王焱等22采用相关性分析、隶属函数、综合抗旱系数、灰色关联、逐步回归和聚类分析相结合的方法，对苜蓿种质萌发期抗旱性进行综合评价及抗旱指标筛选，其综合抗旱系数算法同胡标林算法；张巩亮等13采用主成分分析法及聚类分析等方法对寒地水稻种质资源进行抗旱性综合评价；熊雪等12利用隶属函数法对谷子种质萌发期的抗旱性进行综合评价；赵岩等14以产量抗旱指数、产量抗旱系数、综合抗旱指数、综合抗旱系数等4个指标为抗旱指标对品种进行了综合评价；张文新等11利用GGE双标图，以抗旱指数为评价目标，结合隶属函数对供试品种的抗旱能力进行综合评价。以上文献，主要基于抗旱系数、抗旱指数、隶属函数法、综合抗旱D值等算法，也融入了主成分和因子分析、逐步回归、聚类分析、GGE双标图、神经网络等方法，而本研究在抗旱指数基础上，构建了一种新的多梯度多性状综合抗旱指标，与隶属函数和综合抗旱D值等算法完全不同。隶属函数值计算方法，是按某品种某一性状的抗旱系数（或抗旱指数）与所有品种该性状抗旱系数（或抗旱指数）最小值的差值，除以所有品种该性状抗旱系数的最大值和最小值之差而得出。D值的算法是以各株系第i个性状的DC值、其在所有参试株系中DC最大值和最小值，计算出该性状的隶属函数值(xi)，再利用DC值计算出各性状在所有抗旱指标中的权重值ri，从而计算出各株系所有选择性状的(xi)与ri的乘积和，作为评价各株系综合抗旱能力的D值。应梯度量化评价需要，本研究对抗旱指数有新的定义（见1.3部分），进一步以梯度量化控水条件下的产量构成性状和播抽天数及收获指数的DI值作图，计算图中各DI点与横轴构成的封闭图形面积(TAUC)，视为各品种在梯康海岐等：杂交稻组合节水抗旱性鉴定评价综合指标构建 8度量化控水条件下产量等性状对土壤水分条件变化响应的总效应，再计算基于对数性质的各性状TAUC值的5个多梯度多性状复合抗旱指标产量及其结构指标(Y-PFK)、产量与抽穗延迟效应指标(Y-HDD)、产量与收获指数指标(Y-HI)、综合指标 1(CI1)、综合指标 2(CI2)，获得较好的评价效果。本研究构建的包含产量及其构成因素、HDD和HI的多梯度多性状综合节水抗旱性量化评价指标：Y-PFK、Y-HDD、Y-HI、CI1、CI2，其生物学意义在于，Y-PFK指标体现了产量构成因素（单株有效穗数、每穗实粒数和千粒重）在单株籽粒产量形成方面的抗旱指数贡献比例，是面向注重产量抗旱指数选择的抗旱育种和评价应用指标。从结果分析图1可以看出，穗部性状在水分变化中的变化幅度最大，该指标能够综合体现穗部性状的变化，可以避免单一性状抗旱指数选择所造成的片面选择效果。Y-HDD指标体现了抽穗延迟效应对单株籽粒产量抗旱指数的影响作用，品种的抗旱能力越强则抽穗延迟效应越小，该指标值越大。Y-HI指标体现了收获指数的抗旱指数在干旱胁迫过程中的变化情况，其值越大则表示节水抗旱能力越强，干旱胁迫下的产量更高。CI1指标体现了土壤水分梯度变化过程中产量构成因素、抽穗延迟效应、收获指数对单株籽粒产量性状的总体累加效应，3个方面的效应同等重要，每个方面的效应增加都会影响总体评价结果。CI2指标体现了干旱胁迫造成的抽穗延迟效应和收获指数变化相对于产量构成因素的作用大小，该值越大则表示延迟与收获指数降低的累积效应相对于产量变化的贡献率越高，抗旱育种改良时需要注意选择干旱胁迫下的抽穗延迟效应小和收获指数较高的品种。这5个综合指标的生物学意义比较抽象，还需要进一步的验证和探讨。本研究的目的就在于提炼出一种能够综合评价节水抗旱特性的性状指标值，并进一步根据节水抗旱性大小对试验品种进行排序。试验结果显示Y-PFK、CI1、CI2这3个指标差异大，应用效果好。这种多梯度多性状综合抗旱指标的构建和应用是本研究的创新点所在，文献未曾报道和涉及。笔者在前文中对籽粒水分利用效率(GWUE)和生物学