干旱胁迫下33份木薯种质表型性状的初步分析

魏云霞 王晓庆 黄洁

摘 要 以33份木薯种质为材料，采用盆栽方法对其进行反复干旱-复水处理，测定株高、茎径、叶片数量和主根数量，并通过方差、相关性和聚类分析，对其耐旱性进行归类。结果表明：33份木薯种质株高、茎径、叶片数量、主根数量的变幅分别为19.5～52.3 cm、3.46～5.90 mm、10.0～17.7片/株、14.0～56.0条/株，试验材料遗传背景丰富，代表性强；土壤含水量与株高、茎径、叶片数量、主根数量相关性均不显著；通过聚类分析可将33份种质分为4类，Ⅳ类仅ZM8316一份种质，其各项表型性状指标均处于较高水平；其次是Ⅲ类，包括CMR35-22-196、A234、SC5、D346、F709、C381、C322。

关键词 木薯 ；种质 ；干旱胁迫 ；表型性状 ；聚类分析

分类号 S533

木薯（Manihot esculenta Crantz）是中国重要的热带亚热带作物，其产品（块根）主要用作饲料、粮食和工业原料[1-2]。干旱是影响作物产量的主要因素之一，其对农作物造成的损失在所有非生物胁迫中占首位[3-4]。在木薯生产中，干旱胁迫会显著降低木薯块根产量及品质[5-7]。中国热区木薯的苗期易受干旱胁迫，对木薯产业的发展极其不利[8]。在农业生产中，抗旱育种是解决干旱问题的经济有效途径[9]，耐旱种质资源的筛选、鉴定及利用是其重要前提[10]，而且干旱条件下的表型性状是直接、宏观分析评价种质耐旱性的重要依据[11-12]，其中，株高、茎径、叶片数量、主根数量等表型性状与耐旱性关系尤为密切[13-14]。

目前，国内开展了少量的种质资源、栽培技术、基因学等方面的木薯耐旱性研究[8，15-17]，而中国又有着丰富的木薯种质资源[18]，加强木薯种质耐旱性研究将为解决木薯抗旱生产有着重要的现实意义。本研究在反复干旱-复水胁迫条件下，研究33份木薯种质的表型性状，并运用聚类分析对其进行分类，以期为耐旱种质的初步筛选提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

从海南省儋州市中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所（以下简称“品资所”）的国家木薯种质资源圃中随机选取33份种质，对其进行耐旱性的初步分类，具体种质见表1。

2011年2～7月，在品资所试验基地遮雨大棚内开展盆栽试验。试验土壤基本理化性质为pH 5.3，有机质12.8 g/kg、全氮1.5 g/kg、速效磷3.5 mg/kg、速效钾48.5 mg/kg。每盆装5 kg干土，并施用0.2 g尿素、0.2 g过磷酸钙和0.2 g氯化钾作为底肥。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验采用随机区组设计，设33个处理（种质），5次重复（每份种质种植5盆）。每个重复小区（每盆）直插1条种茎，种茎长度为（15.0±1.0）cm，芽眼朝上，露出土壤部分长（8.0±0.5）cm，统一管理。2011年5月8日齐苗后开始反复干旱-复水处理。试验过程中，用称重法控制土壤含水量[19]，使试验条件尽可能一致。每次复水后的土壤含水量均控制在16%～18%。

干旱-复水过程：5月8日开始第1次干旱，50%以上植株萎蔫时（5月23日）进行第1次复水；5月23日开始第2次干旱，50%以上植株出现叶片脱落时（5月28日）进行第2次复水；5月28日开始第3次干旱，50%以上植株萎蔫时（6月14日）进行第3次复水。

1.2.2 调查指标及方法

6月14日进行第3次复水后，在每盆土壤中随机选择3～5点取土，用于测定土壤含水量，并调查植株高度、茎径、叶片数量、主根数量。

土壤含水量：烘干法测定土壤含水量[20]；株高：用卷尺测量植株萌芽基部至顶部第1片未展开嫩叶顶端的高度；茎径：用游标卡尺测量植株距离萌芽基部2 cm高处的直径；叶片数量：计算单株完全展开叶的叶片总数；主根数量：计算单株的主根数量。

1.3 数据统计与分析

采用SPSS软件对数据进行方差分析、相关性分析及聚类分析[21]。

2 结果与分析

2.1 种质表型性状的分析

在本试验中，对各种质的土壤含水量控制较为合理，变幅为15.67%～18.28%，差异不显著。种质株高、茎径、叶片数量、主根数量变幅分别为19.5～52.3 cm、3.46～5.90 mm、10.0～17.7片/株、14.0～56.0条/株，差异均达极显著（表2）。

2.2 表型性状与土壤含水量的相关性分析

由表3可知，参试种质株高、茎径、叶片数量、主根数量与土壤含水量的相关系数为0.059～0.230，均差异不显著；4项表型性状间，除叶片数量与主根数量不显著相关外，其他两两性状间呈显著或极显著正相关。

2.3 聚类分析

对参试种质株高、茎径、叶片数量、主根数量4项指标进行聚类分析（图1）。结果表明，当欧式距离为5.5时，33份种质可归为4类。

由表4可知，株高和茎径均表现为Ⅳ类>Ⅲ类>Ⅱ类>Ⅰ类；Ⅳ类种质的株高、主根数量均显著高于其余3类，茎径、叶片数量也较高，但未达显著水平。对4类木薯种质进行初步评价，其耐旱性强弱可能为Ⅳ类>Ⅲ类>Ⅱ类>Ⅰ类。

3 讨论与结论

性状差异是基因型和环境共同作用的结果[22]。在本试验条件下，33份木薯种质的株高、茎径、叶片数量、主根数量变幅较宽，由此可知，其遗传背景丰富，代表性强[23]。通过聚类分析，将33份木薯种质划分为4类，初步评价其耐旱性强弱可能为Ⅳ类>Ⅲ类>Ⅱ类>Ⅰ类，其中，Ⅳ类仅ZM8316种质，各项表型性状均较优异；其次是Ⅲ类，包括CMR35-22-196、A234、SC5、D346、F709、C381、C322。本研究在反复干旱-复水条件下研究参试种质的表型性状，对于初步筛选和利用耐旱种质具有重要意义，但根据株高、茎径、叶片数量、主根数量4项表型性状，难以精确评价木薯种质的耐旱等级，需结合其他表型性状、生理生化及分子生物学指标[3，16，24]作进一步研究，从而更准确地评价划分木薯种质的不同耐旱等级。

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