应用隶属函数法综合评价链荚豆种质抗旱性

字学娟，杨石有，李 茂

(1.海南大学应用科技学院(儋州校区)，海南 儋州 571737；2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南 儋州 571737)



应用隶属函数法综合评价链荚豆种质抗旱性

字学娟1，杨石有1，李 茂2*

(1.海南大学应用科技学院(儋州校区)，海南 儋州 571737；2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南 儋州 571737)

以我国华南地区采集的8份链荚豆种质为材料，在自然干旱胁迫条件下，通过测定叶片相对含水量、叶绿素、游离脯氨酸、可溶性糖、丙二醛和相对电导率等6项抗旱生理指标，并运用隶属函数法进行抗旱性综合评价。同时以各项指标隶属函数平均值占总和的百分比评估各指标在抗旱性评价中的可靠性。结果表明，8份链荚豆种质的抗旱性强弱依次为：昌江圆>湛江圆>海口尖>儋州尖>儋州高>儋州圆>海口圆>昌江高；相对含水量、相对电导率在链荚豆种质抗旱性鉴定中可靠性较高。

链荚豆；种质；抗旱性；隶属函数

链荚豆Alysicarpusvaginalis(L.)DC.，是一种豆科植物，广泛分布于华南地区的广东、广西、云南、海南等省区[1]。链荚豆营养成分丰富、消化率高，可作为优良牧草加以开发利用[2-3]；链荚豆叶形小巧，色泽清新淡雅，是优良的草坪草、观赏植物[4-5]；另外，链荚豆性凉，味甘、苦，具活血通络、清热化湿、接骨，消肿、去腐生肌功效，具有重要的药用价值[6-7]；链荚豆还可以通过发达根系吸收土壤中的重金属元素，具有重要生态作用[8]。由此可见，链荚豆具有多种用途，是一种非常重要的乡土草本植物，对其资源进行收集、保存、鉴定和评价等研究工作很有必要。华南地区季节性干旱明显，干旱胁迫对链荚豆生理指标的影响还未见报道。课题组前期在华南地区已经收集8份链荚豆种质并进行了形态特征变异研究[1]，本研究以这些种质为研究对象，通过自然干旱胁迫，测定与抗旱性相关的生理指标，并采用隶属函数分析法进行抗旱性评价，开展该研究对链荚豆人工栽培技术、耐旱性强的链荚豆品种选育具有重要意义。

1 材料和方法

1.1 试验材料

本试验链荚豆种质详细情况见表1，这些种质涵盖了已知链荚豆的形态特征。

1.2 试验地概况

试验地位于中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所实验基地，北纬19°30′，东经109°30′，海拔149 m，属热带季风气候，气候特点是夏秋季节高温多雨，冬春季节低温干旱，干湿季节明显，年平均日照2 000 h。实验基地土壤为花岗岩发育而成的砖红壤土，土壤质地较差，pH 值5.9，全氮0.046%，有机质1.116%，速效磷3.00 mg·kg-1，速效钾49.66 mg·kg-1。土层平均含水量为14.22%(相当于田间持水量的43%)，干旱胁迫实验期间天气晴朗，气温高，无降雨。

本研究中链荚豆种质资源栽培于基地田间。2013年4月移栽，小区面积 1 m2(1 m×1 m)，小区间距0.5 m，每份种质3个重复，随机排列。约2个月后，植物长势均匀，所有材料停止浇水，进行干旱胁迫处理7 d，每隔2 d进行1次生理指标测定，共测定4次，每次3个重复，取样时间均上午10:00。

表1 链荚豆种质来源及特征

Table 1 Sources and the characteristics ofAlysicarpusvaginalis

种质名称来源性质特征儋州高海南省儋州市野生资源直立性,叶片宽大,椭圆形,生物量大,叶色深绿儋州圆海南省儋州市野生资源匍匐型,叶片小,扁圆形,叶色深绿海口圆海南省海口市野生资源匍匐型,叶片小,扁圆形,叶色墨绿海口尖海南省海口市野生资源匍匐型,叶片窄小,梭形,叶色浅绿儋州尖海南省儋州市野生资源匍匐型,叶片窄小,针形,叶色深绿湛江圆广东省湛江市野生资源匍匐型,叶片小,椭圆形,叶色墨绿昌江高海南省昌江县野生资源直立性,叶片宽大,椭圆形,生物量大,叶色深绿昌江圆海南省昌江县野生资源匍匐型,叶片小,扁圆形,叶色深绿

1.3 测定指标及测定方法

叶片相对含水量(RWC)测定采用称重法；叶绿素含量测定采用丙酮提取法；游离脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸法；可溶性糖含量测定采用蒽酮法；丙二醛含量测定采用双组分光光度计法；电导率测定采用电解质外渗量法，具体测定步骤参考文献[9 ]。

1.4 综合评价方法

本次试验使用隶属函数法来综合评价这些链荚豆种质的抗旱性。运用公式求出链荚豆种质各指标参数的隶属函数值，然后将该种质各项指标的隶属函数值累加，求平均值，隶属函数平均值越大的种质，抗旱性越强。

计算方法如下：

(1)与植物抗旱性呈正相关的叶片相对含水量和叶绿素、游离脯氨酸、可溶性糖含量的隶属函数值计算采用公式[10]：

R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(2)与植物抗旱性呈负相关的丙二醛含量和相对电导率的隶属函数值计算采用公式[10]：

R(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中，R(Xi)为指标测定值，Xi为某项指标，Xmax、Xmin为所有品种中某一指标的最大值和最小值。将各品种隶属函数值进行计算，然后取平均值。

1.5 统计分析

对测定的相关指标和评分结果采用Excel表格进行统计、分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫下链荚豆种质生理指标

链荚豆种质生理指标见表2，叶片相对含水量儋州圆最高，为97.96%；海口圆最低，为79.50%。叶片相对含水量按从高到低的顺序排列由高到低为：儋州圆、儋州尖、昌江圆、儋州高、昌江高、湛江圆、海口尖、海口圆。叶绿素含量海口圆最高，达3.85 mg·g-1；儋州尖最低，为1.96 mg·g-1。叶绿素含量由高到低的顺序为：海口圆，儋州圆，昌江圆，湛江圆，昌江高，儋州高，海口尖，儋州尖。游离脯氨酸含量海口圆最高，为33.21 μg·g-1；儋州圆含量最低，为19.06 μg·g-1。游离脯氨酸含量按由高到低顺序为：海口圆，湛江圆，海口尖，昌江圆，儋州尖，儋州高，昌江高，儋州圆。可溶性糖含量海口尖的最高，为0.44%，儋州圆最低，为0.24%。可溶性糖含量由高到低顺序排列为：海口尖，昌江圆，昌江高，儋州尖，儋州高，海口圆，湛江圆，儋州圆。丙二醛含量海口圆和海口尖最高，均为3.41 μmol·g-1。湛江圆最低，仅为1.63 μmol·g-1。丙二醛含量由高到低顺序排列为：海口圆，海口尖，昌江高，儋州圆，儋州高，昌江圆，儋州尖，湛江圆。相对电导率昌江高最高，为67.12%，海口尖最低，为28.31%。相对电导率按从高到低的顺序排列为：昌江高，儋州高，儋州尖，湛江圆，昌江圆，海口圆，儋州圆，海口尖。

表2 干旱胁迫下链荚豆种质生理指标

2.2 链荚豆种质抗旱性综合评价

以8份链荚豆种质各项指标隶属函数平均值占所有指标隶属函数平均值总和的百分比评估各指标在抗旱性评价中的可靠性。相对含水量、相对电导率所占比例最大，分别为18.63%和18.55%，说明二者在链荚豆种质抗旱性鉴定中可靠性较高；其次是叶绿素、游离脯氨酸和可溶性糖含量，分别为16.09%、16.21%和15.93%，可靠性一般；可靠性最差的是丙二醛含量，仅14.59%。

植物的抗旱性是由多种因素相互作用构成的一个复杂的综合性状，每一个因素与抗旱性之间存在着一定的联系。在植物受到逆境胁迫时，抵御并适应逆境的方式有许多种，因此，采用多项指标进行综合评价才能客观反映链荚豆的抗旱性。本研究以叶片相对含水量以及叶绿素、游离脯氨酸、可溶性糖、丙二醛含量和相对电导率等6个指标为依据，对各指标的隶属函数值进行累加求其平均数，并进行种质间比较以评价其抗旱性强弱。由表3可以看出，这8份链荚豆种质的抗旱性强弱依次为：昌江圆>湛江圆>海口尖>儋州尖>儋州高>儋州圆>海口圆>昌江高。

表3 链荚豆种质抗旱性生理指标隶属函数平均值及综合评价

3 讨论与结论

植物的抗旱性是植物在干旱环境中生长、繁殖或生存以及在干旱解除后迅速恢复生长的能力。植物受到干旱胁迫时机体会产生一系列的变化来应对，导致相关生理指标发生变化，因此，干旱胁迫后植物生理指标反应了植物的抗旱性。

叶片相对含水量是植物面对干旱胁迫的时候，叶片的含水量与叶片在水分充分膨胀后最大含水量的比值，是反映植物水分的重要指标之一，相对含水量高低反映了植物叶片保水能力的强弱[11-12]。一般来说，叶片的相对含水量如果较高，则叶片的抗旱性较高，渗透调节的功能也较强。叶片的相对含水量较低，则叶片抗旱性较低，渗透调节的功能也较弱。本研究中，链荚豆种质在干旱胁迫后相对含水量除海口圆、海口尖以外均高于90%，说明链荚豆保水能力较强。

在光合作用的过程中，作为植物生理指标之一的叶绿素起着吸收光能的作用。当叶绿素含量太低，光合作用受到抑制时，甚至会造成植株代谢的紊乱。因此可以靠其判定植株的营养状况。叶绿素含量直接影响植物光合利用率的高低。当叶绿素含量较多，则光合作用也较强，可以积累更多的有机物质。同时大量研究表明，叶绿素的含量往往与植物抗旱性呈正相关。叶绿素越多，植株的抗旱性也随之越强。干旱胁迫会破坏叶绿体，叶绿素合成减少且分解增加，引起叶绿素总量减少[13-14]。本研究中，链荚豆种质在干旱胁迫后仅儋州尖叶绿素较低，说明链荚豆叶片叶绿体受损较轻。

植物体内游离脯氨酸积累的指数与植物的抗旱性有关。正常条件下，植物体内的游离脯氨酸含量较低。但遇到干旱胁迫条件时，游离脯氨酸大量积累，胁迫时间越长，积累的脯氨酸也越多，这些脯氨酸是很好的渗透调节剂。植物体内游离脯氨酸的含量，在一定程度上能够判断干旱对植物的危害程度和植物对干旱的抵抗能力。可作为判定植物抗旱性强弱的一项生化指标。游离脯氨酸含量越高，对干旱的抵抗能力也越强[15]。本研究中，儋州圆、昌江高2份链荚豆种质脯氨酸含量较低，渗透调节能力较低。

可溶性糖是植株体内很好的渗透调节物质，在干旱胁迫条件下高含糖量可以减少植物水分的损失。可溶性糖含量越高，则植物的抗旱能力也越高，是评价植物抗旱的生理指标之一。据王川等[16]的研究表明，抗旱性强的植物在干旱胁迫下可溶性糖含量增加的幅度大于抗旱性弱的植物。本研究中，儋州圆可溶性糖含量最低，说明其渗透调节能力最差。

丙二醛是膜脂过氧化的主要产物，对细胞有毒害作用。它的含量反映了植物受到伤害的程度，直接影响膜的流动性和透性。植物在遭受干旱胁迫时，细胞膜发生过氧化作用而受到损伤，丙二醛是衡量质膜过氧化程度与膜系统稳定性的重要指标，能反应膜损伤程度[17]。抗旱性强的品种，质膜过氧化的程度小于抗旱性弱的品种。所以丙二醛含量相对较低的品种的抗旱能力更强。本研究中，湛江圆丙二醛含量较低，表明干旱胁迫对其他链荚豆种质细胞膜伤害较大。

植物在受到损伤时细胞膜破裂，胞液外渗使相对电导率增大。相对电导率代表着膜损伤程度的大小。在测定抗旱性的指标中，叶片的相对电导率是能够反映植物膜状况的重要指标。在干旱的胁迫下，植物的原生质遭到破坏，细胞内的电解质外渗，导致植物组织浸出液的电导率增加，表明植物受害越严重，抗旱性越弱。反之相对电导率较低，则植物的抗旱性越强[18]。本研究中，儋州圆、海口尖相对电导率较低，表明干旱胁迫下组织浸出液离子浓度波动较小。

本研究通过测定干旱胁迫下链荚豆种质各项生理指标，并对各指标的隶属函数值进行累加求其平均数，评价链荚豆种质抗旱性强弱。链荚豆种质的抗旱性强弱依次为：昌江圆>湛江圆>海口尖>儋州尖>儋州高>儋州圆>海口圆>昌江高。本研究的结果可以为链荚豆抗旱性育种提供可靠的材料，叶片为圆形的匍匐型链荚豆各项抗旱生理指标均有较优的表现，尤其是昌江圆、湛江圆2份种质可以作为抗旱育种的亲本材料。根据链荚豆种质的形态特征，匍匐型种质可以作为优良地被植物，其中圆叶种质叶色均匀、覆盖度高可以单独建坪，尖叶种质可以和其他草坪草混合建坪；直立型种质叶片宽大、生物量高，便于刈割，营养价值高，可以作为优良牧草利用。另外，抗旱生理指标隶属函数平均值占所有指标隶属函数平均值总和的百分比反应各指标在抗旱性评价中的可靠性，本研究中相对含水量、相对电导率在链荚豆种质抗旱性鉴定中可靠性较高。

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(责任编辑：黄爱萍)

Drought-resistance ofAlysicarpusvaginalisGermplasms Evaluated by Subordinate Function Values

ZI Xue-juan1, YANG Shi-you1, LI Mao2*

(1.CollegeofAppliedScienceandTechnology,HainanUniversity,Danzhou,Hainan571737,China；2.TropicalCropsGeneticResourcesInstitute,ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences,Danzhou,Hainan571737,China)

EightAlysicarpusvaginalisgermplasms exhibiting varied degrees of resistance to drought stress under natural conditions were collected from southern China for the study. Six indices, including the contents of moisture, chlorophyll, free proline, water soluble carbohydrates, and malondialdehyde, as well as the relative electric conductivity of the plant leaves, were used for a comprehensive evaluation on the drought-resistance of the germplasms based on their subordinate function values (SFVs). At the same time, the reliability of each index was determined by the ratio of individual average tototal SFV. The results ranked the abilitiesof the germplasms to resist drought stress in the order of: Changjiang Round>Zhanjiang Round>Haikou Pointed>Danzhou Pointed>Danzhou High>Danzhou Round>Haikou Round>Changjiang High. The reliabilities of the measurements on relative moisture content and electric conductivity were higher than those of the other indices used in the evaluation.

Alysicarpusvaginalis; germplasm; drought-resistance; subordinate function

2016-03-30初稿；2016-05-03修改稿

字学娟(1984-)，女，硕士，讲师，主要从事草业科学的教学与科研(E-mail：zixuejuan@163.com)

*通讯作者：李茂(1984-)，男，硕士，助理研究员，主要从事热带牧草研究(E-mail：limaohn@163.com)

海南省自然科学基金项目(20153055)；海南省重大科技项目(ZDKJ2016017)

S 688.4

A

1008-0384(2016)08-844-05

字学娟，杨石有，李茂.应用隶属函数法综合评价链荚豆种质抗旱性[J].福建农业学报，2016，31(8)：844-848.

ZI X-J，YANG S-Y，LI M.Drought-resistance ofAlysicarpusvaginalisGermplasms Evaluated by Subordinate Function Values[J].FujianJournalofAgriculturalSciences，2016，31(8)：844-848.