酒用糯高粱资源成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

汪灿，周棱波，张国兵，徐燕，张立异，高旭，高杰，姜讷，邵明波

（1贵州省农业科学院旱粮研究所，贵阳 550006；2贵州粱丰农业科技有限公司，贵阳 550006）

酒用糯高粱资源成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

汪灿1,2，周棱波1,2，张国兵1,2，徐燕1,2，张立异1，高旭1，高杰1，姜讷1，邵明波1,2

（1贵州省农业科学院旱粮研究所，贵阳 550006；2贵州粱丰农业科技有限公司，贵阳 550006）

【目的】干旱是影响酒用糯高粱生产的主要因素之一，鉴定酒用糯高粱资源成株期的抗旱性，筛选抗旱指标，培育抗旱品种，对高粱产业的发展具有重要意义。【方法】以 50份酒用糯高粱资源为材料，于 2015年和2016年设置正常灌水和干旱胁迫2个处理在旱棚内进行田间试验，测定株高、穗长、茎粗、分蘖数、穗粒数、千粒重、单株粒重和产量，采用抗旱性度量值（D值）、综合抗旱系数（CDC值）、加权抗旱系数（WDC）、相关分析、频次分析、主成分分析、灰色关联度分析、隶属函数分析、聚类分析和逐步回归分析相结合的方法，对其进行成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选。【结果】干旱胁迫对各指标均有极显著影响。相关分析表明，产量与分蘖数、穗粒数和单株粒重呈极显著正相关，与穗长、茎粗和千粒重呈显著正相关，与株高呈不显著的正相关。频次分析表明，各指标对干旱胁迫反应的敏感程度依次为产量、穗粒数、分蘖数、单株粒重、千粒重、茎粗、穗长和株高。主成分分析表明，5个主成分可代表酒用糯高粱抗旱性84.26%的原始数据信息量。基于D值、CDC值和WDC值的供试酒用糯高粱材料抗旱性排序相近。灰色关联度分析表明，各指标DC值与D值间的关联度大小依次为产量、分蘖数、穗粒数、单株粒重、千粒重、穗长、茎粗和株高，这与各指标DC值与WDC值的密切程度基本吻合。根据D值进行聚类分析，可将供试酒用糯高粱材料划分为5个抗旱级别，其中Ⅰ级2份、Ⅱ级16份、Ⅲ级28份、Ⅳ级2份、Ⅴ级2份。除茎粗和分蘖数外，其余指标的隶属函数值、CDC值、D值和WDC值均随抗旱级别的升高而增大。逐步回归分析表明，与D值密切相关的指标有分蘖数、穗粒数和单株粒重。【结论】干旱胁迫对酒用糯高粱资源成株期各指标均有极显著影响。确定了D值为适宜的抗旱性鉴定方法。筛选出成株期抗旱性强的酒用糯高粱材料分别为粱丰141-3和粱丰247-3，可为酒用糯高粱抗旱育种、抗旱机理及干旱调控缓解机制的研究提供基础材料。分蘖数、穗粒数和单株粒重可作为酒用糯高粱资源成株期简单、直观的抗旱性评价指标。

高粱；成株期；抗旱性；抗旱指标；综合评价

0 引言

【研究意义】高粱（Sorghum bicolor L. Moench）是中国长期种植的禾谷类作物，具有食用、饲用和酿造等多种使用价值[1-3]。糯高粱是酿造茅台酒等酱香型高档白酒的主要原料，在中国区域经济发展中占有重要地位[4-5]。与其他作物相比，虽然高粱具有较强的抗旱能力[6-7]，但随着全球气候的变暖及水资源供需矛盾的加剧，干旱已成为影响高粱生产的重要因素之一[8-10]。因此，鉴定酒用糯高粱资源成株期的抗旱性、筛选抗旱指标，对酒用糯高粱抗旱品种选育、抗旱机理及干旱调控缓解机制的研究具有重要意义。【前人研究进展】作物抗旱性鉴定及抗旱指标筛选是开展作物抗旱性研究首先要解决的关键技术，需要将不同指标相结合，对各个时期进行综合评价[11-13]。长期以来，关于作物抗旱性鉴定及抗旱指标筛选的研究已有不少报道[14-16]。在高粱方面，BIBI等[17]筛选出了抗旱性强的材料5份，认为根长可作为苗期的抗旱性鉴定指标；吴奇等[18]筛选出了高度抗旱型品种1份、抗旱型品种13份、敏感型品种23份和高度敏感型品种1份，认为萌发抗旱指数、发芽率和根长可作为萌发期抗旱性鉴定的主要指标；杨帆等[19]利用隶属函数法筛选出了抗旱品种绿能1号和济甜杂2号，认为发芽率、发芽指数和活力指数可作为萌发期抗旱品种筛选的依据；王艺陶等[20]筛选出高度抗旱品种4个、抗旱品种4个、中等抗旱品种8个、干旱敏感品种7个和高度干旱敏感品种8个，认为相对芽长、相对根长和相对萌发指数可作为抗旱性鉴定的重要指标；王瑞等[21]筛选出抗旱性3级以上的材料14份，其中1级抗旱材料2份。【本研究切入点】干旱是影响酒用糯高粱产量和品质的重要因素之一，极大地制约了酒用糯高粱生产的发展及农民种植酒用糯高粱的积极性。因此，鉴定酒用糯高粱的抗旱性、筛选抗旱指标、培育抗旱品种迫在眉睫。目前，关于酒用糯高粱资源成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选的研究还未见报道。【拟解决的关键问题】本研究设置正常灌水和干旱胁迫2个处理，在旱棚内进行田间试验，利用综合评价法对50份酒用糯高粱材料的株高、穗长、茎粗、分蘖数、穗粒数、千粒重、单株粒重和产量进行鉴定与评价，从而筛选出成株期抗旱性强的酒用糯高粱材料及易测定的与酒用糯高粱资源抗旱性密切相关的指标，以期为酒用糯高粱抗旱育种、抗旱机理及干旱调控缓解机制的研究提供基础材料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试酒用糯高粱材料共计50份，其中贵州常规品种6份、四川常规品种4份、湖南常规品种3份、山西常规品种3份、黔高7号改良系9份、红缨子改良系4份、两糯1号选系6份、泸糯8号选系5份和杂交组合10份（表1）。

1.2 试验方法

试验于2015年和2016年在贵州省旱粮研究所旱棚内进行田间试验。试验地为黄壤，含有机质 27.93 g·kg-1、全氮1.45 g·kg-1、全磷1.01 g·kg-1、全钾14.23 g·kg-1、碱解氮93.1 mg·kg-1、有效磷31.33 mg·kg-1、速效钾656.67 mg·kg-1，pH7.6。试验设正常灌水（CK）和干旱胁迫（T）2个处理，3次重复，各处理供试材料采用随机区组排列，小区面积17.5 m2（3.5 m×5 m），行距70 cm，窝距25 cm，每窝留苗2株，种植5行，分别于2015年4月15日和2016年4月12日播种，人工直播，播种前施总养分≥45%的高效复合肥（含N 14%、P2O516%、K2O 15%）225 kg·hm-2作为基肥。干旱胁迫处理分别于播种前和拔节期灌水至田间持水量的 80%（16.5%绝对含水量），之后不再灌水，使其充分受旱。对照处理按当地大田生产管理，分别于播种前、拔节期、孕穗期和灌浆期灌水至田间持水量的 80%（16.5%绝对含水量），以满足正常生长发育的水分需求。常规管理。

1.3 测定项目与方法

于成熟期收获前3 d，在每个小区选择具代表性的植株10株，参照《高粱种质资源描述规范和数据标准》[22]中的有关方法，分别对株高（plant height，PH）、穗长（spike length，SL）、茎粗（culm diameter，CD）、分蘖数（tiller number，TN）、穗粒数（grain number per spike，GNS）、千粒重（1000-grain weight，TGW）和单株粒重（grain weight per plant，GWP）进行考种。收获后测定小区产量（yield，Y）。

1.4 数据统计分析

用Microsoft Excel 2013整理数据，用SPSS 19进行统计分析。参照谢小玉等[23]的方法，各指标平均值的差异显著性采用配对处理t检验法进行检测。分别按公式（1）和（2）计算单项抗旱系数（drought resistance coefficient，DC）和综合抗旱系数（comprehensive drought resistance coefficient，CDC）。式中Ti和CKi分别表示干旱胁迫和正常灌水处理的指标测定值。

参照罗俊杰等[24]的方法，针对各指标DC值，进行简单相关分析、连续变数次数分布统计分析和主成分分析。分别按公式（3）、（4）和（5）计算因子权重系数（ωi）、各基因型各综合指标的隶属函数值[μ(xi)]和抗旱性度量值（drought resistance comprehensive evaluation value，D）。式中Ci为第i个综合指标贡献率，表示第i个综合指标在所有指标中的重要性，xi、ximin和ximax分别表示第i个综合指标及第i个综合指标的最小值和最大值。

参照兰巨生[25]的方法，以各指标DC值为比较序列，D值为参考序列进行灰色关联度分析，获得各指标DC值与D值间的关联度（γD），分别按公式（6）和（7）计算各指标权重系数[ωi(γ)]和加权抗旱系数（weight drought resistance coefficient，WDC）。式中γi为各指标关联度。

参照张彦军等[26]的方法，以各指标DC值为比较序列，WDC值为参考序列进行灰色关联度分析，获得各指标DC值与WDC值间的关联度（γWDC）。最

后基于供试酒用糯高粱材料D值，采用加权配对算术平均法（weighted pair group method average，WPGMA）和欧式距离进行聚类分析，划分抗旱等级，并分别以D值、CDC值和WDC值为参考序列，对各指标DC值进行逐步回归分析，获得回归方程。

表1 50份酒用糯高粱材料信息Table 1 The information of 50 liquor-making waxy sorghum materials

2 结果

2.1 供试材料的代表性及其指标测定值分析

干旱胁迫对供试材料各指标测定值均有显著影响，处理间和材料间的差异均达显著水平（表2）。材料间变异系数介于 0.060—0.580，说明本试验所选酒用糯高粱材料类型丰富，具有较好的代表性，干旱胁迫处理效果好，所选指标对干旱胁迫反应较敏感。此外，供试材料各指标在对照和干旱胁迫处理下的测定值相关系数介于 0.474—0.967，这进一步说明各指标对干旱胁迫反应的敏感性存在差异，直接采用各指标测定值很难鉴定供试材料的抗旱性。

2.2 单项指标分析

与正常灌水处理相比，供试材料在干旱胁迫处理后，各指标均发生不同程度变化（表 3）。同一指标各材料的 DC值存在明显差异，变异系数介于 0.118—0.193，但不同材料间DC值所反映的抗旱性不同，且同一材料各指标的DC值差异较大，说明各指标对干旱胁迫反应的敏感性不同。

相关分析表明（表 4），各指标均至少与一个其他指标呈显著或极显著相关，说明各指标间存在一定程度的相关性。其中，产量与分蘖数、穗粒数和单株粒重呈极显著正相关，与穗长、茎粗和千粒重呈显著正相关，与株高呈不显著正相关。

此外，同一区间各指标DC值的分布次数和频率差异较大（表 5）。DC＞0.8的株高、穗长、茎粗、分蘖数、穗粒数、千粒重、单株粒重和产量的分布频率分别为74%、66%、60%、38%、34%、44%、40%和22%，说明各指标对干旱胁迫反应的敏感程度依次为产量、穗粒数、分蘖数、单株粒重、千粒重、茎粗、穗长和株高。因此，直接采用这些指标会由于指标间信息的叠加，很难准确、客观地评价各材料的抗旱性，从而影响抗旱性鉴定结果。

2.3 主成分分析

各因子特征值中前 5个因子的累计贡献率达84.26%，其特征根＞0.717（表6）。因此，提取前5个因子，将具有同等效果的指标归为一类，可将原来各单项指标转换成 5个新的相互独立的综合指标（分别用F1、F2、F3、F4和F5表示）。F1在单株粒重上有较高载荷量，F2在株高和产量上有较高载荷量，F3在穗长和穗粒数上有较高载荷量，F4在千粒重上有较高载荷量，F5在茎粗和分蘖数上有较高载荷量。

2.4 供试材料的综合抗旱性评价

供试材料的 CDC值和 WDC值分别介于0.518—0.971和0.517—0.971，平均值分别为0.770和0.768，变异系数分别为0.092和0.093，根据CDC值和WDC值的大小对供试材料进行抗旱性排序，其结果基本相同（表 7）。其中，抗旱性强的材料有粱丰141-3和粱丰247-3，抗旱性弱的材料有品鉴11-21和两恢206-1，其余材料介于两者之间。

此外，供试材料的D值介于0.208—0.724，平均值为0.530，变异系数为0.173，根据D值的大小对供试材料的抗旱性进行排序，得到抗旱性强的材料有粱丰141-3和粱丰247-3，抗旱性弱的材料有品鉴11-21和两恢206-1，其余材料介于两者之间（表7），这与基于CDC值和WDC值的供试材料的抗旱性鉴定结果基本一致。

2.5 灰色关联度分析

各指标 DC值与 D值间的关联度大小依次为产量、分蘖数、穗粒数、单株粒重、千粒重、穗长、茎粗和株高（表8），反映了各指标DC值与D值的密切程度，这与各指标对干旱胁迫反应的敏感性基本吻合。此外，各指标DC值与WDC值间的关联度大小依次为分蘖数、产量、单株粒重、穗粒数、千粒重、茎粗、穗长和株高（表8），这与各指标DC值与D值的密切程度基本吻合。

2.6 聚类分析及抗旱级别的划分

在λ=5处将50份供试材料分为5类（图1）。其中第Ⅰ类为高度抗旱型材料，有粱丰 141-3和粱丰247-3共2份，占总数的4%；第Ⅱ类为抗旱型材料，共16份，占总数的32%；第Ⅲ类为中等抗旱型材料，共28份，占总数的56%；第Ⅳ类为敏感型材料，共2份，占总数的4%；第Ⅴ类为高度敏感型材料，有品鉴11-21和两恢206-1共2份，占总数的4%。

根据供试材料的抗旱性聚类分析及抗旱级别划分结果，对供试材料抗旱性评价指标进行分级统计，结果表明（表 9），除茎粗和分蘖数外，其余指标的隶属函数值、CDC值、D值和WDC值均随抗旱级别的升高而增大。此外，CDC值、D值和WDC值在不同抗旱级别上的差异较大，可为其他酒用糯高粱材料抗旱级别的划分提供依据。

-2) ·mT Y(kg0.51量产CK0.65eanvarianceanalysis P(g)T GW55.86重粒株.18单CK69itsmtstressandW(g)T 20.24 TG重粒.22 drough千CK23nandS .27 T 3728粒GN穗数CK10.84 42析分ernormalirrigatioT 4.40性TN异数蘖差分值CK4.66均materialsund其及值m)T .58定(m13测标waxysorghumCD指粗各茎CK17.36料材粱uor-making高T .55 19糯(cm)用SL酒长1试穗CK供30.7下件条T 6.82迫(cm)18胁旱PH干高和株CK水222.59灌常Measuredvaluesofallindicesintestedliq2 正号mber01表Table2编NuGG0.490.6937.43 .66 6218.63 .78 21.18 256096.58 403.954.80.34 1518.47 .23 214 29.03.1016227.5402GG0.240.4843.38 .34 7117.71 .41 24.58 341814.68 393.334.13.51 1318.06 .06 232 26.73.0216196.7403GG0.330.4543.55 .78 6922.62 .42 25.94 245428.99 380.741.18.31 1720.22 .15 302 35.56.8017240.5404GG0.200.4133.71 .92 668.52.09 21.70 189527.54 361.012.058.0913.62 .58 158 28.31.6512206.5605GG0.310.4652.00 .47 6411.99 .62 17.50 338295.80 413.234.07.00 1115.41 .98 299 32.26.3618238.2506GG0.230.4141.97 .02 6910.83 .07 19.25 236684.67 361.932.299.6914.19 .95 263 29.34.4516198.2807GG0.190.2565.91 .79 7215.27 .03 18.03 227064.23 411.201.90.83 1116.88 .21 261 27.90.5417262.5808GG0.150.2040.27 .57 5519.32 .58 23.66 232511.67 391.342.17.25 1921.11 .25 326 34.38.9521283.6209GG0.190.3241.25 .02 6219.89 .70 24.24 281425.98 380.891.21.43 1720.97 .58 321 35.30.3318207.3210GG0.300.3649.92 .13 6010.69 .36 19.85 263905.72 371.462.04.68 1820.64 .53 196 30.55.9414218.7311GG0.190.2852.42 .14 7425.42 .02 28.63 298877.88 371.031.62.79 1719.82 .37 184 26.64.1419233.2712GG0.260.3850.94 .58 6313.52 .51 20.58 364522.08 431.532.33.00 1820.84 .76 246 31.04.1318212.2113GG0.300.4252.63 .47 6217.04 .93 19.55 295280.10 381.271.49.16 1719.16 .68 247 34.72.4321258.5814GG0.240.4641.32 .74 7610.11 .79 19.52 181144.92 331.252.418.8814.78 .78 174 29.70.8712192.4215GG0.230.3458.63 .62 7710.83 .78 18.11 253064.35 371.852.23.77 1519.59 .83 279 31.22.5020219.9316GG0.460.7450.24 .31 7522.24 .87 26.71 189892.24 341.321.89.08 1317.90 .48 277 33.65.1917191.8717GG0.420.7340.75 .86 6919.50 .12 24.58 274305.72 371.351.81.93 1921.03 .36 309 34.20.6823249.6018GG0.310.4266.44 .57 7218.49 .80 20.14 276955.27 390.921.21.58 1215.63 .65 328 36.12.7416214.8219GG0.340.4766.48 .14 7415.60 .09 21.74 258820.75 371.391.79.29 1619.73 .07 309 32.07.2720235.6620GG0.340.4762.35 .08 7214.44 .96 21.34 263585.34 390.781.32.36 1518.69 .74 291 31.90.6320224.0721GG0.310.4667.38 .04 7516.32 .64 19.62 366056.72 412.062.488.9314.22 .33 267 30.47.6416211.9422GG0.280.4043.38 .81 6714.16 .70 24.08 296681.55 401.772.41.75 1418.51 .67 215 29.63.8916191.2723GG0.510.5561.03 .63 7212.71 .52 21.45 336175.54 401.531.78.38 1920.96 .85 206 28.72 185.95221.2324GG0.390.4955.19 .38 6212.42 .40 23.35 333929.03 421.051.88.88 1718.89 .89 322 37.48 159.94224.0925GG0.310.4245.76 .27 7411.99 .53 22.06 205880.16 361.822.84.64 1517.67 .62 321 36.47.6417208.7126GG0.240.3738.03 .07 6719.50 .23 21.05 227618.47 382.022.65.89 1015.69 .97 339 37.09.8721223.2227GG

-2) Y(kg·mT 0.17量产CK0.33P(g)T .06 GW42重粒株单CK65.97 W(g)T .73 14TG重粒千CK21.31 S GNT 03.72 28数粒穗CK.26 3501TNT 1.12数蘖分CK1.56m)T 7 (m16.4CD粗茎CK.12 20(cm)T 0 35.7SL长穗CK.18 38(cm)T 198.64table2PH高株CK0.19ontinued212Cer表号28续编NumbGG0.190.37.81 3860.49 .84 1121.38 98.43 28.38 35551.271.559 14.8.19 196 29.8.46 32224.591.112429GG0.180.26.56 4061.43 .86 1220.22 10.69 26.81 39711.061.441 12.4.69 151 27.4.07 31197.551.282230GG0.350.53.24 4872.38 .13 1218.92 34.39 33.28 37341.432.034 10.0.61 141 28.2.65 32176.511.362031GG0.310.59.17 5068.05 .11 1518.46 12.79 26.30 39672.283.248 13.6.91 169 30.3.46 35163.741.271932GG0.260.48.89 5372.30 .89 1525.42 02.21 28.01 38381.671.950 12.6.74 152 29.5.41 39234.891.482433GG0.520.65.80 5769.95 .39 2226.00 08.27 37.04 41461.721.956 17.8.08 194 35.8.66 38231.690.662434GG0.630.75.18 6775.56 .96 2125.86 56.89 35.96 40402.062.487 16.2.12 207 31.6.46 35209.871.142435GG0.360.41.06 6473.64 .03 1620.66 27.77 28.16 36804.945.308 10.4.61 168 29.5.35 34198.310.412136GG0.140.26.33 5864.93 .55 1619.50 23.20 30.42 37971.271.596 11.0.32 162 25.4.94 31215.471.022237GG0.280.36.70 3754.27 .70 1118.34 56.94 33.68 41412.052.414 12.9.61 167 25.2.65 32173.299.941938GG0.430.68.52 6571.57 .14 1320.37 66.86 28.55 40813.724.301 18.2.19 204 19.5.29 30144.569.422039GG0.600.62.72 7175.75 .47 2425.82 41.74 39.63 41172.923.076 18.8.88 194 33.7.42 35209.161.882140GG0.200.27.58 4674.38 .84 1319.76 42.64 23.79 40311.111.409 13.4.64 163 30.8.08 33193.245.782041GG0.320.47.17 4573.48 .47 1624.56 44.02 38.68 41412.042.606 18.8.12 214 27.6.17 34205.795.742242GG0.480.55.72 5675.48 .01 1424.84 96.92 28.92 37951.351.538 15.4.50 180 26.8.72 32224.937.782343GG0.710.78.23 4872.66 .29 1325.42 01.55 25.84 39863.644.747 13.5.09 170 32.5.69 34213.485.582344GG0.510.53.05 5354.62 .21 2728.60 13.84 42.76 44015.085.239 21.1.47 219 38.9.24 40248.751.662545GG0.380.52.95 4069.23 .59 1720.91 54.38 28.77 37982.053.599.91.97 143 26.1.71 33224.345.262446GG0.570.69.11 4471.84 .24 2224.56 85.51 33.74 39413.464.512 13.0.17 165 24.7.49 31183.648.862047GG0.600.64.87 4664.60 .03 1721.81 72.37 19.86 35445.415.767 15.8.69 181 28.9.52 35184.020.632248GG0.420.56.86 5973.81 .02 1523.98 85.79 23.98 40493.754.735 14.3.66 175 31.8.91 36159.739.112349GG0.310.47.75 4568.16 .26 2123.37 50.66 32.29 37403.334.664 12.4.63 158 27.9.06 35203.478.642150GG0.340.48.83 5068.92 .34 1622.26 81.47 28.28 39032.102.694 14.6.98 175 27.7.14 33189.262.9222Average值均平0.408 0.306 0.193 0.086 0.266 0.125 9 0.190.060 0.580 0.481 5 0.220.123 5 0.180.098 0.150 0.090 CV数系异变0.010 5 1.230.438 1364.40.047 0.192 0.431 3.262 SE误准标.90 13.65 145 13.56 15.82 12.517.38 12.49 10.32 t 0.0001010.000.00010.00010.00010.00010.00010.0001P 0.888 4 0.470.705 0.658 0.967 0.954 0.828 0.594 R数系关相

续表3 Continued table 3

表4 供试酒用糯高粱材料各指标抗旱系数的相关性Table 4 Correlations of drought resistance coefficients of all indices in tested liquor-making waxy sorghum materials

表5 供试酒用糯高粱材料各指标抗旱系数在不同区间的分布Table 5 Different distributions of drought resistance coefficients of all indices in tested liquor-making waxy sorghum materials

表6 供试酒用糯高粱材料各指标主成分的特征向量及贡献率Table 6 Eigenvectors and contribution rates of principal components of all indices in tested liquor-making waxy sorghum materials

表7 供试酒用糯高粱材料抗旱性评价的CDC值、WDC值及D值Table 7 CDC value, WDC value, and D value of drought resistance evaluation in tested liquor-making waxy sorghum materials

续表7 Continued table 7

图1 基于D值的供试酒用糯高粱材料抗旱性系统聚类图Fig. 1 Fuzzy clustering dendrogram of drought resistance in tested liquor-making waxy sorghum materials based on D value

2.7 抗旱指标的筛选

分别以D值、CDC值和WDC值为参考序列，对供试材料各指标DC值进行逐步回归分析，得到的3个回归方程的决定系数 R2≈1，F检验均达极显著水平（表 10），说明回归方程最优，模型拟合度好，预测精度高，用这3个回归方程进行酒用糯高粱材料成株期抗旱性评价的效果好。根据D值与各指标DC值的回归方程可知，在酒用糯高粱资源成株期抗旱性评价中，有针对性地测定与D值密切相关的指标，如分蘖数、穗粒数和单株粒重，可有效鉴定酒用糯高粱资源的抗旱性，从而使鉴定工作简化。此外，相关分析还表明，供试材料产量、D值、CDC值和WDC值两两之间均呈极显著正相关。

表9 供试酒用糯高粱材料抗旱性评价指标的分级Table 9 Classification of drought resistance evaluation indices in tested liquor-making waxy sorghum materials

表8 供试酒用糯高粱材料各指标DC值与D值和WDC值的关联度及各指标权重Table 8 Correlation degree between DC value of all indices and D value together with WDC value and indices weight in tested liquor-making waxy sorghum materials

表10 供试酒用糯高粱材料抗旱性模型预测Table 10 Model predict of drought resistance in tested liquor-making waxy sorghum materials

3 讨论

3.1 酒用糯高粱资源成株期抗旱性评价方法的选择

评价作物的抗旱性不仅需要选择合适的评价指标，而且要有适宜的评价方法。目前，多方法多指标相结合的手段在作物抗旱性评价工作中被普遍采用[27-31]。在作物抗旱性评价工作中，大多数采用等权重的方法，却未考虑到各指标对干旱胁迫反应的敏感程度。本研究采用D值、CDC值和WDC值等综合评价指标，结合单项指标抗旱系数、相关分析、频次分析、主成分分析、灰色关联度分析、隶属函数分析、聚类分析及逐步回归分析，对酒用糯高粱资源的抗旱性进行综合评价，消除因各指标单位不同带来的影响，同时结合指标变异系数来确定各指标在抗旱性评价工作中的重要程度，对与抗旱性密切相关的指标赋予较高的权重。本研究中以D值、CDC值和WDC值的大小对供试材料进行抗旱性排序，其结果基本相同，相关分析表明，供试材料产量、D值、CDC值和WDC值两两之间均呈极显著正相关，但基于D值的供试材料抗旱性系统聚类分析结果与各材料田间实际抗旱表现更接近，且产量与D值相关最密切。因此，以D值为评价指标的评价方法，既考虑了各指标的重要性，又考虑到各指标间的相互关系，评价结果客观、可靠。

3.2 酒用糯高粱资源成株期抗旱性的鉴定

作物抗旱性鉴定的最终落脚点是要划分供试材料的抗旱等级，以此来评价其抗旱能力[32]。目前，关于酒用糯高粱资源成株期抗旱性鉴定的研究还未见报道。在本研究中，采用D值、CDC值和WDC值对供试酒用糯高粱材料进行抗旱性排序，其抗旱性强的材料有粱丰141-3和粱丰247-3，抗旱性弱的材料有品鉴11-21和两恢206-1，结果基本一致。此外，针对D值，在λ=5处将50份供试酒用糯高粱材料分为5类。其中第Ⅰ类为高度抗旱型材料，有粱丰141-3和粱丰247-3共2份，占总数的4%；第Ⅱ类为抗旱型材料，共16份，占总数的32%；第Ⅲ类为中等抗旱型材料，共28份，占总数的56%；第Ⅳ类为敏感型材料，共2份，占总数的4%；第Ⅴ类为高度敏感型材料，有品鉴11-21和两恢206-1共2份，占总数的4%。因此，本研究筛选出成株期抗旱性强的酒用糯高粱材料粱丰141-3和粱丰 247-3，可为酒用糯高粱抗旱育种、抗旱机理及干旱调控缓解机制的研究提供基础材料。

3.3 酒用糯高粱资源成株期抗旱指标的筛选

作物的抗旱性是复杂的数量性状，是多种机制、众多因素共同作用的结果，最终通过不同指标的一系列反应在不同生育时期表现出来[29]。因此，选择合理的指标是作物抗旱性鉴定的关键。目前，国内外学者在作物抗旱性鉴定方面开展了大量研究工作，并针对不同的作物筛选出了不同的抗旱指标[14-16]。然而，在酒用糯高粱方面的研究还未见报道。本研究选取与酒用糯高粱资源成株期抗旱性相关的8个关键指标，将其结合起来，从不同层面进行分析。其结果显示各指标受干旱胁迫影响的程度有所不同，且各指标间存在一定程度的相关性。因此，直接利用这些指标很难客观、准确地评价各品种的抗旱性，从而影响抗旱鉴定结果。通过主成分分析，将原来8个单项指标转换成5个新的相互独立的综合指标，使评价工作简化。通过灰色关联度分析，得到各指标与D值的密切程度依次为产量、分蘖数、穗粒数、单株粒重、千粒重、穗长、茎粗和株高，这与各指标对干旱胁迫反应的敏感性及各指标与WDC值的密切程度基本吻合，从而增加了评价工作的准确性和全面性。通过逐步回归分析，得到与D值密切相关的指标有分蘖数、穗粒数和单株粒重，且产量与分蘖数、穗粒数和单株粒重呈极显著正相关。因此，在酒用糯高粱资源成株期抗旱性鉴定中，有针对性地测定与D值相关密切的指标，如分蘖数、穗粒数和单株粒重，可有效鉴定酒用糯高粱资源的抗旱性，从而使鉴定工作简化。

4 结论

干旱胁迫对酒用糯高粱资源成株期各指标均有极显著影响。确定了D值为适宜的抗旱性鉴定方法。筛选出成株期抗旱性强的酒用糯高粱材料粱丰141-3和粱丰 247-3。分蘖数、穗粒数和单株粒重可作为酒用糯高粱资源成株期简单、直观的抗旱性评价指标。

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（责任编辑 李莉）

Drought Resistance Identification and Drought Resistance Indices Screening of Liquor-Making Waxy Sorghum Resources at Adult Plant Stage

WANG Can1,2, ZHOU LingBo1,2, ZHANG GuoBing1,2, XU Yan1,2, ZHANG LiYi1, GAO Xu1, GAO Jie1, JIANG Ne1, SHAO MingBo1,2
(1Institute of Upland Food Crops, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang 550006;2Guizhou Liangfeng Agricultural Science and Technology Co., LTD, Guiyang 550006)

【Objective】Drought is one of the major problems for liquor-making waxy sorghum production. Drought resistance identification, indices screening, and cultivar breeding of liquor-making waxy sorghum resources are important for sorghumindustrial development.【Method】The plant height, spike length, culm diameter, tiller number, grain number per spike, 1000-grain weight, grain weight per plant, and yield of 50 liquor-making waxy sorghum materials were measured in the normal irrigation and drought stress treatments in field experiments in rainprotection shed during 2015 and 2016. Drought resistance comprehensive evaluation value (D value), comprehensive drought resistance coefficient (CDC value), weight drought resistance coefficient (WDC value), correlation analysis, frequency analysis, principal component analysis, grey relational analysis, subordinate function analysis, clustering analysis, and stepwise regression analysis were used to identify the drought resistance and to screen drought resistance indices of tested liquor-making waxy sorghum materials at adult plant stage.【Result】Drought stress had significant effects on all indices. Correlation analysis showed that the yield was significantly and positively correlated with tiller number, grain number per spike, grain weight per plant, spike length, culm diameter, and 1000-grain weight but not with plant height. Frequency analysis showed that the sensitive degrees of all indices response to drought stress in turn for yield, grain number per spike, tiller number, grain weight per plant, 1 000-grain weight, culm diameter, spike length, and plant height. Principal component analysis showed that 5 principal components could represent 84.26% of the original data information of liquor-making waxy sorghum drought resistance. The ranks of drought resistance based on the D value, CDC value, and WDC value were similar. Grey relational analysis showed that the correlation degree between DC value of all indices and D value in turn for yield, tiller number, grain number per spike, grain weight per plant, 1000-grain weight, spike length, culm diameter, and plant height, which was similar to the correlation degree between DC value of all indices and WDC value. According to D value clustering analysis, tested liquor-making waxy sorghum materials were divided into 5 drought resistance grades, 2 belonged to grade I, 16 belonged to grade II, 28 belonged to grade III, 2 belonged to grade IV, and 2 belonged to grade V. The subordinate function values of tested indices except for culm diameter and tiller number, CDC value, D value, and WDC value were increased with increase of drought resistance grades. Stepwise regression analysis showed that the tiller number, grain number per spike, and grain weight per plant were closely related to the D value.【Conclusion】Drought stress had significant effects on all indices of liquor-making waxy sorghum resources at adult plant stage. D value was determined as the appropriate method for drought resistance identification. Liangfeng 141-3 and Liangfeng 247-3 were identified as drought resistance liquor-making waxy sorghum materials at adult plant stage, which could provide basic materials for the researches on cultivar breeding, mechanism, and regulation and alleviation mechanism of drought resistance in liquor-making waxy sorghum. The tiller number, grain number per spike, and grain weight per plant could be used as the simple and intuitive identification indices of drought resistance in liquor-making waxy sorghum resources at adult plant stage.

sorghum; adult plant stage; drought resistance; drought resistance indices; comprehensive evaluation

2016-11-01；接受日期：2017-01-12

国家“十二五”科技支撑计划子课题（2014BAD07B02-2-4）、农业部948项目（2014-Z55）、贵州省农业攻关计划项目（黔科合NY[2015] 3021-2号）、贵州省科技抗旱灾后重建机动项目（黔科合机农字[2013]4025号）、贵州省高粱工程技术研究中心建设项目（黔科合农G字[2012]4004号）

联系方式：汪灿，E-mail：wangc.1989@163.com。通信作者邵明波，Tel：0851-83760096；E-mail：563189433@qq.com