不同基因型苦荞苗期抗旱性综合评价及指标筛选

路之娟，张永清,2，张楚，刘丽琴，杨春婷



不同基因型苦荞苗期抗旱性综合评价及指标筛选

路之娟1，张永清1,2，张楚1，刘丽琴1，杨春婷1

（1山西师范大学生命科学学院，山西临汾041004；2山西师范大学地理科学学院，山西临汾041004）

【目的】苦荞不仅具有丰富的营养价值和药用价值且具有耐冷凉、耐瘠薄、适应性强等生理特性，不同苦荞品种间的抗旱性差异显著，探讨苦荞苗期耐旱特性，筛选耐旱基因型材料及耐旱性鉴定指标并建立耐旱性数学评价模型，不仅能够为品种耐旱性评价与品种筛选奠定基础，更为黄土高原冷凉地区的种质选育提供理论依据。【方法】采用苗期沙培方式，设置正常供水CK和干旱胁迫DS两个处理，对9份不同苦荞品种在不同处理下的株高、茎粗、叶面积等农艺性状及根系活力、根系酶活性等生理指标进行测定。利用隶属函数法、主成分分析与聚类分析对各苦荞品种耐旱能力进行综合评价，并用逐步回归分析建立最优回归方程进而实现对苦荞耐旱能力的预测与鉴定。【结果】干旱胁迫对苦荞各指标均有显著影响，差异性分析结果表明，苦荞苗期地上部指标、根系干重、根系活力、根系形态指标、可溶性蛋白含量、相对含水量、叶绿素含量、m和v/m等指标与对照相比均明显下降；而根系酶活性、MDA含量、可溶性糖、游离脯氨酸含量、F与对照相比，表现为升高，且耐旱型品种的根冠比也表现为升高，中间型和不耐旱品种则表现为下降。主成分分析将21个单项指标转化为3个相互独立的综合指标（累计贡献率达87.30%），且第1主成分主要反映的是生物量、根系形态、叶片荧光参数等信息；第2主成分反映的是植株根系活力、根系酶活性和根系渗透调节物质等信息；第3主成分反映的是植株地上部形态及部分叶片和根系生理特性的相关信息。聚类分析将9个苦荞基因型划分为3类，分别为耐旱型、中间型和不耐旱型。为了对各基因型的耐旱能力进行预测并建立数学评价模型，将值作因变量，各指标耐旱系数作自变量进行逐步回归分析。结果分析表明，通过建立最优回归方程，筛选出株高、茎粗、根冠比、根系活力、最大根长、MDA、F及水势等8项对苦荞耐旱能力有影响的指标，并且9个苦荞基因型的苗期耐旱能力预测值与值极显著相关（2=0.988**），表明用此方程对苦荞抗旱特性进行预测具有一定的准确性及高效性，进而在苦荞抗旱特性的鉴定工作中如果有选择的测定上述指标，可使鉴定工作简单化。【结论】干旱胁迫对苦荞苗期各指标均有显著影响。通过聚类分析图得出参试品种分为3大类型，即迪庆苦荞、西农9909和奇台农家品种为耐旱型品种；广苦1号、黔苦6号、云荞1号为中间型品种；多元苦荞、黑丰1号和西荞1号为不耐旱品种。确定了苗期耐旱能力预测值与值极显著相关（2=0.988**），筛选出株高、茎粗、根冠比、根系活力、最大根长、MDA、F及水势等指标，可作为苦荞抗旱特性快速鉴定的指标。

苦荞；抗旱指标筛选；主成分分析；聚类分析；回归分析

0 引言

【研究意义】苦荞（(L.)）是中国一种古老的杂粮作物，因具有独特且丰富的营养及药用价值[1]，常被称为“五谷之王”、“三降食品”，且其生育期短、耐冷凉、耐瘠薄、适应性强，在黄土高原地区具有明显的区位优势和生产优势，是当地特色农业发展的重要杂粮作物。水分是影响物种丰富度及个体植株存活、发育和生长的主要环境因素[2]，全球每年因干旱导致的减产已超过了其他自然灾害造成的减产总和[3]。山西素有“十年九旱”之说，干旱是影响该地区农田生态系统作物生产力提高的最主要逆境因素[4]。通常植物在干旱环境下会采取避旱、御旱和耐旱策略来应对，但避旱和御旱大多具有负面效应，因此筛选耐旱性强且适合当地环境条件的基因型作物是解决当地农业可持续发展的重要途径。苦荞综合抗旱能力较强，但不同品种或同品种不同基因型之间的抗旱性差异显著，因此苦荞耐干旱材料的筛选已成为耐旱育种的重要基础。【前人研究进展】现有关苦荞的研究多集中于种质资源[5-6]、农艺性状[7-8]、药用与营养价值[9-11]、栽培技术[12-13]、养分吸收与施肥的增产作用[14-16]、逆境胁迫对苦荞化学成分及生理方面的影响等[17-21]。而关于苦荞对干旱胁迫的生物学响应及耐旱性苦荞品种的选育则研究较少。耐旱品种的筛选时期包括苗期和全生育期，相较而言，苗期鉴定具有时间短、容量大、环境因素影响小等优点[22]。在筛选鉴定指标方面，植株的农艺性状、根系特性、代谢特性及产量等均可作为作物耐旱品种筛选的指标[23]。但由于抗旱性是一个受基因型和水分胁迫双重制约的复杂性状[24]，单一指标无法全面的反映出植株对干旱胁迫的响应，因此需要采用多指标综合评价的方式对其进行全面的鉴定。目前，研究者多采用相关分析法、隶属函数法、主成分分析法等对作物品种进行筛选与评价[25]。【本研究切入点】干旱是影响苦荞生长、产量及品质的主要因素，研究苦荞抗旱生理特性、耐旱指标筛选及抗旱品种选育对黄土高原冷凉区作物生长和农业的发展具有重要意义。近年来，主成分分析和综合分析法等已在大宗作物的逆境鉴定上得到应用，但在苦荞抗旱性筛选、鉴定中鲜有报道。【拟解决的关键问题】本研究拟通过沙培试验，对干旱胁迫下9种不同基因型苦荞幼苗生长、根系形态及生理特性等差异进行研究，并通过主成分分析、聚类分析和回归分析对各品种苦荞的抗旱能力进行综合评价，以期探明抗旱苦荞基因型的筛选指标及评价方法，为苦荞品种筛选提供依据，为黄土高原抗旱育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的9份苦荞材料分别为奇台农家品种（QT）、迪庆苦荞（DQ）、多元苦荞（DY）、云荞1号（YQ1）、西农9909（XN9909）、西荞1号（XQ1）、广苦1号（GK1）、黔苦6号（QK6）和黑丰1号（HF1），均为山西省农业科学院高寒作物研究所提供。

1.2 试验处理

试验于2016年5月至6月在山西师范大学塑料防雨棚内进行。采用沙培盆栽试验，选用16 cm（高）×14 cm（盆底直径）塑料盆为试验用盆，每盆装用去离子水洗净、晾干的沙子2 kg，播种饱满、均匀、无病虫害的苦荞种子14粒，播种后正常供应水分，长出两片真叶时进行间苗，每盆留苗7株。3片真叶期开始干旱胁迫。试验采用两因素完全随机设计，因素A为9个不同苦荞品种；因素B为不同水分处理，分别为正常供水CK（土壤含水量为河沙最大持水量的65%—75%）和干旱胁迫DS（土壤含水量为河沙最大持水量的25%—35%），每个处理重复4次，共72盆。为了保证试验期间幼苗生长不受养分限制，每盆定量浇灌2.5 L相同浓度的霍格兰营养液，其成分及含量为Ca(NO3)2820.7 mg·L-1、KNO3505.6 mg·L-1、MgSO4·7H2O 616.2 mg·L-1、KH2PO4272.2 mg·L-1、微量元素和铁盐同霍格兰标准营养液，每5 d每盆浇灌同等营养液一次，处理20 d后（显蕾期）开始测定相关指标。

1.3 测定项目与方法

形态指标的测定：叶面积用叶面积仪法；株高、最大根长用直接测量法；生物量用烘干后称重法；根系的总长、根总表面积、根体积用英国产Delta-T SCAN根系分析系统测定；叶片相对含水量（RWC）用称重法测定[26]；叶绿素含量用分光光度计法测定[26]，叶绿素荧光参数用美国Opti2science公司生产的OS52FL调制式叶绿素荧光仪，于取样前一天早上（5：00—8：00，弱光环境下）测定最上一片定型叶的叶绿素荧光参数（初始荧光、最大荧光产量）。

生理指标的测定：超氧化物歧化酶（SOD）活性用蓝四唑法测定，过氧化物酶（POD）活性用愈创木酚比色法测定，丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸法测定，可溶性糖含量用蒽酮比色法测定，可溶性蛋白质含量用考马斯亮蓝G-250染色法测定[26]。以上指标均重复3次，取平均值。

1.4 数据处理与分析

参考兰巨生[27]，孟庆立[28]、尹利等[29]的方法，以9种苦荞的农艺性状和生理生化指标作为数据，对各性状测定值进行平均值差异显著性分析，按公式（1）计算抗旱系数（X）。相关指标计算如下。

1.4.1 各测定指标抗旱系数计算

= 干旱胁迫下的测定值/正常供水下的测定值 （1）

(X)＝(X-X)／(X-X) (=1, 2, 3, …,) （2）

式中，为各测定指标的干旱相对值，X为各指标的干旱处理相对值，隶属函数值(X)反映各指标的抗旱系数，X、X分别为干旱处理相对值的最大值与最小值。

1.4.2 各基因型苦荞的抗旱综合指标值、权重值及综合抗旱能力计算

(X)＝1j1j+2j2j+…+aX(=1, 2, …,;= 1, 2, …,) （3）

式中，(X)第个综合指标值，a表示各单一指标的特征值所对应的特征向量，X为各单一指标经标准化处理值。

式中，W表示第个综合指标的权重，P表示各基因型第个综合指标的方差贡献率。

（5）

式中，值为各基因型苦荞抗旱能力的综合评价值。

采用Excel 2003和SPSS 19.0软件进行数据统计分析，采用Duncan’s法进行多重比较；采用主成分分析计算各品种综合抗旱能力（值），最后针对供试苦荞品种值，通过系统聚类进行分析，划分抗旱级别；对(X)值进行逐步回归分析，求取回归方程。

2 结果

2.1 干旱胁迫对不同基因型苦荞苗期相关农艺性状的影响

2.1.1 植株地上部性状 由表1可知，与正常供水相比，干旱条件下9个参试品种的株高、茎粗、叶面积和茎叶干重均有所降低，且不同品种降幅存在差异。干旱胁迫下，9个苦荞品种的株高与正常供水相比均达显著差异水平，其中黑丰1号降幅最大（45%），西荞1号、多元苦荞次之，而迪庆苦荞降幅最小（仅为13%）。奇台农家品种的茎粗降幅最小（仅为3%）；其次为迪庆苦荞（4%）、西农9909（4%），西荞1号降幅最大（14%）；幼苗叶面积降幅24%—61%，其中西荞1号降幅最大（61%）；茎叶干重降幅37%—56%，其中西荞1号和多元苦荞降幅最大（56%）。由各指标变化幅度均值可知，干旱胁迫对4个指标的影响表现为叶面积＞茎叶干重＞株高＞茎粗。

表1 水分胁迫对苦荞苗期地上部植株生长的影响

表内数据为平均值±标准误。同列数据后不同字母表示处理间差异达显著水平（＜0.05）。下同

Values are mean ± SE. Different letters in the same column indicate significant difference among treatments at 0.05 level.The same below

2.1.2植株根系性状 由表2可知，除主根长外，干旱胁迫均使各品种根体积、根表面积和根系干重显著下降，3个指标中降幅最大的3个品种均为西荞1号、黑丰1号和多元苦荞，与CK相比分别降低了66%、67%和64%；61%、75%和74%；64%、66%和65%，说明这3个品种的根系形态对干旱胁迫更为敏感。干旱胁迫下除迪庆苦荞、西农9909、奇台农家品种的根冠比为上升趋势外，其余6个品种都显著下降，说明迪庆苦荞、西农9909、奇台农家品种的茎叶干重受干旱影响程度大于根系干重，因而其根冠比升高，即干旱胁迫对这3个品种的根系影响较小。

表2 水分胁迫对苦荞苗期根系生长的影响

2.2 干旱胁迫对不同品种苦荞苗期根系生理指标的影响

2.2.1根系活力、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性及丙二醛（MDA）含量 由表3可知，干旱胁迫下，各基因型苦荞苗期的根系活力均呈下降趋势，其中，降幅较大的品种为西荞1号（49%），其次为黑丰1号（36%）和多元苦荞（20%），迪庆苦荞的降幅最小（仅为6%）。

干旱胁迫使各基因型苦荞幼苗的根系SOD、POD活性升高，其中根系SOD活性增幅较大的品种是西农9909（138%）、迪庆苦荞（121%）和奇台农家品种（120%），根系POD活性增幅较大的品种是迪庆苦荞（39%）、西农9909（25%）与奇台农家品种（24%），表明这3种基因型在干旱环境中仍可保持相对较高的SOD和POD活性，清除活性氧的能力较好，对干旱胁迫的适应性较强。

与对照相比，干旱胁迫使苦荞根系MDA含量显著升高，正常供水下，9个参试品种的MDA含量在4.59—15.61 nmol·g-1，而干旱胁迫后含量在5.21—23.16 nmol·g-1；其中迪庆苦荞增幅最小（10%），西农9909和奇台农家品种次之，表明其受MDA伤害较小，说明干旱胁迫下这3个品种减轻膜脂过氧化作用的能力较强，受害程度小，而多元苦荞增幅最大，其膜脂受害程度也最大。

表3 干旱胁迫对不同苦荞苗期根系活力、SOD和POD活性及MDA含量的影响

2.2.2可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量 干旱胁迫下，植株通过积累渗透物质，降低渗透势的方式，来保证植株可继续从外界吸水，以满足植株正常的水分需求。干旱胁迫使各参试品种根系的可溶性糖和脯氨酸含量显著升高，而可溶性蛋白含量显著降低（表4）。可溶性糖含量增幅较大的品种依次为西农9909、迪庆苦荞和奇台农家品种，分别增加82%、73%和66%，增幅最小的为黑丰1号（22%）；脯氨酸含量增幅较大的品种依次为迪庆苦荞、西农9909和奇台农家品种，分别增加1.21%、1.19%和1.10%，西荞1号增幅最小，仅为59%；可溶性蛋白含量降幅较大的品种依次为多元苦荞、西荞1号和黑丰1号，分别降低56%、51%和41%，其中迪庆苦荞降幅最小（13%），西农9909和奇台农家品种次之。说明迪庆苦荞、西农9909和奇台农家品种在干旱胁迫下能够积累更多的渗透调节物质，进而缓解逆境压力，提高干旱适应能力。

2.3 干旱胁迫对不同苦荞品种苗期叶片叶绿素含量、叶片相对含水量及荧光参数的影响

综观当今学者对社会福利政策质量评价的研究，总体上持有三种观点:（1）评价社会福利政策方案；（2）评价社会福利政策全过程，既包括评价政策方案，还强调对政策执行以及政策效果的评价；（3）评价社会福利政策效果。这些观点虽然视角不同，各有侧重，但最重要的共识已经达成，即社会福利政策质量评价是一种包括价值、原则、标准及方法论在内的活动过程，而不仅仅是一种纯技术性、量化性的活动。本文探讨社会福利政策质量评价倾向于第二种观点，即政策质量评价是对政策全过程的评价，既包括对政策方案的评价，也包括对政策执行以及政策效果的评价。

2.3.1叶绿素和叶片相对含水量 由图1可知，干旱胁迫使各基因型苦荞的叶绿素含量显著降低，其中西农9909、奇台农家品种和迪庆苦荞降幅较小，叶绿素含量分别是各对照的0.17、0.20、0.22倍，多元苦荞、黑丰1号和西荞1号降幅较大，分别是各对照的0.40、0.46、0.53倍。说明多元苦荞、黑丰1号和西荞1号对干旱胁迫较为敏感。叶片相对含水量同叶绿素含量的变化趋势相似，与对照相比，迪庆苦荞、西农9909和奇台农家品种降幅较小，分别下降了14%、16%和18%；西荞1号、黑丰1号和多元苦荞降幅较大，分别降低了32%、35%和37%（图2）。说明在同等程度干旱胁迫下西荞1号、黑丰1号和多元苦荞降幅大于其他品种，使苦荞得不到充足的水分来维持体内正常生理代谢活动。

2.3.2叶绿素荧光参数 由表5可知，干旱胁迫使各基因型苦荞叶片的F升高，其中黑丰1号增幅最大，达到42%；干旱胁迫使苦荞幼苗叶片最大荧光参数（m）显著下降，降幅为13%—31%，其中黑丰1号降幅最大，为31%。最大光化学效率（v/m）降低表明植物体内光合作用原初反应受到抑制，由表5可知，干旱胁迫下各参试品种幼苗叶片v/m显著降低，其中降幅较小的品种是奇台农家品种（13%）、西农9909（17%）和迪庆苦荞（19%），降幅较大的是西荞1号（31%）、多元苦荞（33%）和黑丰1号（36%）。结果表明，当9种苦荞品种处于水分胁迫的状态下，PSⅡ活性中心受到伤害，影响了光合电子向QA、QB及PQ库的正常传递，其中西荞1号、多元苦荞和黑丰1号光合作用能力下降较严重，抑制了其正常生长。

表4 水分胁迫对不同苦荞脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

图内数据为平均值±标准误。不同字母表示处理间差异达显著水平（P＜0.05）。下同

2.4 主成分分析

2.4.1 各综合指标载荷系数及贡献率 主成分分析法是一种可在损失较少信息量的前提下利用指标间的相互关系，将多个变量经高度概括后转化为少量综合指标的降维分析方法[30]。利用SPSS软件对21个筛选指标的耐旱系数进行主成分分析，结果显示（表6），前3个综合指标的方差贡献率分别为59.92%、19.69%和7.69%，累计贡献率达87.30%，其余可忽略不计。这样将原有的21个单项指标转化为3个相互独立的综合指标，即这3个主因子可涵盖原始数据所提供的大部分信息，可作为数据分析的有效成分。在第1主成分中，株高、茎叶干重、根系干重、根表面积、根体积、m、v/m的载荷系数绝对值较大，说明该主成分主要反映的是生物量、根系形态、叶片荧光参数等信息；在第2主成分中，根冠比、SOD、POD活性、MDA含量、F、游离脯氨酸含量、可溶性糖、根系活力的载荷系数绝对值较大，说明该主成分主要反映的是植株根系活力、根系酶活性和根系渗透调节物质等信息；在第3主成分中，起主要作用的指标是茎粗、叶面积、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、叶片相对含水量，说明该主成分主要反映的是植株地上部形态及部分叶片和根系生理特性的相关信息。

图2 水分胁迫对苦荞苗期叶片相对含水量的影响

表5 水分胁迫对不同品种苦荞幼苗叶片荧光参数的影响

2.4.2各基因型苦荞的综合指标值、权重、值及综合评价 通过公式（1）、（2）计算出个品种抗旱系数，利用公式（3）、（4）可计算出各品种的综合指标值（分别用F1、F2、F3表示）及其权重（，利用公式（5）可计算出各品种的综合抗旱能力值，用值作为标准来判别各参试品种抗旱能力的强弱，并对其进行排序（表7）。其中，迪庆苦荞的值最高，抗旱能力最强，其他依次为西农9909、奇台农家品种、黔苦6号、广苦1号、云荞1号、多元苦荞、黑丰1号和西荞1号。西荞1号的值最低，说明其抗旱能力最弱。

2.5 抗旱基因型的聚类分析

本试验采用欧氏距离平方法及系统聚类法对值进行系统聚类（图3）。在欧氏距离5处可将9份苦荞聚成3大类：耐旱型、中间型和不耐旱型。其中，耐旱型包括迪庆苦荞、西农9909和奇台农家品种；中间型包括广苦1号、黔苦6号、云荞1号；不耐旱型包括多元苦荞、黑丰1号和西荞1号。

表6 各综合指标载荷系数及累计贡献率

2.6 苦荞抗旱性鉴定回归方程的建立

为建立抗旱性评价的数学模型，把值作为因变量，各单项指标的抗旱系数作为自变量进行逐步回归分析，并建立预测苦荞耐旱能力的最优回归方程：D=-11.309+1.7081+1.5722+0.3163+6.4294+1.4545- 5.4766+4.0877+11.0628（2=0.988）。式中，1、2、3、4、5、6、7、8分别代表株高、茎粗、根冠比、根系活力、最大根长、MDA、F及水势。9个苦荞基因型的抗旱预测值（）与抗旱性综合评价值（）极显著相关（2=0.988**）。

图3 9份不同基因型苦荞抗旱能力的系统聚类图

3 讨论

3.1 苦荞苗期形态及生理特性的差异与评价

选育抗旱型品种是提高作物高产及品质、促进干旱地区农业生产发展的有效途径。前人研究表明，胁迫环境可导致植株形态学参数和生理生化指标发生改变[31]。本试验通过对各项单一指标的分析得出，与不耐旱基因型苦荞相比，耐旱能力强的基因型在干旱环境下地上部干重降幅大于根系干重，导致根冠比上升，说明其地下部生长受影响较小，具有比较发达的根系和较强的根系吸收能力；同时耐旱型品种可维持较高的根系SOD、POD活性、较高的渗透压和水分吸收量，可快速清除有害成分，缓减膜脂过氧化作用，从而更好的适应干旱环境，有效减轻了MDA含量对植物体的伤害。

3.2 苦荞耐旱性鉴定方法

干旱胁迫是影响苦荞各生长发育的重要因素。对其抗旱性进行鉴定就是对其耐旱能力进行筛选、评价和归类的过程，但用单一指标很难全面、精准地反映各品种的耐旱性强弱，所以，用多个综合指标去评价作物的耐旱性才比较可靠。近年来，隶属函数法和主成分分析法已在胡麻[25]、谷子[22, 28]等作物的抗逆性鉴定中得到应用，但在苦荞耐旱性鉴定中却仍未见到报道。本试验通过隶属函数法计算出各指标的耐旱系数u(x)作为评价苦荞单项耐旱能力大小的指标，采用主成分分析法和聚类分析得出各苦荞品种综合抗旱能力（值），将参试品种划分为3个不同耐旱等级：耐旱型、中间型和不耐旱型。u(x)为隶属函数法处理后的抗旱系数，将其作为抗旱性筛选指标能够消除不同基因型苦荞间固有的生物学和遗传学特性差异；值是一个无量纲的纯数[32]，所以各品种间的抗旱性差异具有可比性。再通过回归分析，筛选出对苦荞耐旱性影响较为显著的指标，得出快速鉴别并预测苦荞耐旱能力的最优回归方程。

3.3 苦荞耐旱性鉴定指标

作物的抗旱性是一种由多因素、多机制共同作用的复杂数量性状，选择合理且有效的测定指标是鉴定作物抗旱性的关键。近年来对苦荞的抗旱性也开展了研究[20]，但关于其抗旱性指标筛选很少；本研究采用苗期沙培实验对苦荞进行了品种筛选，通过分析耐旱性与各指标之间的关系，建立耐旱性评价模型及最优回归方程，进而量化各品种的耐旱能力并筛选出苦荞抗旱性快速鉴定指标，且9个苦荞品种的抗旱预测值（Y）与抗旱性综合评价值（D）极显著相关（2=0.988**），表明用此方程比较合理、可靠，可用于苦荞耐旱性的快速鉴定。

4 结论

干旱环境对苦荞苗期各指标均有显著影响。本研究通过干旱胁迫处理和隶属函数法等综合分析，确定迪庆苦荞、西农9909和奇台农家品种的耐旱能力较强，可作为苦荞抗旱育种及黄土高原瘠薄土壤栽植的参考种质资源。株高、茎粗、根冠比、根系活力、最大根长、MDA、及水势等8项指标可作为苦荞苗期快速、准确的抗旱性鉴定指标。

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（责任编辑 杨鑫浩）

Comprehensive Evaluation and Indicators of the Drought Resistance of Different Genotypes oftataricum at Seedling Stage

LU ZhiJuan1, ZHANG YongQing1, 2, ZHANG Chu1, LIU LiQin1, Yang ChunTing1

(1College of Life Sciences, Shanxi Normal University, Linfen 041004, Shanxi;2College of Geographical Sciences, Shanxi Normal University, Linfen 041004, Shanxi)

【Objective】not only has rich nutritional and medicinal values, but also has great physiological characteristics such as relatively high tolerance and strong adaptation ability to cold and barren conditions. There is a significant difference in resistance to drought stress among different genotypes of. Study of drought resistance characteristics of, screening of the materials of high tolerance genotypes and identification of indicators of drought resistance, and building a mathematic model for appraising the drought resistance not only can provide a foundation for evaluating the drought resistance and selection of genotypes, but also can provide a theoretical basis for germplasm breeding in cold areas of Loess Plateau. 【Method】Multiple indices of seedlings, including agronomic traits and physiological characteristics, were measured in the normal supply and drought stress with ninegenotypes. Subordination function method, principal component analysis and clustering analysis were used to synthetically evaluate the drought resistance of differentgenotypes. Moreover, stepwise regression analysis was used to establish the optimal regression equation that could forecast and identify the drought resistance ability of. 【Result】Drought stress has an obvious effect on the indexes ofat seedling stage. Results of difference of testing indices showed that the overground index, root dry weight, root activity, root morphology index, soluble protein contents, relative water content, chlorophyll content and leaf fluorescence parameters under drought stress were obviously decreased compared with the control group. Compared with the control group, drought stress not only resulted in the decreases of aboveground and root characteristics, root activity, soluble protein contents, leaf relative water and chlorophyll content,mandv/m, but also resulted in the increase of the activities of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD), the contents of malonaldehyde (MDA) and soluble sugar, and leafF. Besides, the root-shoot ratio of drought tolerance genotypes showed a rising trend, while the intermediate and drought-intolerant genotypes showed a declining trend. The principal component analysis turned 21 single indices into three independent comprehensive indices (accumulative contribution of 87.30%). The principal component 1 mainly reflected the information of biomass, root morphology, and leaf fluorescence parameters etc. The principal component 2 mainly reflected the information of root activity, root enzyme activity and osmotic adjustment substances etc. While the principal component 3 mainly reflected the information of aboveground morphology, partial leaf and root physiological characteristics. Ninegenotypes were divided into three categories by clustering analysis: drought-tolerant type, middle type, and drought-intolerant type. In order to predict the drought resistance of each genotype and build a mathematical evaluation model,values and drought tolerance index of various indexes were taken as the dependent variable and independent variable, respectively, for the stepwise regression analysis. By establishing an optimal regression equation, eight influential indices for drought resistance, including plant height, stem diameter, root-shoot ratio, root activity, main root length, MDA content,F, and leaf relative water content, were selected. The predictive values of drought tolerance of ninehad a significantly correlation withvalues (2=0.988**), which showed a certain accuracy and efficiency to forecast thedrought-resistance by using this equation. And the identification work could become easier when measuring these indexes selectively. 【Conclusion】Drought stress has significant influence on each index during seeding stage of. According to the cluster trend diagram, the tested categories can be divided into three types: drought tolerance type (including Diqing kuqiao, Xinong 9909, Qitai farmers), intermediate type (including Guangku 1, Qianku 6 and Yunqiao 1), and non drought-intolerance type (including Duoyuan kuqiao, Heifeng 1 and Xiqiao 1). The study selected the nine indexes including plant height, stem diameter, root-shoot ratio, root activity, main root length, MDA content,F, and leaf relative water content, which could rapidly identify the drought resistance of, and the predictive values of drought tolerance is significantly correlated withvalues (2=0.988**).

; screening drought resistance index; principal component analysis; clustering analysis; regression analysis

2017-04-10；接受日期：2017-07-24

国家自然科学基金（31571604）

路之娟，E-mail：luzhijuan1992@126.com。张楚，E-mail：zhangchu0331@126.com。路之娟和张楚为同等贡献作者。通信作者张永清，E-mail：yqzhang208@126.com