隶属函数法评价马铃薯高代品系材料的抗旱性

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(1.河北北方学院马铃薯研究中心， 河北 张家口 075000； 2.廊坊市文安县农业局， 河北 廊坊065800)

·问题探讨·

隶属函数法评价马铃薯高代品系材料的抗旱性

王燕1，贾智麟2，任冬雪1，马筱然1，龚学臣1，尹江1

(1.河北北方学院马铃薯研究中心， 河北 张家口 075000； 2.廊坊市文安县农业局， 河北 廊坊065800)

干旱是马铃薯产量的主要制约因素之一。为筛选出抗旱高产马铃薯材料，利用隶属函数法对本实验室筛选出的12份高代马铃薯品系材料进行综合性抗旱性评价，筛选出极高抗旱性材料1份，为2006-43-3，抗旱性强材料2份，分别是2009-31-5，2009-7-76，抗旱性中等材料3份，分别是2005-2-126，2007-2-1，2008-34-6，抗旱性弱材料4份，极弱材料2份。

马铃薯； 干旱胁迫； 隶属函数； 抗旱性评价

马铃薯是我国第四大粮食作物，在粮食生产和国民经济中起着重要的作用。全国种植面积567万hm2，居世界第1位。全国单产15.4 t/hm2，居世界第95位。产量低的原因主要有病虫害、逆境和栽培管理条件等因素。干旱造成的减产超过了其它逆境因素造成减产的总和。因此，选育抗旱高产马铃薯品种是马铃薯育种的重要任务之一。马铃薯抗旱性评价方法研究较多，主要有徐建飞等[1]的以产量为指标的抗旱性评价方法，和王谧等[2]的以苗期生理生化指标为主的隶属函数法。本研究结合以上2种方法对实验室筛选出的12个高代品系材料进行抗旱性评价。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试材料为河北北方学院马铃薯研究中心实验室筛选出的12个高代品系材料。分别为2006-43-3，2009-31-5，2009-7-76，2005-2-126，2007-2-1，2008-34-6，2004-20-16，2004-40-29，2005-33-20，2008-45-4，05-27-2，2005-34-47。

1.2 材料种植

试验地点在张家口市张北县喜顺沟村进行，该地区无霜期90～110 d。抗旱性鉴定试验在防雨棚内进行，棚内分成2个大区，即干旱处理区和灌溉区。旱棚的种植区距边缘70 cm处及干旱区和灌溉区中间深挖1 m沟，埋入塑料布，防止外界水分进入和水分互渗。出苗1周内加盖旱棚塑料膜直至收获期，防止雨水进入。每个处理按随机区组种植，行距60 cm，株距25 cm，每行种植10株，3次重复。灌溉区分别在幼苗期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期4个时期进行灌溉，灌水量达到田间最大持水量的70%。干旱胁迫区现蕾期开始控水直至收获，含水量自然降低最大持水量的30%时，分别对如下生理指标和生化指标进行测定。

1.3 测定指标

1.3.1 生理指标测定

叶绿素含量测定，用SPAD 502叶绿素仪测定叶片叶绿素相对值。

离体叶片失水力测定，重量法，取新鲜功能叶片精确称重，置空气中缓慢脱水9 h后再称重，计算单位重量叶片在相同时间内的失水量。

1.3.2 生化指标测定

丙二醛(MDA)含量测定，硫代巴比妥酸法[3]。

过氧化氢酶(CAT)活性测定，紫外吸收法[4]。

过氧化物酶(POD)活性测定，愈创木酚法[5]。

1.3.3 收获指标测定

收获后测定单株块茎产量。计算抗旱系数，抗旱系数=旱地产量/水地产量。

表3 干旱胁迫对马铃薯生化指标的影响

材料 MDA(nmol/g) CAT[U/(min·g)] POD[U/(min·g)] 浇水干旱耐旱系数浇水干旱耐旱系数浇水干旱耐旱系数05⁃27⁃20．161．398．6913．3218．101．3685．71213．602．492004⁃20⁃160．320．561．752．655．241．98657．62742．861．132004⁃40⁃290．330．391．185．246．371．22770．43895．241．162005⁃2⁃1260．480．641．335．246．671．2757．141247．6221．832005⁃33⁃200．701．261．803．338．562．5798．76195．241．982005⁃34⁃470．370．521．454．767．621．60904．761028．571．142006⁃43⁃30．250．451．802．8610．483．66161．901395．248．622007⁃2⁃10．290．812．797．6220．952．7557．141057．1418．502008⁃34⁃60．370．381．035．7119．053．34580．95619．051．072008⁃45⁃40．421．413．367．6210．831．42161．90909．525．622009⁃31⁃50．300．451．506．4820．483．16114．291733．3315．172009⁃7⁃760．241．114．655．1913．812．6666．67265．563．98

1.4 数据处理

1.4.1 隶属函数

Uij=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin)

……(1)

或Uij=1-(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin)

……(2)

……(3)

……(4)

式中：Uij为i材料j指标的隶属函数值；Xij为i材料j指标的耐旱系数，即干旱指标与浇水指标的比值；Xmax为所有材料中此指标的最大值；Xmin为所有材料中此指标的最小值；Ui是为i材料各性状的平均抗旱隶属函数值。

注:若所用指标与抗旱性呈正相关，用(1)式；如某一指标与抗旱性呈负相关，用(2)式[2,6-8]。

1.4.2 评价标准

根据平均隶属函数值对材料的抗旱性进行评价，评价方法参考陈晓杰[9]的方法，并作修改。评价标准见表1。

表1 马铃薯抗旱性评价标准

级别平均抗旱隶属函数值(U)抗旱性1Ui≥U+1．28SD极强2U+0．52SD≤Uilt;U+1．28SD强3U-0．52SD≤Uilt;U+0．52SD中等4U-1．28SD≤Uilt;U-0．52SD弱5Uilt;U-1．28SD极弱

注，SD为标准偏差。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对生理指标的影响

表2显示，干旱胁迫处理植株的叶绿素相对含量值升高，失水率降低。2009-7-76，2006-43-3，2008-45-4等材料叶绿素相对值系数较大，2006-43-3等材料的失水率系数较小。叶绿素是衡量叶片生理活性变化的重要指标，较高叶绿素含量是维持植株光合作用的必备条件，因此，叶绿素相对值与材料抗旱性呈正相关，即叶绿素相对值越大，抗旱性越强；叶片的失水率与植株的抗旱性密切相关，失水率越低表示该植株的保水力越强，抗旱性越强，即失水率系数越大抗旱性越差，失水率系数值与抗旱性成反比。由此，推测2009-7-76，2006-43-3，2008-45-4和2006-43-3等材料具有抗旱性。

表2 干旱胁迫对马铃薯生理指标的影响

材料 叶绿素 失水率 浇水干旱耐旱系数浇水干旱耐旱系数05⁃27⁃239．5845．661．150．280．20．712004⁃20⁃1638．8245．141．160．260．20．772004⁃40⁃2946．2851．681．120．280．190．682005⁃2⁃12633．539．261．170．220．170．772005⁃33⁃2042．145．981．090．170．120．712005⁃34⁃4743．0847．141．090．20．212006⁃43⁃334．4747．41．380．290．170．592007⁃2⁃136．940．221．090．230．20．872008⁃34⁃631．737．741．190．220．170．772008⁃45⁃434．4646．121．340．340．310．912009⁃31⁃537．246．141．240．220．180．822009⁃7⁃7639．4657．621．460．250．210．84

2.2 干旱胁迫对生化指标的影响

表3显示，在干旱胁迫处理后供试材料的MDA含量、CAT活性和POD活性都有不同程度升高。2008-34-6，2004-40-29，2005-2-126，2005-34-47，2009-31-5等材料MDA含量增加不明显；2006-43-3，2009-31-5，2008-34-6等材料CAT活性升高幅度较大。2005-2-126，2007-2-1，2009-31-5，2006-43-3等材料POD活性大幅度升高。MDA含量是间接测定膜脂过氧化程度以及植物抗逆性的重要指标，MDA含量越大，膜脂过氧化程度越大，膜系统受损程度越严重，抗旱能力越弱，因此推测2008-34-6，2004-40-29，2005-2-126，2005-34-47，2009-31-5等材料在干旱胁迫后MDA含量上升幅度较小，对膜系统损伤可能较小；CAT和过氧化物酶POD是清除代谢过程中产生的活性氧，免除对细胞的氧化破坏，提高植物的抗旱抗逆性，CAT、POD酶活性升高幅度越大，植株的抵抗干旱导致的活性氧造成的伤害能力越强，因此推测2006-43-3，2009-31-5，2008-34-6， 2005-2-126，2007-2-1，2009-31-5，2006-43-3等材料在干旱胁迫后活性氧清除能力较强，能够保护细胞免受活性氧的伤害。

表5 隶属函数法评价抗旱性

材料隶属函数值MDACATPOD叶绿素产量保水力隶属函数平均值抗旱性2006⁃43⁃30．910．370．770．9110．83极强2009⁃31⁃50．940．790．680．410．720．440．66强2009⁃7⁃760．530．590．1410．870．390．59强2005⁃2⁃1260．960．0210．220．710．550．58中2007⁃2⁃10．770．630．8400．330．320．48中2008⁃34⁃610．8700．270．560．550．54中2004⁃20⁃160．910．310．010．20．610．560．43弱2004⁃40⁃290．9900．010．0710．780．48弱2005⁃33⁃200．90．550．0500．390．710．43弱2008⁃45⁃40．70．080．220．670．950．210．47弱05⁃27⁃200．060．070．170．420．690．24极弱2005⁃34⁃470．950．160．010．01000．19极弱

2.3干旱胁迫对产量指标的影响

表4得知，干旱胁迫对2004-40-29，2008-45-4，2006-43-4等材料产量影响较小，耐旱系数较大，推测在干旱胁迫环境中可能保障较高的产量。

2.4抗旱性综合评价

综合分析以上各项指标可看出，各指标与抗旱性之间并无一致的统一性，因抗旱性是个多因素综合的性状，所以对生化指标、生理指标和产量指标利用隶属函数求其平均隶属函数值，筛选出极高抗旱性材料1份，为2006-43-3，抗旱性强材料2份(2009-31-5，2009-7-76)，抗旱性中等材料3份(2005-2-126，2007-2-1，2008-34-6)，抗旱性弱材料4份(2004-20-16，2004-40-29，2005-33-20，2008-45-4)，抗旱性极弱材料2份(05-27-2，2005-34-47)。

3 结论与讨论

本研究通过生化指标、生理指标和产量指标，利用隶属函数法对12份高代马铃薯品系材料进行抗旱性综合评价，筛选出极高抗旱性材料1份(2006-43-3)，抗旱性强材料2份(2009-31-5，2009-7-76)，抗旱性中等材料3份(2005-2-126，2007-2-1，2008-34-6)，抗旱性弱材料4份(2004-20-16，2004-40-29，2005-33-20，2008-45-4)，抗旱性极弱材料2份(05-27-2，2005-34-47)。

抗旱性鉴定就是按作物品种(品系)的抗旱能力进行筛选、评价和归类的过程。通过抗旱鉴定可以为抗旱育种提供优异种质。干旱对植物的影响是多方面的，抗旱性评价是一个复杂的问题，难以用单一指标进行评价。隶属函数法是对多个指标的综合分析，避免了单一指标的片面性。因此，能够提高抗旱性鉴定的准确性。本研究利用隶属函数法对12份高代马铃薯品系材料的抗旱性进行综合分析，鉴定结果基本与生产实际相吻合，为抗旱高产品种的选育提供了理论指导，加快了育种步伐，确保了旱地马铃薯产量，促进农民增收。

表4 干旱胁迫对马铃薯产量指标的影响

材料浇水(kg)干旱(kg)耐旱系数05⁃27⁃25．653．000．532004⁃20⁃165．203．300．632004⁃40⁃294．403．780．862005⁃2⁃1265．053．500．692005⁃33⁃207．053．590．512005⁃34⁃472．950．860．292006⁃43⁃46．955．600．812007⁃2⁃17．553．600．482008⁃34⁃65．753．500．612008⁃45⁃46．0255．000．832009⁃31⁃55．003．500．702009⁃7⁃767．906．200．78

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Evaluation on Advanced Lines of Potato Drought-resistance Traits by Subordinate Function Values Analysis

WANGYan1,JIAZhilin2,RENDongxue1,MAXiaoran1,GONGXuechen1,YINJiang1

2017-01-28

国家现代农业产业(马铃薯)技术体系专项经费资助(CARS-10)；河北省地方标准，马铃薯抗旱性鉴定评价技术规程(NY 201679)；河北北方学院校基金(Q 2014012)。

王 燕(1982—)，女，河北邯郸人，博士，讲师，主要从事抗旱研究；E-mail:nkxwyy@163.com。

尹 江(1960—)，男，河北张家口人，研究员，主要从事马铃薯育种及高产栽培技术研究。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.06.072

S 532

A

1001-4705(2017)06-0072-04