苦瓜芽期耐冷性鉴定与评价

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(1.广西农业科学院蔬菜研究所， 南宁 530007；2.广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室， 南宁 530007)

苦瓜芽期耐冷性鉴定与评价

陈小凤1,2，黄如葵1,2，冯诚诚1,2，黄熊娟1，黄玉辉1,2，陈振东1,2，梁家作1，刘杏连1，秦健1,2

(1.广西农业科学院蔬菜研究所， 南宁 530007；2.广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室， 南宁 530007)

目的：探讨苦瓜芽期耐冷性鉴定与评价方法，以期为苦瓜耐冷性材料的筛选提供参考。方法：在低温条件下，对54份苦瓜材料进行发芽势、发芽率、种子活力指数、下胚轴长等指标测定，采用主成分分析结合聚类分析进行科学综合评价。结果：发芽率和种子活力指数对苦瓜芽期耐冷性具有较高的载荷，其系数分别为0.865和0.959，可作为苦瓜芽期耐冷性鉴定的重要指标；单一指标不能可靠而准确地对苦瓜芽期耐冷性进行鉴定与评价；聚类分类可将供试材料分为4种类型，第1类为高度低温敏感型，第2类为低温敏感型，第3类为高度耐冷型，第4类为耐冷型。结论：该套方法适用于多数苦瓜资源芽期耐冷性的鉴定与评价。

苦瓜； 耐冷； 种子活力指数； 主成分分析； 聚类分析

苦瓜(MomordicacharantiaL.)属于冷敏性蔬菜，发芽适温为30 ℃左右，在20 ℃以下发芽缓慢，13 ℃以下发芽困难。在春提早栽培中，可以人工加温进行催芽育苗，但在贫困地区，育苗设施简易，掌握不好催芽温度，造成种子萌发率低，降低种子利用率，增加生产成本，要从实质上解决冷害问题首要是进行耐冷育种。因此，建立一套可靠而准确的苦瓜芽期耐冷性鉴定与评价方法，是筛选耐低温的苦瓜资源，进行苦瓜育种的关键环节。

在作物的生长发育进程中，发芽期是受逆境胁迫的第一个时期，是决定生产的关键时期，近年来，对于作物芽期的耐冷性鉴定与评价研究多集中在水稻[1-2]、玉米[3]等主要农作物上，有关蔬菜的芽期耐冷性研究多见于甜瓜[4]、黄瓜[5]等研究中。在苦瓜方面，黄玉辉等[6]利用20 ℃下发芽势、发芽率和发芽指数等指标对苦瓜芽期的耐冷性进行研究，认为发芽指数可以作为苦瓜耐冷性的鉴定指标。但选用的指标均以露胚根2 mm种子为基础进行统计，采用发芽方法形成的指标不能体现种子具有形成正常苗的能力，且对苦瓜芽期耐冷性鉴定采用单一指标法，因而不能从客观上反映资源的芽期耐冷性。在低温条件下，利用GB/T 3543.4—1995《农作物种子检验规程 发芽试验》中沙埋方法形成的指标具备形成正常苗的指标，能从客观上反映作物从萌芽期到苗期的耐冷性，但利用此方法进行苦瓜芽期耐冷性鉴定未见报道；利用综合模糊评价方法对苦瓜芽期耐冷性进行鉴定与评价也未见报道。因此，通过测定20 ℃条件下材料的发芽势、发芽率、种子活力指数、下胚轴长等与芽期密切相关的指标，采用主成分分析结合聚类分析进行科学综合评价，建立一套苦瓜芽期耐冷性鉴定与评价方法，以提高鉴定的可靠性和准确性。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料均来自于广西农业科学院蔬菜研究所。

1.2 发芽势、发芽率、下胚轴长与活力指数测定

按GB/T 3543.4—1995《农作物种子检验规程 发芽试验》中沙埋方法进行，略有改动。将参试材料种子用3%漂白水(有效成分为5%次氯酸钠水溶液)浸泡10 min进行种子消毒，然后用清水冲洗干净，水平置于20 ℃条件下的发芽盒中，覆上1层薄沙，第6天统计发芽势，以露胚根2 mm以上的种子百分数计；此后每天将露胚根的种子点入盒子另一端并覆盖1 cm厚沙子，至第10天时统计发芽率，并测量正常苗的下胚轴长度，计算种子活力指数。

种子活力指数=发芽率×下胚轴长度。4次重复，每重复100粒。

1.3 数据处理

用SPSS 19.0进行主成分分析、相关性分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 苦瓜芽期耐冷性的相关性分析

表1显示，各指标的数值越大，表示相关性越显著。发芽率与活力指数间、活力指数与下胚轴长间存在显著关系，经KMO 和 Bartlett 的检验，四项指标两两相关性即取样足够度的 Kaiser-Meyer-Olkin 度量为0.502，说明本试验指标数值适合进行主成分分析。

表1 芽期耐冷指标的相关性

X1X2X3X4相关X110．4310．4030．296X20．43110．8530．441X30．4030．85310．764X40．2960．4410．7641

注：X1为发芽势；X2为发芽率；X3为活力指数；X4为下胚轴长。

2.2 不同苦瓜资源芽期耐冷性的主成分分析

表2显示，通过主成分分析，主成分1和主成分2的累积贡献率为85.338%，能够描述原来所有信息的85%左右，可以由这2个新变量代替原来的4个变量。由表3主成分的载荷矩阵可知，第1主成分各指标都有较高的载荷，主要为发芽率(X2)和活力指数(X3)，载荷系数分别为0.865和0.959，都是有关苗生长的指标，可定为“苗生长因子”；第2主成分主要为发芽势(X1)，可定为“萌芽因子”。因此认为发芽率和活力指数可作为苦瓜芽期耐冷性鉴定的重要指标。再根据表2和表4，可以得各主成分的计算公式和芽期冷害公式：F=0.662 F1+0.192 F2，其中第1主成分公式F1=0.37X1+0.532X2+0.589X3+0.482X4；第2主成分公式F2=0.871X1+0.038X2-0.237X3-0.433X4。

表2 主成分特征值及累计贡献率

表3 主成分的载荷矩阵

表5 苦瓜材料原始测定值与耐冷性排序

材料X1(%)X2(%)X3X4(cm)主成分值排名材料X1(%)X2(%)X3X4(cm)主成分值排名MC191753．044．050．15228MC33⁃152472．815．97-0．74343MC1⁃①92908．479．411．7252MC36⁃252832．823．42-0．57839MC4⁃228231．124．86-1．82749MC3871532．364．49-0．61540MC5⁃226170．321．8-2．4454MC40⁃194884．863．860．49518MC10⁃243915．836．410．20626MC42⁃290847．619．061．4024MC11⁃153934．174．51-0．09333MC4398815．426．690．90812MC12⁃215190．814．24-2．20952MC4584865．15．930．61315MC13⁃142964．524．71-0．14836MC4890955．245．520．75814MC14⁃226150．422．78-2．23953MC50⁃186966．286．541．02910MC15⁃286832．93．52-0．02230MC5182814．385．410．34423MC19⁃245150．493．25-1．96451MC5346210．522．46-1．96250MC20⁃188653．996．140．25725MC5447623．044．91-0．70742MC20⁃262684．116．09-0．09935MC5612927．147．76-0．09734MC21⁃296936．647．181．2786MC60⁃B45855．136．04-0．00729MC2214422．375．57-1．5247MC6865735．397．440．37323MC22⁃238362．296．35-1．1445MC7274785．467．040．54216MC23⁃178553．035．51-0．25537MC75D16794．475．66-0．6841MC25⁃295987．477．661．5123MC7972936．737．240．91811MC25⁃393855．26．120．7813MC8389877．428．531．3725MC25⁃4100976．066．251．1929MC8448854．325．08-1．51346MC26⁃184804．675．840．45821MC85481004．364．36-0．06832MC2882857．158．821．2318MC9244936．837．380．51717MC30⁃356918．759．621．2417MC9339907．458．280．48519MC31⁃176402．0910．27-0．03331MC10032897．388．290．47120MC32⁃141100．555．53-1．848MC10135863．664．25-0．57638MC32⁃268331．885．77-0．84344MC10531836．397．750．16227MC3368895．185．820．40122MC108100978．438．431．8151

表4 主成分的向量矩阵

主成分X1X2X3X410．3700．5320．5890．48220．8710．038-0．237-0．433

2.3 苦瓜资源芽期耐冷性排序

通过主成分耐冷公式计算，得出各材料的耐冷性排名，从表5可看出，MC 108排第1名，可归为耐冷资源；MC 5-2排最后，为第54名，可归为冷敏资源；其它资源分类可依据表5做出耐冷性排名。但从各材料的耐冷性指标原始测定值看，如果是用单一指标对参试材料进行耐冷性鉴定与评价，同一材料的耐冷性评价结果差异较大。比如MC 56的发芽势为12，为各参试资源中最低的，排第44名，但其发芽率可达92%，耐冷排第7名，活力指数和下胚轴长也是较高的，其它资源用单一指标进行耐冷排名可依据表5数据得出。因此，在低温条件下，单一指标不能可靠而准确地对苦瓜芽期进行耐冷性鉴定与评价。

2.4 不同苦瓜资源芽期耐冷性的聚类分析

将原始数据进行聚类分析，依据综合耐冷分值的排序对聚类结果进行分类，最终对苦瓜芽期耐冷性作出评价。图1显示，在平方欧氏距离为5处，可将供试材料分为4种类型，第1类为高度低温敏感型，第2类为低温敏感型，第3类为高度耐冷型，第4类为耐冷型。

3 讨 论

在低温条件下，利用种子活力等与芽期相关指标鉴定与评价作物的耐冷性，具有方法简便易行、重复性好、试验周期短的优点，目前已成功地应用于多种蔬菜作物的耐冷性鉴定，但鉴定的指标多以露胚根2 mm种子为基础的数据，没有利用成苗的标准进行鉴定与评价，也有一定局限性。本研究利用GB/T 3543.4—1995《农作物种子检验规程 发芽试验》中沙埋方法形成的指标发芽势、发芽率、种子活力指数、下胚轴长的原始测定值进行分析，研究结果表明，在低温条件下，第6天的发芽势是以露胚根2 mm以上的种子百分数计，露胚根2 mm以上的种子并不一定具备形成正常苗的能力；第10天的发芽率是以形成正常苗比率统计，说明种子具备发芽形成正常苗能力；但在逆境条件下，具备高发芽能力的种子不一定具备高的种子活力，而高活力种子具有明显的生长优势和生产潜力，种子活力指数是发芽率与下胚轴长的乘积，可以表现种子活力的高低。因此，发芽势、发芽率、种子活力指数、下胚轴长等与芽期相关的指标是既紧密相连又有所独立，利用任何一个单一性指标鉴定苦瓜材料芽期耐冷性均具有一定的局限性，降低鉴定与评价的可靠性和准确性，不能客观反映材料的耐冷性实质。

图1 苦瓜耐冷性的聚类分析结果

主成分分析、聚类分析等多指标的综合评价方法已成功应用于作物耐逆性鉴定中，如高粱耐旱性[7]、茶树抗寒性[8]等。在20 ℃条件下，本研究利用发芽势、发芽率、种子活力指数、下胚轴长等指标，采用主成分分析结合聚类分析进行苦瓜芽期耐冷性的综合评价，虽然具有简单、可靠，鉴定周期短的优点，但是也会受种子成熟度、种子年龄、处理过程、种子生产环境和贮藏条件等因素影响。因此，为了提高鉴定的准确性，尽量选择同一批次的种子用于试验，并做好与常温下的对照试验，选用测定的相对值进行鉴定与评价，因为相对值比绝对值能更好地反映作物的耐逆性[9]。

4 结 论

本研究选用的材料在耐冷性上存在较大差异，可以代表不同苦瓜资源的耐冷性。本研究建立的苦瓜芽期耐冷性鉴定与评价方法适用于多数苦瓜资源耐冷性的鉴定与评价。

[1]韩龙植,曹桂兰,安永平,等.水稻种质资源芽期耐冷性的鉴定与评价[J].植物遗传资源学报,2004,5(4):346-350.

[2]肖宇龙,钟家有,胡启锋,等.江西省早稻主栽品种可控条件下芽期耐冷性鉴定[J].江西农业大学学报,2014,36(2):243-248.

[3]马延华,王庆祥,孙德全,等.玉米自交系芽期耐寒性的鉴定与评价[J].玉米科学,2013,21(2):88-92.

[4]苗永美,高青海,戈应祥,等.甜瓜耐低温鉴定指标的研究[J].安徽科技学院学报,2013,27(1):39-44.

[5]王红飞,李锡香,王海平,等.黄瓜低温耐受性鉴定方法的初步研究[J].中国蔬菜,2015(3):17-25.

[6]黄玉辉,罗海玲,张曼.不同苦瓜品种种子发芽和苗期耐冷性差异的研究[J].长江蔬菜(学术版),2008(10):11-13.

[7]王艺陶,周宇飞,李丰先,等.基于主成分和SOM 聚类分析的高粱品种萌发期抗旱性鉴定与分类[J].作物学报,2014,40(1):110-121.

[8]洪永聪,王玉,丁兆堂,等. 越冬期茶树叶片生理指数分析及抗寒种质材料的筛选[J].中国农学通报,2009,25(16):215-218.

[9]孙璐,周宇飞,汪澈,等.高粱品种萌发期耐盐性筛选与鉴定[J].中国农业科学,2012,45(9):1 714-1 722.

Identification and Evaluation of Bitter Gourd for Chilling-toleranceDuring Germination Stage

CHENXiaofeng1,2，HUANGRukui1,2，FENGChengcheng1,2，HUANGXiongjuan1，HUANGYuhui1,2，CHENZhendong1,2，LIANGJiazuo1，LIUXinglian1，QINJian1,2

(1.Vegetable Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanning 530007，China；2.Guangxi Crop Genetic Improvement and Biotechnology Laboratory，Nanning 530007，China)

Objective：During germination stage,the method on identification and evaluation of bitter gourd for chilling-tolerance was studied in order to providing references for the selection of cold resistant materials.Method：Under low temperature conditions,the germination potential,the germination rate,the seed vigor index and the hypocotyls’ length of fifty-four bitter gourd materials were studied.The chilling-tolerance of bitter gourd during germination stage were identified and evaluated combined with the principal components analysis and cluster analysis.Result：The results showed that the germination rate and the seed vigor index for chilling-tolerance of bitter gourd were 0.865 and 0.959,and were higher than others,so they had important values for identification chilling-tolerance of bitter gourd.A single index cannot reliably and accurately identify and evaluate the cold resistance of bitter gourd under low temperature.The chilling-tolerances of fifty-four bitter gourd were classified four types with cluster analysis. The first was highly sensitive to low temperature, the second was the low temperature sensitive,the third was the high chilling-tolerance type, the fourth was the chilling-tolerance type.Conclusion：The method of identification and evaluation was suitable for evaluating chilling-tolerance of bitter gourd during germination stage.

bitter gourd; chilling-tolerance; seed vigor index; principal components analysis; cluster analysis

2016-09-27

广西科学研究与技术开发计划项目(桂科合14125008-2-19) ；广西自然科学基金项目(2014 GXNSFAA 118091)；广西农业科学院基本科研业务专项项目(桂农科2014 YQ 17)；现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-25)。

陈小凤(1975—)，女，广西鹿寨人；硕士，副研究员，研究方向：蔬菜遗传育种；E-mail：cxf@gxaas.net。

黄如葵(1969—)，博士，研究员，主要从事蔬菜遗传育种及种子学研究工作；E-mail：rkhuang@gxaas.net。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.01.036

S 642.5

A

1001-4705(2017)01-0036-04