离体条件下马铃薯抗旱资源的评价和筛选

刘燕清 许庆芬 佟卉 马骏 段骅 王春敏

摘    要：研究离体条件下聚乙二醇（PEG-6000）渗透胁迫对马铃薯组培苗生长指标的影响，为马铃薯抗旱能力的评价以及抗旱马铃薯种质资源的培育提供理论依据。以本实验室培育的17份高代品系为试验材料，采用浓度为8%的PEG-6000处理，研究模拟干旱胁迫下各品系株高、茎粗、根长、根数、莖鲜质量、根鲜质量的变化，并对这些指标相对值进行主成分和隶属函数分析。结果表明：在8%PEG-6000胁迫下，各指标值总体上均呈现降低趋势;主成分分析法提取的2个主成分及3个生长指标的隶属函数分析表明：17份高代品系中5份为高度抗旱，5份为中度抗旱，5份低度抗旱，2份不抗旱。

关键词：马铃薯;PEG-6000;耐旱性;主成分分析;隶属函数值

中图分类号：S532                文献标识码：A                DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.09.006

Abstract： The growth indices of in vitro plantlets of potato under PEG-6000-induced water stress were studied in order to provide a reference for evaluation of potato drought- tolerance and screening of drought-tolerant germplasm. In vitro plantlets of seventeen potato strains were stressed by adding 8% PEG-6000-induced stress， growth of in vitro plantlets of potato cultivars was all inhibited to some extent. With the principal component analysis， the first two principal components were extracted， Based on decrease of growth index under 8% PEG-6000-induced stress， and subordinate function analysis of relative values of three indices extracted， among the seventeen potato strains， 5 were highly drought-resistant and 5 were moderately drought-resistant， 5 were low drought-resistant and 2 were non-drought-resistant.

Key words： potato;PEG-6000; drought-tolerance; princinpal component analysis; value of subordinate function

干旱是农业生产中不可忽视的危害之一，严重影响农作物的生长[1]。马铃薯是我国仅次于玉米、小麦、水稻的四大粮食作物，由于其根系分布较浅，属于干旱敏感型作物，干旱会导致其品质下降显著，如薯形畸变、空心薯等，甚至减产以至绝收[2]。而我国马铃薯种植面积的60%分布在干旱、半干旱地区，水分不足严重限制马铃薯生产[3]。因此，筛选抗旱优质的马铃薯种质资源，培育抗旱品种显得尤为重要。

已有研究表明，作物抗旱性鉴定及评价是筛选抗旱种质的有效方法[4-6]。近年来关于马铃薯抗旱性的相关研究主要集中在不同品种在田间水分胁迫下植株生长指标、生理生化指标的变化方面[7-9]，而对马铃薯不同品系组培苗的抗旱性差异研究较少。试验以本实验室培育的17份高代品系为供试材料，测定8%PEG-6000胁迫下马铃薯的株高、根长、根数、叶片数、茎鲜质量、根鲜质量等6个生长指标，采用主成分分析法以及隶属函数法分析研究不同品系间的抗旱性差异，并对17份材料进行抗旱性分类，为抗旱马铃薯品种的培育筛选材料并提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

选用本实验室培育的17份马铃薯高代品系为材料，选取对干旱敏感的早熟品种费乌瑞它，中度抗旱品种‘克新18以及抗旱品种‘克新1号作为对照[10]。各样品名称与编号见表1。

1.2 试验方法

1.2.1 试管苗培养和处理 待组培苗长至20 d，各材料基础苗分别去除顶部和基部后，取中间部分剪成约1 cm长，含1个腋芽的马铃薯茎段，接种于含8%PEG-6000的培养基中[11]，置于温度（20±2） ℃，光照强度2 000～3 000 lx，光照 16 h·d-1条件下培养。试验采用随机设计，每个处理3瓶，每瓶10个茎段，重复3次。

1.2.2 指标测定 培养20 d后，从培养瓶中轻轻取出组培苗，洗去根部附着的固体培养基，并用吸水纸吸干植株表面水分。株高为茎顶端到基部的长度，统计展开的叶片数量，量取最长根的长度为根长并统计根数。将组培苗从基部剪断，用千分之一分析天平分别称取茎鲜质量和根鲜质量。

1.3 数据处理及分析方法

所得数据采用Microsoft Excel和SPSS19.0软件进行统计分析。利用如下公式分别计算单项指标耐盐系数、隶属函数值[12]。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对马铃薯组培苗生长的影响

对组培苗各性状统计分析表明，根长、株高、叶片数、根数、茎鲜质量、根鲜质量均变幅不同（表2）。对照组中变异系数在23.5%～54.8%，说明供试材料各指标存在着明显的差异。其中茎鲜质量和根鲜质量在各材料之间存在明显的差异，变异系数分别是53.3%和54.8%。经过干旱处理的各性状表现出明显差异，变异系数在42.7%～96.0%，其中茎鲜质量和根鲜质量的差异较大，变异系数分别是70.0%和96.0%。通过对照组和干旱处理组各性状的统计分析可以看出，干旱胁迫下各个指标的均值均低于对照组且降幅比较大。

2.2 干旱胁迫下各个指标的相关分析

对17份马铃薯材料的根长、株高、根数等性状的耐旱系数进行相关性分析（表3），结果表明，根鲜质量和株高、叶片数以及茎鲜质量不相关，茎鲜质量与各个性状均无相关性。其他各个性状之间大部分均显著（P<0.05）或极显著相关（P<0.01）。说明单个性状不能有效地评价马铃薯抗旱性，各性状对马铃薯干旱胁迫下起的作用存在信息叠加，对于多种性状应用综合方法进行整合，才能准确评价干旱胁迫下马铃薯组培苗的耐旱特性。

2.3 各个性状主成分分析

将马铃薯材料的6个与抗旱有关的性状指标进行主成分分析，结果表明，6个性状中前两个累计贡献率为89.162%（表4），说明前两个主成分能反映大部分信息。结合矩阵表可以看出：第一个主成分贡献率为60.743%，特征值为3.645，对应特征向量中权重依次根数、根长、株高和叶片数。第二个主成分贡献率为28.418%，特征值为1.105，对应的特征向量中权重较大的是茎鲜质量和叶片数（表5）。两个主成分中较大的特征向量均为正值，说明马铃薯耐旱性与各个指标呈正相关，耐旱性越好，植株地上地下部长势越好，尤其根部需要增加长度和数量汲取更深层的水分。结合相关性分析，在第一成分中选择和其他指标均显著相关的指标为根数和根长;在第二个成分中选择茎鲜质量，将这3个性状作为抗旱性评价指标进而对17份材料进行隶属函数抗旱性综合评价。

2.4 马铃薯材料的抗旱性评价

将能够反映马铃薯抗旱性的3个指标的耐旱系数转换为隶属函数值u（x）进行计算，利用平均函数值来评价不同马铃薯材料的抗旱性，隶属函数值越大表明抗旱性强，反之抗旱性小。0.6

3 结论与讨论

干旱对作物的影响是多方面的，目前评价马铃薯抗旱能力的指标不尽相同[13-15]。宋志荣[16]对抗旱性不同的3个马铃薯品种在干旱条件下进行了生理生化指标的测定，发现抗旱性强的品种丙二醛含量的增加幅度较小。梁俊梅等[17]研究干旱胁迫下马铃薯品种组培苗及试管薯的变化，结果表明马铃薯受干旱胁迫其叶片数、株高、结薯数均不同程度的降低。吕文河等[11]在离体条件下通过PEG-6000渗透胁迫3个不同的品种发现，随着PEG-6000浓度的增加马铃薯组培苗生长指标均不同程度降低。

本试验采用主成分分析法以及隶属函数值法对与抗旱相关的6个生长指标进行了分析，并对17份高代品系进行了评价和筛选，获得高度及中度抗旱材料各5份，低度抗旱材料5份，不抗旱材料2份。初步建立了室内马铃薯抗旱性评价体系，并对供试的17份品系的抗旱能力进行了初步了解，为抗旱马铃薯的田间筛选提供了数据支撑，为抗旱马铃薯新品种的选育提供了的资源。但本研究只是利用组培苗对与抗旱性相关指标做了分析研究，在今后马铃薯的抗旱评价中，仍需结合其他生理生化指标以及田间试验对马铃薯的抗旱性进行更准确地鉴定，以培育出具有较强抗旱能力的马铃薯新品种。

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