胡麻重组自交系群体苗期抗旱性的鉴定与评价

王 斌， 王利民， 张建平， 党 照， 谢亚平， 赵 利

(甘肃省农业科学院作物研究所， 兰州 730070)

胡麻是我国华北和西北地区重要的油料作物之一，胡麻生产区主要分布在我国干旱、半干旱地区，干旱是胡麻增产的主要限制因子。而华北和西北地区季节性干旱，尤其春旱严重，因苗期干旱而导致出苗延缓、出苗率不高、幼苗生长弱，降低了胡麻产量和质量。随着全球变暖，气候异常，干旱程度仍在不断加重，研究胡麻苗期抗旱性对胡麻生产具有重要意义。因此，对胡麻苗期抗旱性的综合评价及鉴定指标的筛选，有利于提高抗旱育种材料选择的准确性和选择效率，是选育抗旱胡麻新品种的基础。

关于胡麻不同时期抗旱性的研究已有报道，赵利等[1]采用苗期反复干旱法对16份我国育成胡麻品种进行苗期抗旱性鉴定评价，结果显示，根冠比和反复干旱成活率是胡麻苗期抗旱性鉴定和评价的重要指标。吴瑞香等[2]采用盆栽控水法对4个不同抗旱类型的胡麻品种进行抗旱性鉴定评价，结果表明，可以用脯氨酸含量、丙二醛含量和生物量作为鉴定胡麻幼苗抗旱性的生理指标。赵利等[3]研究表明，叶片相对含水量和脯氨酸含量可作为胡麻苗期抗旱性鉴定的生理指标。姚玉波[4]、张彦军等[5]对胡麻萌发期抗旱性进行了研究，吴瑞香等[6]、祁旭升等[7-8]、罗俊杰等[9-10]、欧巧明等[11]对胡麻成株期抗旱性进行了研究。利用重组自交系群体研究胡麻苗期抗旱性的研究还未见报道，本研究在智能温室环境下，通过干旱胁迫研究141份胡麻重组自交系群体的苗期抗旱性，为胡麻抗旱育种提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为141份胡麻重组自交系群体(RILs)，以定亚17号(抗旱性强)为母本，天亚3号(抗旱性弱)为父本进行杂交，通过单粒传法连续自交7代选育而成。

1.2 试验方法

在甘肃省农业科学院智能温室进行试验。每个处理3次重复，小区行长2 m、行距20 cm、每行播种300粒。试验设置对照(正常灌水)和干旱胁迫2个处理，出苗后进行干旱胁迫。利用埋在土壤中的EM 50(Decagon Device，USA)数据采集器实时监测土壤中的水分动态，根据水分的变化确定灌水量。正常灌水为田间最大持水量的80%，干旱胁迫为田间最大持水量的50%。

2016年4月20日播种，6月初取样。共测定根长、株高、叶鲜重、叶干重、根鲜重、根干重、茎鲜重、茎干重、根冠比9个性状。每个材料取样10株，用直尺测量主根长和株高，万分之一天平测定根茎叶鲜重。烘箱烘至恒重后测定根茎叶干重。根/冠=根生物量(鲜质量)/(茎+叶片)生物量(鲜质量)。

1.3 数据统计分析

利用Excel 2010、DPS和SPSS 19.0软件进行数据统计分析。

抗旱系数：DC=Xi/CKi

其中：Xi和CKi分别表示干旱胁迫和对照处理下不同性状测定值。

抗旱隶属函数值：μ(Xi)=(Xi-Ximin)/(Ximax-Ximin)。

其中：μ(Xi)为抗旱隶属函数值，Xi为不同性状值，Ximin为某性状的最小值，Ximax为某性状的最大值。

综合抗旱能力D值：

其中：i=1，2，3……n，Wj为不同性状权重，Vi为不同性状标准差系数。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对胡麻苗期性状的影响

从表1可以看出，不同性状抗旱系数平均值大小依次为：根冠比>根长>株高>叶干重>叶鲜重>茎干重>根干重>根鲜重>茎鲜重，说明不同性状在干旱胁迫时敏感性不同。9个抗旱性状平均变异系数为40.70%。变异系数最大的为根干重，其次是根鲜重和茎干重，叶鲜重、茎鲜重、叶干重、根冠比的变异系数都在40%以上，株高和根长的变异系数最小，分别为19.39%和20.05%。

表1 不同性状抗旱系数的统计值

2.2 主成分分析

从表2可以看出，前4个主成分的贡献率分别为56.41%、16.78%、9.55%、6.79%，其累积贡献率为89.53%。第1主成分的贡献率为56.41%，其中根干重和茎鲜重的系数比较大，第1主成分反映了根干重和茎鲜重的信息；第2主成分的贡献率为16.78%，系数较大的性状是根鲜重；第3主成分的贡献率为9.55%，根冠比和根长的系数比较大；第4主成分的贡献率为6.79%，其中叶干重、根冠比和株高的系数较大，说明第4主成分主要代表了叶干重、根冠比和株高的信息。从主成分分析可以看出，根干重、根鲜重、茎鲜重、根冠比、根长、叶干重、株高等性状与胡麻苗期抗旱性密切相关。

表2 前4个主成分得分系数及贡献率

表4 苗期各指标抗旱系数相关性分析

2.3 苗期抗旱性综合评价

为了更准确评价胡麻RIL群体苗期抗旱性，通过隶属函数法对141份胡麻自交系9个性状的抗旱系数进行了综合抗旱分析。结果(表3)表明，胡麻RIL群体苗期综合抗旱能力D值变化范围在0.07～0.74之间，其中14、11号材料综合抗旱能力D值大于0.70，抗旱性最弱的材料是127号，D值为0.07。

利用SPSS 19.0软件对141份材料的综合抗旱能力D值进行系统聚类(图1)。在λ=5处可将141份材料按照抗旱性强弱聚成四大类。第Ⅰ类有17份材料，占供试材料的12.06%，包括17、88、9号等材料，属抗旱性材料；第Ⅱ类只有11号和14号两个材料，属强抗旱性材料；第Ⅲ类有46份材料，属不抗旱性材料，占供试材料的32.62%；第Ⅳ类包含76份材料，属弱抗旱性材料，占供试材料的53.9%。

图1 141份胡麻RIL群体综合抗旱能力D值系统聚类图

2.4 苗期抗旱性状的相关性分析

由表3可知，综合抗旱能力D值与根冠比正相关，与其他8个性状呈极显著正相关。根冠比与株高、茎干重、叶干重呈负相关，与茎鲜重、叶鲜重呈显著负相关，与根干重正相关，与根长显著正相关，与根鲜重极显著正相关。其他性状之间，只有叶鲜重与根长不显著相关外，其余性状间均呈极显著正相关。D值与考察的这9项指标中，有8项相关性状较强，因此，利用D值评价苗期抗旱性比较科学。

3 讨 论

作物抗旱性与作物类型、作物品种和生长环境有密切的关系。受到干旱胁迫时，作物抵御和适应干旱的途径和方法多种多样，会产生复杂的形态性状及生理生化指标的改变[12]。杨国航等[13]研究表明，玉米生根发芽能力强的品种，在干旱环境下幼根越早萌发生长，越容易适应干旱环境。郝树荣等[14]对水稻根系的研究表明，干旱胁迫下可以促进根系生长，伸长的根系有利于吸收土壤深层的水分，维持作物生长需求，干旱胁迫越重根系生长越长。本研究中，抗旱系数平均值依次为：根冠比>根长>株高>叶干重>叶鲜重>茎干重>根干重>根鲜重>茎鲜重，根冠比和根长抗旱系数最大，说明苗期干旱环境下，通过促进根系的生长来吸收地下更多的水分，提高抗旱性，这与周子超等[15]和赵利等[1]的研究结果基本一致。

作物抗旱性是复杂的数量性状，是多种因素和各种机制共同作用的结果[15]。研究表明，用单一性状鉴定品种(系)抗旱性具有片面性[16]，利用多项指标可以提高抗旱性鉴定的准确性[17]。刘延波等[18]、石汝杰等[19]研究表明，根部性状与玉米苗期抗旱性关系较为密切，与玉米抗旱的关联度最高。本研究利用主成分分析和相关分析表明，根冠比和根部性状对抗旱性影响显著，可作为胡麻苗期抗旱性鉴定综合指标，与谢建坤等[17]和胡标林等[20]在水稻苗期抗旱性研究结果较为相似。陈娇等[21]对甘蓝型油菜进行苗期抗旱性鉴定及综合抗旱指标筛选，表明光合参数和根系性状指标与油菜苗期的抗旱性关系密切，与本文筛选抗旱指标结果一致。本研究表明，根长、根鲜重和根干重与D值呈显著正相关，是胡麻苗期抗旱性鉴定的重要指标。胡麻在干旱胁迫时最敏感的部位是根系性状，与杜欣欣等[22]的研究结果一致。景蕊莲等[23]研究小麦根系形态性状和抗旱性的关系表明，根干重与幼苗的抗旱性呈显著正相关，与本研究结果一致。翟新秘等[24]对贵州玉米种质抗旱性研究表明，9个性状中的7个可用于评价玉米种质的抗旱性，而本研究中9个性状中有8个与D值呈显著正相关，与本研究结果一致。

本研究通过隶属函数值和综合抗旱能力D值，对141份自交系进行综合评价，并利用综合抗旱能力D值，对141份胡麻自交系群体进行聚类分析，将所有材料分为四类，其中强抗旱材料2份、抗旱材料17份、弱抗旱材料76份，不抗旱材料46份，筛选得到强抗旱材料2份，抗旱敏感材料29份，本研究结果为胡麻抗旱育种和抗旱遗传改良提供依据。