張海燕 解備濤 汪寶卿 董順旭 段文學(xué),* 張立明

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不同甘薯品種抗旱性評(píng)價(jià)及耐旱指標(biāo)篩選

張海燕1,**解備濤1,**汪寶卿1董順旭1段文學(xué)1,*張立明2,*

1山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/ 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黃淮海薯類(lèi)科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站, 山東濟(jì)南 250100;2山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 山東濟(jì)南 250100

在人工控水條件下, 以15個(gè)甘薯品種為試驗(yàn)材料, 設(shè)置干旱脅迫和正常灌水2個(gè)處理, 研究了干旱脅迫條件下不同甘薯品種產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀差異。根據(jù)產(chǎn)量抗旱系數(shù)法分級(jí), 抗旱品種(抗旱系數(shù)≥0.6)為濟(jì)薯21、濟(jì)薯25、濟(jì)徐23、濟(jì)薯15、煙薯25; 中等抗旱品種(0.4≤抗旱系數(shù)<0.6)為徐薯18、濟(jì)薯26、北京553、濟(jì)紫薯2號(hào)、濟(jì)薯18; 不抗旱品種(抗旱系數(shù)<0.4)為鄭薯20、濟(jì)紫薯3號(hào)、濟(jì)薯22、濟(jì)紫薯1號(hào)、凌紫。干旱脅迫導(dǎo)致甘薯的葉片數(shù)、蔓長(zhǎng)、葉面積系數(shù)和生物量下降, 品種間降幅不同, 抗旱性強(qiáng)的品種降幅小, 抗旱性弱的品種降幅大。這些農(nóng)藝性狀指標(biāo)與甘薯品種的抗旱性呈顯著正相關(guān), 可作為甘薯品種抗旱性鑒定的指標(biāo)。徐薯18可作為甘薯品種抗旱性鑒定的標(biāo)準(zhǔn)品種。

甘薯; 抗旱性; 綜合評(píng)價(jià); 鑒定指標(biāo)

我國(guó)是世界上甘薯種植面積最大、總產(chǎn)最高的國(guó)家, 種植面積328.15萬(wàn)公頃, 總產(chǎn)7057.09萬(wàn)噸, 平均單產(chǎn)21.51 t hm–2, 種植面積和總產(chǎn)分別占世界的38.05%和67.09%, 單產(chǎn)為世界平均單產(chǎn)的1.76倍(FAO, 2016)。甘薯作為耐瘠薄作物, 70%以上種植在丘陵山區(qū), 年際間降雨量不均使甘薯生長(zhǎng)季經(jīng)常遭遇干旱, 已成為限制產(chǎn)量提高的主要因素[1]。選育抗旱品種是提高旱地甘薯產(chǎn)量最有效的技術(shù)途徑, 研究不同甘薯品種的抗旱性, 鑒定抗旱相關(guān)性狀及不同品種的抗旱機(jī)制, 可為甘薯抗旱育種提供種質(zhì)及理論參考。

作物抗旱適應(yīng)性是復(fù)雜的數(shù)量性狀, 受多因素控制, 合理篩選抗旱指標(biāo)是抗旱性鑒定的關(guān)鍵。在抗旱性鑒定分析方法和抗旱指標(biāo)篩選方面, 前人做了大量工作, 主要利用綜合抗旱系數(shù)[2]、隸屬性函數(shù)值[3]、聚類(lèi)分析[4]、主成分分析[5]、灰色關(guān)聯(lián)度[6]、廣義遺傳力分析[7]等方法進(jìn)行品種抗旱性分級(jí)?？购佃b定指標(biāo)包括產(chǎn)量性狀、生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)學(xué)和生理生化指標(biāo)[8-9]。近年來(lái), 國(guó)內(nèi)外研究者從群體、個(gè)體、器官、細(xì)胞、亞細(xì)胞以及分子水平上針對(duì)多種作物的抗旱適應(yīng)性深入研究, 提出了抗旱鑒定方法、指標(biāo)選擇、評(píng)價(jià)方法以及抗旱性分級(jí)等抗旱性綜合評(píng)價(jià)方法[10-12]。

前人在甘薯抗旱指標(biāo)及其與品種抗旱性關(guān)系研究的基礎(chǔ)上, 對(duì)甘薯品種抗旱適應(yīng)性進(jìn)行了較為全面、系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)[13-15], 提出了直接鑒定、間接鑒定和綜合鑒定等甘薯品種抗旱性鑒定方法[16-17],并篩選獲得了一系列抗旱性較強(qiáng)的甘薯品種[13,16]。作為無(wú)性繁殖作物, 甘薯品種在種植過(guò)程中, 種性退化嚴(yán)重, 前人抗旱性鑒定過(guò)的甘薯品種大多已被淘汰, 目前生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的甘薯品種尚未有人進(jìn)行系統(tǒng)的抗旱性評(píng)價(jià)。近年來(lái), 國(guó)內(nèi)研究者利用大田自然干旱鑒定法對(duì)部分甘薯品種進(jìn)行了抗旱性鑒定評(píng)價(jià), 而對(duì)于抗旱指標(biāo)的研究多見(jiàn)于盆栽試驗(yàn)[18-19],針對(duì)整個(gè)生育期綜合評(píng)價(jià)甘薯品種抗旱性的研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究在人工控水條件下, 對(duì)近年來(lái)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的淀粉型、鮮食型和色素型甘薯品種進(jìn)行全生育期抗旱性綜合評(píng)價(jià), 以期為甘薯抗旱育種提供優(yōu)異種質(zhì), 并為甘薯抗旱機(jī)制研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取當(dāng)前生產(chǎn)中種植的甘薯栽培種3個(gè)類(lèi)型共15個(gè)品種為供試材料(表1), 于2012—2013年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)防雨旱棚內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn), 抗旱池長(zhǎng)6 m、寬4 m、深2 m, 四周為水泥墻, 底部未封閉。抗旱池土壤類(lèi)型為沙壤土, 含有機(jī)質(zhì)1.26%、堿解氮43.99 mg kg–1、速效磷18.03 mg kg–1、速效鉀103.16 mg kg–1。分別于2012年6月12日和2013年6月10日栽插, 栽插密度為57,145株hm–2, 2012年10月11日和2013年10月9日收獲。對(duì)每個(gè)品種設(shè)置正常灌水(土壤相對(duì)含水量75%±5%)和干旱脅迫(土壤相對(duì)含水量35%±5%) 2個(gè)處理。采用測(cè)墑補(bǔ)灌的方法, 保證抗旱池內(nèi)土壤水分含量保持在目標(biāo)含水量范圍。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 重復(fù)3次。

表1 試驗(yàn)材料名稱、類(lèi)型及選育單位

SAAS: Shandong Academy of Agricultural Sciences; HAAS: Henan Academy of Agricultural Sciences.

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 鮮薯產(chǎn)量 收獲時(shí)進(jìn)行小區(qū)測(cè)產(chǎn), 獲得鮮薯產(chǎn)量, 計(jì)算單位面積的鮮薯產(chǎn)量(kg hm–2)。

1.2.2 抗旱系數(shù) 參照張明生等[20]的方法計(jì)算抗旱系數(shù)(drought resistance coefficient, DC), DC=干旱脅迫處理鮮薯產(chǎn)量/正常灌水處理鮮薯產(chǎn)量。

1.2.3 農(nóng)藝性狀 栽后40 d開(kāi)始田間標(biāo)記代表性植株5株, 用于葉片數(shù)、葉面積和蔓長(zhǎng)的跟蹤調(diào)查, 每隔20 d調(diào)查一次。調(diào)查后進(jìn)行田間取樣, 每處理選5株, 稱量其地上部葉片、葉柄、莖蔓和地下部根系及塊根的鮮重, 烘干后稱取干重, 取平均值。地上部生物量(g plant–1)=葉片干重+葉柄干重+莖蔓干重, 地下部生物量(g plant–1)=根系干重+塊根干重。

1.2.4 葉面積和葉面積系數(shù) 從田間選有代表性植株, 測(cè)量所有葉片的長(zhǎng)和寬(沿葉脈測(cè)量葉片長(zhǎng),最寬處測(cè)量葉片寬), 長(zhǎng)乘以寬得出葉片虛葉面積, 測(cè)算出整株虛葉面積, 再乘以矯正系數(shù)0.6即可得出整株葉面積[21]。葉面積系數(shù)=單株虛葉面積×0.6×栽插密度(株數(shù) 666.7 m–2)/666.7。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù)及制圖, 用DPS v8.01版數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析和差異顯著性檢驗(yàn)。2年試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)基本一致, 方差分析結(jié)果表明, 各指標(biāo)及其與年份間的互作不顯著(< 0.05), 因此, 均采用2年的平均值進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯品種抗旱性評(píng)價(jià)

由表2可見(jiàn), 干旱脅迫導(dǎo)致各甘薯品種鮮薯產(chǎn)量下降, 不同品種對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)存在顯著差異。15個(gè)品種的抗旱系數(shù)年份間略有差異, 但兩年度品種間抗旱性結(jié)果趨勢(shì)基本一致。2012年15個(gè)品種的抗旱系數(shù)在0.34~0.71之間; 2013年抗旱系數(shù)在0.33~0.73之間。按照抗旱評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)15個(gè)甘薯品種進(jìn)行了抗旱性分級(jí)排序, 抗旱品種(抗旱系數(shù)≥0.6)包括濟(jì)薯21>濟(jì)薯25>濟(jì)徐23>濟(jì)薯15>煙薯25;中等抗旱品種(0.4≤抗旱系數(shù)<0.6)包括徐薯18>濟(jì)薯26>北京553>濟(jì)紫薯2號(hào)>濟(jì)薯18; 不抗旱品種(抗旱系數(shù)<0.4)包括鄭薯20>濟(jì)紫薯3號(hào)>濟(jì)薯22>濟(jì)紫薯1號(hào)>凌紫。徐薯18作為中等抗旱品種, 可用作甘薯品種抗旱性綜合評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)品種。從抗旱性分級(jí)結(jié)果來(lái)看, 甘薯品種抗旱性強(qiáng)弱與品種類(lèi)型沒(méi)有必然關(guān)聯(lián), 同一類(lèi)型的甘薯品種中既有抗旱品種和中等抗旱品種, 又有不抗旱品種。

表2 甘薯品種抗旱性評(píng)價(jià)

數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)到0.05顯著水平。

DC: drought resistance coefficient; DE: drought resistance evaluation. Data are shown in mean of three replicates. Values followed by a different letter within a column are significantly different at the 0.05 probability level.

2.2 干旱脅迫對(duì)不同甘薯品種農(nóng)藝性狀和生物量的影響

2.2.1 葉片數(shù) 由表3可見(jiàn), 15個(gè)甘薯品種的單株葉片數(shù)兩年度變化趨勢(shì)基本一致, 干旱脅迫條件下, 甘薯的單株葉片數(shù)顯著低于對(duì)照, 栽后60 d葉片數(shù)相對(duì)值變幅在0.40~0.60之間, 栽后100 d變幅在0.25~0.43之間。品種間降幅不同反映了抗旱性的差異, 抗旱性強(qiáng)的品種葉片數(shù)相對(duì)值高, 栽后100 d, 濟(jì)薯21、濟(jì)薯25和濟(jì)徐23的葉片數(shù)相對(duì)值2012年分別為0.41、0.40和0.39, 2013年分別為0.43、0.40和0.40, 均高于其他品種。淀粉型、鮮食型和色素型3種類(lèi)型甘薯品種均表現(xiàn)出抗旱性強(qiáng)的單株葉片數(shù)相對(duì)值高, 單株葉片數(shù)相對(duì)值反映了品種的抗旱性, 品種類(lèi)型間無(wú)特異性差別, 栽后100 d, 單株葉片數(shù)相對(duì)值較高的甘薯品種中, 既有淀粉型甘薯品種濟(jì)薯21、濟(jì)徐23, 又有鮮食型甘薯品種北京553和濟(jì)薯22號(hào); 相對(duì)值較低的甘薯品種中, 既有鮮食型甘薯品種煙薯25和鄭薯20, 又有色素型甘薯品種濟(jì)紫薯1號(hào)和濟(jì)紫薯2號(hào)。

表3 干旱脅迫對(duì)甘薯單株葉片數(shù)的影響

數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)到0.05顯著水平。

RV: relative value; DAP: days after planting. Data are shown in mean of three replicates. Values followed by a different letter within a column are significantly different at the 0.05 probability level.

2.2.2 蔓長(zhǎng) 由表4可見(jiàn), 隨著甘薯生長(zhǎng)發(fā)育, 對(duì)照和干旱脅迫處理的蔓長(zhǎng)均呈逐漸升高的趨勢(shì), 兩年度變化趨勢(shì)基本一致。干旱脅迫導(dǎo)致蔓長(zhǎng)降低, 品種間降幅不同, 抗旱性強(qiáng)的品種降幅小, 抗旱性弱的品種降幅大; 各生育期蔓長(zhǎng)的降低幅度不同, 生育后期降低幅度大于前期, 表現(xiàn)為蔓長(zhǎng)相對(duì)值隨著生育進(jìn)程逐漸降低, 栽后60 d在0.53~0.68之間, 栽后100 d在0.43~0.57之間。從淀粉型、鮮食型和色素型甘薯品種蔓長(zhǎng)相對(duì)值來(lái)看, 品種類(lèi)型間無(wú)特異性差別, 均表現(xiàn)出蔓長(zhǎng)相對(duì)值高的品種抗旱性強(qiáng)。

表4 干旱脅迫對(duì)甘薯蔓長(zhǎng)的影響

數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)到0.05顯著水平。

RV: relative value; DAP: days after planting. Data are shown in mean of three replicates. Values followed by a different letter within a column are significantly different at the 0.05 probability level.

2.2.3 葉面積系數(shù) 由表5可以看出, 葉面積系數(shù)兩年度變化趨勢(shì)基本一致, 在各生育時(shí)期, 干旱脅迫處理的葉面積系數(shù)均低于對(duì)照, 品種間降幅不同, 抗旱性強(qiáng)的品種降幅小, 抗旱性弱的品種降幅大。栽后100 d, 濟(jì)薯21、濟(jì)薯25和濟(jì)徐23的葉面積系數(shù)相對(duì)值2012年分別為0.66、0.58和0.57, 2013年分別為0.64、0.62和0.62, 均高于其他參試品種。各生育期葉面積系數(shù)的降低幅度也不同, 生育后期降低幅度大于前期, 表現(xiàn)為葉面積系數(shù)相對(duì)值隨著生育進(jìn)程逐漸降低, 栽后60 d在0.53~0.72之間, 栽后100 d在0.32~0.64之間。葉面積系數(shù)相對(duì)值反映了品種抗旱性的強(qiáng)弱, 抗旱性強(qiáng)的品種葉面積系數(shù)相對(duì)值高, 各品種類(lèi)型表現(xiàn)出相同的趨勢(shì), 其間無(wú)特異性差異。

表5 干旱脅迫對(duì)甘薯葉面積系數(shù)的影響

數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)到0.05顯著水平。

RV: relative value; DAP: days after planting. Data are shown in mean of three replicates. Values followed by a different letter within a column are significantly different at the 0.05 probability level.

2.2.4 地上部生物量 隨著甘薯生長(zhǎng)發(fā)育, 對(duì)照和干旱脅迫處理的地上部生物量均呈逐漸升高的趨勢(shì), 兩年度變化趨勢(shì)基本一致。干旱脅迫導(dǎo)致甘薯地上部生物量下降, 品種間降幅不同, 抗旱性強(qiáng)的品種降幅小, 抗旱性弱的品種降幅大, 栽后60 d, 抗旱性強(qiáng)的濟(jì)薯21地上部生物量相對(duì)值2012年和2013年分別為0.66和0.67, 栽后100 d, 分別為0.57和0.58, 均高于其他參試品種。各生育期地上部生物量的降低幅度也不同, 生育后期降低幅度大于前期, 表現(xiàn)為地上部生物量相對(duì)值隨著生育進(jìn)程逐漸降低, 栽后60 d在0.51~0.66之間, 栽后100 d在0.37~0.58之間(表6)。地上部生物量相對(duì)值反映了品種的抗旱性, 淀粉型、鮮食型和色素型甘薯品種表現(xiàn)出相同的趨勢(shì), 品種類(lèi)型間無(wú)特異性差異。

表6 干旱脅迫對(duì)甘薯地上部生物量的影響

數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)到0.05顯著水平。

RV: relative value; DAP: days after planting. Data are shown in mean of three replicates. Values followed by a different letter within a column are significantly different at the 0.05 probability level.

2.2.5 地下部生物量 由表7可見(jiàn), 地下部生物量2年度變化趨勢(shì)基本一致, 隨著甘薯生長(zhǎng)發(fā)育, 對(duì)照和干旱脅迫處理的地下部生物量均呈逐漸升高的趨勢(shì)。干旱脅迫導(dǎo)致甘薯地下部生物量下降, 品種間降幅不同, 抗旱性強(qiáng)的品種降幅小, 抗旱性弱的品種降幅大, 栽后60 d, 抗旱性強(qiáng)的濟(jì)薯21地下部生物量相對(duì)值2012年和2013年分別為0.65和0.66, 栽后100 d, 分別為0.59和0.53, 均高于其他參試品種。各生育期地下部生物量的降低幅度也不同, 生育后期降低幅度大于前期, 表現(xiàn)為地下部生物量相對(duì)值隨著生育進(jìn)程逐漸降低, 栽后60 d在0.45~0.66之間, 栽后100 d在0.34~ 0.59之間。從淀粉型、鮮食型和色素型甘薯品種地下部生物量相對(duì)值來(lái)看, 品種類(lèi)型間無(wú)特異性差別, 均表現(xiàn)出地下部生物量相對(duì)值高的品種抗旱性強(qiáng)。

數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)到0.05顯著水平。

RV: relative value; DAP: days after planting. Data are shown in mean of three replicates. Values followed by a different letter within a column are significantly different at the 0.05 probability level.

2.3 農(nóng)藝性狀與甘薯品種抗旱性的相關(guān)性

淀粉型、鮮食型和色素型3種類(lèi)型甘薯品種的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量抗旱系數(shù)的相關(guān)性表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。從表8可以看出, 正常灌水條件下, 甘薯的葉片數(shù)、蔓長(zhǎng)、葉面積系數(shù)、生物量與品種抗旱系數(shù)的相關(guān)性未達(dá)顯著水平。說(shuō)明正常灌水條件下, 甘薯的葉片數(shù)、蔓長(zhǎng)、葉面積系數(shù)和生物量等指標(biāo)不能反映品種的抗旱性。

從表9可見(jiàn), 干旱脅迫條件下, 甘薯的葉片數(shù)、蔓長(zhǎng)、葉面積系數(shù)與品種抗旱系數(shù)呈顯著正相關(guān), 甘薯生育前期(40~60 d)生物量與抗旱系數(shù)的相關(guān)性不顯著, 生育后期(80~100 d)則呈顯著正相關(guān)。說(shuō)明干旱脅迫條件下甘薯的葉片數(shù)、蔓長(zhǎng)、葉面積系數(shù)和生物量等農(nóng)藝性狀可以反映品種抗旱性的強(qiáng)弱, 可用于甘薯品種抗旱性鑒定和評(píng)價(jià), 品種類(lèi)型間無(wú)特異性差別。

表8 農(nóng)藝性狀與抗旱系數(shù)的相關(guān)系數(shù)(正常灌水條件下)

DAP: 栽植后天數(shù)。DAP: days after planting.

表9 農(nóng)藝性狀與抗旱系數(shù)的相關(guān)系數(shù)(干旱脅迫條件下)

DAP: 栽植后天數(shù)。*和**分別表示在< 0.05和< 0.01水平顯著。

DAP: days after planting.*and**indicate significance at< 0.05 and< 0.01, respectively.

3 討論

3.1 甘薯品種抗旱性鑒定及綜合評(píng)價(jià)

干旱脅迫對(duì)不同作物造成的影響差異很大, 作物之間抗旱指標(biāo)也存在差異[8-9]。作物抗旱性是受多基因控制的復(fù)雜性狀, 是多個(gè)抗旱性狀的綜合反映, 作物抗旱性鑒定需要將形態(tài)、生理生化、產(chǎn)量等指標(biāo)相結(jié)合, 且對(duì)各個(gè)時(shí)期的抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[22]。干旱脅迫條件下, 作物的生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)、形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)均可用來(lái)評(píng)價(jià)品種的抗旱性, 而根據(jù)產(chǎn)量表現(xiàn)來(lái)判定作物品種的抗旱性是抗旱性鑒定的傳統(tǒng)方法[2]。前人利用抗旱系數(shù)法對(duì)小麥[23]、玉米[24]、水稻[25]、花生[26]等作物進(jìn)行了抗旱性篩選, 甘薯品種抗旱性存在遺傳性差異, 這是許多研究者得出的一致結(jié)論[17,19,27]。本研究發(fā)現(xiàn), 農(nóng)藝性狀的相對(duì)值與產(chǎn)量抗旱系數(shù)基本一致, 2年的產(chǎn)量抗旱系數(shù)分別為0.34~0.71和0.33~0.73, 試驗(yàn)結(jié)果基本一致, 并表明品種間的抗旱性存在遺傳差異。品種類(lèi)型在抗旱性分級(jí)方面無(wú)特異性差異, 同一類(lèi)型的甘薯品種中既有抗旱品種和中等抗旱品種, 又有不抗旱品種, 根據(jù)2年的試驗(yàn)結(jié)果平均值分析, 將3個(gè)類(lèi)型15個(gè)甘薯品種進(jìn)行了抗旱性分級(jí), 抗旱系數(shù)≥0.6的為抗旱品種, 包括濟(jì)薯21、濟(jì)薯25、濟(jì)徐23、濟(jì)薯15和煙薯25; 抗旱系數(shù)在0.4~0.6之間的為中等抗旱品種, 包括徐薯18、濟(jì)薯26、北京553、濟(jì)紫薯 2號(hào)和濟(jì)薯18; 抗旱系數(shù)<0.4的為不抗旱品種, 包括鄭薯20、濟(jì)紫薯3號(hào)、濟(jì)薯22號(hào)、濟(jì)紫薯1號(hào)和凌紫。

3.2 抗旱指標(biāo)篩選與標(biāo)準(zhǔn)品種的選用

作物種類(lèi)和品種不同抗旱機(jī)制也不同, 同一作物或品種通常存在幾種機(jī)制共同決定抗旱性[28], 因此研究作物的抗旱機(jī)制對(duì)鑒定抗旱性具有重要意義。前人關(guān)于甘薯抗旱性的研究較多, 張明生等[20]研究認(rèn)為, 25% PEG處理下甘薯幼苗葉片的相對(duì)含水量可作為抗旱性快速鑒定的指標(biāo)。袁振等[17]采用室內(nèi)PEG模擬連續(xù)干旱法對(duì)22個(gè)甘薯品種研究認(rèn)為, 根系持水力、薯苗質(zhì)量和含水量、根系活力等可作為苗期抗旱性篩選的重要指標(biāo)。干旱脅迫條件下, 甘薯幼苗成活率下降, 干旱脅迫時(shí)間越長(zhǎng), 地上部生長(zhǎng)受傷害的程度越大[29], 葉片數(shù)和葉面積與土壤濕度呈顯著正相關(guān)[30]。可見(jiàn), 干旱脅迫條件下, 甘薯的農(nóng)藝性狀和生理指標(biāo)均可用于抗旱性鑒定, 但是僅用單一指標(biāo)或某一生育期的指標(biāo), 均不能綜合評(píng)價(jià)品種的抗旱性。前人對(duì)抗旱指標(biāo)的篩選多是在模擬干旱脅迫條件下進(jìn)行的, 本研究在人工控水條件下, 針對(duì)甘薯整個(gè)生育期進(jìn)行了抗旱性綜合評(píng)價(jià), 同時(shí)對(duì)抗旱指標(biāo)進(jìn)行了篩選, 結(jié)果表明, 不同生育時(shí)期干旱脅迫均導(dǎo)致甘薯的單株葉片數(shù)、蔓長(zhǎng)、葉面積系數(shù)和生物量下降, 且降幅隨著生育進(jìn)程逐漸增加, 品種間降幅不同, 抗旱性強(qiáng)的品種濟(jì)薯21、濟(jì)薯25和濟(jì)徐23的葉片數(shù)、蔓長(zhǎng)、葉面積系數(shù)和生物量相對(duì)值均顯著高于其他品種。淀粉型、鮮食型和色素型甘薯品種在抗旱指標(biāo)方面無(wú)特異性差別, 均表現(xiàn)出抗旱性強(qiáng)的甘薯品種農(nóng)藝性狀相對(duì)值高。3種類(lèi)型甘薯品種的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量抗旱系數(shù)呈顯著正相關(guān), 可作為甘薯品種抗旱性評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。

作物品種間抗旱機(jī)制存在差異, 就甘薯而言, 淀粉型、鮮食型和色素型3種類(lèi)型的甘薯品種僅是在生產(chǎn)中的用途不同, 品種類(lèi)型間在抗旱機(jī)制方面無(wú)顯著差異, 但僅以農(nóng)藝性狀難以確定品種間的抗旱性及抗旱機(jī)制。作物抗旱性受干旱脅迫時(shí)期、干旱脅迫程度和干旱脅迫持續(xù)時(shí)間的影響, 難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)品種的抗旱性及抗旱性劃分標(biāo)準(zhǔn)。前人[31-32]通過(guò)確定標(biāo)準(zhǔn)品種來(lái)進(jìn)行抗旱綜合評(píng)價(jià), 消除了品種間因試驗(yàn)環(huán)境不同而產(chǎn)生的性狀差異。本研究認(rèn)為, 徐薯18不僅具有穩(wěn)定的抗旱性, 而且具有較強(qiáng)的綜合適應(yīng)性, 在全國(guó)甘薯主產(chǎn)區(qū)廣泛種植, 可作為甘薯品種抗旱性綜合鑒定的標(biāo)準(zhǔn)品種。

4 結(jié)論

利用產(chǎn)量抗旱系數(shù)法對(duì)15個(gè)甘薯品種進(jìn)行了抗旱性分級(jí), 其中抗旱品種(抗旱系數(shù)≥0.6)包括濟(jì)薯21、濟(jì)薯25、濟(jì)徐23、濟(jì)薯15和煙薯25; 中等抗旱品種(0.4≤抗旱系數(shù)<0.6)包括徐薯18、濟(jì)薯26、北京553、濟(jì)紫薯2號(hào)和濟(jì)薯18; 不抗旱品種(抗旱系數(shù)<0.4)包括鄭薯20、濟(jì)紫薯3號(hào)、濟(jì)薯22、濟(jì)紫薯1號(hào)和凌紫。徐薯18可作為甘薯品種抗旱性綜合鑒定的標(biāo)準(zhǔn)品種。干旱脅迫條件下的單株葉片數(shù)、蔓長(zhǎng)、葉面積系數(shù)和生物量可作為甘薯品種抗旱性評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。

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Evaluation of drought tolerance and screening for drought-tolerant indicators in sweetpotato cultivars

ZHANG Hai-Yan1,**, XIE Bei-Tao1,**, WANG Bao-Qing1, DONG Shun-Xu1, DUAN Wen-Xue1,*, and ZHANG Li-Ming2,*

1Crop Research Institute of Shandong Academy of Agricultural Sciences / Scientific Observation and Experimental Station of Tubers and Root Crops in Huang-Huai-Hai Region, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Jinan 250100, Shandong, China;2Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100, Shandong, China

Field experiments were conducted under a rain proof shelter using 15 sweetpotato cultivars with drought stress treatment and well-watered treatment. The yield and agronomic traits of different sweetpotato cultivars under drought stress were studied. The sweetpotato cultivars were classified according to the drought resistance coefficient of each cultivar. The drought-tolerant cultivars (DC ≥ 0.6) included Jishu 21, Jishu 25, Jixu 23, Jishu 15, and Yanshu 25. The moderate drought-tolerant cultivars (0.4 ≤ DC < 0.6) included Xushu 18, Jishu 26, Beijing 553, Jizishu 2, and Jishu 18. The drought-sensitive cultivars (DC < 0.4) included Zhengshu 20, Jizishu 3, Jishu 22, Jizishu 1, and Ayamaraski. Drought stress caused the decline of leaf number per plant, vine length, leaf area index and biomass which was different among cultivars. The impact of drought stress on drought-tolerant cultivars was lower than that of drought-sensitive cultivars. Under drought stress, these were significant positive correlations of drought resistance with leaf number per plant, vine length, leaf area index and biomass of different cultivars. All the agronomic traits could be used as a comprehensive evaluation index for identifying drought resistance of sweetpotato cultivars. Xushu 18 could be used as a control cultivar in the identification and screening of drought tolerance.

sweetpotato; drought tolerant; comprehensive assessment; identified index

2018-06-26;

2018-10-08;

2018-11-07.

10.3724/SP.J.1006.2019.84087

張立明, E-mail: zhanglm11@sina.com; 段文學(xué), E-mail: duanwenxue2010@163.com

**同等貢獻(xiàn)(Contributed equally to this work)

張海燕, E-mail: zhang_haiyan02@163.com; 解備濤, E-mail: 279151695@qq.com

本研究由山東省薯類(lèi)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(SDAIT-16-09)和國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)(CARS-10-B08)資助。

This study was supported by Shandong Province Modern Agricultural Technology System Tubers and Root Crops Innovation Team (SDAIT-16-09) and the China Agriculture Research System (CARS-10- B08).

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20181105.1023.012.html