寧東賢，周紅琴，趙玉坤*，楊麗萍

（1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 小麥研究所，山西 臨汾 041000；2. 臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生命科學(xué)系，山西 臨汾 041000）

花生是重要的油料和經(jīng)濟(jì)作物［1，2］，因降水不均形成的季節(jié)性干旱是限制花生高產(chǎn)的主要?dú)夂蛞蛩刂唬?～5］。在花生關(guān)鍵需水期如花針期和結(jié)莢期遭遇干旱可導(dǎo)致花生營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)受阻、花針數(shù)減少、果針延遲入土，影響莢果形成，易產(chǎn)生秕果爛果，最終減少單株果數(shù)和單株果重，降低生物產(chǎn)量［6，7］。通過(guò)研究花生在干旱條件下形態(tài)、生理等指標(biāo)的適應(yīng)性變化規(guī)律［8～10］，借助生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法篩選出抗旱性較強(qiáng)的優(yōu)良品種或種質(zhì)資源［11～13］，可提高親本選擇效率，加快育種進(jìn)程，對(duì)花生新品種適地推廣及抗旱材料創(chuàng)制研究意義較大。黑花生，亦稱富硒黑花生，與普通花生相比，其籽粒富含硒、鋅等微量元素和多種氨基酸［14，15］，種衣提取食用色素可廣泛應(yīng)用于食品、藥品行業(yè)［16，17］，產(chǎn)量與普通紅衣花生相近，但其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高，商品性好，經(jīng)濟(jì)效益高，開(kāi)發(fā)及加工利用前景廣闊［18］，對(duì)我國(guó)種植業(yè)優(yōu)化調(diào)整中作物種類布局有較好的借鑒意義。隸屬函數(shù)法抗旱性評(píng)價(jià)可通過(guò)多性狀的綜合隸屬度來(lái)評(píng)估品種的抗旱性，結(jié)果直觀，避免單一性狀（如產(chǎn)量等）評(píng)價(jià)的局限性，在常規(guī)作物抗旱品種篩選及種質(zhì)鑒定方面應(yīng)用較多［19～21］。因此，本研究以山西南部種植的12 個(gè)黑花生品種為材料，通過(guò)盆栽控水干旱試驗(yàn)，采用多性狀隸屬函數(shù)法綜合比較、評(píng)價(jià)各品種的抗旱性，為黑花生旱作栽培及種質(zhì)鑒選提供理論參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

供試黑花生品種（系）12 個(gè)，分別為贛花9 號(hào)、黑玉珍、晉花9 號(hào)、開(kāi)農(nóng)黑花生、臨黑3 號(hào)、臨黑5 號(hào)、平陸大黑粒、太谷綠寶黑、天府28、襄汾小黑、新鄉(xiāng)農(nóng)家黑、中花9 號(hào)，以V1～V12表示。

1. 2 研究方法

試驗(yàn)于2019 年5～10 月在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行。盆栽種植，盆規(guī)格為內(nèi)徑60 cm，深55 cm，盆底部墊15 cm 左右的泡沫層，花生田取土自然風(fēng)干后，磨細(xì)過(guò)2 mm 網(wǎng)篩，每盆裝土35 kg。 播種時(shí)間與大田一致，單粒穴播，每盆種1 個(gè)品種，20 穴，3 次重復(fù)。每品種設(shè)置2 組處理：對(duì)照組（CK），從黑花生出苗至生育期結(jié)束，正常供水，使土壤相對(duì)含水量維持在70%，每3 d 補(bǔ)水1 次；干旱組（DS），在黑花生出苗后進(jìn)行干旱脅迫處理，人工控水自然干旱，保持土壤相對(duì)含水量在40%；2 組處理中的土壤相對(duì)含水量通過(guò)Takeme 土壤水分速測(cè)儀和鋁盒烘干法對(duì)比確定，遇雨時(shí)用遮雨棚，試驗(yàn)處理持續(xù)至黑花生生育期結(jié)束。

參照花生區(qū)域試驗(yàn)性狀記載標(biāo)準(zhǔn)，每盆選有代表性的黑花生6 株，定株標(biāo)記，調(diào)查以下性狀：①農(nóng)藝性狀：6 個(gè)，生育期（growth period，GP，d）、主莖高（stem height，SH，cm）、側(cè)枝長(zhǎng)（branch length，BL，cm）、總分枝數(shù)（total branching number，TBN，個(gè)）、結(jié)果分枝數(shù)（number of branches with pods，NBP，個(gè)）、單株果數(shù)（pod number per plant，PNP，個(gè)）；②經(jīng)濟(jì)性狀：7 個(gè)，飽果率（full fruit rate，F(xiàn)FR，%）、出仁率（shelling percentage，SP，%）、單株生產(chǎn)力（pod yield per plant，PYP，g）、百果重（100-pod weight，PW，g）、百仁重（100-seed weight，SW，g）、每盆莢果產(chǎn)量（pod yield，PY，kg·hm-2）、每盆籽仁產(chǎn)量（seed yield，SY，kg·hm-2）。

在黑花生花針期選取2 組處理的功能葉（主莖倒三葉），用LI-6400 光合儀測(cè)定其凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr），所有品種的葉片光合參數(shù)測(cè)定在同一天早上9：30～11：30 之間完成。收獲后，按照花生品質(zhì)測(cè)定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［22］，分別測(cè)定黑花生籽仁的粗蛋白含量（Crude protein，CP，%）、含油量（Oil content，OC，%），油酸含量（Oleic acid，OA，%）、亞油酸（Linoleic acid，LA，%）含量，并計(jì)算油亞比（O/L）。

1. 3 數(shù)據(jù)處理及評(píng)價(jià)方法

為消除各品種性狀間固有差異，采用性狀相對(duì)值進(jìn)行抗旱性評(píng)價(jià)。各性狀相對(duì)值=（旱地性狀測(cè)定值/水地性狀測(cè)定值）×100%。

1. 3. 1 抗旱性直接鑒定

參考蘭巨生［23］的方法計(jì)算抗旱系數(shù)（DC）和抗旱指數(shù)（DI），以品種DC＞0. 70，DI＞0. 70 表示該品種抗旱性較強(qiáng)。

1. 3. 2 抗旱性間接鑒定

采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)方法對(duì)各項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行抗旱性評(píng)價(jià)和鑒定。隸屬函數(shù)值和綜合抗旱能力D 值的計(jì)算公式：

公式（1）、（2）中μ(xi) 為各品種第i 個(gè)性狀的隸屬函數(shù)值，xi為某一性狀指標(biāo)的相對(duì)值，ximin和ximax分別為各品種第i 個(gè)性狀相對(duì)值的最小值和最大值。若i 性狀與抗旱性正相關(guān)，采用公式（1）計(jì)算，若為負(fù)相關(guān)則用公式（2）。公式（3）中ri為各品種第i 個(gè)性狀指標(biāo)與抗旱系數(shù)的相關(guān)系數(shù)值。

將各品種抗旱指標(biāo)性狀隸屬函數(shù)值和綜合抗旱能力D 值分為4 級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。1 級(jí)的隸屬函數(shù)值和D 值在0. 50 以上，屬抗旱型；2 級(jí)在0. 45～0. 50之間，為較抗旱型；3 級(jí)在0. 40～0. 45 之間，屬弱抗旱型；4 級(jí)在0. 40 以下，為不抗旱型。

1. 3. 3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2010 和SPSS24. 0 軟件對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同黑花生品種抗旱性直接鑒定

黑花生抗旱性直接鑒定指數(shù)包括抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)和敏感指數(shù)，3 者均是通過(guò)產(chǎn)量單一性狀公式計(jì)算得出，抗旱系數(shù)與敏感指數(shù)相反，抗旱指數(shù)是對(duì)抗旱系數(shù)的指數(shù)化處理。直接抗旱系數(shù)較高的黑花生品種（系）有：中花9 號(hào)＞臨黑5 號(hào)＞贛花9號(hào)＞晉花9 號(hào)＞黑玉珍，較低的為：新鄉(xiāng)農(nóng)家黑、太谷綠寶黑、平陸大黑粒；而在抗旱指數(shù)中取值較高的黑花生品種（系）有：中花9 號(hào)＞臨黑5 號(hào)＞襄汾小黑＞開(kāi)農(nóng)黑花生＞贛花9 號(hào)，因數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法的不同與抗旱系數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果存在差異。敏感指數(shù)的各品種表現(xiàn)與抗旱系數(shù)相反，其值越大，抗旱性越差（表1）。

表1 不同黑花生品種抗旱性直接鑒定表Table 1 Direct identification of drought resistance in different black peanut varieties

2. 2 不同黑花生品種農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀抗旱隸屬函數(shù)值及綜合D 值鑒定

不同黑花生品種（系）13 個(gè)農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀的隸屬函數(shù)值表現(xiàn)存在差異（表2）。在生育期性狀上隸屬函數(shù)得值較高的品種（系）有：太谷綠寶黑、晉花9號(hào)、中花9 號(hào)，單株生產(chǎn)力指標(biāo)上隸屬函數(shù)得值較高的品種（系）為：平陸大黑粒、太谷綠寶黑、開(kāi)農(nóng)黑花生、臨黑3 號(hào)，而在莢果產(chǎn)量指標(biāo)中則為：中花9 號(hào)、臨黑5 號(hào)、贛花9 號(hào)，各性狀隸屬函數(shù)值最優(yōu)和最差品種（系）各不相同。綜合D 值代表的是13 農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀的綜合抗旱性，取值較高的品種（系）有：中花9 號(hào)、晉花9 號(hào)和贛花9 號(hào)，抗旱性較差的有：平陸大黑粒和天府28。花生作為一種較耐旱作物，本試驗(yàn)中大部分黑花生品種（系）的D 值在0. 5 以下，結(jié)合普通花生已有研究結(jié)論［13］，說(shuō)明黑花生的抗旱性整體要弱于普通紅衣花生。

表2 不同黑花生品種農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀隸屬函數(shù)值及綜合D 值Table 2 Membership function value and synthetical D value of agricultural economic characters in different black peanut varieties

2. 3 不同黑花生品種生理品質(zhì)性狀抗旱隸屬函數(shù)值及綜合D 值鑒定

各生理品質(zhì)性狀抗旱隸屬函數(shù)μ值隨品種不同而存在差異（表3）。在生理性狀中凈光合速率指標(biāo)抗旱隸屬函數(shù)μ值最優(yōu)和最差品種（系）分別為黑玉珍-晉花9 號(hào)，蒸騰速率指標(biāo)則為晉花9 號(hào)-黑玉珍，正好相反，這可能與不同黑花生品種（系）的抗旱側(cè)重性狀有關(guān)。在油酸、亞油酸2 個(gè)指標(biāo)中的μ值最優(yōu)和最差品種（系）分別為：贛花9 號(hào)-臨黑3 號(hào)、天府28-新鄉(xiāng)農(nóng)家黑，而油亞比指標(biāo)則是平陸大黑粒-臨黑3 號(hào)。生理和品質(zhì)的抗旱隸屬綜合D 值要遠(yuǎn)小于農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀，說(shuō)明通過(guò)農(nóng)藝性狀改良的品種（系）抗旱篩選的效率要高于生理品質(zhì)抗旱改良選擇。

表3 不同黑花生品種生理品質(zhì)性狀抗旱隸屬函數(shù)值及綜合D 值Table 3 Membership function value and synthetical D value of physiological quality characters in different black peanut varieties

2. 4 不同黑花生品種各性狀抗旱權(quán)重及總D 值分析

利用各性狀指標(biāo)與抗旱系數(shù)的相關(guān)系數(shù)占總相關(guān)的比例來(lái)計(jì)算指標(biāo)權(quán)重（表4），可知，農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀大部分性狀的權(quán)重占比要高于生理品質(zhì)指標(biāo)。農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀與抗旱系數(shù)的相關(guān)性較大的5 個(gè)性狀分別為：莢果產(chǎn)量＞籽仁產(chǎn)量＞主莖高＞單株生產(chǎn)力＞百仁重；生理品質(zhì)性狀與抗旱系數(shù)相關(guān)較大的3 個(gè)指標(biāo)為：蒸騰速率＞凈光合速率＞含油量；抗旱相關(guān)最高性狀（莢果產(chǎn)量）是最低相關(guān)性狀（油亞比）的24. 5 倍，各指標(biāo)權(quán)重值變化與相關(guān)系數(shù)一致。

表4 不同黑花生品種各性狀與抗旱系數(shù)的相關(guān)分析及指標(biāo)權(quán)重Table 4 Correlation analysis with drought resistance coefficient and weight value in different black peanut varieties’characters

各性狀隸屬函數(shù)總D 值代表不同黑花生品種（系）的綜合抗旱能力（表5），抗旱D 值較大的品種有：中花9 號(hào)＞晉花9 號(hào)＞贛花9 號(hào)＞臨黑5 號(hào)＞黑玉珍，而綜合抗旱性較差的品種為襄汾小黑、天府28、平陸大黑粒。通過(guò)D 值分析與直接抗旱系數(shù)鑒定結(jié)果存在差異，兩種方法在抗旱性較好的3 個(gè)品種（系）中，排序第1、3 位的品種相同，第2 位品種則分別為晉花9 號(hào)和臨黑5 號(hào)，相比抗旱系數(shù)直接鑒定方法，間接抗旱隸屬函數(shù)D 值法更能全面地反映品種（系）的抗旱性。對(duì)不同黑花生品種農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)、生理、品質(zhì)3 類性狀的D 值與總D 值、抗旱系數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析（表6），D農(nóng)經(jīng)與D總、D農(nóng)經(jīng)與抗旱系數(shù)、D總與抗旱系數(shù)之間極顯著相關(guān)（P＜0. 01），而D生理、D品質(zhì)與D總、抗旱系數(shù)之間的相關(guān)性達(dá)不到顯著水平（P＞0. 05），說(shuō)明黑花生農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀對(duì)綜合抗旱性的數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)要高于生理品質(zhì)指標(biāo)，在抗旱品種（系）篩選工作中應(yīng)注重對(duì)農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)抗旱性狀的選擇，可有效提高育種效率。

表5 不同黑花生品種抗旱隸屬函數(shù)總D 值及抗旱系數(shù)分析Table 5 Drought resistance synthetical D value and coefficient analysis in different black peanut varieties

表6 不同黑花生品種各類性狀D 值和抗旱系數(shù)相關(guān)分析Table 6 Correlation analysis between traits D value and drought resistance coefficienint in different black peanut varieties

2. 5 不同黑花生品種直接及間接抗旱性評(píng)價(jià)分類

通過(guò)抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)、D 值大小可將12 個(gè)黑花生品種（系）分為4 類：1-抗旱型、2-較抗旱型、3-弱抗旱型、4-不抗旱型（表7）。3 種系數(shù)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)黑花生分類結(jié)果存在差異：襄汾小黑在抗旱指數(shù)分類中為抗旱型，在抗旱系數(shù)分類中為弱抗旱型，在D 值分類中屬不抗旱型；開(kāi)農(nóng)黑花生在抗旱指數(shù)分類中為較抗旱型，在抗旱系數(shù)和D 值分類中屬弱抗旱型；通過(guò)抗旱系數(shù)和抗旱指數(shù)鑒定的不抗旱型品種（系）均包含在D 值分類不抗旱型類別中，且D值分類方法多鑒別出臨黑3 號(hào)、襄汾小黑2 個(gè)綜合抗旱性較差的品種（系），能較全面地反映出不同黑花生品種（系）的綜合抗旱能力。

表7 不同黑花生品種直接和間接抗旱性評(píng)價(jià)分類表Table 7 Direct and indirect drought resistance evaluation classification table in different black peanut varieties

3 討論

作物抗旱性是不同農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)、生理、品質(zhì)等性狀綜合作用的結(jié)果，微觀遺傳受復(fù)雜多基因數(shù)量性狀控制，使用單一性狀指標(biāo)評(píng)價(jià)不能反映出品種抗旱性，且在不同品種間存在抗旱差異性［24，25］。于樹(shù)濤［26］通過(guò)PEG 模擬干旱處理對(duì)30 份高油酸花生品種（系）進(jìn)行多性狀抗旱性鑒定，認(rèn)為不同高油酸花生抗旱性與花生萌發(fā)期相對(duì)芽長(zhǎng)/種長(zhǎng)、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽率呈極顯著正相關(guān)，與花生從苗期脅迫的全生育期相對(duì)主莖高、相對(duì)地上生物量鮮重、相對(duì)葉片鮮重及在土壤含水量為田間持水量的45%～50% 的相對(duì)側(cè)枝長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)。借助各性狀指標(biāo)的相對(duì)隸屬函數(shù)值，篩選出抗旱高油酸花生品系S51 和抗旱敏感高油酸花生品系L42。劉永惠等［27］通過(guò)隸屬函數(shù)方法和抗旱分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)了15 份花生品種（系）的苗期抗旱性，結(jié)果表明，隨著干旱脅迫處理時(shí)間的延長(zhǎng)及脅迫處理濃度的升高，種子萌發(fā)受抑制程度增強(qiáng)，以幼苗發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、胚根長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)、幼芽長(zhǎng)、幼苗鮮/干重指標(biāo)的隸屬函數(shù)值篩選出4 份抗旱品種、3份中抗材料。隸屬函數(shù)法等多元分析方法可以將多性狀指標(biāo)的綜合信息通過(guò)函數(shù)計(jì)算表征出來(lái)，以各性狀與抗旱系數(shù)的相關(guān)系數(shù)求解隸屬函數(shù)值，按權(quán)重綜合可得不同品種的抗旱隸屬值，借此評(píng)價(jià)品種（系）抗旱性高低。

黑花生商品加工性及微量元素營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均較普通紅衣花生要高。在其多性狀抗旱性評(píng)鑒中，與抗旱系數(shù)等直接抗旱鑒定方法不同，隸屬函數(shù)D 值法可綜合農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)、生理、品質(zhì)等不同類型性狀指標(biāo)對(duì)黑花生不同品種（系）抗旱性作全面評(píng)價(jià)，是一種較為理想的抗旱性評(píng)價(jià)方法，其采用各性狀指標(biāo)水旱環(huán)境下的相對(duì)值進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，消除了指標(biāo)計(jì)算單位等對(duì)結(jié)果的影響，通過(guò)各性狀與抗旱系數(shù)的相關(guān)性確定指標(biāo)權(quán)重，代入隸屬函數(shù)，可得各品種的抗旱性綜合D 值，其值大小反映各品種（系）的抗旱性強(qiáng)弱。在干旱條件下，作物可通過(guò)主動(dòng)協(xié)調(diào)光合、抗氧化、滲透調(diào)節(jié)等生理過(guò)程來(lái)抵御外界干旱脅迫［28，29］，其抗旱性與生理指標(biāo)有較大關(guān)聯(lián)性，而在本研究中，黑花生生理性狀與抗旱系數(shù)的相關(guān)性要低于農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀，具體表現(xiàn)為C生理＜C品質(zhì)＜C農(nóng)經(jīng)，這可能與黑花生農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀在干旱脅迫下的變化幅度要大于生理品質(zhì)性狀、干旱脅迫處理后各性狀數(shù)據(jù)采用相對(duì)值標(biāo)準(zhǔn)化及不同生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法有關(guān)系，下一步研究應(yīng)細(xì)化對(duì)干旱相關(guān)某類指標(biāo)（如光合生理、加工品質(zhì)等）的單獨(dú)分析，完善作物抗旱性指標(biāo)鑒選理論及方法。在黑花生抗旱育種工作中應(yīng)側(cè)重對(duì)農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中抗旱關(guān)聯(lián)度較高的指標(biāo)進(jìn)行篩選，以綜合抗旱隸屬D 值大小對(duì)不同黑花生品種的抗旱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，能較好的反映出各品種的綜合耐旱性，這與前人抗旱性評(píng)價(jià)方法基本一致［30，31］，下一步應(yīng)就隸屬函數(shù)方法與主成分分析、灰關(guān)聯(lián)度分析等多元統(tǒng)計(jì)分析方法在作物品種抗旱性評(píng)價(jià)上的應(yīng)用進(jìn)行比較分析，明確適用范圍，構(gòu)建多元抗旱評(píng)價(jià)函數(shù)體系。

4 結(jié)論

本研究中，與黑花生直接抗旱系數(shù)相關(guān)性較高的5 項(xiàng)指標(biāo)有莢果產(chǎn)量、籽仁產(chǎn)量、主莖高、單株生產(chǎn)力和百仁重，均為農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀，而生理品質(zhì)性狀的抗旱相關(guān)性較小，在下一步黑花生抗旱育種工作中應(yīng)側(cè)重對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行篩選。同時(shí)，比較分析了12 個(gè)黑花生品種（系）的不同性狀隸屬函數(shù)值，并對(duì)各品種多性狀抗旱綜合D 值進(jìn)行大小排序，據(jù)此將參試品種（系）分為4 類；相對(duì)于抗旱系數(shù)等方法的直接鑒定，隸屬函數(shù)D 值方法篩選出綜合抗旱性較強(qiáng)的4 個(gè)黑花生品種（系），晉花9 號(hào)、中花9 號(hào)、贛花9 號(hào)和臨黑5 號(hào)，抗旱評(píng)價(jià)更為科學(xué)、準(zhǔn)確，研究結(jié)果可為黑花生抗旱種質(zhì)篩選及抗旱新品種推廣提供理論參考。