CN103238493B - 桃不同砧木类型对持续干旱的响应及其抗旱性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桃不同砧木类型对持续干旱的响应及其抗旱性评价方法，用主成分分析法对8个桃砧木品种4个生理指标的抗旱系数进行了分析，将4个指标转化成3个独立的综合指标，对综合指标值及相应的隶属函数值加权，得到抗旱性的综合评价值(D)，根据D值对8个品种的抗旱性进行了排序，抗旱性强弱顺序为GF1869、筑波5号、GF43、山桃、毛桃2号、毛桃、GF305和列玛格。该方法结合果树砧木生理指标对干旱的反应，避免了人为进行果树砧木抗旱性比较的粗放性。

Description

桃不同砧木类型对持续干旱的响应及其抗旱性评价方法

技术领域

本发明属于果树栽培技术领域，涉及一种桃不同砧木类型对持续干旱的响应及其抗旱性评价方法。

背景技术

桃的砧木育种目前在北美、南美、欧洲、非洲、澳大利亚和亚洲研究较多，抗旱育种是桃砧木全球育种计划的一个关键目标，尤其近年来气候异常，旱涝时有发生，因此抗旱、抗涝砧木的筛选和推广对于桃栽培具有重要的意义。桃是多年生木本植物，砧木合理选取是桃优质、高效生产环节至关重要的一步，砧木选取不当将导致植株抗性降低，影响生长发育、结果，严重时甚至导致果园生产力降低，给农业生产带来重大损失。

叶片是植物外部形态对干旱胁迫反应最敏感的器官，用叶片相关生理特性的变化可指示植物的抗旱性。叶绿素含量、相对含水量、相对电导率和丙二醛含量常用做植物抗旱性鉴定的指标，已在众多植物抗旱性上得到推广应用。

叶绿素含量的变化对光合作用产生直接影响，其含量的高低在一定程度上能反映干旱胁迫下叶片的光合能力。有研究发现，冬小麦品种洛麦9133在干旱胁迫下有较高的叶绿素含量，这有利于维持一定水平的光合作用，增强植株对干旱逆境的适应，从而提高抗旱性。

质膜是植物在逆境胁迫中首先受到伤害的原初位点，其具有选择透性，各种逆境伤害都会造成膜选择透性的改变或丧失，导致大量离子外渗，从而使组织浸出液的相对电导率升高。丙二醛是膜脂过氧化作用的主要产物之一，具有很强的细胞毒性，对膜和细胞中的许多生物功能分子如蛋白质、核酸和酶等均有很强的破坏作用，并参与破坏生物膜的结构与功能。周伟伟等(2009)研究表明，干旱胁迫下景天属植物细胞膜脂氧化产物丙二醛含量及叶片相对电导率均有不同程度的升高；尾叶桉和枫香在干旱胁迫初期相对电导率就有大幅度的增加，干旱胁迫后期对干旱有所适应，脯氨酸含量下降，引起相对电导率下降，冯慧芳等(2011)认为这2个树种可通过干旱锻炼获得一定的抗旱能力。

水资源缺乏是公认的全球性环境问题之一。据统计，地球上有三分之一以上的陆地是干旱半干旱区，干旱半干旱土地约占耕地面积的43％。淡水资源不足且分配不均是中国的基本国情之一，水资源缺乏已成为农业生产发展的严重障碍。水分是影响植物生长、限制植物生存的主要环境因素。水分条件影响着植物形态、生物量分配、生理生化代谢及地理分布范围。植物在长期演化过程中为适应环境形成了不同的需水特性，而土壤水分超过或低于临界阈值，都会对其生长发育进程产生影响。日益加剧的水资源短缺与植物的正常生长之间形成了激烈的矛盾，严重影响农业的可持续发展。

砧木对作物改善土壤性状、改变接穗长势、延长树龄和抵抗病虫害至关重要。在我国，不同桃产区使用的砧木存在差异，且多为本地区的使用习惯，对不同砧木的抗性了解尚不全面。席万鹏等(2006)研究发现，当土壤含水量达到3.77％以下重度胁迫时，扁桃砧木生理调节能力下降，受到旱害。针对桃不同砧木类型的抗旱性差异尚未见系统报道。研究桃不同砧木品种对干旱反应机制的特点，能筛选出抗旱性强的砧木，对于桃抗旱节水栽培具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种桃不同砧木类型对持续干旱的响应及其抗旱性评价方法。

其技术方案如下：

一种桃不同砧木类型对持续干旱的响应及其抗旱性评价方法，包括以下步骤：

①首先根据各项测定指标的原始数据计算出每个品种的抗旱系数；

②通过对抗旱系数进行主成分分析得到各综合指标值；

③根据各综合指标的贡献率，运用隶属函数法分别求得各综合指标的隶属函数值；

④根据综合指标贡献率的大小求出各综合指标的权重；

⑤运用综合D值法分别计算各桃砧木品种在干旱胁迫下的综合评价值(D值)。

根据计算所得的综合评价值(D值)，采用一定的分类标准对不同砧木品种进行进一步优选。

具体分类标准为：

D≥0.7为强抗旱；

0.4≤D＜0.7为中等抗旱；

D＜0.4为弱抗旱。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明用主成分分析法对不同果树砧木品种各项生理指标的抗旱系数进行分析，将这些指标转化成几个独立的综合指标，对综合指标值及相应的隶属函数值加权，得到抗旱性的综合评价值，可根据综合评价值的数值大小对砧木耐旱性进行排序，以筛选出适于干旱少雨地区推广应用的果树砧木类型。该方法结合果树砧木生理指标对干旱的反应，避免了人为进行果树砧木抗旱性比较的粗放性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的方法作进一步详细地说明。

材料与方法

试验材料及处理

试验于2010年在江苏省农业科学院桃试验园进行。试验材料选用长势一致的1a生毛桃、毛桃2号、山桃、筑波5号、列玛格、GF305实生苗以及GF43、GF1869李组培苗，4月将材料移入盆钵中，每盆1株，盆内径20cm，深17cm，盆土为普通园土，每盆装土量一致，常规管理。于8月采用盆栽控水法进行干旱胁迫处理。试验设正常浇水(对照)和持续干旱胁迫2个处理，每品种每处理30盆，随机区组设计，3次重复。8月1日将所有试验植株均浇水至饱和，试验过程中对照正常浇水，并及时补充水分，保证土壤含水量为田间持水量的75％-80％，而干旱胁迫处理不再浇水。植株在整个试验过程中露天放置，使其接受自然温度和光照，雨天在试验材料上方罩避雨棚。根据预备试验对材料的鉴定，试验第9d时植株显现不同程度旱害(此时土壤含水量约为10％，达到重度干旱胁迫水平)，因此于试验的第9d进行相关指标的测定。

测定指标及方法

于上午8:00前采摘植株中上部叶片进行相关指标的测定。叶绿素含量(Chl.)测定参照朱广廉等(1990)的方法，相对电导率(REC)和丙二醛含量(MDA)测定参照李合生的方法。叶片相对含水量(RWC)采用烘干法测定。

数据统计分析

抗旱系数计算以各单项指标的测定值进行抗旱系数的计算，抗旱系数α(％)＝(处理测定值/对照测定值)×100％，并计算各抗旱系数的简单相关系数。

干旱胁迫幅度计算参照陈义强等(2007)的方法，结合本试验实际，选取试验第9d的Chl.、RWC、REC和MDA数据进行干旱胁迫幅度的计算。

干旱胁迫变化幅度(％)＝(处理测定值-对照测定值)/对照测定值×100％。

抗旱系数的主成分分析利用DPS数据处理系统对单项指标的抗旱系数进行主成分分析，将原来的单项指标转换为新的独立的综合指标。

隶属函数分析各综合指标的隶属函数值用以下公式求得：

U(X_j)＝(X_j-X_min)/(X_max-X_min)j＝Ｎ，2，......，n

式中X_j表示第j个综合指标；X_min表示第j个综合指标的最小值；X_max表示第j个综合指标的最大值。根据以上公式可求出每个桃砧木品种所有综合指标的隶属函数值。

权重的确定根据综合指标贡献率的大小求出各综合指标的权重。

$\begin{array}{cc}{W}_j=P_j/\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j& j=\mathrm{1,2},......,n\end{array}$

式中W_j值表示第j个综合指标在所有综合指标中的重要程度，P_j为各品种第j个综合指标的贡献率。

综合评价根据以下公式计算桃砧木品种的综合抗旱能力。

$\begin{array}{cc}D=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}[U\left(X_j\right)\×W_j]& j=\mathrm{1,2},.....,n\end{array}$

式中D值为桃砧木品种在干旱胁迫条件下用综合指标评价所得的抗旱性综合评价值。

数据分析用SPSS13.0软件对数据进行差异显著性分析，所有数据经邓肯氏新复极差测验。

干旱胁迫下不同桃砧木品种相关生理特性的变化

由表1、2可知，干旱处理的毛桃、毛桃2号、列玛格、GF43和GF1869叶绿素含量与对照差异不显著，筑波5号显著低于对照而山桃和GF305则相反；干旱处理下毛桃2号、GF43和GF305叶片的相对含水量与对照差异不显著，毛桃、山桃、筑波5号和列玛格显著降低，GF1869显著升高。干旱胁迫下毛桃、毛桃2号、山桃、列玛格和GF305的相对电导率和丙二醛含量与对照差异不显著或显著低于对照，表明此时细胞膜电解质渗漏少，膜脂过氧化产物丙二醛并未出现积累现象，筑波5号则显著高于对照，此外，GF43和GF1869的丙二醛含量也显著升高。以上结果都说明，不同品种间叶片相关抗逆指标对干旱胁迫程度和进程的反应不同，对干旱胁迫的敏感性不同。

表1干旱胁迫下不同桃砧木品种生理特性比较

同一材料同一指标行内不同小写字母表示差异达到显著水平(P＜0.05)。

表2干旱胁迫下不同桃砧木品种生理指标的变化幅度

各单项指标的抗旱系数

由表3可以看出，无论是不同品种的同一指标还是同一品种的不同指标变化幅度(α)均不相同，有的表现为上升(α＞100)，有的则表现为下降(α＜100)。因此，以单项指标的抗旱系数评价桃砧木品种的抗旱性，所得结果也不相同。这表明，桃砧木品种的抗旱性是一个综合性状，用某一单项指标评价其抗旱性存在片面性，相同条件下同一指标表征不同品种的抗旱性存在差异，不能得出较为科学的结果。需进一步运用主成分分析法对其进行综合评价。

表3各单项指标的抗旱系数

主成分分析

用DPS v7.05软件对4个单项指标的抗旱系数进行主成分分析，结果见表4。前3个综合指标(Z₁、Z₂、Z₃)的贡献率分别为56.3883％、23.971％和12.6826％，累计贡献率达93.0419％。这表明，前3个综合指标代表了原有4个指标的93.0419％的信息，可分别用这3个主成分对桃砧木品种抗旱性进行概括分析。

表4各综合指标的系数及贡献率

综合分析

以所有综合指标(Z₁、Z₂、Z₃)的数值(即综合指标值)为原始依据，进行隶属函数分析，所有综合指标的隶属函数值见表5。对同一综合指标如Z₁而言，GF1869的U(X₁)最大，在这一综合指标上表现最抗旱，而GF305则最小，在这一综合指标上表现最弱抗旱。

根据用综合指标评价所得的抗旱性综合评价值(D值)对各桃砧木品种抗旱性强弱进行排序，发现GF1869的D值最大(0.9497)，表明其最抗旱，列玛格的D值最小(0.2369)，表明其抗旱能力最弱。若以D≥0.7为强抗旱，0.4≤D＜0.7为中等抗旱，D＜0.4为弱抗旱作为分级标准，试验所选8个砧木中，GF1869抗旱能力最强，筑波5号、GF43和山桃抗旱能力中等，毛桃2号、毛桃、GF305和列玛格抗旱能力较弱。

表5各品种的综合指标值、权重、U(X_j)和D值

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种桃不同砧木类型对持续干旱的响应及其抗旱性评价方法，其特征在于，包括以下步骤： 

①首先根据各项测定指标的原始数据计算出每个品种的抗旱系数； 

②通过对抗旱系数进行主成分分析得到各综合指标值； 

③根据各综合指标的贡献率，运用隶属函数法分别求得各综合指标的隶属函数值； 

④根据综合指标贡献率的大小求出各综合指标的权重； 

⑤运用综合D值法分别计算各桃砧木品种在干旱胁迫下的综合评价值(D值)； 

根据计算所得的综合评价值D值，采用分类标准对不同砧木品种进行进一步优选： 

具体分类标准为： 

D≥0.7为强抗旱； 

0.4≤D＜0.7为中等抗旱； 

D＜0.4为弱抗旱；具体方法为： 

于上午8：00前采摘植株中上部叶片进行相关指标的测定；叶绿素含量测定参照朱广廉的方法，相对电导率丙二醛含量测定参照李合生的方法；叶片相对含水量采用烘干法测定； 

数据统计分析 

抗旱系数计算  以各单项指标的测定值进行抗旱系数的计算，抗旱系数α(％)＝(处理测定值/对照测定值)×100％，并计算各抗旱系数的简单相关系数； 

干旱胁迫幅度计算  参照陈义强的方法，结合本试验实际，选取试验第9d的Chl.、RWC、REC和MDA数据进行干旱胁迫幅度的计算； 

干旱胁迫变化幅度(％)＝(处理测定值-对照测定值)/对照测定值×100％； 

抗旱系数的主成分分析  利用DPS数据处理系统对单项指标的抗旱系数进行主成分分析，将原来的单项指标转换为新的独立的综合指标； 

隶属函数分析  各综合指标的隶属函数值用以下公式求得： 

U(X_j)＝(X_j-X_min)/(X_max-X_min)j＝1，2，……，n 

式中X_j表示第j个综合指标；X_min表示第j个综合指标的最小值；X_max表示第j个综合指标的最大值；根据以上公式可求出每个桃砧木品种所有综合指标的隶属函数值； 

权重的确定  根据综合指标贡献率的大小求出各综合指标的权重； 

式中W_j值表示第j个综合指标在所有综合指标中的重要程度，P_j为各品种第j个综合指标的贡献率； 

综合评价  根据以下公式计算桃砧木品种的综合抗旱能力； 

式中D值为桃砧木品种在干旱胁迫条件下用综合指标评价所得的抗旱性综合评价值； 

数据分析  用SPSS13.0软件对数据进行差异显著性分析，所有数据经邓肯氏新复极差测验。