CN103712921A - 一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法，通过测定越冬期不同品种茶树与抗寒相关的生理生化指标，用主成分分析和隶属函数法得到茶树抗寒性综合评价值，实现对茶树抗寒性的鉴定与评价。本发明的有益效果是：该方法建立了多指标的综合评价函数，该综合评价函数与现有技术的用单一指标或极少指标评价茶树抗寒性的方法相比，更加准确客观，适用于不同茶树品种抗寒性的鉴定与评价的技术体系。
Description
技术领域
本发明涉及抗寒性鉴定与评价领域，具体地是一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法
背景技术
茶树是一种多年生常绿木本经济作物，具有喜温畏寒的特性，低温伤害是茶树区域性分布和季节性生长的限定因素，茶树抗寒性是长期适应低温胁迫过程中通过自然选择而逐步发展和形成起来的一种形态和生化特性。
研究发现，糖是高等植物的主要代谢产物之一，是植物生长发育和基因表达的重要调节因子，参与渗透条件及信号转导。中国专利文献ZL201110045014.1（一种茶树抗寒性早期鉴定方法）中已公开了在低温胁迫下，植物细胞内可溶性糖作为小分子溶质之一，其含量会随温度的下降而增加。此外，邱丽玲等人研究发现，可溶性蛋白，脯氨酸，保护酶系等也与茶树抗寒性相关（邱丽玲等，茶树抗寒性研究进展，福建茶叶，2012第02期第2～5页）。另外，低温胁迫下，植物通过光合作用利用光能的能力降低，光合作用是植物体内关键的代谢过程，其效率的高低对于植物生长、产量及其抗逆性都具有十分重要的影响。叶绿素荧光主要是PSⅡ蛋白复合体中的叶绿素a分子发射，且与光合作用中各种反应过程相关，因此，叶绿素荧光参数可以内在地反映逆境中植物光合效率的大小，从而对植物抗逆性做出快速、准确和无损伤的鉴定。
中国专利文献ZL201110338124（一种茶树种质资源苗期抗寒性的鉴定方法）中公开了一种茶树种质资源苗期抗寒性的鉴定方法，该方法公开了利用叶片的质膜相对透性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量三个指标来评价茶树的抗寒性。众所周知，植物的抗寒性是多基因控制的数量性状，影响茶树抗寒性的因素有很多，如茶树体内生理生化成分、酶活性、细胞活力及膜透性变化均与茶树抗寒性相关，单纯只依靠几个指标来评价茶树的抗寒性具有一定的局限性。
主成分分析是一种将多个变量通过线性变换以选出较少个数重要变量的一种多元统计分析方法，目的是从原始的变量中萃取几种较少的变量（主成分），使其线性组合能尽量解释原始变量中的信息，以较少的主成分来取代原始变量。
而隶属函数法是根据模糊数学的原理，利用模糊数学中的最大隶属度原则和模糊变换的手段，对测定目标各个相关因素所构成的因素集论域U通过各指标的隶属函数变换所得到的模糊关系矩阵R（R∈U），并通过各指标的评价子集进行模糊变换的运算，对运算结果依据隶属度最大原则进行评估。
近年来，利用主成分分析和隶属函数法对植物的抗寒性进行综合评价的报道较多,如高爱农等人在苹果品种抗寒性测定方法的研究中应用了主成分分析和隶属函数法（高爱农等，苹果品种抗寒性测定方法的研究，果树科学，2000年第17期第1版第17～21页），史清华等人在杨树抗寒性测定中也应用了该方法，（史清华等，5个杨树无性系抗寒性的测定与评价，西北植物学报，2003年第23期第11版第1937～1941页），另外，赵红星等人在研究柿属抗寒性测定中也用到了该方法（赵红星等，39份柿属种质资源的抗寒性综合评价，西北农业学报，2010年第19期第12版第128～133页），用主成分分析法和隶属函数法分析茶树抗寒性却未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法，提供一种多指标评价茶树抗寒性的方法，以解决单一指标或极少指标难以客观评价茶树抗寒性的局限性的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法，包括以下步骤：
（1）测定越冬期不同品种茶树的9项与抗寒相关的生理生化指标，所述与抗寒相关的生理生化指标为：可溶性糖、可溶性蛋白、热稳定蛋白、脯氨酸、超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD、叶绿素荧光参数Fv/Fm以及叶绿素；
（2）将步骤（1）获得的生理生化指标进行主成分分析，获得各主成分的得分值和贡献率,贡献率累计达到80%则保留该主成分，所保留的主成分为用于茶树抗寒性鉴定与评价的主成分；
（3）将步骤（2）获得的用于茶树抗寒性鉴定与评价的主成分进行隶属函数值分析，得到不同品种茶树的抗寒性综合评价值D，所述隶属函数值和综合评价的计算公式为：
Uij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)
Wj=Pj/∑Pj
Di=∑(Uij×Wj)
其中，i表示某个茶树品种；j表示某个主成分，Uij表示i品种主成分j的抗寒隶属函数值；Xij表示i品种主成分j得分值；Xjmin表示所有品种主成分j的最小值，Xjmax表示所有品种主成分j的最大值，Wj表示主成分j的权重，Pj表示主成分j的贡献率，Di为i品种的抗寒性综合评价值D；
（4）比较步骤（3）获得的不同品种茶树的抗寒性综合评价值D，D值越大，茶树抗寒性越强。
优选地，所述步骤（1）中，与抗寒相关的生理生化指标测定的取样时间为茶树越冬期的10月至第二年的3月。
优选地，所述步骤（1）中，可溶性糖含量的测定方法为：取茶树叶片，用蒽酮比色法测定；
热稳定蛋白含量和可溶性蛋白含量的测定方法为：取茶树叶片，用考马斯亮蓝比色法测定；
脯氨酸含量的测定方法为：取茶树叶片，用酸性茚三酮比色法测定；
SOD含量的测定方法为：取茶树叶片，用氮蓝四唑NBT显色法测定；
CAT含量的测定方法为：取茶树叶片，用紫外吸收法测定，其中，以1min内OD240减少0.01的酶量为1个酶活单位U；
POD含量的测定方法为：取茶树叶片，用愈创木酚比色法测定；
叶绿素荧光参数Fv/Fm的测定方法为：用调制式荧光仪直接测定；
叶绿素含量的测定方法为：取茶树叶片，用分光光度法测定。
优选地，所述步骤（2）中，主成分分析的方法为利用SPSS软件分析。
优选地，所述步骤（2）中，保留的茶树抗寒性鉴定与评价的主成分为2个，其中，主成分1为可溶性糖、SOD、CAT、POD、叶绿素荧光参数Fv/Fm和叶绿素，主成分2为可溶性蛋白、热稳定蛋白、脯氨酸含量。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供了一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法，该方法通过主成分分析和隶属函数度分析法分析了越冬期茶树的9项与抗寒相关的生理生化指标与茶树抗寒性的隶属关系，建立多指标的综合评价方法，该综合评价方法与现有技术的用单一指标或极少指标评价茶树抗寒性相比，更加准确客观，适用于不同茶树品种抗寒性的鉴定与评价的技术体系。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的茶树抗寒性鉴定与评价的方法，包括以下步骤：
（1）选择10月至第二年3月越冬期的3个品种的茶树，所述品种为舒茶早、乌牛早和平阳特早，测定3个品种茶树的9项与抗寒相关的生理生化指标，所述与抗寒相关的生理生化指标为：可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、热稳定蛋白含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶SOD含量、过氧化氢酶CAT含量、过氧化物酶POD含量、叶绿素荧光参数Fv/Fm、叶绿素含量；
其中，可溶性糖含量的测定方法为：取茶树叶片，用蒽酮比色法测定；
热稳定蛋白含量和可溶性蛋白含量的测定方法为：取茶树叶片，用考马斯亮蓝比色法测定；
脯氨酸含量的测定方法为：取茶树叶片，用酸性茚三酮比色法测定；
SOD含量的测定方法为：取茶树叶片，用氮蓝四唑NBT显色法测定；
CAT含量的测定方法为：取茶树叶片，用紫外吸收法测定，其中，以1min内OD240减少0.01的酶量为1个酶活单位U；
POD含量的测定方法为：取茶树叶片，用愈创木酚比色法测定；
叶绿素荧光参数Fv/Fm的测定方法为：用调制式荧光仪OS-30P直接测定；
叶绿素含量的测定方法为：取茶树叶片，用分光光度法测定。
（2）将步骤（1）获得的生理生化指标用SPSS软件进行主成分分析，按照累计贡献率达到80%的原则，保留前两项主成分，即为茶树抗寒性鉴定与评价的主成分1和主成分2，各主成分对应的得分值和贡献率如下表1所示：
表1：越冬期茶树生理生化指标主成分分析得分表
| 指标 | 主成分1 | 主成分2 |
| 可溶性糖 | 0.892 | 0.252 |
| 可溶性蛋白 | 0.619 | 0.763 |
| 热稳定蛋白 | 0.671 | 0.698 |
| 脯氨酸含量 | 0.454 | -0.689 |
| SOD | 0.848 | 0.263 |
| CAT | -0.725 | 0.566 |
| POD | -0.702 | 0.621 |
| 叶绿素荧光 | -0.953 | 0.086 |
| 叶绿素含量 | -0.857 | 0.172 |
| 特征值 | 5.217 | 2.420 |
| 贡献率% | 57.966 | 26.889 |
| 累积贡献率% | 57.966 | 84.855 |
从表1中可以看出，主成分1和主成分2的累计贡献率达到84.855%，主成分1主要包括可溶性糖、SOD、CAT、POD、叶绿素荧光、叶绿素含量；主成分2主要包括可溶性蛋白、热稳定蛋白、脯氨酸含量，这2个综合指标代表了原来9个单项指标84.855%的信息。
（3）将步骤（2）获得的茶树抗寒性鉴定与评价的主成分1和主成分2进行隶属函数度分析，得到不同品种茶树的抗寒性综合评价值D，所述隶属函数度分析的计算公式为：
Uij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)
Wj=Pj/∑Pj
Di=∑(Uij×Wj)
其中，i表示某个茶树品种；j表示某个主成分，Uij表示i品种主成分j的抗寒隶属函数值；Xij表示i品种主成分j得分值；Xjmin表示所有品种主成分j的最小值，Xjmax表示所有品种主成分j的最大值，Wj表示主成分j的权重，Pj表示主成分j的贡献率，Di为i品种的抗寒性综合评价值，计算结果如下表2所示：
表2：越冬过程中3个茶树品种的主成分得分值Xij、隶属函数值Uij和综合评价值D
（4）比较步骤（3）获得的不同品种茶树的抗寒性综合评价值D，所述D值在0～1之间，D值越接近1，表示抗寒性越强，反之，抗寒性则弱，从表2中可以看出，10～12月，D值逐渐增加，说明茶树的抗寒性逐渐增强，12月份3个品种的D值均达到最大，表明此时茶树抗寒性达到最强，第二年的1～3月，D值逐月减小，说明随着气温的回升，抗寒性又逐渐减弱。12月份，舒茶早、乌牛早、平阳特早这3个品种D值分别为0.954、0.829、0.868，表明这3个品种的抗寒性大小顺序为：舒茶早>平阳特早>乌牛早，与文献报道和田间直接观察的结果一致。
Claims (5)
1.一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）测定越冬期不同品种茶树的9项与抗寒相关的生理生化指标，所述与抗寒相关的生理生化指标为：可溶性糖、可溶性蛋白、热稳定蛋白、脯氨酸、超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD、叶绿素荧光参数Fv/Fm以及叶绿素；
（2）将步骤（1）获得的生理生化指标进行主成分分析，获得各主成分的得分值和贡献率,贡献率累计达到80%则保留该主成分，所保留的主成分为用于茶树抗寒性鉴定与评价的主成分；
（3）将步骤（2）获得的用于茶树抗寒性鉴定与评价的主成分进行隶属函数值分析，得到不同品种茶树的抗寒性综合评价值D，所述隶属函数值和综合评价的计算公式为：
Uij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)
Wj=Pj/∑Pj
Di=∑(Uij×Wj)
其中，i表示某个茶树品种；j表示某个主成分，Uij表示i品种主成分j的抗寒隶属函数值；Xij表示i品种主成分j得分值；Xjmin表示所有品种主成分j的最小值，Xjmax表示所有品种主成分j的最大值，Wj表示主成分j的权重，Pj表示主成分j的贡献率，Di为i品种的抗寒性综合评价值D；
（4）比较步骤（3）获得的不同品种茶树的抗寒性综合评价值D，D值越大，茶树抗寒性越强。
2.如权利要求1所述的一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，与抗寒相关的生理生化指标测定的取样时间为茶树越冬期的10月至第二年的3月。
3.如权利要求1所述的一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，可溶性糖含量的测定方法为：取茶树叶片，用蒽酮比色法测定；
热稳定蛋白含量和可溶性蛋白含量的测定方法为：取茶树叶片，用考马斯亮蓝比色法测定；
脯氨酸含量的测定方法为：取茶树叶片，用酸性茚三酮比色法测定；
SOD含量的测定方法为：取茶树叶片，用氮蓝四唑NBT显色法测定；
CAT含量的测定方法为：取茶树叶片，用紫外吸收法测定，其中，以1min内OD240减少0.01的酶量为1个酶活单位U；
POD含量的测定方法为：取茶树叶片，用愈创木酚比色法测定；
叶绿素荧光参数Fv/Fm的测定方法为：用调制式荧光仪直接测定；
叶绿素含量的测定方法为：取茶树叶片，用分光光度法测定。
4.如权利要求1所述的一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，主成分分析的方法为利用SPSS软件分析。
5.如权利要求1所述的一种茶树抗寒性鉴定与评价的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，保留的茶树抗寒性鉴定与评价的主成分为2个，其中，主成分1为可溶性糖、SOD、CAT、POD、叶绿素荧光参数Fv/Fm和叶绿素，主成分2为可溶性蛋白、热稳定蛋白、脯氨酸含量。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140409 |