CN105165433A - 苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法 - Google Patents

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黄如葵
陈振东
黄熊娟
梁家作
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黄玉辉
刘杏连
秦健
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Abstract

本发明公开了一种苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，测定低温条件下的种子发芽势、种子活力指数、幼苗冷害指数及花粉萌发率，通过主成份分析、隶属函数值分析和聚类分析，对苦瓜耐冷性进行综合鉴定与评价。该法综合利用了几种模糊评价的方法，通过精确的数字手段处理模糊的评价对象，能够对蕴藏信息呈现模糊性的资料作出比较科学、合理、贴近实际的量化评价。由于同时采用了涉及到芽期、苗期、结果授粉期的指标，因而在应用本发明对大量材料进行耐性鉴定时，可以真实地反映苦瓜作物的耐性实质，提高鉴定的准确性和可靠性，适用于不同苦瓜资源耐冷性的综合鉴定与评价，利于加速苦瓜耐冷育种。

Description

苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法
技术领域
本发明属于苦瓜种质资源鉴定与评价技术领域，尤其涉及一种苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法。
背景技术
苦瓜(MomordicacharantiaL.)起源于东南亚的热带地区，广泛分布于热带、亚热带及温带地区，喜高温，属于冷敏性蔬菜，气温低于20℃以下发芽缓慢，低于10℃生长发育不良，低于15℃花粉萌发受抑制。在春提早栽培中，低温伴随苦瓜生长的各个发育时期，要从本质上解决生产上的冷害问题，还是要进行苦瓜耐冷育种。
目前对苦瓜耐冷性鉴定与评价多集中在苗期和芽期，涉及授粉结果期较少，多采用直接鉴定法，间接法也采用的是单一指标进行鉴定。直接鉴定法受自然条件限制且鉴定成本高；间接鉴定指标单一，难以真实地反映植物的耐性实质，尤其对大量材料进行耐性鉴定时，会因某些指标不稳定而难以统一区别，降低了鉴定的准确性、可靠性。植物的耐逆性是由多基因控制的数量性状，各生长发育时期的耐性不一定存在相关性，只针对某一发育时期的鉴定指标来评价作物整个生育期的耐逆性也具有一定局限性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种准确性好、可靠性佳的苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，该法能真实地反映苦瓜资源的耐性实质，适用于不同苦瓜资源耐冷性的综合鉴定与评价，利于加速苦瓜耐冷育种。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，测定低温条件下的种子发芽势、种子活力指数、幼苗冷害指数及花粉萌发率，然后通过主成份分析、隶属函数值分析和聚类分析，对苦瓜耐冷性进行综合鉴定与评价。
低温条件下的种子发芽势、种子活力指数、幼苗冷害指数及花粉萌发率分别是20℃条件下种子发芽势、20℃条件下种子活力指数、10℃条件下幼苗冷害指数、15℃条件下花粉萌发率。
上述苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，包括以下步骤：
(1)测定发芽势与种子活力指数；
(2)测定幼苗冷害指数；
(3)测定花粉萌发率；
(4)冷害分值分析；
(5)隶属函数值分析；
(6)综合鉴定与评价。
步骤(1)按以下操作进行：将消毒后的苦瓜种子用清水冲洗干净，水平置于20℃条件下的发芽盒中，第6d统计发芽势；此后每天将发芽的种子点入盒子另一端并覆盖1cm厚沙子，至第10d时统计发芽率，测量正常苗的下胚轴长度，则种子活力指数＝发芽率×下胚轴长度。
发芽势以露胚根2mm以上的种子百分数计，发芽率以形成正常苗的百分数计。
步骤(2)按以下操作进行：4叶1心苦瓜幼苗在10℃胁迫处理第10d时，进行冷害指数的统计，计算公式为耐冷指数＝∑(各级株数×级数)/总株数×100。
步骤(3)按以下操作进行：取开花前一天带柄花朵，置于已在15℃条件下的清水中，第二天，取花粉于萌发培养基中萌发培养，60min后在显微镜下观察计数，计算公式为花粉萌发率＝萌发的花粉粒数/该视野总的花粉粒数×100％。
步骤(4)通过主成份分析，得出供试材料的综合冷害公式，利用主成份值来鉴定与评价材料的耐冷性。
步骤(5)利用隶属函数值来鉴定与评价材料的耐冷性。
步骤(6)按以下操作进行：冷害分类参照主成份值与隶属函数值的排序，进一步采用主成份值、隶属函数值与原始数据一起进行聚类分类做判别，聚类方法为组间联接法，度量标准为平方欧氏距离进行聚类，最终对苦瓜耐冷性进行综合评价。
针对苦瓜育种材料耐冷性鉴定存在的局限性，发明人建立了一种苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，测定低温条件下的种子发芽势、种子活力指数、幼苗冷害指数及花粉萌发率，通过冷害分值分析和隶属函数值分析，对苦瓜耐冷性进行综合鉴定与评价。该法综合利用了几种模糊评价的方法，通过精确的数字手段处理模糊的评价对象，能够对蕴藏信息呈现模糊性的资料作出比较科学、合理、贴近实际的量化评价。由于同时采用了涉及到芽期、苗期、结果授粉期的指标，因而在应用本发明对大量材料进行耐性鉴定时，可以真实地反映苦瓜作物的耐性实质，提高鉴定的准确性和可靠性，适用于不同苦瓜资源耐冷性的综合鉴定与评价，利于加速苦瓜耐冷育种。
附图说明
图1是聚类分析图。
具体实施方式
实施例
1.供试材料
供试苦瓜材料由广西农业科学院蔬菜研究所提供。
2.试验方法及结果
(1)测定发芽势与种子活力指数；
将消毒后的苦瓜种子用清水冲洗干净，水平置于20℃条件下的发芽盒中，第6d统计发芽势；此后每天将发芽的种子点入盒子另一端并覆盖1cm厚沙子，至第10d时统计发芽率，测量正常苗的下胚轴长度，则种子活力指数＝发芽率×下胚轴长度。
该测定方法按GB/T3543.4-1995《农作物种子检验规程发芽试验》中沙埋方法进行，但发芽势统计方法略有改动，以露胚根2mm以上的种子百分数计，而不是形成正常苗计；且由于是在低温条件下发芽，初数天数由规程中规定的第4d延长到第6d，并以初数的发芽率作为种子的发芽势。
(2)测定幼苗冷害指数；
4叶1心苦瓜幼苗在10℃胁迫处理第10d时，进行冷害指数的统计，计算公式为耐冷指数＝∑(各级株数×级数)/总株数×100。
冷害分级参照于贤昌(于贤昌，刑禹贤，马红，魏珉.不同砧木与接穗对黄瓜嫁
接苗抗冷性的影响[J].中国农业科学，1998，31(2)：41-47.)的方法进行。冷害指数与植物的耐冷性呈负相关，冷害指数越低越耐冷。
(3)测定花粉萌发率；
取开花前一天带柄花朵，置于已在15℃条件下的清水中，第二天，取花粉于萌发培养基(10％蔗糖、0.02％硼酸和0.8％琼脂的固体培养基)中萌发培养，60min后在显微镜下观察计数。观察方法为3个重复，每10个视野为1个重复，共观察30个视野，每视野的花粉粒数在60个以上。
计算公式为花粉萌发率＝萌发的花粉粒数/该视野总的花粉粒数×100％。
(4)冷害分值分析和隶属函数值分析；
(4.1)单一指标及单一发育时期指标对耐冷性的鉴定与评价
表1显示，在低温条件下，如用单一指标及单一生育期指标对参试材料的耐冷性进行评价，往往会造成评价结果差异较大。如MC22-2以花粉萌发率、发芽势、活力指数、冷害指数等单一指标作为耐冷评价指标，其耐冷性排序分别为3，11，15，4，又如MC25-4的耐冷性排序分别为16、1、7、13，其它参试材料具体评价结果见表1。其中，发芽势、活力指数是发芽期的指标，说明单一指标在鉴定与评价耐冷性存在局限性。同时，这几个指标涉及苦瓜的芽期、苗期、授粉结果期，也说明同一材料在不同的生长发育期其耐冷性差异较大，不能用某一时期的耐冷性来鉴定与评价整个生育期的综合耐冷性。
表1单一指标及单一发育时期对耐冷性的鉴定与评价
(4.2)主成份分析
与耐冷性相关的负向指标如冷害指数，先取测定值的倒数使其正向化，再进行分析。F表示综合主成份值，F1表示第一主成份值；F2表示第二主成份值；X1、X2、X3、X4分别表示发芽势、活力指数、冷害指数和花粉萌发率测定值被描述后的标准化数值。
通过主成份分析，结果如表2显示，主成份1和主成份2的累积贡献率为85.117％，能够描述原来所有信息的85％左右，可以由这2个新变量代替原来的4个变量。由表3主成份的载荷矩阵知，第一主成份各指标都有较高的载荷，但主要为活力指数(X2)和冷害指数(X3)，是有关苗生长的指标，可定为“苗生长因子”；第二主成份主要为发芽势(X1)，可定为“萌芽因子”。根据表2和表4，可以得各主成份的计算公式和综合冷害公式：
综合冷害公式：F＝0.570F1+0.280F2，
其中第一主成份公式F1＝0.400X1+0.530X2+0.610X3+0.440X4；
第二主成份公式F2＝0.630X1+0.350X2-0.240X3-0.660X4；
表2解释的总方差
表3主成份的载荷矩阵
表4主成份的向量矩阵
(4.3)主成份值、综合隶属函数值计算及耐冷性排序
利用主成份值和综合隶属函数值，对耐冷性分别进行排序。表5结果显示，两种评价方法对供试材料综合耐冷性的评价只部分相差1-2名次，大部分相同。同时，各材料在第一主成份和第二主成份的排名相差较大，第一主成份为苗期的“苗生长因子”，第二主成份为发芽期的“萌芽因子”，说明同一材料在不同的生长发育期其耐冷性差异较大，用某一时期的耐冷性来鉴定与评价整个生育期的耐冷性存在局限性。
表5主成份值和隶属函数值的耐冷性排名
其中，利用隶属函数值来分析计算公式如下：
综合隶属函数值计算：
其中，正向指标隶属函数值计算公式：Xij(u)＝(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)；
负向指标隶属函数值计算公式：Xij(u)＝1-(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)；
式中Xij(u)表示第i个材料的第j个指标的隶属函数值；Xij表示第i个材料的第j个指标的测定值；Xjmin表示第j个指标在试验材料中的最小值；Xjmax表示第j个指标在试验材料中的最大值；Xi(u)表示第j材料的平均隶属函数值；n表示指标数。
(6)综合鉴定与评价。
冷害分类参照主成份值与隶属函数值的排序，为修正结果的差异，进一步采用主成份值、隶属函数值与原始数据一起进行聚类分类做判别，聚类方法为组间联接法，度量标准为平方欧氏距离进行聚类。
如图1所示，在平方欧氏距离约3处，聚类分类结果表明，供试材料可以分为6种类型，第一类为高度低温敏感型(MC6、MC36-1)；第二类为中度低温敏感型(MC21-1、MC75D)；第三类为低温敏感型(MC14-2、MC22-2、MC86、MC100)；第四类为耐冷型(MC20-1、MC28、MC45、MC25-4)；第五类为中度耐冷型(MC33-1、MC79)；第六类为高度耐冷型(MC42-2、MC48、MC108)。
上述评价结果与供试材料实际观察相一致，可见，本发明适用于多数苦瓜资源耐冷性的综合鉴定与评价。

Claims (10)

1.一种苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，其特征在于：测定低温条件下的种子发芽势、种子活力指数、幼苗冷害指数及花粉萌发率，然后通过主成份分析、隶属函数值分析和聚类分析，对苦瓜耐冷性进行综合鉴定与评价。
2.根据权利要求1所述的苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，其特征在于：所述低温条件下的种子发芽势、种子活力指数、幼苗冷害指数及花粉萌发率分别是20℃条件下种子发芽势、20℃条件下种子活力指数、10℃条件下幼苗冷害指数、15℃条件下花粉萌发率。
3.根据权利要求1所述的苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)测定发芽势与种子活力指数；
(2)测定幼苗冷害指数；
(3)测定花粉萌发率；
(4)冷害分值分析；
(5)隶属函数值分析；
(6)综合鉴定与评价。
4.根据权利要求1所述的苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，其特征在于步骤(1)按以下操作进行：将消毒后的苦瓜种子用清水冲洗干净，水平置于20℃条件下的发芽盒中，第6d统计发芽势；此后每天将发芽的种子点入盒子另一端并覆盖1cm厚沙子，至第10d时统计发芽率，测量正常苗的下胚轴长度，则种子活力指数＝发芽率×下胚轴长度。
5.根据权利要求1所述的苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，其特征在于：所述发芽势以露胚根2mm以上的种子百分数计，所述发芽率以形成正常苗的百分数计。
6.根据权利要求1所述的苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，其特征在于步骤(2)按以下操作进行：4叶1心苦瓜幼苗在10℃胁迫处理第10d时，进行冷害指数的统计，计算公式为耐冷指数＝∑(各级株数×级数)/总株数×100。
7.根据权利要求1所述的苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，其特征在于步骤(3)按以下操作进行：取开花前一天带柄花朵，置于已在15℃条件下的清水中，第二天，取花粉于萌发培养基中萌发培养，60min后在显微镜下观察计数，计算公式为花粉萌发率＝萌发的花粉粒数/该视野总的花粉粒数×100％。
8.根据权利要求1所述的苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，其特征在于步骤(4)通过主成份分析，得出供试材料的综合冷害公式，利用主成份值来鉴定与评价材料的耐冷性。
9.根据权利要求1所述的苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，其特征在于步骤(5)利用隶属函数值来鉴定与评价材料的耐冷性。
10.根据权利要求1所述的苦瓜耐冷性综合鉴定与评价方法，其特征在于步骤(6)按以下操作进行：冷害分类参照主成份值与隶属函数值的排序，进一步采用主成份值、隶属函数值与原始数据一起进行聚类分类做判别，聚类方法为组间联接法，度量标准为平方欧氏距离进行聚类，最终对苦瓜耐冷性进行综合评价。
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