CN113632697B - 一种南瓜耐热性田间鉴定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种南瓜耐热性田间鉴定方法，属于作物耐逆性鉴定技术领域。通过对伸蔓期南瓜叶片的萎蔫级数和萎蔫叶片数的统计，来判断对每株的热害指数，确定南瓜耐热性。本发明把单株的萎蔫程度与该植株的所有叶片关联在一起，评价结果数据化、公式化，通过统计软件的方差分析和多重比较功能，明确采集数据的有效性，评价耐热特性的结果可靠。
Description
技术领域
本发明属于作物耐逆性鉴定技术领域，具体涉及一种南瓜耐热性田间鉴定方法。
背景技术
印度南瓜是重要的经济作物，甜香粉面，耐低温、产量高，大棚早熟栽培面积逐年扩大，但该作物高温耐性差，越夏困难。培育耐热的印度南瓜新品种，是提高印度南瓜适应性的关键环节。田间自然鉴定，能够最大程度模拟生产环境，对育种材料进行耐热性评价。但是表型鉴定多利用描述性语言，没有数据化、公式化，同时，鉴定时期也不统一，这样不利于鉴定结果的交流。
因此，如何提供一种南瓜耐热性田间鉴定方法是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明公开了一种南瓜耐热性田间鉴定方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种南瓜耐热性田间鉴定方法，包括以下步骤：
(1)南瓜叶片萎蔫级别的判定：
叶片叶缘正常上扬，叶面平展；为0级；
叶片边缘轻微萎蔫，叶片延中心叶脉一侧轻微萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于150-180°；为1级；
叶片延中心叶脉两侧轻微萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于150-180°或叶片延中心叶脉两侧萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于120-150°；为2级；
叶片距离叶缘2/3位置至叶边缘位置萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于120-150°，且叶片呈五爪状萎蔫或叶片距离叶缘2/3位置至叶边缘位置严重萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于90-120°，且叶片呈五爪状萎蔫；为3级；
叶片距离叶缘3/4位置至叶边缘位置萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于120-150°，且叶片呈五爪状萎蔫或叶片距离叶缘3/4位置至叶边缘位置萎蔫，出现严重萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于90-120°，且叶片呈五爪状萎蔫；为4级；
植株生长点萎蔫，植株死亡；为5级；
(2)计算每株的热害指数，公式如下：
每株的热害指数＝∑(各级萎蔫叶片数×该萎蔫级值)/(调查总叶片数×最高级值)×100；
(3)根据热害指数判断南瓜耐热性：
0≤热害指数＜30为耐热南瓜，30≤热害指数≤60为较耐热南瓜，热害指数＞60为不耐热南瓜；
优选的，所述鉴定时期为伸蔓期；
优选的，所述南瓜品种为印度南瓜；
优选的，南瓜的种植具体步骤如下：
催芽和播种后，两叶一心期定植，爬地栽培，畦宽3m，畦高25cm以上，沟宽60cm左右，株距50-60cm，定植一个月后，植株进入伸蔓期。
优选的，其特征在于，步骤(3)中，根据热害指数划分南瓜耐热性的方法，具体如下：
(4)利用SPSS软件，对每份材料的平均热害指数进行方差分析和多重比较，具体操作如下：
第一步，方差分析的计算：
①.作统计假设，假设每个材料的热害指数都是抽自平均数相同的总体；
②.根据正态、等方差条件及当前的统计假设，来自α个总体的m个样本的数据，可以视为来自总体方差为的同一正态分布总体的样本，然后对该样本的总变异进行分解；
总变异等于样本间变异与样本内变异之和，即：
SST＝SSt+SSe
其中，SST表示总变异的平方和，SSt表示样本间平方和，SSe表示随机误差平方和，计算公式如下。公式中α表示总体个数，m表示样本个数：
③.根据上述变异的分解，得到样本间的均方MSt和MSe，进行F测验：
④.在所作统计假设下，进行统计推断。原假设H0：每个材料的热害指数都是抽自平均数相同的总体。当F＜F0.05或者0.01，接受H0，认为实验中的每个材料间耐热性没有真实的差异存在。反之，当F＞F0.05或者0.01，拒绝接受H0，实验中的每个材料之间耐热性存在真实差异，材料间的基因型效应大于误差效应；
现在利用统计软件SPSS等，可以直接求算P值，用P值和显著性水平(0.05或者0.01)相比，即可做出判断；
多重比较的计算：
方差分析F检验显著或者极显著的前提下，进行两两材料之间均数的比较，以具体判断两两材料耐热指数平均数之间的差异显著性；常用的方法为S-N-K法，即StudentNewman Keuls法，它采用Student Range分布进行所有各组均值间的配对比较；
①.作统计假设，假设任意两对材料的热害指数均数相等；
②.所有样本热害指数均值按照升序或者降序进行排序，产生样本均值的有序范围；在最大范围内对最大和最小样本均值进行比较；如果两个样本均值之间没有显著差异，该范围的所有无效假设都将被保留，在较小范围内不需要进行进一步的比较。
③.采用Tukey方法计算q值，其中A表示平均数最大值与B表示平均数最小值，MSe表示误差均方，n表示各处理的重复数。
q值大于查表临界值，P值小于0.05，即拒绝原假设，接受备择假设，两对的比较有统计学意义，认为该两对比较组的总体均数不等，即有差别；
利用SPSS软件，对每份材料的平均热害指数进行方差分析和多重比较，具体操作如下：
打开SPSS软件→录入每份材料每个单株的热害指数，录入方式为，第一列为材料名称，第二列为单住热害指数→在菜单栏点击“分析(A)”按钮→在下拉菜单中点击“均值比较(M)”选项→在二级菜单中点击“单因素ANOVA”选项。参数设置为：热害指数为因变量，材料编号为因子。在“比对”选择“多项式”和“线性”；在“两两比较”中选择“S-N-K”多重比较方式(显著水平F＝0.01)→点击“确定”；
(5)根据每个材料方差分析的结果，判断同一材料内热害指数是否差异显著(组内方差)，不同材料之间热害指数是否差异显著(组间方差)。当组内方差＞0.01，表示同一材料每个单株的热害指数差异不显著，试验条件均一，不同材料之间的差异只是源于材料本身，种植环境干扰小。当组间方差＜0.05，表示不同材料之间的热害指数有显著差异。
(6)根据多重比较结果，按照热害指数由小到大排列。热害指数越小，表示该材料受热害程度小，耐热性好，热害指数为0，表示该材料极端耐热；反之，热害指数越大，表示该材料受热害程度大，耐热性差，热害指数为100，表示该材料极端不耐热。多重比较赋值相同的南瓜材料，热害指数差异不显著，耐热特性相当。
(7)利用SPSS软件，对每份材料的平均热害指数进行聚类分析。
①.系统聚类分析的计算步骤及公式如下：
第一步.根据公式计算欧式距离，其中i和j表示由i到j个向量，m表示维度数目。
第二步.设Gp与Gq并类为Gr，即：
Gr＝{Gp，Gq}
其中Gp与Gq表示定义的类中最远的两个样品，Gr表示Gp和Gq合并形成的新类。
按照类平均法(UPGMA)，选择递推公式计算Gr与任意一类Gk的距离，进行聚类：
其中，Dkp表示Gp与Gk类之间的距离，Dkq表示Gq与Gk类之间的距离，n表示变量数目。
②.利用SPSS软件，对每份材料的平均热害指数进行聚类分析。具体操作如下：
打开SPSS软件→录入每份材料每个单株的热害指数，录入方式为，每份材料的单株热害指数分别录入单独的列中→在菜单栏点击“分类(F)”按钮→在下拉菜单中点击“系统聚类(H)”选项；参数设置为：11份材料的单株热害指数为变量，以变量为分群，输出“统计量”和“图”。在“统计量(S)”选择“合并进程表”，在“聚类成员”中选择“无(N)”；在“绘制(T)”中选择“树状图(D)”，方向为“垂直”；在“方法(M)”中选择“组间联接”，在“度量标准”中选择“区间(N)”中的“平方Euclidean距离”→点击“确定”；
(8)根据聚类结果，划分三个类群，热害指数在0-30为耐热南瓜，热害指数在30-60为较耐热南瓜，热害指数＞60为不耐热南瓜。
综上所述，本发明公开了一种南瓜耐热性田间鉴定方法。印度南瓜耐热性的鉴定时期确定在定植后的伸蔓期，该时期株系之间平均热害指数的变异幅度最大，是印度南瓜对高温敏感的时期，通常生产者和育种者至关注植株整体的额萎蔫程度，描述粗放，本发明把单株的萎蔫程度与该植株的所有叶片关联在一起，评价结果数据化、公式化，通过统计软件的方差分析和多重比较功能，明确采集数据的有效性，评价耐热特性的结果可靠。
附图说明
图1为印度南瓜植株每个叶片耐热性评价标准；A和B为0级；C和D为1级；E和F为2级；G和H为3级；I和J为4级；K和L为5级；
图2为份印度南瓜耐热性聚类图。以6为阈值，可以划分为三个类群，分别是第一类(耐热南瓜)：5号和7号印度南瓜，热害指数在0-30；第二类(较耐热南瓜)：8号、6号、4号、1号、9号、2号和3号印度南瓜，热害指数在30-70；第三类(不耐热南瓜)：11号和10号，热害指数＞70；
图3为11份印度南瓜材料耐热特性最终表型图；从左到右、从上至下，材料排序依照表2材料热害指数依次升高。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
植物材料：现有11份印度南瓜来自于单位自配组合和市场购买，编号为1-11，具体编号为20F1、20F2、20F3、20F4、20F5、20F6、20F7、20F8、20F9、贝栗4号、小甘龙贵族南瓜。
实施例1南瓜的种植
将上述11份印度南瓜种子经过催芽和播种，每份材料播种50株，两叶一心期定植。爬地栽培，畦宽3m，畦高25cm以上，沟宽60cm左右，株距50-60cm。定植一个月后，植株进入伸蔓期。
实施例2南瓜叶片萎蔫级别的判定
在伸蔓期进行耐热性鉴定：结果如表1所示。
叶片叶缘正常上扬(图1A)或叶面平展，无萎蔫症状(图1B)；为0级；
叶片边缘轻微萎蔫(图1C)或叶片延中心叶脉一侧轻微萎蔫(图1D)，轻微萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于150-180°；为1级；
叶片延中心叶脉两侧轻微萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于150-180°(图1E)或叶片延中心叶脉两侧萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于120-150°(图1F)；为2级；
叶片距离叶缘2/3位置至叶边缘位置萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于120-150°，且叶片呈五爪状萎蔫(图1G)或叶片距离叶缘2/3位置至叶边缘位置严重萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于90-120°，且叶片呈五爪状萎蔫(图1H)；为3级；
叶片距离叶缘3/4位置至叶边缘位置萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于120-150°，且叶片呈五爪状萎蔫(图1I)或叶片距离叶缘3/4位置至叶边缘位置萎蔫，出现严重萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于90-120°，且叶片呈五爪状萎蔫(图1J)；为4级；
植株生长点萎蔫(图1K)或植株死亡(图1L)；为5级。
实施例3计算每株的热害指数
根据公式计算每株的热害指数，公式如下：
每株的热害指数＝∑(各级萎蔫叶片数×该萎蔫级值)/(调查总叶片数×最高级值)×100。
实施例4根据热害指数划分南瓜耐热性
利用SPSS软件，对每份材料的平均热害指数进行方差分析和多重比较。具体操作如下：打开SPSS软件→录入每份材料每个单株的热害指数，录入方式为，第一列为材料名称，第二列为单住热害指数→在菜单栏点击“分析(A)”按钮→在下拉菜单中点击“均值比较(M)”选项→在二级菜单中点击“单因素ANOVA”选项。参数设置为：热害指数为因变量，材料编号为因子。在“比对”选择“多项式”和“线性”；在“两两比较”中选择“S-N-K”多重比较方式(显著水平F＝0.01)→点击“确定”。
(5)根据每个材料方差分析的结果，判断同一材料内热害指数是否差异显著(组内方差)，不同材料之间热害指数是否差异显著(组间方差)。当组内方差＞0.01，表示同一材料每个单株的热害指数差异不显著，试验条件均一，不同材料之间的差异只是源于材料本身，种植环境干扰小。当组间方差＜0.05，表示不同材料之间的热害指数有显著差异。
(6)根据多重比较结果，按照热害指数由小到大排列。热害指数越小，表示该材料受热害程度小，耐热性好，热害指数为0，表示该材料极端耐热；反之，热害指数越大，表示该材料受热害程度大，耐热性差，热害指数为100，表示该材料极端不耐热。多重比较赋值相同的南瓜材料，热害指数差异不显著，耐热特性相当。
(7)利用SPSS软件，对每份材料的平均热害指数进行聚类分析。具体操作如下：打开SPSS软件→录入每份材料每个单株的热害指数，录入方式为，每份材料的单株热害指数分别录入单独的列中→在菜单栏点击“分类(F)”按钮→在下拉菜单中点击“系统聚类(H)”选项。参数设置为：11份材料的单株热害指数为变量，以变量为分群，输出“统计量”和“图”。在“统计量(S)”选择“合并进程表”，在“聚类成员”中选择“无(N)”；在“绘制(T)”中选择“树状图(D)”，方向为“垂直”；在“方法(M)”中选择“组间联接”，在“度量标准”中选择“区间(N)”中的“平方Euclidean距离”→点击“确定”。
(8)根据聚类结果，划分三个类群，热害指数在0-30为耐热南瓜，热害指数在30-60为较耐热南瓜，热害指数＞60为不耐热南瓜。
表1供试11份印度南瓜材料叶片萎蔫统计及单株热害指数
表2 11份南瓜材料的组间方差和组内方差
表3 11份材料的S-N-K多重比较结果
Student-Newman-Keulsa,,b
实施例5南瓜耐热性的判定及分析
根据上述结果，将南瓜耐热性划分为如下：
0≤热害指数＜30为耐热南瓜，30≤热害指数≤60为较耐热南瓜，热害指数＞60为不耐热南瓜。
根据11份材料方差分析的结果(表2)，判断同一材料内热害指数是否差异显著(组内方差)，不同材料之间热害指数是否差异显著(组间方差)。组内方差为0.028＞0.01，表示同一材料每个单株的热害指数差异不显著，试验条件均一，不同材料之间的差异只是源于材料本身，种植环境干扰小。组间方差为0.00＜0.01，表示不同材料之间的热害指数有显著差异根据多重比较结果(表3)，按照热害指数由小到大排列。热害指数越小，表示该材料受热害程度小，耐热性好，热害指数为0，表示该材料极端耐热；反之，热害指数越大，表示该材料受热害程度大，耐热性差，热害指数为100，表示该材料极端不耐热。多重比较赋值相同的南瓜材料，热害指数差异不显著，耐热特性相当。
根据聚类图的结果(图2)，以6为阈值，可以划分为三个类群，分别是第一类(耐热南瓜)：5号和7号印度南瓜，热害指数在0-30；第二类(较耐热南瓜)：8号、6号、4号、1号、9号、2号和3号印度南瓜，热害指数在30-70；第三类(不耐热南瓜)：11号和10号，热害指数＞70。图3为每个编号印度南瓜对用的最终表型图，材料排序依照表2材料的热害指数由低到高排列。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种南瓜耐热性田间鉴定方法，其特征在于，所述南瓜品种为印度南瓜，所述鉴定时期为伸蔓期；包括以下步骤：
（1）南瓜叶片萎蔫级别的判定：
叶片叶缘正常上扬或叶面平展；为0级；
叶片边缘轻微萎蔫或叶片沿中心叶脉一侧轻微萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于150-180°；为1级；
叶片沿中心叶脉两侧轻微萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于150-180°或叶片沿中心叶脉两侧萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于120-150°；为2级；
叶片距离叶缘2/3位置至叶边缘位置萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于120-150°，且叶片呈五爪状萎蔫或叶片距离叶缘2/3位置至叶边缘位置严重萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于90-120°，且叶片呈五爪状萎蔫；为3级；
叶片距离叶缘3/4位置至叶边缘位置萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于120-150°，且叶片呈五爪状萎蔫或叶片距离叶缘3/4位置至叶边缘位置萎蔫，出现严重萎蔫，萎蔫的叶面部分与平展的叶面部分夹角介于90-120°，且叶片呈五爪状萎蔫；为4级；
植株生长点萎蔫或植株死亡；为5级；
（2）计算每株的热害指数，公式如下：
每株的热害指数=∑（各级萎蔫叶片数×该萎蔫级值）/（调查总叶片数×最高级值）×100；
（3）根据热害指数判断南瓜耐热性：
0≤热害指数＜30为耐热南瓜，30≤热害指数≤60为较耐热南瓜，热害指数＞60为不耐热南瓜；具体如下：
（4）利用SPSS软件，对每份材料的平均热害指数进行方差分析和多重比较；具体操作如下：打开SPSS软件→录入每份材料每个单株的热害指数，录入方式为，第一列为材料名称，第二列为单株热害指数→在菜单栏点击“分析A”按钮→在下拉菜单中点击“均值比较M”选项→在二级菜单中点击“单因素ANOVA”选项；参数设置为：热害指数为因变量，材料编号为因子；在“比对”选择“多项式”和“线性”；在“两两比较”中选择“S-N-K”多重比较方式‘显著水平F=0.01’→点击“确定”；
（5）根据每个材料方差分析的结果，判断同一材料内热害指数是否差异显著用组内方差，不同材料之间热害指数是否差异显著用组间方差；当组内方差＞0.01，表示同一材料每个单株的热害指数差异不显著，试验条件均一，不同材料之间的差异只是源于材料本身，种植环境干扰小；当组间方差＜0.05，表示不同材料之间的热害指数有显著差异；
（6）根据多重比较结果，按照热害指数由小到大排列；热害指数越小，表示该材料受热害程度小，耐热性好，热害指数为0，表示该材料极端耐热；反之，热害指数越大，表示该材料受热害程度大，耐热性差，热害指数为100，表示该材料极端不耐热；多重比较赋值相同的南瓜材料，热害指数差异不显著，耐热特性相当；
（7）利用SPSS软件，对每份材料的平均热害指数进行聚类分析；具体操作如下：打开SPSS软件→录入每份材料每个单株的热害指数，录入方式为，每份材料的单株热害指数分别录入单独的列中→在菜单栏点击“分类F”按钮→在下拉菜单中点击“系统聚类H”选项；参数设置为：11份材料的单株热害指数为变量，以变量为分群，输出“统计量”和“图”；在“统计量S”选择“合并进程表”，在“聚类成员”中选择“无N”；在“绘制T”中选择“树状图D”，方向为“垂直”；在“方法M”中选择“组间联接”，在“度量标准”中选择“区间N”中的“平方Euclidean距离”→点击“确定”；
（8）根据聚类结果，划分三个类群，0≤热害指数＜30为耐热南瓜，30≤热害指数≤60为较耐热南瓜，热害指数＞60为不耐热南瓜。
2.如权利要求1所述的南瓜耐热性田间鉴定方法，其特征在于，南瓜的种植具体步骤如下：
南瓜种子催芽和播种之后，植株长至两叶一心期，定植于塑料大棚；春茬在3月底定植，秋茬在8月底定植；爬地栽培，畦宽3m，畦高25cm以上，沟宽60cm左右，株距50-60cm；定植一个月以后，植株进入伸蔓期，同时，4月底和9月底期间，大棚栽培会经历高温天气，可以利用本方法对南瓜材料进行耐热性鉴定。
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