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(1.河北北方學院馬鈴薯研究中心， 河北 張家口 075000； 2.廊坊市文安縣農業(yè)局， 河北 廊坊065800)

·問題探討·

隸屬函數(shù)法評價馬鈴薯高代品系材料的抗旱性

王燕1，賈智麟2，任冬雪1，馬筱然1，龔學臣1，尹江1

(1.河北北方學院馬鈴薯研究中心， 河北 張家口 075000； 2.廊坊市文安縣農業(yè)局， 河北 廊坊065800)

干旱是馬鈴薯產量的主要制約因素之一。為篩選出抗旱高產馬鈴薯材料，利用隸屬函數(shù)法對本實驗室篩選出的12份高代馬鈴薯品系材料進行綜合性抗旱性評價，篩選出極高抗旱性材料1份，為2006-43-3，抗旱性強材料2份，分別是2009-31-5，2009-7-76，抗旱性中等材料3份，分別是2005-2-126，2007-2-1，2008-34-6，抗旱性弱材料4份，極弱材料2份。

馬鈴薯； 干旱脅迫； 隸屬函數(shù)； 抗旱性評價

馬鈴薯是我國第四大糧食作物，在糧食生產和國民經濟中起著重要的作用。全國種植面積567萬hm2，居世界第1位。全國單產15.4 t/hm2，居世界第95位。產量低的原因主要有病蟲害、逆境和栽培管理條件等因素。干旱造成的減產超過了其它逆境因素造成減產的總和。因此，選育抗旱高產馬鈴薯品種是馬鈴薯育種的重要任務之一。馬鈴薯抗旱性評價方法研究較多，主要有徐建飛等[1]的以產量為指標的抗旱性評價方法，和王謐等[2]的以苗期生理生化指標為主的隸屬函數(shù)法。本研究結合以上2種方法對實驗室篩選出的12個高代品系材料進行抗旱性評價。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試材料為河北北方學院馬鈴薯研究中心實驗室篩選出的12個高代品系材料。分別為2006-43-3，2009-31-5，2009-7-76，2005-2-126，2007-2-1，2008-34-6，2004-20-16，2004-40-29，2005-33-20，2008-45-4，05-27-2，2005-34-47。

1.2 材料種植

試驗地點在張家口市張北縣喜順溝村進行，該地區(qū)無霜期90～110 d?？购敌澡b定試驗在防雨棚內進行，棚內分成2個大區(qū)，即干旱處理區(qū)和灌溉區(qū)。旱棚的種植區(qū)距邊緣70 cm處及干旱區(qū)和灌溉區(qū)中間深挖1 m溝，埋入塑料布，防止外界水分進入和水分互滲。出苗1周內加蓋旱棚塑料膜直至收獲期，防止雨水進入。每個處理按隨機區(qū)組種植，行距60 cm，株距25 cm，每行種植10株，3次重復。灌溉區(qū)分別在幼苗期、塊莖形成期、塊莖增長期、淀粉積累期4個時期進行灌溉，灌水量達到田間最大持水量的70%。干旱脅迫區(qū)現(xiàn)蕾期開始控水直至收獲，含水量自然降低最大持水量的30%時，分別對如下生理指標和生化指標進行測定。

1.3 測定指標

1.3.1 生理指標測定

葉綠素含量測定，用SPAD 502葉綠素儀測定葉片葉綠素相對值。

離體葉片失水力測定，重量法，取新鮮功能葉片精確稱重，置空氣中緩慢脫水9 h后再稱重，計算單位重量葉片在相同時間內的失水量。

1.3.2 生化指標測定

丙二醛(MDA)含量測定，硫代巴比妥酸法[3]。

過氧化氫酶(CAT)活性測定，紫外吸收法[4]。

過氧化物酶(POD)活性測定，愈創(chuàng)木酚法[5]。

1.3.3 收獲指標測定

收獲后測定單株塊莖產量。計算抗旱系數(shù)，抗旱系數(shù)=旱地產量/水地產量。

表3 干旱脅迫對馬鈴薯生化指標的影響

材料 MDA(nmol/g) CAT[U/(min·g)] POD[U/(min·g)] 澆水干旱耐旱系數(shù)澆水干旱耐旱系數(shù)澆水干旱耐旱系數(shù)05?27?20．161．398．6913．3218．101．3685．71213．602．492004?20?160．320．561．752．655．241．98657．62742．861．132004?40?290．330．391．185．246．371．22770．43895．241．162005?2?1260．480．641．335．246．671．2757．141247．6221．832005?33?200．701．261．803．338．562．5798．76195．241．982005?34?470．370．521．454．767．621．60904．761028．571．142006?43?30．250．451．802．8610．483．66161．901395．248．622007?2?10．290．812．797．6220．952．7557．141057．1418．502008?34?60．370．381．035．7119．053．34580．95619．051．072008?45?40．421．413．367．6210．831．42161．90909．525．622009?31?50．300．451．506．4820．483．16114．291733．3315．172009?7?760．241．114．655．1913．812．6666．67265．563．98

1.4 數(shù)據處理

1.4.1 隸屬函數(shù)

Uij=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin)

……(1)

或Uij=1-(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin)

……(2)

……(3)

……(4)

式中：Uij為i材料j指標的隸屬函數(shù)值；Xij為i材料j指標的耐旱系數(shù)，即干旱指標與澆水指標的比值；Xmax為所有材料中此指標的最大值；Xmin為所有材料中此指標的最小值；Ui是為i材料各性狀的平均抗旱隸屬函數(shù)值。

注:若所用指標與抗旱性呈正相關，用(1)式；如某一指標與抗旱性呈負相關，用(2)式[2,6-8]。

1.4.2 評價標準

根據平均隸屬函數(shù)值對材料的抗旱性進行評價，評價方法參考陳曉杰[9]的方法，并作修改。評價標準見表1。

表1 馬鈴薯抗旱性評價標準

級別平均抗旱隸屬函數(shù)值(U)抗旱性1Ui≥U+1．28SD極強2U+0．52SD≤Uilt;U+1．28SD強3U-0．52SD≤Uilt;U+0．52SD中等4U-1．28SD≤Uilt;U-0．52SD弱5Uilt;U-1．28SD極弱

注，SD為標準偏差。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對生理指標的影響

表2顯示，干旱脅迫處理植株的葉綠素相對含量值升高，失水率降低。2009-7-76，2006-43-3，2008-45-4等材料葉綠素相對值系數(shù)較大，2006-43-3等材料的失水率系數(shù)較小。葉綠素是衡量葉片生理活性變化的重要指標，較高葉綠素含量是維持植株光合作用的必備條件，因此，葉綠素相對值與材料抗旱性呈正相關，即葉綠素相對值越大，抗旱性越強；葉片的失水率與植株的抗旱性密切相關，失水率越低表示該植株的保水力越強，抗旱性越強，即失水率系數(shù)越大抗旱性越差，失水率系數(shù)值與抗旱性成反比。由此，推測2009-7-76，2006-43-3，2008-45-4和2006-43-3等材料具有抗旱性。

表2 干旱脅迫對馬鈴薯生理指標的影響

材料 葉綠素 失水率 澆水干旱耐旱系數(shù)澆水干旱耐旱系數(shù)05?27?239．5845．661．150．280．20．712004?20?1638．8245．141．160．260．20．772004?40?2946．2851．681．120．280．190．682005?2?12633．539．261．170．220．170．772005?33?2042．145．981．090．170．120．712005?34?4743．0847．141．090．20．212006?43?334．4747．41．380．290．170．592007?2?136．940．221．090．230．20．872008?34?631．737．741．190．220．170．772008?45?434．4646．121．340．340．310．912009?31?537．246．141．240．220．180．822009?7?7639．4657．621．460．250．210．84

2.2 干旱脅迫對生化指標的影響

表3顯示，在干旱脅迫處理后供試材料的MDA含量、CAT活性和POD活性都有不同程度升高。2008-34-6，2004-40-29，2005-2-126，2005-34-47，2009-31-5等材料MDA含量增加不明顯；2006-43-3，2009-31-5，2008-34-6等材料CAT活性升高幅度較大。2005-2-126，2007-2-1，2009-31-5，2006-43-3等材料POD活性大幅度升高。MDA含量是間接測定膜脂過氧化程度以及植物抗逆性的重要指標，MDA含量越大，膜脂過氧化程度越大，膜系統(tǒng)受損程度越嚴重，抗旱能力越弱，因此推測2008-34-6，2004-40-29，2005-2-126，2005-34-47，2009-31-5等材料在干旱脅迫后MDA含量上升幅度較小，對膜系統(tǒng)損傷可能較??；CAT和過氧化物酶POD是清除代謝過程中產生的活性氧，免除對細胞的氧化破壞，提高植物的抗旱抗逆性，CAT、POD酶活性升高幅度越大，植株的抵抗干旱導致的活性氧造成的傷害能力越強，因此推測2006-43-3，2009-31-5，2008-34-6， 2005-2-126，2007-2-1，2009-31-5，2006-43-3等材料在干旱脅迫后活性氧清除能力較強，能夠保護細胞免受活性氧的傷害。

表5 隸屬函數(shù)法評價抗旱性

材料隸屬函數(shù)值MDACATPOD葉綠素產量保水力隸屬函數(shù)平均值抗旱性2006?43?30．910．370．770．9110．83極強2009?31?50．940．790．680．410．720．440．66強2009?7?760．530．590．1410．870．390．59強2005?2?1260．960．0210．220．710．550．58中2007?2?10．770．630．8400．330．320．48中2008?34?610．8700．270．560．550．54中2004?20?160．910．310．010．20．610．560．43弱2004?40?290．9900．010．0710．780．48弱2005?33?200．90．550．0500．390．710．43弱2008?45?40．70．080．220．670．950．210．47弱05?27?200．060．070．170．420．690．24極弱2005?34?470．950．160．010．01000．19極弱

2.3干旱脅迫對產量指標的影響

表4得知，干旱脅迫對2004-40-29，2008-45-4，2006-43-4等材料產量影響較小，耐旱系數(shù)較大，推測在干旱脅迫環(huán)境中可能保障較高的產量。

2.4抗旱性綜合評價

綜合分析以上各項指標可看出，各指標與抗旱性之間并無一致的統(tǒng)一性，因抗旱性是個多因素綜合的性狀，所以對生化指標、生理指標和產量指標利用隸屬函數(shù)求其平均隸屬函數(shù)值，篩選出極高抗旱性材料1份，為2006-43-3，抗旱性強材料2份(2009-31-5，2009-7-76)，抗旱性中等材料3份(2005-2-126，2007-2-1，2008-34-6)，抗旱性弱材料4份(2004-20-16，2004-40-29，2005-33-20，2008-45-4)，抗旱性極弱材料2份(05-27-2，2005-34-47)。

3 結論與討論

本研究通過生化指標、生理指標和產量指標，利用隸屬函數(shù)法對12份高代馬鈴薯品系材料進行抗旱性綜合評價，篩選出極高抗旱性材料1份(2006-43-3)，抗旱性強材料2份(2009-31-5，2009-7-76)，抗旱性中等材料3份(2005-2-126，2007-2-1，2008-34-6)，抗旱性弱材料4份(2004-20-16，2004-40-29，2005-33-20，2008-45-4)，抗旱性極弱材料2份(05-27-2，2005-34-47)。

抗旱性鑒定就是按作物品種(品系)的抗旱能力進行篩選、評價和歸類的過程。通過抗旱鑒定可以為抗旱育種提供優(yōu)異種質。干旱對植物的影響是多方面的，抗旱性評價是一個復雜的問題，難以用單一指標進行評價。隸屬函數(shù)法是對多個指標的綜合分析，避免了單一指標的片面性。因此，能夠提高抗旱性鑒定的準確性。本研究利用隸屬函數(shù)法對12份高代馬鈴薯品系材料的抗旱性進行綜合分析，鑒定結果基本與生產實際相吻合，為抗旱高產品種的選育提供了理論指導，加快了育種步伐，確保了旱地馬鈴薯產量，促進農民增收。

表4 干旱脅迫對馬鈴薯產量指標的影響

材料澆水(kg)干旱(kg)耐旱系數(shù)05?27?25．653．000．532004?20?165．203．300．632004?40?294．403．780．862005?2?1265．053．500．692005?33?207．053．590．512005?34?472．950．860．292006?43?46．955．600．812007?2?17．553．600．482008?34?65．753．500．612008?45?46．0255．000．832009?31?55．003．500．702009?7?767．906．200．78

[1]徐建飛,劉杰,卞春松,等.馬鈴薯資源抗旱性鑒定和篩選[J].中國馬鈴薯,2011,25(1):1-6.

[2]王謐,王芳,王艦.應用隸屬函數(shù)法對馬鈴薯進行抗旱性綜合評價[J].云南農業(yè)大學學報(自然科學版),2014,29(4):476-481.

[3]鄒琦.植物生理學實驗指導[M].北京:中國農業(yè)出版社,2000.

[4]李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京:高等教育出版社,2000.

[5]郝建軍.劉延吉.植物生理學實驗技術[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,2001.

[6]薛慧勤,孫蘭珍,甘信民.花生品種抗旱性綜合評價及其抗旱機理的數(shù)量分析[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究,1999,1:86-90.

[7]鈕福祥,華希新,郭小丁,等.甘薯品種抗旱性生理指標及其綜合評價初探[J].作物學報,1996,22(4):392-398.

[8]周廣生,周竹青,朱旭彤.用隸屬函數(shù)法評價小麥的耐濕性田[J].麥類作物學報,2001,21(4):34-37.

[9]陳曉杰.中國冬小麥抗旱指標評價、種質篩選及重要性狀與SSR標記的關聯(lián)分析[D].西北農林科技大學,2013.

Evaluation on Advanced Lines of Potato Drought-resistance Traits by Subordinate Function Values Analysis

WANGYan1,JIAZhilin2,RENDongxue1,MAXiaoran1,GONGXuechen1,YINJiang1

2017-01-28

國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)(馬鈴薯)技術體系專項經費資助(CARS-10)；河北省地方標準，馬鈴薯抗旱性鑒定評價技術規(guī)程(NY 201679)；河北北方學院?；?Q 2014012)。

王 燕(1982—)，女，河北邯鄲人，博士，講師，主要從事抗旱研究；E-mail:nkxwyy@163.com。

尹 江(1960—)，男，河北張家口人，研究員，主要從事馬鈴薯育種及高產栽培技術研究。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.06.072

S 532

A

1001-4705(2017)06-0072-04