CN107318493A - 一种薏苡抗旱指标的筛选方法 - Google Patents

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CN107318493A CN201710537078.0A CN201710537078A CN107318493A CN 107318493 A CN107318493 A CN 107318493A CN 201710537078 A CN201710537078 A CN 201710537078A CN 107318493 A CN107318493 A CN 107318493A
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邵明波
张国兵
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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Abstract

本发明公开了一种薏苡抗旱指标的筛选方法，属农业生产技术领域，该方法包括以下步骤：（1）供试薏苡种质培养与种植；（2）抗旱相关指标测定；（3）主成分分析；（4）逐步回归分析。本发明筛选方法接近农业生产实际、结果可靠且可解决薏苡抗旱指标筛选方法混乱和筛选指标不一致的问题，为广大薏苡育种工作者提供一套可靠、简单、经济、适用、规范的抗旱指标筛选技术体系，同时，所筛选的指标能够全面地反应薏苡的综合抗旱性，能够有效地应用于薏苡抗旱能力的鉴定。

Description

一种薏苡抗旱指标的筛选方法
技术领域
本发明涉及农业生产技术领域，尤其是一种薏苡抗旱指标的筛选方法。
背景技术
薏苡药食兼用，具有健脾利湿、舒筋除痹、清热排脓、美容养颜、利水消肿、防癌等功效，其营养堪称“禾本科植物之王”。薏苡是贵州的特色产业，其中，兴仁县是全国乃至东南亚地区的薏苡加工销售集散地。随着全球气候的变暖和生态平衡的破坏，干旱已成为我国乃至世界广大粮食产区农业生产长期面临的主要制约因素。贵州省雨量充沛，但由于雨量不均，喀斯特山区的土壤保水能力较差，对薏苡生产不同程度上发生春旱和伏旱的威胁，干旱已成为制约贵州薏苡产量的主要因素之一。作物抗旱性鉴定及抗旱指标筛选需要将形态、产量等指标相结合，对各个时期进行综合评价，简单有效的评价指标及其筛选方法的合理选择是作物抗旱性鉴定的关键。目前，在薏苡生产上，存在抗旱指标筛选方法混乱和筛选指标不一致的问题。因此，筛选薏苡抗旱指标，对全面有效地鉴定薏苡的抗旱能力，促进薏苡产业的发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是：针对目前薏苡抗旱指标筛选方法混乱和筛选指标不一致的问题，提供一种薏苡抗旱指标的筛选方法，本方法能最终获得简单、直观的薏苡抗旱性评价指标。
本发明是这样实现的：一种薏苡抗旱指标的筛选方法，包括以下步骤：
（1）供试薏苡种质培养与种植；
（2）抗旱相关指标测定；
（3）主成分分析；
（4）逐步回归分析。
所述的步骤（1）中，供试薏苡种质培养与种植，包括以下步骤：
①萌发期：从每份薏苡种质中选取50粒大小均匀一致、饱满的种子，用0.1%的HgCl2消毒8min后用蒸馏水冲洗5次，用-0.1MPa的PEG-6000水溶液浸种24h，然后摆放在24cm×24cm×12cm并铺有3层滤纸的发芽盒中，种子间距离为粒长的1.5倍，在发芽盒中加入15mL-0.1MPa的PEG-6000水溶液，将发芽盒置于RXZ-1000B型人工气候箱，设置昼/夜温度为28℃/25℃，湿度为85%，光照/黑暗为12h/12h，光照强度为340µmol/(m2∙s)，连续培养10d，每2d补充适量蒸馏水，以保持渗透势不变，以蒸馏水进行相同处理为对照，重复3次；
②苗期：在旱棚内进行盆栽试验，在高为50cm，内径为50cm的瓷盆内装入20cm厚的中等肥力水平的耕层土壤，播种前各盆施总养分≥45%的高效复合肥10g，其高效复合肥的含量为14%N、16%P2O5、15%K2O，并浇水至田间持水量的80%，从每份薏苡种质中选取50粒大小均匀一致、饱满的种子，用0.1%的HgCl消毒8min后用蒸馏水冲洗5次，用滤纸吸干后用蒸馏水浸种24h，然后按每盆50粒进行播种，播种后覆土2cm，采用随机区组设计，设置正常供水和反复干旱2个处理，3次重复，反复干旱处理为出苗后正常供水，待幼苗长至四叶期时停止供水，当土壤绝对含水量降至田间持水量的20%时，复水至田间持水量的80%，第一次复水后不再供水，当土壤绝对含水量降至田间持水量的20%时，复水至田间持水量的80%；
③成株期：在旱棚内进行田间试验，设正常灌水和干旱胁迫2个处理，重复3次，各处理供试材料采用随机区组排列，小区面积10m2，长4m，宽2.5m，行距50cm，窝距20cm，每窝留苗2株，种植5行，小区之间留一空行，区组间隔60 cm，播种行与区组走向垂直，试验地四周播种3行保护行，播种前施总养分≥45%的高效复合肥300kg/hm2作为种肥，其高效复合肥的含量为14%N、16%P2O5、15%K2O，干旱胁迫处理播种前灌一次水，以保证苗齐苗全，出苗至成熟期不再灌水，使其充分受旱，对照处理按当地大田生产管理，全生育期灌水6次，以满足正常生长发育的水分需求。
所述的步骤（2）中，抗旱相关指标测定，包括以下步骤：
①萌发期：以突破胚根1mm为发芽标准，分别在第2、4、6和8 d调查发芽数，计算发芽势、发芽率和萌发指数：
发芽势=第4d发芽种子数/供试种子数×100%，
发芽率=第8d发芽种子数/供试种子数×100%，
萌发指数=1.00nd2+0.75nd4+0.50nd6+0.25nd8，式中：nd2、nd4、nd6和nd8分别为第2、4、6和8 d的发芽率，
在第10d，从各处理随机取出薏苡芽苗5株，将根系剪下与芽苗分开，测定芽长、芽粗、芽鲜重、芽干重、根长、根粗、根鲜重和根干重；
②苗期：以幼苗叶片转为鲜绿色为存活，分别于第一次和第二次复水72h后调查存活率，计算幼苗干旱存活率：
DS=（XDS1/XTT×100%＋XDS1/XTT×100%）/2，式中：DS为幼苗干旱存活率，XDS1和XDS2分别为第一次和第二次复水后存活苗数，XTT为第一次干旱前总苗数，于第二次复水72h后，每盆随机选择5株植株，洗净后将根系剪下与幼苗分开，测定株高、茎粗、叶长、叶宽、根长、根粗、地上部鲜重、根鲜重、地上部干重和根干重；
③成株期：于成熟期收获前3天，每小区随机选择10株植株，测定株高、着粒层、茎粗、分枝数、主茎节数、分蘖数、单株粒数、千粒重和单株产量；
④以各指标测定值为基础数据，分别计算各指标的抗旱系数：
DC=Xi/CKi，式中：DC为抗旱系数，Xi为干旱胁迫处理的指标测定值，CKi为对照处理的指标测定值。
所述的步骤（3）中，主成分分析时，针对各指标的抗旱系数，进行主成分分析。
所述的步骤（4）中，逐步回归分析时，先根据步骤（3）中主成分分析结果，计算抗旱性度量值：
式中，Pi为第i个综合指标贡献率，μ(Xi)为各基因型各综合指标的隶属函数值，Xi、Ximax和Ximin分别表示第i个综合指标及第i个综合指标的最大值和最小值，D为抗旱性度量值，然后以各抗旱性度量值为参考序列，对各指标抗旱系数进行逐步回归分析，求取回归方程，入选回归方程的指标即为筛选得到的简单、直观的薏苡抗旱指标。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明可解决薏苡抗旱指标筛选方法混乱和筛选指标不一致的问题，为广大薏苡育种工作者提供一套可靠、简单、经济、适用、规范的抗旱指标筛选技术体系，同时，所筛选的指标能够全面地反应薏苡的综合抗旱性，能够有效地应用于薏苡抗旱能力的鉴定。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
一种薏苡抗旱指标的筛选方法，包括以下步骤：
1.以50份薏苡种质为材料，从每份薏苡种质中选取50粒大小均匀一致、饱满的种子，用0.1%的HgCl2消毒8min后用蒸馏水冲洗5次，用-0.1MPa的PEG-6000水溶液浸种24h，然后摆放在24cm×24cm×12cm并铺有3层滤纸的发芽盒中，种子间距离为粒长的1.5倍，在发芽盒中加入15mL-0.1MPa的PEG-6000水溶液，将发芽盒置于RXZ-1000B型人工气候箱，设置昼/夜温度为28℃/25℃，湿度为85%，光照/黑暗为12h/12h，光照强度为340µmol/(m2∙s)，连续培养10d，每2d补充适量蒸馏水，以保持渗透势不变，以蒸馏水进行相同处理为对照，重复3次；
2.以突破胚根1mm为发芽标准，分别在第2、4、6和8 d调查发芽数，计算发芽势、发芽率和萌发指数：
发芽势=第4d发芽种子数/供试种子数×100%，
发芽率=第8d发芽种子数/供试种子数×100%，
萌发指数=1.00nd2+0.75nd4+0.50nd6+0.25nd8，式中：nd2、nd4、nd6和nd8分别为第2、4、6和8 d的发芽率，在第10d，从各处理随机取出薏苡芽苗5株，将根系剪下与芽苗分开，测定芽长、芽粗、芽鲜重、芽干重、根长、根粗、根鲜重和根干重；
3.以各指标测定值为基础数据，分别计算各指标的抗旱系数：
DC=Xi/CKi，式中：DC为抗旱系数，Xi为干旱胁迫处理的指标测定值，CKi为对照处理的指标测定值；
4.针对各指标的抗旱系数，进行主成分分析，结果列于表1，由表1可知，各因子特征值中前6个因子的累计贡献率达90.79%，其特征根λ>0.528，因此，抽取前6个因子，将具有相同本质的变量归为一类，可将原来各单项指标转换成6个新的相互独立的综合指标，分别用F1、F2、F3、F4、F5和F6表示，其中，F1在芽长和芽鲜重上具有较高载荷量，F2在发芽势、发芽率和萌发指数上具有较高载荷量，F3在芽粗上具有较高载荷量，F4在芽干重上具有较高载荷量，F5在根长、根粗和根鲜重上具有较高载荷量，F6在根干重上具有较高载荷量；
表1 供试薏苡种质萌发期各指标主成分的特征向量及贡献率
5.先根据步骤4中主成分分析结果，计算抗旱性度量值：
式中，Pi为第i个综合指标贡献率，μ(Xi)为各基因型各综合指标的隶属函数值，Xi、Ximax和Ximin分别表示第i个综合指标及第i个综合指标的最大值和最小值，D为抗旱性度量值，然后以各抗旱性度量值为参考序列，对各指标抗旱系数进行逐步回归分析，求取回归方程，入选回归方程的指标即为筛选得到的简单、直观的薏苡抗旱指标，
结果得到回归方程为y=-0.08+0.21X4+0.19X7+0.16X8+0.13X10+0.23X11，方程中：y为抗旱性度量值，X4为芽长，X7为芽干重，X8为根长，X10为根鲜重，X11为根干重，回归方程的决定系数为0.993，达极显著水平，根据回归方程，筛选得到薏苡萌发期简单、直观的抗旱指标为芽长、芽干重、根长、根鲜重和根干重。
实施例2：
一种薏苡抗旱指标的筛选方法，包括以下步骤：
1.以50份薏苡种质为材料，在旱棚内进行盆栽试验，在高为50cm，内径为50cm的瓷盆内装入20cm厚的中等肥力水平的耕层土壤，播种前各盆施总养分≥45%的高效复合肥10g，其高效复合肥的含量为14%N、16%P2O5、15%K2O，并浇水至田间持水量的80%，从每份薏苡种质中选取50粒大小均匀一致、饱满的种子，用0.1%的HgCl消毒8min后用蒸馏水冲洗5次，用滤纸吸干后用蒸馏水浸种24h，然后按每盆50粒进行播种，播种后覆土2cm，采用随机区组设计，设置正常供水和反复干旱2个处理，3次重复，反复干旱处理为出苗后正常供水，待幼苗长至四叶期时停止供水，当土壤绝对含水量降至田间持水量的20%时，复水至田间持水量的80%，第一次复水后不再供水，当土壤绝对含水量降至田间持水量的20%时，复水至田间持水量的80%；
2. 以幼苗叶片转为鲜绿色为存活，分别于第一次和第二次复水72h后调查存活率，计算幼苗干旱存活率：
DS=（XDS1/XTT×100%＋XDS1/XTT×100%）/2，式中：DS为幼苗干旱存活率，XDS1和XDS2分别为第一次和第二次复水后存活苗数，XTT为第一次干旱前总苗数，于第二次复水72h后，每盆随机选择5株植株，洗净后将根系剪下与幼苗分开，测定株高、茎粗、叶长、叶宽、根长、根粗、地上部鲜重、根鲜重、地上部干重和根干重；
3.以各指标测定值为基础数据，分别计算各指标的抗旱系数：
DC=Xi/CKi，式中：DC为抗旱系数，Xi为干旱胁迫处理的指标测定值，CKi为对照处理的指标测定值；
4.针对各指标的抗旱系数，进行主成分分析，结果列于表2，由表2可知，各因子特征值中前6个因子的累计贡献率达91.40%，其特征根λ＞0.613，因此，抽取前6个因子，将具有相同本质的变量归为一类，可将原来各单项指标转换成6个新的相互独立的综合指标，分别用F1、F2、F3、F4、F5和F6表示，其中，F1在茎粗上有较高载荷量，F2在根粗、根鲜重和根干重上有较高载荷量，F3在地上部鲜重和地上部干重上有较高载荷量，F4在株高和叶宽上有较高载荷量，F5在幼苗干旱存活率上有较高载荷量，F6在根长上有较高载荷量；
表2 供试薏苡种质苗期各指标主成分的特征向量及贡献率
5.先根据步骤4中主成分分析结果，计算抗旱性度量值：
式中，Pi为第i个综合指标贡献率，μ(Xi)为各基因型各综合指标的隶属函数值，Xi、Ximax和Ximin分别表示第i个综合指标及第i个综合指标的最大值和最小值，D为抗旱性度量值，然后以各抗旱性度量值为参考序列，对各指标抗旱系数进行逐步回归分析，求取回归方程，入选回归方程的指标即为筛选得到的简单、直观的薏苡抗旱指标，
结果得到回归方程为y=-0.001+0.17X1+0.20X2+0.18X5+0.13X8+0.16X10，方程中：y为抗旱性度量值，X1为幼苗干旱存活率，X2为株高，X5为叶宽，X8为根长，X10为根鲜重，回归方程的决定系数为0.995，达极显著水平，根据回归方程，筛选得到薏苡苗期简单、直观的抗旱指标为幼苗干旱存活率、株高、叶宽、根长和根鲜重。
实施例3：
一种薏苡抗旱指标的筛选方法，包括以下步骤：
1.以50份薏苡种质为材料，在旱棚内进行田间试验，设正常灌水和干旱胁迫2个处理，重复3次，各处理供试材料采用随机区组排列，小区面积10m2，长4m，宽2.5m，行距50cm，窝距20cm，每窝留苗2株，种植5行，小区之间留一空行，区组间隔60 cm，播种行与区组走向垂直，试验地四周播种3行保护行，播种前施总养分≥45%的高效复合肥300kg/hm2作为种肥，其高效复合肥的含量为14%N、16%P2O5、15%K2O，干旱胁迫处理播种前灌一次水，以保证苗齐苗全，出苗至成熟期不再灌水，使其充分受旱，对照处理按当地大田生产管理，全生育期灌水6次，以满足正常生长发育的水分需求；
2.于成熟期收获前3天，每小区随机选择10株植株，测定株高、着粒层、茎粗、分枝数、主茎节数、分蘖数、单株粒数、千粒重和单株产量；
3.以各指标测定值为基础数据，分别计算各指标的抗旱系数：
DC=Xi/CKi，式中：DC为抗旱系数，Xi为干旱胁迫处理的指标测定值，CKi为对照处理的指标测定值；
4.针对各指标的抗旱系数，进行主成分分析，结果列于表3，由表3可知，各因子特征值中前6个因子的累计贡献率达90.80%，其特征根λ > 0.530，因此，抽取前6个因子，将具有相同本质的变量归为一类，可将原来各单项指标转换成6个新的相互独立的综合指标，分别用F1、F2、F3、F4、F5和F6表示，其中，F1在单株粒数上有较高载荷量，F2在着粒层、分枝数和分蘖数上有较高载荷量，F3在株高和单株产量上上有较高载荷量，F4在千粒重上有较高载荷量，F5在茎粗上有较高载荷量，F6在主茎节数上有较高载荷量；
表3 供试薏苡种质成株期各指标主成分的特征向量及贡献率
5.先根据步骤4中主成分分析结果，计算抗旱性度量值：
式中，Pi为第i个综合指标贡献率，μ(Xi)为各基因型各综合指标的隶属函数值，Xi、Ximax和Ximin分别表示第i个综合指标及第i个综合指标的最大值和最小值，D为抗旱性度量值，然后以各抗旱性度量值为参考序列，对各指标抗旱系数进行逐步回归分析，求取回归方程，入选回归方程的指标即为筛选得到的简单、直观的薏苡抗旱指标，
结果得到回归方程为y=0.05+0.17X1+0.25X2+0.05X3+0.16X7+0.27X9，方程中：y为抗旱性度量值，X1为株高，X2为着粒层，X3为茎粗，X7为单株粒数，X9为单株产量，回归方程的决定系数为0.995，达极显著水平，根据回归方程，筛选得到薏苡成株期简单、直观的抗旱指标为株高、着粒层、茎粗、单株粒数和单株产量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种薏苡抗旱指标的筛选方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）供试薏苡种质培养与种植；
（2）抗旱相关指标测定；
（3）主成分分析；
（4）逐步回归分析。
2.根据权利要求1所述的一种薏苡抗旱指标的筛选方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，供试薏苡种质培养与种植，包括以下步骤：
①萌发期：从每份薏苡种质中选取50粒大小均匀一致、饱满的种子，用0.1%的HgCl2消毒8min后用蒸馏水冲洗5次，用-0.1MPa的PEG-6000水溶液浸种24h，然后摆放在24cm×24cm×12cm并铺有3层滤纸的发芽盒中，种子间距离为粒长的1.5倍，在发芽盒中加入15mL-0.1MPa的PEG-6000水溶液，将发芽盒置于RXZ-1000B型人工气候箱，设置昼/夜温度为28℃/25℃，湿度为85%，光照/黑暗为12h/12h，光照强度为340µmol/(m2∙s)，连续培养10d，每2d补充适量蒸馏水，以保持渗透势不变，以蒸馏水进行相同处理为对照，重复3次；
②苗期：在旱棚内进行盆栽试验，在高为50cm，内径为50cm的瓷盆内装入20cm厚的中等肥力水平的耕层土壤，播种前各盆施总养分≥45%的高效复合肥10g，其高效复合肥的含量为14%N、16%P2O5、15%K2O，并浇水至田间持水量的80%，从每份薏苡种质中选取50粒大小均匀一致、饱满的种子，用0.1%的HgCl消毒8min后用蒸馏水冲洗5次，用滤纸吸干后用蒸馏水浸种24h，然后按每盆50粒进行播种，播种后覆土2cm，采用随机区组设计，设置正常供水和反复干旱2个处理，3次重复，反复干旱处理为出苗后正常供水，待幼苗长至四叶期时停止供水，当土壤绝对含水量降至田间持水量的20%时，复水至田间持水量的80%，第一次复水后不再供水，当土壤绝对含水量降至田间持水量的20%时，复水至田间持水量的80%；
③成株期：在旱棚内进行田间试验，设正常灌水和干旱胁迫2个处理，重复3次，各处理供试材料采用随机区组排列，小区面积10m2，长4m，宽2.5m，行距50cm，窝距20cm，每窝留苗2株，种植5行，小区之间留一空行，区组间隔60 cm，播种行与区组走向垂直，试验地四周播种3行保护行，播种前施总养分≥45%的高效复合肥300kg/hm2作为种肥，其高效复合肥的含量为14%N、16%P2O5、15%K2O，干旱胁迫处理播种前灌一次水，以保证苗齐苗全，出苗至成熟期不再灌水，使其充分受旱，对照处理按当地大田生产管理，全生育期灌水6次，以满足正常生长发育的水分需求。
3.根据权利要求1所述的一种薏苡抗旱指标的筛选方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，抗旱相关指标测定，包括以下步骤：
①萌发期：以突破胚根1mm为发芽标准，分别在第2、4、6和8 d调查发芽数，计算发芽势、发芽率和萌发指数：
发芽势=第4d发芽种子数/供试种子数×100%，
发芽率=第8d发芽种子数/供试种子数×100%，
萌发指数=1.00nd2+0.75nd4+0.50nd6+0.25nd8，式中：nd2、nd4、nd6和nd8分别为第2、4、6和8 d的发芽率，
在第10d，从各处理随机取出薏苡芽苗5株，将根系剪下与芽苗分开，测定芽长、芽粗、芽鲜重、芽干重、根长、根粗、根鲜重和根干重；
②苗期：以幼苗叶片转为鲜绿色为存活，分别于第一次和第二次复水72h后调查存活率，计算幼苗干旱存活率：
DS=（XDS1/XTT×100%＋XDS1/XTT×100%）/2，式中：DS为幼苗干旱存活率，XDS1和XDS2分别为第一次和第二次复水后存活苗数，XTT为第一次干旱前总苗数，于第二次复水72h后，每盆随机选择5株植株，洗净后将根系剪下与幼苗分开，测定株高、茎粗、叶长、叶宽、根长、根粗、地上部鲜重、根鲜重、地上部干重和根干重；
③成株期：于成熟期收获前3天，每小区随机选择10株植株，测定株高、着粒层、茎粗、分枝数、主茎节数、分蘖数、单株粒数、千粒重和单株产量；
④以各指标测定值为基础数据，分别计算各指标的抗旱系数：
DC=Xi/CKi，式中：DC为抗旱系数，Xi为干旱胁迫处理的指标测定值，CKi为对照处理的指标测定值。
4.根据权利要求1所述的一种薏苡抗旱指标的筛选方法，其特征在于：所述的步骤（3）中，主成分分析时，针对各指标的抗旱系数，进行主成分分析。
5.根据权利要求1所述的一种薏苡抗旱指标的筛选方法，其特征在于：所述的步骤（4）中，逐步回归分析时，先根据步骤（3）中主成分分析结果，计算抗旱性度量值：
μ(X_i )=(X_i-X_imin)/(X_imax-X_imin )，
D=∑_(i=1)^n▒[μ(X_i )×(P_i÷∑_(i=1)^n▒P_i )]，
式中，Pi为第i个综合指标贡献率，μ(Xi)为各基因型各综合指标的隶属函数值，Xi、Ximax和Ximin分别表示第i个综合指标及第i个综合指标的最大值和最小值，D为抗旱性度量值，然后以各抗旱性度量值为参考序列，对各指标抗旱系数进行逐步回归分析，求取回归方程，入选回归方程的指标即为筛选得到的简单、直观的薏苡抗旱指标。
CN201710537078.0A 2017-07-04 2017-07-04 一种薏苡抗旱指标的筛选方法 Pending CN107318493A (zh)

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