Message Board

Dear readers, authors and reviewers,you can add a message on this page. We will reply to you as soon as possible!

2022 Volume 44 Issue 12
Article Contents

TANG Zhanglin, WANG Lin, ZHANG Yaru, et al. Comprehensive Evaluation and Screening of Waterlogging Resistance at Seedling Stage of Brassica napus[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2022, 44(12): 19-28. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2022.12.003
Citation: TANG Zhanglin, WANG Lin, ZHANG Yaru, et al. Comprehensive Evaluation and Screening of Waterlogging Resistance at Seedling Stage of Brassica napus[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2022, 44(12): 19-28. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2022.12.003

Comprehensive Evaluation and Screening of Waterlogging Resistance at Seedling Stage of Brassica napus

More Information
  • Corresponding author: LI Yangyang
  • Received Date: 31/12/2021
    Available Online: 20/12/2022
  • MSC: S634.3

  • In recent years, the waterlogging stress frequently occurs at the seedling stage of winter rapeseed in the Yangtze River Basin in China. There are few studies on the comprehensive evaluation of waterlogging resistance in Brassica napus germplasm resources. In our study, 200 B. napus accessions were subjected to two water treatments (waterlogging and well watering) at the seedling stage. The waterlogging related traits were measured including the number of green leaves, shoot fresh weight, shoot dry weight, soluble sugar content, soluble protein content, malonaldehyde content, peroxidase activity and superoxide dismutase activity. The classification and comprehensive evaluation were carried out by clustering analysis, principal component analysis, subordinative function analysis and gray correlation analysis based on the waterlogging resistance index. The results showed that the number of green leaves, shoot fresh weight, shoot dry weight, soluble protein content and superoxide dismutase activity were decreased, and malonaldehyde content, soluble sugar content and peroxidase activity were increased under waterlogging stress at B. napus seedling stage. All the accessions were divided into 8 class groups, and there were significant differences in waterlogging related traits among different groups. 07191, 9F087, 97096, 1472, CY13PXW-17 and 07094 were identified as waterlogging sensitive accessions, and Yangguang198, 01111 and CY19PXW-65 were waterlogging tolerance. These results provide germplasm resources for breeding waterlogging resistant varieties and research on waterlogging resistant mechanism in B. napus.
  • 加载中
  • [1] 刘周斌, 周宇健, 杨博智, 等. 植物抗涝性研究进展[J]. 湖北农业科学, 2015, 54(18): 4385-4389, 4393. doi: 10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.18.001

    CrossRef Google Scholar

    [2] AHMED F, RAFII M Y, ISMAIL M R, et al. Waterlogging Tolerance of Crops: Breeding, Mechanism of Tolerance, Molecular Approaches, and Future Prospects [J]. Biomed Research International, 2013, 2013(pt. 1): 963525.

    Google Scholar

    [3] 白丹凤. 猕猴桃耐涝种质资源筛选及生理机制研究[D]. 北京: 中国农业科学院, 2019.

    Google Scholar

    [4] 欧泉. 湿害对桔梗生长发育的影响及胁迫机理的初步研究[D]. 成都: 成都中医药大学, 2017.

    Google Scholar

    [5] AYDOGAN C, TURHAN E. Changes in Morphological and Physiological Traits and Stress-Related Enzyme Activities of Green Bean (Phaseolus vulgaris L. ) Genotypes in Response to Waterlogging Stress and Recovery Treatment [J]. Horticulture, Environment, and Biotechnology, 2015, 56: 391-401.

    Google Scholar

    [6] GHOBADI M E, GHOBADI M, ZEBARJADI A. Effect of Waterlogging at Different Growth Stages on Some Morphological Traits of Wheat Varieties [J]. International Journal of Biometeorology, 2017, 61(4): 635-645. doi: 10.1007/s00484-016-1240-x

    CrossRef Google Scholar

    [7] 吴玲. 青冈栎幼苗生理特性研究[D]. 长沙: 中南林业科技大学, 2017.

    Google Scholar

    [8] 张虎, 曹福亮, 范俊俊, 等. 淹水胁迫对湖北海棠生长及叶绿素荧光动力学的影响[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2018, 42(1): 35-40.

    Google Scholar

    [9] 荆蓉蓉. 甘蓝型油菜苗期耐湿相关性状的全基因组关联分析[D]. 重庆: 西南大学, 2017.

    Google Scholar

    [10] 李云. 甘蓝型油菜苗期耐淹性鉴定和不同耐淹性材料的光合参数差异[D]. 南京: 南京农业大学, 2011.

    Google Scholar

    [11] 张鹏. 樱桃砧木根系应对短期水涝胁迫的生理及分子响应研究[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2018.

    Google Scholar

    [12] SACHS M M, FREELING M, OKIMOTO R. The Anaerobic Proteins of Maize [J]. Cell, 1980, 20(3): 761-767. doi: 10.1016/0092-8674(80)90322-0

    CrossRef Google Scholar

    [13] 尹继春, 张燕, 万子良. 油菜耐湿性鉴定初报[J]. 上海农业科技, 1980(6): 5-7.

    Google Scholar

    [14] 卢长明, 龚学明. 缺氧条件下种子发芽特性的遗传参数研究[J]. 江西农业大学学报, 1989, 11(4): 23-26.

    Google Scholar

    [15] 范其新. 甘蓝型油菜耐湿品种资源筛选及耐湿机理研究[D]. 重庆: 西南大学, 2005.

    Google Scholar

    [16] 陈洁. 甘蓝型油菜对湿害胁迫的适应机理研究[D]. 重庆: 西南大学, 2007.

    Google Scholar

    [17] 李真, 蒲圆圆, 高长斌, 等. 甘蓝型油菜DH群体苗期耐湿性的评价[J]. 中国农业科学, 2010, 43(2): 286-292. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.02.008

    CrossRef Google Scholar

    [18] 薛远超. 甘蓝型油菜EMS诱变材料的耐湿性鉴定与筛选[D]. 重庆: 西南大学, 2011.

    Google Scholar

    [19] 陈娟妮, 梁颖. 长江流域主要甘蓝型油菜品种苗期耐湿性鉴定[J]. 中国生态农业学报, 2011, 19(3): 626-630.

    Google Scholar

    [20] 张雪花, 李浩杰, 张锦芳, 等. 甘蓝型油菜耐湿性初步评价和主成分分析[J]. 中国油料作物学报, 2011, 33(2): 98-103.

    Google Scholar

    [21] 涂玉琴, 汤洁, 涂伟凤, 等. 甘蓝型油菜与蔊菜属间杂种后代的苗期耐湿性综合评价[J]. 植物遗传资源学报, 2015, 16(4): 895-902.

    Google Scholar

    [22] 王丹丹. 甘蓝型油菜遗传图谱构建及苗期耐旱相关性状的QTL定位[D]. 重庆: 西南大学, 2014.

    Google Scholar

    [23] 邹琦. 植物生理学实验指导[M]. 北京: 中国农业出版社, 2003.

    Google Scholar

    [24] 唐启义. DPS数据处理系统: 实验设计、统计分析及数据挖掘[M]. 北京: 科学出版社, 2010.

    Google Scholar

    [25] 李阳阳, 李驰, 任俊洋, 等. 甘蓝型油菜苗期耐旱性综合评价与耐旱性鉴定指标筛选[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2021, 29(8): 1327-1338.

    Google Scholar

    [26] 郭雪松. 油菜种质资源耐旱性的鉴定[D]. 重庆: 西南大学, 2009.

    Google Scholar

    [27] 王三根. 植物抗性生理与分子生物学[M]. 北京: 现代教育出版社, 2009.

    Google Scholar

    [28] LIU M M, TAN X F, SUN X H, et al. Properties of Root Water Transport in Canola (Brassica napus) Subjected to Waterlogging at the Seedling, Flowering and Podding Growth Stages [J]. Plant and Soil, 2020, 454: 431-445.

    Google Scholar

    [29] YAO Q L. Crucial Waterlogging-Responsive Genes and Pathways Revealed by Comparative Physiology and Transcriptome in Tropical and Temperate Maize (Zea mays L. ) inbred Lines [J]. Journal of Plant Biology, 2021, 64: 313-325.

    Google Scholar

    [30] REN B Z, HU J, LIU P, et al. Responses of Nitrogen Efficiency and Antioxidant System of Summer Maize to Waterlogging Stress Under Different Tillage [J]. PeerJ, 2021, 9: e11834.

    Google Scholar

    [31] ZENG R, CHEN T T, WANG X Y, et al. Physiological and Expressional Regulation on Photosynthesis, Starch and Sucrose Metabolism Response to Waterlogging Stress in Peanut [J]. Frontiers in Plant Science, 2021(7): 601771.

    Google Scholar

    [32] ZHANG Y J, LIU G Y, DONG H Z, et al. Waterlogging Stress in Cotton: Damage, Adaptability, Alleviation Strategies, and Mechanisms [J]. The Crop Journal, 2021, 9(2): 257-270.

    Google Scholar

    [33] YAN B, DAI Q, LIU X, et al. Flooding-Induced Membrane Damage, Lipid Oxidation and Activated Oxygen Generation in Corn Leaves [J]. Plant Soil, 1996, 179: 261-268.

    Google Scholar

    [34] PUYANG X H, AN M Y, XU L X, et al. Antioxidant Responses to Waterlogging Stress and Subsequent Recovery in Two Kentucky Bluegrass (Poa pratensis L. ) Cultivars [J]. Acta Physiologiae Plantarum, 2015, 37: 197.

    Google Scholar

    [35] 李浩杰, 张雪花, 蒲晓斌, 等. 甘蓝型油菜对田间模拟湿害胁迫的生理响应[J]. 西南农业学报, 2013, 26(1): 84-88.

    Google Scholar

    [36] 张春宵, 李淑芳, 刘旭洋, 等. 土培条件下玉米萌发期耐旱鉴评技术体系研究[J]. 中国农业科学, 2020, 53(19): 3867-3877.

    Google Scholar

    [37] 霍宏亮, 王超, 杨祥, 等. 杜梨对盐碱胁迫的生理响应及耐盐碱性评价[J]. 植物遗传资源学报, 2022, 23(2): 480-492.

    Google Scholar

    [38] 王薇薇, 吴永成, 梅燚, 等. 大蒜萌发期耐盐性综合评价[J]. 江苏农业科学, 2021, 49(21): 143-146.

    Google Scholar

    [39] 祝令晓, 宋世佳, 李浩然, 等. 基于耐低氮综合指数的棉花苗期耐低氮品种筛选[J]. 作物学报, 2022, 48(7): 1800-1812.

    Google Scholar

  • 加载中
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

Figures(2)  /  Tables(6)

Article Metrics

Article views(2214) PDF downloads(106) Cited by(0)

Access History

Comprehensive Evaluation and Screening of Waterlogging Resistance at Seedling Stage of Brassica napus

    Corresponding author: LI Yangyang

Abstract: In recent years, the waterlogging stress frequently occurs at the seedling stage of winter rapeseed in the Yangtze River Basin in China. There are few studies on the comprehensive evaluation of waterlogging resistance in Brassica napus germplasm resources. In our study, 200 B. napus accessions were subjected to two water treatments (waterlogging and well watering) at the seedling stage. The waterlogging related traits were measured including the number of green leaves, shoot fresh weight, shoot dry weight, soluble sugar content, soluble protein content, malonaldehyde content, peroxidase activity and superoxide dismutase activity. The classification and comprehensive evaluation were carried out by clustering analysis, principal component analysis, subordinative function analysis and gray correlation analysis based on the waterlogging resistance index. The results showed that the number of green leaves, shoot fresh weight, shoot dry weight, soluble protein content and superoxide dismutase activity were decreased, and malonaldehyde content, soluble sugar content and peroxidase activity were increased under waterlogging stress at B. napus seedling stage. All the accessions were divided into 8 class groups, and there were significant differences in waterlogging related traits among different groups. 07191, 9F087, 97096, 1472, CY13PXW-17 and 07094 were identified as waterlogging sensitive accessions, and Yangguang198, 01111 and CY19PXW-65 were waterlogging tolerance. These results provide germplasm resources for breeding waterlogging resistant varieties and research on waterlogging resistant mechanism in B. napus.

  • 开放科学(资源服务)标志码(OSID):

  • 水分是植物正常生长的基础条件,但水分过多会打破植物体内的水平衡,影响正常生长,甚至导致死亡[1]. 我国长江流域冬油菜主产区秋季多阴雨,且实行稻油轮作,在油菜苗期土壤湿度大,易遭受湿害胁迫.

    湿害是指土壤水分长期处于饱和状态而使植物受到危害. 湿害胁迫下,土壤含氧量不足,植物根系处于低氧或缺氧状态[2],活力下降[3],表面积、体积和平均直径增长受抑制[4];植株新叶形成受阻,叶片数量减少,蒸腾速率降低,叶绿素质量分数下降,光合作用的电子传递过程也受抑制,导致净光合速率降低[5-8]. 植物对湿害胁迫的响应主要表现在形态结构、生理生化和分子机制等方面. 其中,形态结构响应包括通气组织和不定根的形成、皮孔增生和叶柄偏上生长等[9-10];生理生化响应主要体现在糖酵解途径增强、活性氧自由基过多产生与清除以及低氧条件引发的能量危机[9, 11];分子机制响应包括基因表达调控和转录后修饰等方面,如好氧蛋白的合成受阻和厌氧蛋白的新合成等[12].

    植物耐湿性是由多性状组成的复杂综合性状,不同基因型和生长发育的不同时期均有不同. 历年来,前人对油菜资源和品种进行了许多耐湿性鉴定. 尹继春等[13]采用定期灌水控制土壤湿度法鉴定了湿害对油菜不同生育时期的影响以及不同品种的耐湿性. 卢长明等[14]采用冷开水浸泡干燥的种子,测定发芽系数鉴定耐湿性,认为在缺氧条件下筛选发芽势强的基因型可能对改善耐湿性具有明显效果. 范其新[15]将露白种子淹水处理24 h后在滤纸上继续发芽,调查相对成苗率、活力指数、电导率和苗长等性状,根据活力指数对100份甘蓝型油菜种质的耐湿性进行了分类. 陈洁[16]将露白种子进行密闭淹水12 h后在沙床上继续发芽,6 d后测定相关性状,计算活力指数,鉴定了不同油菜种质的耐湿水平. 李真等[17]对甘蓝型油菜DH(Double Haploid)群体进行湿害处理(土壤表面保持2 cm水层),比较各性状的表现并计算耐湿系数,筛选出极端材料. 薛远超[18]采用萌发种子露白后淹水处理12 h再正常培养6 d,然后在苗期保持高于土面约3 cm水层的方法对EMS(Ethylmeth-anesulfonate)诱变的甘蓝型油菜种质进行了萌发期和苗期耐湿性鉴定. 陈娟妮等[19]在四叶一心时期进行人工淹水处理,鉴定了32个甘蓝型油菜品种的耐湿性. 张雪花等[20]将发芽种子密闭水淹处理14 h后继续培养6 d,进行油菜资源的耐湿性鉴定和筛选. 涂玉琴等[21]保持1~2 cm浅水层的湿害处理方式,对15份源自甘蓝型油菜与蔊菜杂交获得的创新种质进行了耐湿性鉴定和综合评价.

    与其他作物相比,甘蓝型油菜种质资源的耐湿性综合评价较少,前人的研究多采用萌发期或苗期淹水法进行耐湿性鉴定,所用试验材料在数量上和来源上均具有一定的局限性. 本研究利用国内外广泛收集的200份甘蓝型油菜种质资源,采用盆栽方式进行苗期湿害胁迫(保持土壤最大持水量且表面无积水)和正常灌溉,测定形态生长和生理生化性状,并通过主成分分析、隶属函数分析和灰色关联度分析方法进行耐湿性综合评价,为耐湿性油菜新品种培育和油菜湿害机理研究提供参考.

1.   材料与方法
  • 将国内外多家油菜研究单位广泛收集的200份甘蓝型油菜资源材料,以盆栽方式种植于重庆市油菜工程技术研究中心歇马基地的旱棚内. 盆钵直径约25 cm,高约30 cm. 当油菜幼苗长至四叶一心时,选择长势均匀一致的盆钵进行湿害胁迫(Waterlogging,WL)和正常灌溉(Well watering,WW)处理. 采用浙江托普仪器有限公司的TZS-1K土壤水分测定仪定期测定土壤含水量,使WL组保持土壤最大持水量且表面无积水(土壤含水量约为30%),WW组土壤含水量保持在20%~23%的范围内.

  • 处理4周后,进行性状调查. 幼苗心叶展平视为1片叶,绿色面积超过叶片总面积1/2视为绿叶. 调查WL组和WW组每个材料随机3株幼苗的绿叶数(Number of Green Leaves,NGL). WL组和WW组每个材料随机选取3株,称量地上部鲜质量(Shoot Fresh Weight,SFW),110 ℃杀青、75 ℃烘干至恒质量后称量地上部干质量(Shoot Dry Weight,SDW). WL组和WW组每个材料随机选择3株,取倒数第2叶、第3叶混合样品,采用硫代巴比妥酸法和硫酸-蒽酮比色法分别测定叶片丙二醛质量分数(Malonaldehyde Content,MDA)和可溶性糖质量分数(Soluble Sugar Content,SSC)[22],采用考马斯亮蓝-G250法测定叶片可溶性蛋白质量分数(Soluble Protein Content,SPC)[23],采用南京建成生物工程研究所研发的试剂盒A084-3和A001-1分别测定叶片过氧化物酶活性(Peroxidase Activity,POD)和超氧化物歧化酶活性(Superoxide Dismutase Activity,SOD).

  • 描述统计和方差分析分别采用Microsoft Office Excel 2016和DPS V15.10[24]完成.

    采用公式(1)计算NGL,SFW,SDW,SSC,SPC,POD和SOD的耐湿系数,公式(2)计算MDA的耐湿系数[25]. 采用公式(3)和公式(4)对各性状耐湿系数进行标准化,用欧式距离+类平均法进行系统聚类,用主成分分析法计算各主成分因子特征值、贡献率和累计贡献率,选取累计贡献率达80%以上的主成分因子数,按照公式(5)计算各主成分因子特征值,公式(6)计算主成分的综合值[24-25]. 利用公式(7)和公式(8)分别计算各性状隶属函数值和各材料的平均隶属函数值[25-26]. 根据李阳阳等[25]的方法选择各性状耐湿系数的最大值,构成理想型耐湿材料的耐湿系数,利用公式(9)和公式(10)分别计算各材料与理想型耐湿材料的关联系数和综合关联度.

    上述公式中,n为试验材料数,m为测定性状数,p为所选取的主成分因子数;αij为第i个材料第j个性状的耐湿系数,tij为第i个材料第j个性状在WL组的性状测定值,Tij为第i个材料第j个性状在WW组的性状测定值;Sj为第j个性状耐湿系数的标准差,αj为第j个性状耐湿系数的平均数,αij为第i个材料第j个性状的耐湿系数标准化值;Pik为第i个材料第k个主成分因子值,λkj为第j个性状第k个主成分因子的特征向量值,Pi为第i个材料的主成分因子综合值;Fij为第i个材料第j个性状耐湿系数的隶属函数值,αminj为第j个性状的最小耐湿系数值,αmaxj为第j个性状的最大耐湿系数值,Fi为第i个材料的平均隶属函数值;εij为第i个材料第j个性状与理想型耐湿材料的关联系数,Ij为理想型耐湿材料第j个性状的耐湿系数值,$\mathop {\min }\limits_i \mathop {\min}\limits_j \left| {{I_j} - {\alpha _{ij}}} \right|$为二级最小差,$\max _i \max _j\left|I_j-\alpha_{i j}\right|$为二级最大差,ρ为分辨系数(在此取值0.5),Ci为第i个材料的综合关联度.

2.   结果与分析
  • 表 1表 2可知,与正常灌溉相比,湿害胁迫使甘蓝型油菜NGL,SFW,SDW,SPC和SOD极显著降低,MDA,SSC和POD极显著升高(p<1%).

  • 通过聚类分析,将200份材料分为8个类群,各类群材料的耐湿系数及差异如图 1所示,所有性状在各类群间的差异均具有统计学意义(p<1%,表 3). NGL中,Ⅴ类群最优;SFW中,Ⅲ类群和Ⅴ类群最优;SDW中,Ⅲ类群最优;MDA中,Ⅳ类群和Ⅴ类群最优;SPC中,Ⅱ类群最优;SSC中,Ⅶ类群最优;SOD中,Ⅷ类群最优;POD中,Ⅳ类群最优.

  • 基于各性状标准化耐湿系数进行主成分分析,各主成分因子特征值、贡献率和累计贡献率如表 4所示. 当选取前6个因子时,累计贡献率为90.24%,可基本代表所有性状的全部信息,6个因子对应的特征向量值如表 5所示. 在Factor 1中,SDW,SFW和NGL所占的比例较大;在Factor 2中,SSC和POD所占的比例较大;在Factor 3中,MDA和SPC所占的比例较大;在Factor 4中,SOD所占的比例最大;在Factor 5中,POD所占的比例最大,在Factor 6中,MDA和SSC所占的比例较大.

    计算各材料的主成分因子综合值,CY13PXW-17、97096、皓油11号、07191、9F087、甲972、07094、11-P74-8父本、1472和杨油6号为0.553~0.646,位于后10位;沪油15、浙双6号、01111、阳光198、CY16PXW-35、皖油15号、宁油16、史力佳、11-育7-103和CY19PXW-65为1.005~1.233,位于前10位(表 6).

  • 计算各材料耐湿系数的平均隶属函数值,07191、9F087、1472、07094、97096、07022、CY13PXW-17、1321、09-P64-1和11-P74-8父本为0.199~0.246,位于后10位;阳光198、沪油14、CY20PXW-66、CY19PXW-65、SWU43、01111、CY17PXW-58、宁油1号、11-9-700和湘油15号为0.502~0.581,位于前10位(表 6).

  • 计算各材料耐湿系数的综合关联度,07191、9F087、97096、1472、CY13PXW-17、07094、甲972、A148、07022和川油18为0.654~0.666,位于后10位;浙双6号、甲预25棚、阳光198、01111、宁油1号、沪油15、沪油14、CY20PXW-66、11-9-700和CY19PXW-65为0.743~0.771,位于前10位(表 6).

  • 在主成分分析、隶属函数分析和灰色关联度分析中,07191、9F087、97096、1472、CY13PXW-17和07094的主成分因子综合值、平均隶属函数值和综合关联度均位于后10位,这些为湿害敏感材料;而阳光198、01111和CY19PXW-65的主成分因子综合值、平均隶属函数值和综合关联度均位于前10位,为耐湿材料. 湿害敏感材料均位于Ⅰ类群,耐湿材料位于Ⅳ类群和Ⅴ类群(表 6图 2).

3.   讨论
  • 湿害胁迫下,植物会发生一系列变化,叶绿体死亡加快,单株绿叶面积减少,鲜质量和干质量降低[27-28];细胞膜发生过氧化,丙二醛等有害物质过量积累,超氧化物歧化酶和过氧化物酶等协同作用参与过氧化防御反应[29-30];大分子碳水化合物和蛋白质分解加强而合成受阻,可溶性糖和可溶性蛋白质量分数发生变化[31-32]. 本研究发现,湿害胁迫导致油菜幼苗绿叶数减少,地上部鲜质量和干质量降低,丙二醛质量分数和可溶性糖质量分数升高,过氧化物酶活性增强,可溶性蛋白质量分数和超氧化物歧化酶活性降低,这与前人研究结果基本一致[17, 19, 21, 33-35].

  • 植物对环境胁迫产生的响应是多方面的,涉及生长发育、生理生化、分子机制等,单一性状难以准确地反映不同材料的胁迫耐受性. 在油菜苗期耐湿性评价性状选择方面,大多数研究者选取简单易测的生长发育形态性状,如李真等[17]和涂玉琴等[21]测定了根长、地上部干质量、根干质量和植株总干质量等;尹继春等[13]测定了绿叶数、叶面积、株干质量、根茎粗、伤流量和地上植株碳/氮等. 也有部分学者增加了部分生理生化性状评价,如陈娟妮等[19]测定了根干质量、总干质量、根系活力、叶绿素质量分数、脯氨酸质量分数和蛋白质质量分数等;薛远超[18]测定了地上部鲜质量、地上部干质量、根长、根部干质量、叶绿素质量分数、可溶性糖质量分数、可溶性蛋白质量分数、丙二醛质量分数、脯氨酸质量分数和根系活力、叶片保水力、质膜透性等,对油菜耐湿性进行了评价.

    在油菜耐湿性鉴定评价中,前人多采用简易、单一的方法进行,有的直接进行性状比较,有的使用诸如活力指数[15-16]、耐湿指数[13]、综合耐湿指数[19]等,研究结果的准确性和可靠性较差;也有的使用主成分分析和二维排序分析法[20]、主成分分析结合隶属函数分析[21]进行综合评价,但这种研究目前还较少. 聚类分析、隶属函数分析、主成分分析和灰色关联度分析等方法可将多个单一性状转化为综合指标,目前已被广泛应用于环境胁迫抗性等复杂性状的综合评价中. 张春宵等[36]通过相关性分析、聚类分析和主成分分析研究了土培条件下玉米萌发期的耐旱鉴评技术体系. 霍宏亮等[37]利用主成分分析、热图和聚类分析对杜梨的耐盐碱性进行了评价,筛选出了高抗盐碱型和盐碱敏感型资源. 王薇薇等[38]利用主成分分析和隶属函数对大蒜萌发期的耐盐性进行了综合评价. 祝令晓等[39]采用主成分分析、模糊隶属函数、聚类分析、相关性分析评价了棉花各品种苗期耐低氮能力.

    本研究测定了油菜幼苗绿叶数、地上部鲜质量和干质量、叶片丙二醛质量分数、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、可溶性糖质量分数和可溶性蛋白质量分数等反映湿害胁迫对植株生长、渗透调节和过氧化防御影响的8个性状,基于各性状的耐湿系数,将系统聚类、主成分分析、隶属函数分析和灰色关联度分析4种综合评价方法相结合,对甘蓝型油菜耐湿性进行分类和综合评价,并将所有材料划分成具有显著差异的8个不同类群,进一步筛选出在各方法中均位于后10位的6份湿害敏感材料和均位于前10位的3份耐湿材料. 与已有的研究相比,本研究选取的评价性状更为合理,获得的评价结果更为可靠,且耐湿材料可在油菜耐湿性新品种培育中加以利用,亦可作为极端材料在油菜耐湿性机理研究中被采用.

  • 本研究的200份甘蓝型油菜材料来源于国内外多家油菜研究单位,筛选出的湿害极端材料包含1份常规品种和8份品系. 6份湿害敏感材料来源于湖北(4份)、四川(1份)和湖南(1份),3份耐湿材料来源于湖北(2份)和四川(1份),这是否暗示着不同湿害极端材料具有不同的地域特征,还需进行深入分析. 本研究结果还表明,6份湿害敏感材料均属于Ⅰ类群,地上部鲜质量和干质量、叶片可溶性蛋白质量分数、可溶性糖质量分数、过氧化物酶活性和超氧化物歧化酶活性的耐湿性较差;耐湿材料阳光198和CY19PXW-65属于Ⅴ类群,绿叶数、地上部鲜质量和干质量、叶片丙二醛质量分数的耐湿性较好,01111属于Ⅳ类群,绿叶数、叶片丙二醛质量分数和超氧化物歧化酶活性表现较好. 由于研究材料的遗传背景和系谱来源不清楚,对湿害极端材料之间的遗传关系分析是今后相关研究应重点关注的内容之一.

4.   结论
  • 本研究比较了200份甘蓝型油菜种质资源苗期湿害胁迫和正常灌溉条件下生长性状和生理生化性状的差异,发现湿害胁迫使幼苗绿叶数、地上部鲜质量、地上部干质量、叶片可溶性蛋白质量分数和超氧化物歧化酶活性显著降低,叶片丙二醛质量分数、可溶性糖质量分数和过氧化物酶活性显著升高. 聚类分析将200份种质资源分为8个类群,各类群种质资源在8个性状中表现出不同的耐湿性. 基于主成分分析、隶属函数和灰色关联度方法筛选出6份湿害敏感材料和3份耐湿材料,为油菜耐湿新品种培育和耐湿机理研究提供了基础材料.

Figure (2)  Table (6) Reference (39)

Catalog

    /

    DownLoad:  Full-Size Img  PowerPoint
    Return
    Return