绿豆品种资源萌发期耐碱性鉴定
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1 材料与方法
1.1 试验材料 34 份供试材料中 26 份是食用豆体系近期育成
的品种(系), 由吉林省农业科学院作物资源研究所、 河北省农林科学院粮油作物研究所、吉林省白城市
农业科学院、河北省保定市农业科学院、山东省潍 坊市农业科学院提供; 8 份是近几年通过精准鉴定筛 选出的优异种质, 由中国农业科学院作物科学研究 所提供(表 1)。 1.2 试验设计
Institute of Crop Germplasm Resources, Jilin Academy of Agricultural Sciences, Gongzhuling 136100, China
Abstract: Mixed alkali (NaHCO3 : Na2CO3 with the mole ratio of 9 : 1) was used to simulate the typical alkali stress environment in Northeast China. The seeds of 34 accessions of mungbean germplasm resources were treated with 50 mmol L–1 solution with distilled water as control and germinated in petri dishes for seven days. The germinating energy was measured on the third day and the germination rate, hypocotyl length, radicle length, hypocotyl dry weight, and radicle dry weight were measured on the seventh day. Through the subordinative function analysis, clustering analysis, and factor analysis, the alkali tolerance of 34 mungbean materials were evaluated. All of the materials based on subordinative function were clustered into four groups: nine accessions were tolerant to alkali, e.g. Bailyu 11, 19 accessions had midium tolerance, e.g. Gonglyu 1, five accessions were sensitive to alkali, e.g. Jilyu 3, and Weilyu 7 was strongly sensitive to alkali. The vigor index, hypocotyl dry weight, and radicle length were the most significant indexes which are recommended as the suitable indexes for identifying alkali tolerance of mungbean at germination. The results lay a foundation for alkali tolerance gene mining and variety improvement in mungbean. Keywords: Mungbean; Germination; Alkali tolerance; Subordinative function analysis; Cluster analysis; Factor analysis
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2017, 43(1): 112121 ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2017.00112
/ E-mail: xbzw@
采用 GTOP-1000D 智能光照培养箱培养。挑选 大小一致、籽粒饱满的种子, 经 0.1%的氯化汞溶液 消毒 10 min, 自来水冲洗 3 次, 去离子水冲洗 3 次, 吸干表面水分后, 接于铺双层滤纸的培养皿, 每个 培养皿 30 粒种子。为了确定绿豆萌发期耐碱筛选的 适宜浓度, 前期用吉绿 3 号、吉绿 5 号、吉绿 6 号、 吉绿 8 号、洮 98502、白绿 6 号、白绿 11、冀绿 7 号、冀绿 9 号、XLD5 共 10 份材料, 分别采用 0 (CK)、 25、50、75、100、125 mmol L–1 混合碱(NaHCO3∶ Na2CO3 的摩尔比为 9∶1)溶液进行预试验。在浓度 为 25 mmol·L–1 下, 发芽率及生长的相关性状与对照 无明显区别。在 75 mmol L–1 及以上浓度下, 种子发 育均明显受到抑制, 发芽率极低。在浓度为 50 mmol
绿豆品种资源萌发期耐碱性鉴定
徐 宁 陈冰嬬 王明海 包淑英 王桂芳 郭中校*
吉林省农业科学院作物资源研究所, 吉林公主岭 136100
摘 要: 采用人工气候箱内培养皿培养, 以混合碱 NaHCO3∶Na2CO3 (摩尔比)为 9∶1 模拟典型东北地区碱胁迫环境, 在萌发期以 50 mmol L–1 溶液处理 34 份绿豆品种资源, 蒸馏水处理为对照, 每培养皿放 30 粒种子。培养第 3 天测定 发芽势, 第 7 天测定发芽率、下胚轴长、胚根长、下胚轴干重、胚根干重等指标, 通过隶属函数法和聚类分析对参试 材料耐碱性综合评价, 并进行因子分析。利用隶属函数法对参试材料耐碱性排序表明, 不同绿豆品种资源间表现出较 大差异, 聚类分析把参试材料按耐碱性强弱分为 4 大类, 白绿 11 等 9 份材料为耐碱类型, 公绿 1 号等 19 份材料为耐碱 中间类型, 吉绿 3 号等 5 份材料为碱敏感类型, 潍绿 7 号为碱极敏感类型。因子分析结果表明, 萌发指数、下胚轴干重、 胚根长分别在萌发因子、生物量累积因子和伸长因子中的负荷量最大, 可作为绿豆萌发期耐碱性鉴定的适宜指标。 关键词: 绿豆; 萌发期; 耐碱性; 相关性状有明显差异, 因此, 确定 50 mmol L–1 为适宜浓度, 其 pH 为 9.12。在该 浓度下鉴定 34 份材料, 蒸馏水作为对照, 3 次重复。 每个培养皿中加入 25 mL 蒸馏水或混合碱溶液, 于 25℃智能光照培养箱避光培养, 培养箱两侧安装加 湿器以补充水分。胚根与种子籽粒等长及 2 片子叶 叶瓣完好或破裂低于 1/3 即为发芽。 1.3 指标测定
吉林省绿豆种植面积、产量均约占全国水平的 五分之一[1], 其种植区在吉林省西部, 该区域的盐 碱 地 是 世 界 公 认 的 三 大 苏 打 盐 碱 土 分 布 区 之 一 [2], 盐碱地面积 9.69×105 hm2, 其中中度盐碱地面积为
4.64×105 hm2, 占盐碱地面积的 47.90%, 重度盐碱 地面积为 4.44×105 hm2, 占盐碱地面积的 45.84%。
采用平均隶属函数值法综合评价 34 份绿豆品 种资源萌发期耐碱性。Fij = (Xij–Xmin)/(Xmax–Xmin), Fi = (1/n)∑Fij。式中, Fij 为第 i 个材料第 j 个性状的隶属 值, Xij 为第 i 个材料第 j 个性状胁迫对非胁迫的比值; Xmax、Xmin 分别为该性状中最大、最小比值。最后按 材料将各性状的隶属函数值平均, 得平均隶属函数 值 Fi。用 Microsoft Excel 2007 处理基本数据, 用 DPS14.10 进行相关性分析、聚类分析及因子分析。 其中进行因子分析时, 因子个数的选取参考 2 条重 要原则[16], 一是使累积方差占总方差的 80%以上; 二是令特征值大于等于 1。
Identification of Alkali Tolerance of Mungbean Germplasm Resources during Germination
XU Ning, CHEN Bing-Ru, WANG Ming-Hai, BAO Shu-Ying, WANG Gui-Fang, and GUO Zhong-Xiao*
第1期
徐 宁等: 绿豆品种资源萌发期耐碱性鉴定
113
害、渗透胁迫作用, 其大量的 CO32–、HCO3–还会造 成土壤 pH 显著升高[3], 严重干扰植物对矿质营养的 吸收, 造成植物体内营养元素比例失调和植物的新 陈代谢紊乱[4-5], 碱胁迫的作用明显大于盐胁迫[6]。
培育耐盐碱的优良品种是应对土地盐碱化问题 最经济有效的办法之一[7], 因此, 鉴定和评价不同 绿豆品种资源的耐盐碱性, 对于有效利用盐碱化土 地, 实现高产稳产, 增加农民收入, 具有重要的现 实意义。有研究指出, 种子萌发期及苗期是作物在 盐渍环境下生长的关键及敏感阶段[8-9], 避开敏感时 期以后, 作物在各发育时期均能较好地生长发育。 因而, 目前对玉米[10-11]、水稻[12]、大豆[13]、高粱[14]、 向日葵[15]等作物耐盐碱鉴定的时期大都集中在萌发 期和苗期, 而且主要采用单一成分的盐或碱进行胁 迫。绿豆被公认为耐盐碱作物, 但对其萌发期耐盐 碱的鉴定还未见系统报道。本研究针对吉林省西部 苏打盐碱地, 以混合碱模拟其碱胁迫环境, 在萌发 期调查 34 份品种资源的相关性状, 综合评价不同绿 豆品种资源的耐碱性, 探索绿豆种质耐碱性鉴定方 法, 为耐碱基因发掘与种质创新奠定基础。
Na2CO3 和 NaHCO3 是苏打盐碱土的主要盐碱成分, 不仅具有与 NaCl 等中性盐胁迫相同的 Na+离子毒
本研究由国家科技支撑计划项目(2014BAD07B05-12), 国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-09-Z9), 吉林省农业科技创新工程 (2014-1138)和吉林省育种专项资金资助(2014-65)。 This study was supported by the National Key Technology Support Program of China (2014BAD07B05-12), the China Agriculture Research System (CARS-09-Z9), the Agricultural Science and Technology Innovation Program of Jilin Province (2014-1138), and the Breeding Program of Jilin Province (2014-65). 通讯作者(Corresponding author): 郭中校, E-mail: guozhx@ 同等贡献(Contributed equally to this work) 第一作者联系方式: 徐宁, E-mail: xunig2008@; 陈冰嬬, E-mail: chenbingxu2008@ Received(收稿日期): 2016-04-06; Accepted(接受日期): 2016-07-11; Published online(网络出版日期): 2016-08-01. URL: /kcms/detail/11.1809.S.20160811.0820.004.html
发芽势 = 第 3 天发芽种子数/供试种子数× 100%; 发芽率 = 第 7 天发芽种子数/供试种子数× 100%; 发芽指数 Gi = ∑(Gt/Dt), 其中, Dt 为发芽日数, Gt 为相对应的每日发芽种子数; 活力指数 Vi = 发芽 指数 Gi × 胚根干重。第 7 天测量胚根干重及长度、 下胚轴干重及长度。子叶下部干重 = 下胚轴干重+ 胚根干重。胚根干重、下胚轴干重及子叶下部干重 均以 10 株计。 1.4 统计分析
1.1 试验材料 34 份供试材料中 26 份是食用豆体系近期育成
的品种(系), 由吉林省农业科学院作物资源研究所、 河北省农林科学院粮油作物研究所、吉林省白城市
农业科学院、河北省保定市农业科学院、山东省潍 坊市农业科学院提供; 8 份是近几年通过精准鉴定筛 选出的优异种质, 由中国农业科学院作物科学研究 所提供(表 1)。 1.2 试验设计
Institute of Crop Germplasm Resources, Jilin Academy of Agricultural Sciences, Gongzhuling 136100, China
Abstract: Mixed alkali (NaHCO3 : Na2CO3 with the mole ratio of 9 : 1) was used to simulate the typical alkali stress environment in Northeast China. The seeds of 34 accessions of mungbean germplasm resources were treated with 50 mmol L–1 solution with distilled water as control and germinated in petri dishes for seven days. The germinating energy was measured on the third day and the germination rate, hypocotyl length, radicle length, hypocotyl dry weight, and radicle dry weight were measured on the seventh day. Through the subordinative function analysis, clustering analysis, and factor analysis, the alkali tolerance of 34 mungbean materials were evaluated. All of the materials based on subordinative function were clustered into four groups: nine accessions were tolerant to alkali, e.g. Bailyu 11, 19 accessions had midium tolerance, e.g. Gonglyu 1, five accessions were sensitive to alkali, e.g. Jilyu 3, and Weilyu 7 was strongly sensitive to alkali. The vigor index, hypocotyl dry weight, and radicle length were the most significant indexes which are recommended as the suitable indexes for identifying alkali tolerance of mungbean at germination. The results lay a foundation for alkali tolerance gene mining and variety improvement in mungbean. Keywords: Mungbean; Germination; Alkali tolerance; Subordinative function analysis; Cluster analysis; Factor analysis
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2017, 43(1): 112121 ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2017.00112
/ E-mail: xbzw@
采用 GTOP-1000D 智能光照培养箱培养。挑选 大小一致、籽粒饱满的种子, 经 0.1%的氯化汞溶液 消毒 10 min, 自来水冲洗 3 次, 去离子水冲洗 3 次, 吸干表面水分后, 接于铺双层滤纸的培养皿, 每个 培养皿 30 粒种子。为了确定绿豆萌发期耐碱筛选的 适宜浓度, 前期用吉绿 3 号、吉绿 5 号、吉绿 6 号、 吉绿 8 号、洮 98502、白绿 6 号、白绿 11、冀绿 7 号、冀绿 9 号、XLD5 共 10 份材料, 分别采用 0 (CK)、 25、50、75、100、125 mmol L–1 混合碱(NaHCO3∶ Na2CO3 的摩尔比为 9∶1)溶液进行预试验。在浓度 为 25 mmol·L–1 下, 发芽率及生长的相关性状与对照 无明显区别。在 75 mmol L–1 及以上浓度下, 种子发 育均明显受到抑制, 发芽率极低。在浓度为 50 mmol
绿豆品种资源萌发期耐碱性鉴定
徐 宁 陈冰嬬 王明海 包淑英 王桂芳 郭中校*
吉林省农业科学院作物资源研究所, 吉林公主岭 136100
摘 要: 采用人工气候箱内培养皿培养, 以混合碱 NaHCO3∶Na2CO3 (摩尔比)为 9∶1 模拟典型东北地区碱胁迫环境, 在萌发期以 50 mmol L–1 溶液处理 34 份绿豆品种资源, 蒸馏水处理为对照, 每培养皿放 30 粒种子。培养第 3 天测定 发芽势, 第 7 天测定发芽率、下胚轴长、胚根长、下胚轴干重、胚根干重等指标, 通过隶属函数法和聚类分析对参试 材料耐碱性综合评价, 并进行因子分析。利用隶属函数法对参试材料耐碱性排序表明, 不同绿豆品种资源间表现出较 大差异, 聚类分析把参试材料按耐碱性强弱分为 4 大类, 白绿 11 等 9 份材料为耐碱类型, 公绿 1 号等 19 份材料为耐碱 中间类型, 吉绿 3 号等 5 份材料为碱敏感类型, 潍绿 7 号为碱极敏感类型。因子分析结果表明, 萌发指数、下胚轴干重、 胚根长分别在萌发因子、生物量累积因子和伸长因子中的负荷量最大, 可作为绿豆萌发期耐碱性鉴定的适宜指标。 关键词: 绿豆; 萌发期; 耐碱性; 相关性状有明显差异, 因此, 确定 50 mmol L–1 为适宜浓度, 其 pH 为 9.12。在该 浓度下鉴定 34 份材料, 蒸馏水作为对照, 3 次重复。 每个培养皿中加入 25 mL 蒸馏水或混合碱溶液, 于 25℃智能光照培养箱避光培养, 培养箱两侧安装加 湿器以补充水分。胚根与种子籽粒等长及 2 片子叶 叶瓣完好或破裂低于 1/3 即为发芽。 1.3 指标测定
吉林省绿豆种植面积、产量均约占全国水平的 五分之一[1], 其种植区在吉林省西部, 该区域的盐 碱 地 是 世 界 公 认 的 三 大 苏 打 盐 碱 土 分 布 区 之 一 [2], 盐碱地面积 9.69×105 hm2, 其中中度盐碱地面积为
4.64×105 hm2, 占盐碱地面积的 47.90%, 重度盐碱 地面积为 4.44×105 hm2, 占盐碱地面积的 45.84%。
采用平均隶属函数值法综合评价 34 份绿豆品 种资源萌发期耐碱性。Fij = (Xij–Xmin)/(Xmax–Xmin), Fi = (1/n)∑Fij。式中, Fij 为第 i 个材料第 j 个性状的隶属 值, Xij 为第 i 个材料第 j 个性状胁迫对非胁迫的比值; Xmax、Xmin 分别为该性状中最大、最小比值。最后按 材料将各性状的隶属函数值平均, 得平均隶属函数 值 Fi。用 Microsoft Excel 2007 处理基本数据, 用 DPS14.10 进行相关性分析、聚类分析及因子分析。 其中进行因子分析时, 因子个数的选取参考 2 条重 要原则[16], 一是使累积方差占总方差的 80%以上; 二是令特征值大于等于 1。
Identification of Alkali Tolerance of Mungbean Germplasm Resources during Germination
XU Ning, CHEN Bing-Ru, WANG Ming-Hai, BAO Shu-Ying, WANG Gui-Fang, and GUO Zhong-Xiao*
第1期
徐 宁等: 绿豆品种资源萌发期耐碱性鉴定
113
害、渗透胁迫作用, 其大量的 CO32–、HCO3–还会造 成土壤 pH 显著升高[3], 严重干扰植物对矿质营养的 吸收, 造成植物体内营养元素比例失调和植物的新 陈代谢紊乱[4-5], 碱胁迫的作用明显大于盐胁迫[6]。
培育耐盐碱的优良品种是应对土地盐碱化问题 最经济有效的办法之一[7], 因此, 鉴定和评价不同 绿豆品种资源的耐盐碱性, 对于有效利用盐碱化土 地, 实现高产稳产, 增加农民收入, 具有重要的现 实意义。有研究指出, 种子萌发期及苗期是作物在 盐渍环境下生长的关键及敏感阶段[8-9], 避开敏感时 期以后, 作物在各发育时期均能较好地生长发育。 因而, 目前对玉米[10-11]、水稻[12]、大豆[13]、高粱[14]、 向日葵[15]等作物耐盐碱鉴定的时期大都集中在萌发 期和苗期, 而且主要采用单一成分的盐或碱进行胁 迫。绿豆被公认为耐盐碱作物, 但对其萌发期耐盐 碱的鉴定还未见系统报道。本研究针对吉林省西部 苏打盐碱地, 以混合碱模拟其碱胁迫环境, 在萌发 期调查 34 份品种资源的相关性状, 综合评价不同绿 豆品种资源的耐碱性, 探索绿豆种质耐碱性鉴定方 法, 为耐碱基因发掘与种质创新奠定基础。
Na2CO3 和 NaHCO3 是苏打盐碱土的主要盐碱成分, 不仅具有与 NaCl 等中性盐胁迫相同的 Na+离子毒
本研究由国家科技支撑计划项目(2014BAD07B05-12), 国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-09-Z9), 吉林省农业科技创新工程 (2014-1138)和吉林省育种专项资金资助(2014-65)。 This study was supported by the National Key Technology Support Program of China (2014BAD07B05-12), the China Agriculture Research System (CARS-09-Z9), the Agricultural Science and Technology Innovation Program of Jilin Province (2014-1138), and the Breeding Program of Jilin Province (2014-65). 通讯作者(Corresponding author): 郭中校, E-mail: guozhx@ 同等贡献(Contributed equally to this work) 第一作者联系方式: 徐宁, E-mail: xunig2008@; 陈冰嬬, E-mail: chenbingxu2008@ Received(收稿日期): 2016-04-06; Accepted(接受日期): 2016-07-11; Published online(网络出版日期): 2016-08-01. URL: /kcms/detail/11.1809.S.20160811.0820.004.html
发芽势 = 第 3 天发芽种子数/供试种子数× 100%; 发芽率 = 第 7 天发芽种子数/供试种子数× 100%; 发芽指数 Gi = ∑(Gt/Dt), 其中, Dt 为发芽日数, Gt 为相对应的每日发芽种子数; 活力指数 Vi = 发芽 指数 Gi × 胚根干重。第 7 天测量胚根干重及长度、 下胚轴干重及长度。子叶下部干重 = 下胚轴干重+ 胚根干重。胚根干重、下胚轴干重及子叶下部干重 均以 10 株计。 1.4 统计分析