基于隶属函数法的玉米种质资源苗期耐盐性评价.pdf
《基于隶属函数法的玉米种质资源苗期耐盐性评价.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于隶属函数法的玉米种质资源苗期耐盐性评价.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、收稿日期:2023-06-15基金项目:上海市农业农村委重大创新项目沪农科创字(2019)第 1-1 号作者简介:阿提开姆麦麦提(1995),女,在读博士,研究方向为玉米遗传育种。E-mail:atikam 共同第一作者 通信作者,E-mail:;E-mail:上海农业学报 2023,39(5):54-60http:Acta Agriculturae ShanghaiDOI:10.15955j.issn1000-3924.2023.05.08阿提开姆 麦麦提,顾炜,于典司,等.基于隶属函数法的玉米种质资源苗期耐盐性评价J.上海农业学报,2023,39(5):54-60.基于隶属函数法的玉米种质
2、资源苗期耐盐性评价阿提开姆麦麦提1,2,顾 炜1,于典司1,瞿静涛1,关 媛1,况慧云1,王 慧1,吴鹏昊2,郑洪建1(1上海市农业科学院作物育种栽培研究所,CIMMYT-中国特用玉米研究中心,上海特用玉米工程技术研究中心,上海市农业遗传育种重点实验室,上海 201403;2新疆农业大学农学院,乌鲁木齐 830052)摘 要:以 240 份玉米自交系为试验材料,在苗期使用 180 mmolL NaCl 进行盐胁迫处理,测量株高、根长、干重等指标,并采用隶属函数法评价不同玉米种质的耐盐性。结果表明:在 180 mmolL NaCl 溶液处理下,不同玉米种质的生长均受到抑制。根据隶属值将 240
3、份玉米自交系分为 4 类,其中耐盐玉米材料 24 份(10%),中度耐盐玉米材料 96 份(40%),中度盐敏感玉米材料 96 份(40%),盐敏感玉米材料 24 份(10%);从中筛选出 10 份候选耐盐和 10 份候选盐敏感材料进行进一步的耐盐性鉴定,发现玉米自交系 SPL02 的隶属值最高,为 0.876 9,评价为耐盐材料;玉米自交系 Mo17 的隶属值最低,为 0.165 0,评价为盐敏感材料。本研究结果可为玉米种质资源耐盐评价及优良耐盐玉米新品种筛选提供参考。关键词:玉米;耐盐性;种质资源;隶属函数;评价中图分类号:S513 文献标志码:A 文章编号:1000-3924(2023)
4、05-054-07Evaluation of salt tolerance of maize germplasm resourcesat seedling stage based on membership function methodAtikaimu Maimaiti1,2,GU Wei1,YU Diansi1,QU Jingtao1,GUAN Yuan1,KUANG Huiyun1,WANG Hui1,WU Penghao2,ZHENG Hongjian1(1Crop Breeding&Cultivation Research Institute,Shanghai Academy of
5、Agricultural Sciences;CIMMYT-ChinaSpecialty Maize Research Center;Shanghai Engineering Research Center of Specialty Maize;Shanghai KeyLaboratory of Agricultural Genetics and Breeding,Shanghai 201403,China;2College of Agriculture,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China)Abstract:A total o
6、f 240 maize inbred lines were used as test materials,and 180 mmolL NaCl was used forsalt stress treatment at the seedling stage.Plant height,root length,dry weight were measured,and the salttolerance of different maize germplasm was evaluated by the membership function method.The results showed that
7、under the treatment of 180 mmolL NaCl solution,the growth of different maize germplasm was inhibited.Thesemaize inbred lines were divided into 4 categories based on their membership values,including 24 salt tolerantmaize materials(10%),96 moderate salt tolerant maize materials(40%),96 moderate salt
8、sensitive maizematerials(40%),and 24 salt sensitive maize materials(10%).Ten candidate salt tolerant materials and tencandidate salt sensitive materials were selected for further salt tolerance identification.It was found that the maizeinbred line SPL02 had the highest membership value of 0.876 9,an
9、d was evaluated as a salt tolerant material;the maize inbred line Mo17 had the lowest membership value of 0.165 0,and was evaluated as a salt sensitivematerial.The results could provide reference for the evaluation of salt tolerance of maize germplasm resources andthe breeding of new varieties of ex
10、cellent salt tolerant maize.Key words:Maize;Salt tolerance;Germplasm resources;Membership function;Evaluation上 海 农 业 学 报玉米(Zea mays L.)是世界上最重要的三大粮食作物之一,每年为全世界提供超过 50%的食物热量1,其产量和品质对保障世界粮食安全有着重大意义。盐胁迫是限制植物分布、生长和繁殖及产量的主要环境因素2。玉米属于中度盐敏感植物3,盐胁迫会导致玉米植株对基本营养元素(包括氮、磷和钾)的吸收不平衡,进而影响玉米的生长和发育4。盐胁迫对玉米的影响主要体现在土壤中
11、,土壤中的高浓度盐会产生渗透胁迫,从而降低玉米植株的水分利用率,导致水分吸收减少,影响其正常生长5;土壤中的高浓度盐也会导致玉米植株产生离子毒性,特别是 Na+、Cl-含量,这些离子在植物组织中积累,会干扰各种生理过程的正常功能6。目前,盐胁迫影响了全世界约 10 亿 hm2的农田,各种类型的盐渍土分布在 100 余个国家7。我国也是盐碱地大国,盐碱地面积在世界位居第三8,各类盐碱地的总面积约为 9 900 万 hm2,占我国总耕地面积的近 10.3%,主要分布在东北内陆、西北内陆及华北沿海地区9,合理利用盐碱地对农业生产力和生态环境可持续发展至关重要。玉米是我国的主要粮食作物,种植广泛,但耐
12、盐种质资源较为匮乏10-11。为了有效利用我国土地资源以及培育抗盐材料,为培育玉米抗盐品种提供理论支撑和遗传资源,有必要在耐盐种质筛选方面展开相关研究。前人在萌发期12、苗期13、大喇叭口期14、蜡熟期15、完熟期16等不同生育期进行了玉米耐盐性鉴定试验,发现生长初期耐盐性强的品种在生长后期也会表现出一定的耐盐性17。苗期具有周期较短、条件易控制、效率高、能代表后期的生长发育等特点,所以苗期是耐盐性评价的关键期17-18。合理的 NaCl浓度应该能够有效地表现出玉米苗期对盐胁迫的响应,同时避免过度伤害或幼苗死亡,从而保证试验结果的可靠性和有效性。在前期试验中随机选取了 20 份玉米自交系作为材
13、料,用 150 mmolL、180 mmolL、210 mmolL 的 NaCl 溶液处理进行了预备试验。用 180 mmolL NaCl 溶液处理后,对照组和盐处理组的玉米材料各形态指标显示出显著性和极显著性差异,能有效地反映出各玉米材料之间的差异,且不导致幼苗枯死,因此选择 180 mmolL 作为本试验盐处理的浓度。本研究以 240 份玉米自交系作为材料,在三叶一心期时使用 180 mmolL NaCl 溶液进行盐胁迫处理,测量相关耐盐形态指标,评价玉米材料的耐盐性,筛选出耐盐和盐敏感材料,以期为玉米种质资源耐盐评价及优良耐盐玉米新品种选育提供参考。1 材料与方法1.1 供试材料供试材料
14、为上海市农业科学院作物育种栽培研究所玉米中心提供的 240 份玉米自交系。1.2 玉米材料种植与盐处理播种:选取饱满一致的玉米种子,每份材料取 60 粒种子,在温室大棚中播种于装有蛭石的育苗盘,对照组和盐处理组各播种 30 粒种子(1 穴播种 1 粒),用 Hoagland 营养液浇灌,在托盘中保持 2 cm 水位(3 L)。盐处理:幼苗长至三叶一心期时,用含有 Hoagland 营养液的 180 mmolL(10.52 gL)NaCl 溶液进行浇灌,对照组用 Hoagland 营养液浇灌,在托盘中保持 2 cm 水位(3 L)。1.3 玉米幼苗农艺性状的测定盐处理 9 d 后测定盐胁迫相关形
15、态指标。对照组和盐处理组各取 15 株(为了测量数据的便捷和准确,每个育苗盘的同一种材料中选择5 株长势一致的幼苗),测量幼苗的株高、根长和完整植株的干重19,并计算表型比率。苗期株高比率(SHR)=盐胁迫幼苗株高正常幼苗株高 100%;苗 期 根 长 比 率(SRLR)=盐胁迫幼苗根长正常幼苗根长100%;幼苗干重比率(SDWR)=盐胁迫幼苗完整植株干重正常幼苗完整植株干重100%。1.4 评价玉米的耐盐性1.4.1 根据隶属函数评价玉米的耐盐性单一农艺性状往往不能全面反映及评价玉米的耐盐性,因此将几个农艺性状进行整合,采用隶属函数对240 份玉米自交系的耐盐性进行评价。为了消除各指标间变异
16、幅度的不同,隶属函数法先将各农艺性状值进行归一化处理得到一个隶属值,然后将每个指标的隶属值进行相加取均值,其分析方法19如下。(1)各指标每个自交系与耐盐呈正相关隶属值:U Xij()=(Xij-Xmin)(Xmax-Xmin)i=1,2,3n55阿提开姆麦麦提等:基于隶属函数法的玉米种质资源苗期耐盐性评价(2)各指标每个自交系与耐盐呈负相关隶属值:U Xij()=1-(Xij-Xmin)(Xmax-Xmin)i=1,2,3n(3)将自交系所有指标的隶属值进行累加,并取其平均值。Xi=U(Xij)n式中,U Xij()代表隶属值,Xij代表第 i 个自交系 j 指标的测量值;Xmax和Xmin
17、为所测某一指标的最大值和最小值。1.4.2 筛选出耐盐极端材料根据各指标的隶属值筛选出 10 份候选耐盐玉米材料和 10 份候选盐敏感玉米材料,并进一步筛选出耐盐和盐敏感玉米材料。1.5 数据处理和统计分析采用 Excel 2019 软件对数据进行整理、计算隶属函数值,采用 SPSS 22.0 软件进行统计分析,利用 R语言 ggplot2 包绘制频率分布图、条形图和聚类分析图。2 结果与分析2.1 玉米苗期耐盐相关的表型性状变异分析从图 1 可以看出,NaCl 处理 9 d 后,不同玉米材料之间表现出不同的耐盐水平,极端耐盐和极端盐敏感材料少,中间材料多,总体符合正态分布。从 SHR 频率分
18、布(图 1A)可以看出,玉米材料的耐盐水平大部分分布在 60%80%;从 SRLR 频率分布(图 1B)可以看出,大多数玉米材料根长比率在 60%90%;从 SDWR 频率分布(图 1C)可以看出,大多数玉米材料干重比率在 30%70%。盐敏感材料表现出低的表型比率,耐盐材料表现出高的表型比率,玉米材料在受到盐胁迫后幼苗株高、根长和干重生长受到了不同程度的抑制。TFFEJOHIFJHIUSBUJPTFFEJOHIFJHIUSBUJP TFFEJOHIFJHIUSBUJP S H R/%频率S H L R/%频率S H WR/%频率C:干重B:根长A:株高图 1 240 份玉米自交系各耐盐指标的
19、频率分布Fig.1 Frequency distribution of salt tolerance indicators of 240 maize inbred lines将 240 份玉米自交系的 3 个指标进行统计分析发现(表 1),不同玉米材料受到盐胁迫后其株高、根长和干重均有所下降。SHR 变异范围在 46.52%88.62%,SRLR 变异范围在 46.76%90.89%。SDWR变异系数最大,为 0.212,幼苗干重比率最小为 21.23%,最大为 84.73%,表明极端敏感和耐盐材料在盐胁迫下持水性有很大差异,该指标可以作为植株在胁迫后生长变化和持水性的精确反映。可见,盐胁迫对
20、各性状产生了明显的抑制作用。表 1 盐胁迫下玉米相关性状的表型变异Table 1 Phenotypic variation of related traits in maize under salt stress%耐盐指标最大值最小值均值 标准差变异系数偏度峰度SHR88.6246.5268.85 6.280.091-0.4501.110SRLR90.8946.7676.49 7.250.094-0.7901.208SDWR84.7321.2350.93 10.820.2120.4600.5742.2 利用隶属函数评价玉米的耐盐性为了全面评价玉米的耐盐性,把 SHR、SRLR 和 SDWR 的
21、隶属值累加取均值,得到 240 份材料的隶属值。240 份玉米自交系的隶属函数值在 0.143 20.833 9,按照隶属值可将 240 份玉米材料分为 4 类:耐65上 海 农 业 学 报盐(ST)材料24 份,中度耐盐(MST)材料96 份,中度盐敏感(MSS)材料96 份,盐敏感(MS)材料24 份(表2)。表 2 240 份玉米自交系耐盐性分类Table 2 Classification of salt tolerance of 240 maize inbred lines耐盐类型隶属值玉米份数占比%ST(耐盐)0.738 52410MST(中度耐盐)0.612 10.736 3964
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 隶属 函数 玉米 种质 资源 苗期 耐盐性 评价
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。