番茄种质芽期耐低温性评价及耐低温指标筛选_刘文娟.pdf
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1、 收稿日期:2022-04-27 基金项目:宁夏回族自治区农业特色优势产业育种专项(NXNYYZ20200101)和宁夏回族自治区重点研发计划(重大)重点项目(2019BBF02022)共同资助。作者简介:刘文娟,硕士研究生。E-mail:*通信作者:王晓敏,副教授。E-mail:wangxiaomin_ 安徽农业大学学报,2023,50(3):437-445 Journal of Anhui Agricultural University DOI 10.13610/ki.1672-352x.20230625.018 网络出版时间:2023-06-27 10:10:50 URL https:/
2、 番茄种质芽期耐低温性评价及耐低温指标筛选 刘文娟1,田 雨1,马晓鑫1,王晓敏1,2,3*,宋丽娜1,杨 宏1,李利平1,程国新1,2,3,郭 猛1,2,3,高艳明1,2,3,李建设1,2,3(1.宁夏大学葡萄酒与园艺学院,银川 750021;2.宁夏现代设施园艺工程技术研究中心,银川 750021;3.宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室,银川 750021)摘 要:为筛选种子芽期耐低温的番茄种质资源及耐低温性评价的关键指标,以 25 份番茄种质资源为材料,分别测定 15 和 25 下其发芽率、发芽势、发芽指数、萌发指数、抗寒指数、发芽受损率、胚根长度、活力指数、鲜重和干重共 10 个指
3、标,比较上述指标的性状相对值并对其进行相关性分析、主成分分析和隶属函数分析,对番茄种质资源芽期耐低温性进行综合评价;利用综合评价值(D),采用组间联接法和欧氏距离对种质资源进行聚类分析;采用逐步回归分析法建立番茄种质资源芽期耐低温性最优回归方程,并筛选耐低温性评价的关键指标。结果表明:材料 1(20cl0347-0)的 D 最大,为 0.984,其芽期耐低温性最强;材料 23(20cl2147-0)的 D 最小,为 0.075,其耐低温性最弱。25 份番茄种质资源材料分为 5 类,其中高度耐低温型种质为 20cl0347-0,耐低温型种质 5 份、中度耐低温型 10 份、敏感型 6 份和高度敏
4、感型 3 份。番茄种质资源芽期耐低温性最优回归方程为 D=0.411+0.027X2+0.128X3+0.053X6+0.038X8+0.035X9,筛选出耐低温性评价的关键指标依次为:相对发芽势、相对发芽指数、相对胚根长度、相对鲜重及相对干重,可用于番茄种质资源芽期耐低温性高效评价。关键词:番茄;芽期;耐低温;聚类分析;综合评价 中图分类号:S641.2 文献标识码:A 文章编号:1672-352X(2023)03-0437-09 Evaluation of low temperature tolerance of tomato germplasm at bud stage and scre
5、ening of indexes of low temperature tolerance LIU Wenjuan1,TIAN Yu1,MA Xiaoxin1,WANG Xiaomin1,2,3,SONG Lina1,YANG Hong1,LI Liping1,CHENG Guoxin1,2,3,GUO Meng1,2,3,GAO Yanming1,2,3,LI Jianshe1,2,3(1.College of Enology and Horticulture,Ningxia University,Yinchuan 750021;2.Ningxia Modern Facility Horti
6、culture Engineering Technology Research Center,Yinchuan 750021;3.Ningxia Key Laboratory of Modern Molecular Breeding of Dominant and Char-acteristic Crops,Yinchuan 750021)Abstract:In order to screen tomato germplasm resources with low temperature tolerance at the seed buding stage and the key indexe
7、s for the evaluation of low temperature tolerance,in this study,25 tomato germplasm re-sources were used as materials to determine 10 indexes at 15 and 25:germination rate,germination potential,germination index,sprouting index,cold resistance index,germination damage rate,radicle length,vitality in
8、dex,whole plant fresh weight and whole plant dry weight,the relative values of the above indexes were compared,and the correlation analysis,principal component analysis and membership function analysis were carried out to com-prehensively evaluate the low temperature tolerance of tomato germplasm re
9、sources at the bud stage.Through comprehensive evaluation value(D),cluster analysis of germplasm resources was carried out by inter-group con-nection method and Euclidean distance.The optimal regression equation of low temperature tolerance of tomato germplasm resources at the bud stage was establis
10、hed by stepwise regression analysis,and the key indexes for the evaluation of low temperature tolerance were selected.The results showed that:the D of material 1(20cl0347-0)was the largest,which was 0.984,and its low temperature resistance was the strongest at the bud stage;the D of 438 安 徽 农 业 大 学
11、学 报 2023 年 material 23(20cl2147-0)was the smallest,which was 0.075,and its low temperature resistance was the weakest.Twenty-five tomato germplasm resources were divided into five categories,including 20cl0347-0 for high degree low temperature tolerance,5 copies with low degree temperature tolerance
12、,10 copies with moderate low degree temperature tolerance,6 copies of sensitivity and 3 copies of high degree sensitivity.The optimal regression equa-tion of tomato germplasm resources at the bud stage with low temperature tolerance was D=0.411+0.027X2+0.128X3+0.053X6+0.038X8+0.035X9,and the key ind
13、exes for the evaluation of low temperature tolerance were selected as follows:relative germination potential,relative germination index,relative radicle length,relative whole plant fresh weight and relative whole plant dry weight,which can be used for efficient evaluation of low temperature toleranc
14、e at the bud stage of tomato germplasm resources.Key words:tomato;bud stage;low temperature resistance;cluster analysis;comprehensive evaluation 番茄(Solanum lycopersicum Mill.)又名西红柿、洋柿子、番柿,是一种茄科一年或多年生喜温蔬菜1,原产于热带、亚热带地区,因其色香味浓、营养丰富深受广大人民的喜欢,被广泛种植于世界各地2。温度在番茄生长发育过程中发挥着重要的作用3,低温是番茄在反季节设施栽培和早春露地栽培中的非生物胁迫限
15、制因子4,会抑制番茄种子萌发、植株的生长发育,降低果实产量及品质5。因此筛选耐低温种质,培育耐低温番茄品种,对提高果实产量、增加农民收益具有重要的现实意义。种子萌发是植物生长发育的第一阶段,对温度变化敏感6。番茄种子发芽最适温度为 20 30 7,赵波等8测定 10、15、20 及 25 下 9 个加工番茄品种的发芽率指标,通过比较 4 个温度下种子发芽率,发现 15 和 20 可作为番茄耐低温性评价温度。赵云霞等9测定25 和 15 下 27 份番茄种质资源种子萌发过程中的发芽率、发芽势、发芽指数和发芽受损率 4 个指标,利用以上指标的性状相对值计算各自隶属函数值,以隶属函数平均值筛选出 4
16、 份耐低温性强的番茄种质资源。关志华等10测定 34 份樱桃番茄 15 下种子发芽率、发芽势、发芽指数、胚根长度和相对电导率 5 个指标,综合比较以上指标,筛选了 2 份耐低温性较好的种质。梅燕11测定 28和 15 下 40 份番茄种质资源种子的发芽率及苗期冷害指数 2 个指标,通过比较相对发芽率与冷害指数,筛选出 5 份耐低温种质资源。黄贺等12测定 9和 22 下 66 份甘蓝型油菜发芽势、发芽率、发芽指数及平均发芽时间 4 个指标,利用相关性分析、隶属函数分析、聚类分析等多元统计分析法,筛选出 1 份极端耐低温品种及 1 份敏感品种。金明等13测定 15 和 28 下种子的发芽率等 9
17、 个指标,通过主成分及隶属函数分析,对 49 份水稻种质资源进行耐低温性综合评价,运用聚类分析将 49 份种质分为5 类,采用逐步回归分析建立回归方程,并筛选了耐低温评价关键指标。综上所述,前人评价番茄耐低温性仅用 1 5个指标,评价指标不全面且多以各指标间互相比较或仅用隶属函数法进行耐低温性评价,评价方法单一,而主成分分析等多元统计法已运用于多种植物的综合评价中,避免人为主观性带来的试验误差,且评价结果更加准确可靠。目前,利用主成分分析法等多元统计法对番茄种质芽期耐低温性评价鲜有报道。因此本研究测定 25 和 15 下 25 份番茄种质芽期发芽率、发芽势、发芽指数、萌发指数、抗寒指数、发芽受
18、损率、胚根长度、活力指数、鲜重和干重共 10 个指标,比较上述指标的性状相对值,并利用主成分分析法等多元统计法对番茄种质芽期耐低温性进行综合评价;利用综合评价值(D),采用组间联接法和欧氏距离对种质资源进行聚类分析;采用逐步回归分析法建立番茄种质资源芽期耐低温性最优回归方程,并筛选耐低温性评价的关键指标,以期为高效筛选耐低温番茄材料、培育耐低温番茄品种提供理论依据。1 材料与方法 1.1 试验材料 本研究选用的 25 份番茄种质资源材料来源于甘肃、宁夏及陕西 3 个地方,由宁夏大学和宁夏巨丰种苗有限责任公司共同提供,具体信息如表 1 所示。1.2 试验方法及测定项目 将籽粒饱满的番茄种子置于
19、55 的水中浸种15 min,期间不断搅拌,15 min 后将水温保持在30 继续浸种 4 5 h 后将种子置于铺有滤纸的培养皿中14-15,每个培养皿随机放 20 粒,每份材料重复 3 次,将培养皿分别置于 25 和 15 的恒温培养箱中,每天用蒸馏水冲洗种子 1 次,以胚根突破种皮,胚芽的长度与种子等长作为萌发标准16,每天统计种子发芽数,待大部分发芽种子数达到最高峰时统计发芽势,发芽种子数连续 2 天不变时统计发50 卷 3 期 刘文娟等:番茄种质芽期耐低温性评价及耐低温指标筛选 439 芽率,测定胚根长度、鲜重及干重。依据下面公式计算以下指标。发芽率=发芽种子数/供试种子总数 100%
20、(25 下统计第 6 天发芽种子数,15 下统计第12 天发芽种子数)发芽势=发芽种子数/供试种子总数 100%(25 下统计第 4 天发芽种子数,15 下统计第10 天发芽种子数)发芽指数=(日发芽数/发芽天数)萌发指数1.00 nd2+0.75 nd4+0.5 nd6+0.25 nd8 nd2、nd4、nd6和 nd8分别对应 2、4、6 和 8 d的发芽率。抗寒指数=15 下种子萌发指数/25 下种子萌发指数 发芽受损率=(25 发芽数15 发芽数)/25 发芽数 100%活力指数=发芽指数 胚根长度 相对发芽率等性状相对值=XL/XN XL为 15 下测定的各性状值,XN为 25 下测
21、定的各性状值所测材料相。表 1 25 份番茄种质资源名称及其来源 Table 1 Names and origins of 25 tomato germplasm resources 材料编号 田间编号 原产地 材料编号 田间编号 原产地 1 20cl0347-0 甘肃 14 20cl1550-0 宁夏 2 20cl0352-0 甘肃 15 20cl1551-0 宁夏 3 20cl0401-0 宁夏 16 20cl1553-0 宁夏 4 20cl0954-0 甘肃 17 20cl1706-0 陕西 5 20cl1040-0 甘肃 18 20cl1707-0 甘肃 6 20cl1187-0 甘肃
22、 19 20cl1742-0 甘肃 7 20cl1442-0 甘肃 20 20cl2084-0 甘肃 8 20cl1535-0 宁夏 21 20cl2100-0 宁夏 9 20cl1536-0 宁夏 22 20cl2134-0 甘肃 10 20cl1538-0 宁夏 23 20cl2147-0 甘肃 11 20cl1539-0 宁夏 24 20cl2157-0 甘肃 12 20cl1542-0 陕西 25 20cl2111-0 宁夏 13 20cl1546-0 宁夏 1.3 数据处理及统计分析 利用 Excel 2016 软件对原始数据进行处理,SPSS 26.0 软件对相对发芽率等性状相对值
23、进行主成分分析等多元统计法分析,利用综合评价值(D)采用组联接法和欧式距离进行聚类分析。隶属函数值计算公式:u(Xj)=(XjXmin)/(Xmax Xmin),j=1,2,3,n,Xj和 u(Xj)分别代表第 j 个指标的主成分值和隶属函数值,Xmax和 Xmin分别为第j 个主成分的最大值和最小值17-18。权重计算公式:Wj=Pj/=n1jjP,j=1,2,3,n,Wj为权重,Pj为主成分分析所得的第 j 个综合指标的贡献率19。综合评价值(D)计算公式:D=n1jw)(jjXu,j=1,2,3,n,D 代表综合评价值20。2 结果与分析 2.1 低温对番茄种质芽期各指标的影响 不同番茄
24、种质芽期各项生长指标有显著差异。由表 2 可知,15 条件下番茄种子的发芽率、发芽势、发芽指数及萌发指数与 25 相比均有所下降。材料 4 和材料 15 的相对发芽率最大均为 1.00,显著高于其他材料,发芽受损率最小均为 0.00,显著低于其他材料;材料 4 的相对发芽势和抗寒指数最大,分别为 1.02 和 0.14,显著高于其他材料;材料 1 的相对发芽指数最大为 0.50,显著高于其他材料。由表 3 可知,15 条件下胚根长度、活力指数及鲜重与 25 相比均有所下降。材料 6 的相对胚根长度最大为 0.67,显著高于其他材料;材料 1 的相对力指数最大为 0.26,显著高于其他材料;材料
25、11 的相对鲜重最大为 0.95,显著高于其他材料;材料 13 的相对干重最大为 1.77,显著高于其他材料。2.2 相关性分析 由表 4 可知,X1与 X2、X3、X4、X6、X7及 X8呈极显著正相关,其中 X1与 X2的相关系数最大,为 0.896;X4与 X1、X2、X3、X7及 X8呈极显著正相关,与 X6呈显著正相关,与 X5呈极显著负相关;而 X5除了与 X9没有显著性关系外,与其他指标都呈极显著负相关,其中 X5与 X1的相关系数绝对值最大,为 1.000;X6与 X1、X2、X3及 X7呈极显著正相关,与 X4和 X8呈显著正相关,而 X4与 X8呈极显 440 安 徽 农
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