酒用糯高粱資源成株期抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選

汪燦，周棱波，張國(guó)兵，徐燕，張立異，高旭，高杰，姜訥，邵明波

（1貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱糧研究所，貴陽(yáng) 550006；2貴州粱豐農(nóng)業(yè)科技有限公司，貴陽(yáng) 550006）

酒用糯高粱資源成株期抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選

汪燦1,2，周棱波1,2，張國(guó)兵1,2，徐燕1,2，張立異1，高旭1，高杰1，姜訥1，邵明波1,2

（1貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱糧研究所，貴陽(yáng) 550006；2貴州粱豐農(nóng)業(yè)科技有限公司，貴陽(yáng) 550006）

【目的】干旱是影響酒用糯高粱生產(chǎn)的主要因素之一，鑒定酒用糯高粱資源成株期的抗旱性，篩選抗旱指標(biāo)，培育抗旱品種，對(duì)高粱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義?！痉椒ā恳?50份酒用糯高粱資源為材料，于 2015年和2016年設(shè)置正常灌水和干旱脅迫2個(gè)處理在旱棚內(nèi)進(jìn)行田間試驗(yàn)，測(cè)定株高、穗長(zhǎng)、莖粗、分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、單株粒重和產(chǎn)量，采用抗旱性度量值（D值）、綜合抗旱系數(shù)（CDC值）、加權(quán)抗旱系數(shù)（WDC）、相關(guān)分析、頻次分析、主成分分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析、隸屬函數(shù)分析、聚類(lèi)分析和逐步回歸分析相結(jié)合的方法，對(duì)其進(jìn)行成株期抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選?！窘Y(jié)果】干旱脅迫對(duì)各指標(biāo)均有極顯著影響。相關(guān)分析表明，產(chǎn)量與分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和單株粒重呈極顯著正相關(guān)，與穗長(zhǎng)、莖粗和千粒重呈顯著正相關(guān)，與株高呈不顯著的正相關(guān)。頻次分析表明，各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感程度依次為產(chǎn)量、穗粒數(shù)、分蘗數(shù)、單株粒重、千粒重、莖粗、穗長(zhǎng)和株高。主成分分析表明，5個(gè)主成分可代表酒用糯高粱抗旱性84.26%的原始數(shù)據(jù)信息量?；贒值、CDC值和WDC值的供試酒用糯高粱材料抗旱性排序相近?；疑P(guān)聯(lián)度分析表明，各指標(biāo)DC值與D值間的關(guān)聯(lián)度大小依次為產(chǎn)量、分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、單株粒重、千粒重、穗長(zhǎng)、莖粗和株高，這與各指標(biāo)DC值與WDC值的密切程度基本吻合。根據(jù)D值進(jìn)行聚類(lèi)分析，可將供試酒用糯高粱材料劃分為5個(gè)抗旱級(jí)別，其中Ⅰ級(jí)2份、Ⅱ級(jí)16份、Ⅲ級(jí)28份、Ⅳ級(jí)2份、Ⅴ級(jí)2份。除莖粗和分蘗數(shù)外，其余指標(biāo)的隸屬函數(shù)值、CDC值、D值和WDC值均隨抗旱級(jí)別的升高而增大。逐步回歸分析表明，與D值密切相關(guān)的指標(biāo)有分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和單株粒重。【結(jié)論】干旱脅迫對(duì)酒用糯高粱資源成株期各指標(biāo)均有極顯著影響。確定了D值為適宜的抗旱性鑒定方法。篩選出成株期抗旱性強(qiáng)的酒用糯高粱材料分別為粱豐141-3和粱豐247-3，可為酒用糯高粱抗旱育種、抗旱機(jī)理及干旱調(diào)控緩解機(jī)制的研究提供基礎(chǔ)材料。分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和單株粒重可作為酒用糯高粱資源成株期簡(jiǎn)單、直觀的抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

高粱；成株期；抗旱性；抗旱指標(biāo)；綜合評(píng)價(jià)

0 引言

【研究意義】高粱（Sorghum bicolor L. Moench）是中國(guó)長(zhǎng)期種植的禾谷類(lèi)作物，具有食用、飼用和釀造等多種使用價(jià)值[1-3]。糯高粱是釀造茅臺(tái)酒等醬香型高檔白酒的主要原料，在中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位[4-5]。與其他作物相比，雖然高粱具有較強(qiáng)的抗旱能力[6-7]，但隨著全球氣候的變暖及水資源供需矛盾的加劇，干旱已成為影響高粱生產(chǎn)的重要因素之一[8-10]。因此，鑒定酒用糯高粱資源成株期的抗旱性、篩選抗旱指標(biāo)，對(duì)酒用糯高粱抗旱品種選育、抗旱機(jī)理及干旱調(diào)控緩解機(jī)制的研究具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】作物抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選是開(kāi)展作物抗旱性研究首先要解決的關(guān)鍵技術(shù)，需要將不同指標(biāo)相結(jié)合，對(duì)各個(gè)時(shí)期進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[11-13]。長(zhǎng)期以來(lái)，關(guān)于作物抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選的研究已有不少報(bào)道[14-16]。在高粱方面，BIBI等[17]篩選出了抗旱性強(qiáng)的材料5份，認(rèn)為根長(zhǎng)可作為苗期的抗旱性鑒定指標(biāo)；吳奇等[18]篩選出了高度抗旱型品種1份、抗旱型品種13份、敏感型品種23份和高度敏感型品種1份，認(rèn)為萌發(fā)抗旱指數(shù)、發(fā)芽率和根長(zhǎng)可作為萌發(fā)期抗旱性鑒定的主要指標(biāo)；楊帆等[19]利用隸屬函數(shù)法篩選出了抗旱品種綠能1號(hào)和濟(jì)甜雜2號(hào)，認(rèn)為發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)可作為萌發(fā)期抗旱品種篩選的依據(jù)；王藝陶等[20]篩選出高度抗旱品種4個(gè)、抗旱品種4個(gè)、中等抗旱品種8個(gè)、干旱敏感品種7個(gè)和高度干旱敏感品種8個(gè)，認(rèn)為相對(duì)芽長(zhǎng)、相對(duì)根長(zhǎng)和相對(duì)萌發(fā)指數(shù)可作為抗旱性鑒定的重要指標(biāo)；王瑞等[21]篩選出抗旱性3級(jí)以上的材料14份，其中1級(jí)抗旱材料2份。【本研究切入點(diǎn)】干旱是影響酒用糯高粱產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一，極大地制約了酒用糯高粱生產(chǎn)的發(fā)展及農(nóng)民種植酒用糯高粱的積極性。因此，鑒定酒用糯高粱的抗旱性、篩選抗旱指標(biāo)、培育抗旱品種迫在眉睫。目前，關(guān)于酒用糯高粱資源成株期抗旱性鑒定及抗旱指標(biāo)篩選的研究還未見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究設(shè)置正常灌水和干旱脅迫2個(gè)處理，在旱棚內(nèi)進(jìn)行田間試驗(yàn)，利用綜合評(píng)價(jià)法對(duì)50份酒用糯高粱材料的株高、穗長(zhǎng)、莖粗、分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、單株粒重和產(chǎn)量進(jìn)行鑒定與評(píng)價(jià)，從而篩選出成株期抗旱性強(qiáng)的酒用糯高粱材料及易測(cè)定的與酒用糯高粱資源抗旱性密切相關(guān)的指標(biāo)，以期為酒用糯高粱抗旱育種、抗旱機(jī)理及干旱調(diào)控緩解機(jī)制的研究提供基礎(chǔ)材料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試酒用糯高粱材料共計(jì)50份，其中貴州常規(guī)品種6份、四川常規(guī)品種4份、湖南常規(guī)品種3份、山西常規(guī)品種3份、黔高7號(hào)改良系9份、紅纓子改良系4份、兩糯1號(hào)選系6份、瀘糯8號(hào)選系5份和雜交組合10份（表1）。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年和2016年在貴州省旱糧研究所旱棚內(nèi)進(jìn)行田間試驗(yàn)。試驗(yàn)地為黃壤，含有機(jī)質(zhì) 27.93 g·kg-1、全氮1.45 g·kg-1、全磷1.01 g·kg-1、全鉀14.23 g·kg-1、堿解氮93.1 mg·kg-1、有效磷31.33 mg·kg-1、速效鉀656.67 mg·kg-1，pH7.6。試驗(yàn)設(shè)正常灌水（CK）和干旱脅迫（T）2個(gè)處理，3次重復(fù)，各處理供試材料采用隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積17.5 m2（3.5 m×5 m），行距70 cm，窩距25 cm，每窩留苗2株，種植5行，分別于2015年4月15日和2016年4月12日播種，人工直播，播種前施總養(yǎng)分≥45%的高效復(fù)合肥（含N 14%、P2O516%、K2O 15%）225 kg·hm-2作為基肥。干旱脅迫處理分別于播種前和拔節(jié)期灌水至田間持水量的 80%（16.5%絕對(duì)含水量），之后不再灌水，使其充分受旱。對(duì)照處理按當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)管理，分別于播種前、拔節(jié)期、孕穗期和灌漿期灌水至田間持水量的 80%（16.5%絕對(duì)含水量），以滿足正常生長(zhǎng)發(fā)育的水分需求。常規(guī)管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

于成熟期收獲前3 d，在每個(gè)小區(qū)選擇具代表性的植株10株，參照《高粱種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[22]中的有關(guān)方法，分別對(duì)株高（plant height，PH）、穗長(zhǎng)（spike length，SL）、莖粗（culm diameter，CD）、分蘗數(shù)（tiller number，TN）、穗粒數(shù)（grain number per spike，GNS）、千粒重（1000-grain weight，TGW）和單株粒重（grain weight per plant，GWP）進(jìn)行考種。收獲后測(cè)定小區(qū)產(chǎn)量（yield，Y）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

用Microsoft Excel 2013整理數(shù)據(jù)，用SPSS 19進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。參照謝小玉等[23]的方法，各指標(biāo)平均值的差異顯著性采用配對(duì)處理t檢驗(yàn)法進(jìn)行檢測(cè)。分別按公式（1）和（2）計(jì)算單項(xiàng)抗旱系數(shù)（drought resistance coefficient，DC）和綜合抗旱系數(shù)（comprehensive drought resistance coefficient，CDC）。式中Ti和CKi分別表示干旱脅迫和正常灌水處理的指標(biāo)測(cè)定值。

參照羅俊杰等[24]的方法，針對(duì)各指標(biāo)DC值，進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)分析、連續(xù)變數(shù)次數(shù)分布統(tǒng)計(jì)分析和主成分分析。分別按公式（3）、（4）和（5）計(jì)算因子權(quán)重系數(shù)（ωi）、各基因型各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值[μ(xi)]和抗旱性度量值（drought resistance comprehensive evaluation value，D）。式中Ci為第i個(gè)綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)率，表示第i個(gè)綜合指標(biāo)在所有指標(biāo)中的重要性，xi、ximin和ximax分別表示第i個(gè)綜合指標(biāo)及第i個(gè)綜合指標(biāo)的最小值和最大值。

參照蘭巨生[25]的方法，以各指標(biāo)DC值為比較序列，D值為參考序列進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，獲得各指標(biāo)DC值與D值間的關(guān)聯(lián)度（γD），分別按公式（6）和（7）計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)[ωi(γ)]和加權(quán)抗旱系數(shù)（weight drought resistance coefficient，WDC）。式中γi為各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度。

參照張彥軍等[26]的方法，以各指標(biāo)DC值為比較序列，WDC值為參考序列進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，獲得各指標(biāo)DC值與WDC值間的關(guān)聯(lián)度（γWDC）。最

后基于供試酒用糯高粱材料D值，采用加權(quán)配對(duì)算術(shù)平均法（weighted pair group method average，WPGMA）和歐式距離進(jìn)行聚類(lèi)分析，劃分抗旱等級(jí)，并分別以D值、CDC值和WDC值為參考序列，對(duì)各指標(biāo)DC值進(jìn)行逐步回歸分析，獲得回歸方程。

表1 50份酒用糯高粱材料信息Table 1 The information of 50 liquor-making waxy sorghum materials

2 結(jié)果

2.1 供試材料的代表性及其指標(biāo)測(cè)定值分析

干旱脅迫對(duì)供試材料各指標(biāo)測(cè)定值均有顯著影響，處理間和材料間的差異均達(dá)顯著水平（表2）。材料間變異系數(shù)介于 0.060—0.580，說(shuō)明本試驗(yàn)所選酒用糯高粱材料類(lèi)型豐富，具有較好的代表性，干旱脅迫處理效果好，所選指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)較敏感。此外，供試材料各指標(biāo)在對(duì)照和干旱脅迫處理下的測(cè)定值相關(guān)系數(shù)介于 0.474—0.967，這進(jìn)一步說(shuō)明各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感性存在差異，直接采用各指標(biāo)測(cè)定值很難鑒定供試材料的抗旱性。

2.2 單項(xiàng)指標(biāo)分析

與正常灌水處理相比，供試材料在干旱脅迫處理后，各指標(biāo)均發(fā)生不同程度變化（表 3）。同一指標(biāo)各材料的 DC值存在明顯差異，變異系數(shù)介于 0.118—0.193，但不同材料間DC值所反映的抗旱性不同，且同一材料各指標(biāo)的DC值差異較大，說(shuō)明各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感性不同。

相關(guān)分析表明（表 4），各指標(biāo)均至少與一個(gè)其他指標(biāo)呈顯著或極顯著相關(guān)，說(shuō)明各指標(biāo)間存在一定程度的相關(guān)性。其中，產(chǎn)量與分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和單株粒重呈極顯著正相關(guān)，與穗長(zhǎng)、莖粗和千粒重呈顯著正相關(guān)，與株高呈不顯著正相關(guān)。

此外，同一區(qū)間各指標(biāo)DC值的分布次數(shù)和頻率差異較大（表 5）。DC＞0.8的株高、穗長(zhǎng)、莖粗、分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、單株粒重和產(chǎn)量的分布頻率分別為74%、66%、60%、38%、34%、44%、40%和22%，說(shuō)明各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感程度依次為產(chǎn)量、穗粒數(shù)、分蘗數(shù)、單株粒重、千粒重、莖粗、穗長(zhǎng)和株高。因此，直接采用這些指標(biāo)會(huì)由于指標(biāo)間信息的疊加，很難準(zhǔn)確、客觀地評(píng)價(jià)各材料的抗旱性，從而影響抗旱性鑒定結(jié)果。

2.3 主成分分析

各因子特征值中前 5個(gè)因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)84.26%，其特征根＞0.717（表6）。因此，提取前5個(gè)因子，將具有同等效果的指標(biāo)歸為一類(lèi)，可將原來(lái)各單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成 5個(gè)新的相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)（分別用F1、F2、F3、F4和F5表示）。F1在單株粒重上有較高載荷量，F(xiàn)2在株高和產(chǎn)量上有較高載荷量，F(xiàn)3在穗長(zhǎng)和穗粒數(shù)上有較高載荷量，F(xiàn)4在千粒重上有較高載荷量，F(xiàn)5在莖粗和分蘗數(shù)上有較高載荷量。

2.4 供試材料的綜合抗旱性評(píng)價(jià)

供試材料的 CDC值和 WDC值分別介于0.518—0.971和0.517—0.971，平均值分別為0.770和0.768，變異系數(shù)分別為0.092和0.093，根據(jù)CDC值和WDC值的大小對(duì)供試材料進(jìn)行抗旱性排序，其結(jié)果基本相同（表 7）。其中，抗旱性強(qiáng)的材料有粱豐141-3和粱豐247-3，抗旱性弱的材料有品鑒11-21和兩恢206-1，其余材料介于兩者之間。

此外，供試材料的D值介于0.208—0.724，平均值為0.530，變異系數(shù)為0.173，根據(jù)D值的大小對(duì)供試材料的抗旱性進(jìn)行排序，得到抗旱性強(qiáng)的材料有粱豐141-3和粱豐247-3，抗旱性弱的材料有品鑒11-21和兩恢206-1，其余材料介于兩者之間（表7），這與基于CDC值和WDC值的供試材料的抗旱性鑒定結(jié)果基本一致。

2.5 灰色關(guān)聯(lián)度分析

各指標(biāo) DC值與 D值間的關(guān)聯(lián)度大小依次為產(chǎn)量、分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、單株粒重、千粒重、穗長(zhǎng)、莖粗和株高（表8），反映了各指標(biāo)DC值與D值的密切程度，這與各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感性基本吻合。此外，各指標(biāo)DC值與WDC值間的關(guān)聯(lián)度大小依次為分蘗數(shù)、產(chǎn)量、單株粒重、穗粒數(shù)、千粒重、莖粗、穗長(zhǎng)和株高（表8），這與各指標(biāo)DC值與D值的密切程度基本吻合。

2.6 聚類(lèi)分析及抗旱級(jí)別的劃分

在λ=5處將50份供試材料分為5類(lèi)（圖1）。其中第Ⅰ類(lèi)為高度抗旱型材料，有粱豐 141-3和粱豐247-3共2份，占總數(shù)的4%；第Ⅱ類(lèi)為抗旱型材料，共16份，占總數(shù)的32%；第Ⅲ類(lèi)為中等抗旱型材料，共28份，占總數(shù)的56%；第Ⅳ類(lèi)為敏感型材料，共2份，占總數(shù)的4%；第Ⅴ類(lèi)為高度敏感型材料，有品鑒11-21和兩恢206-1共2份，占總數(shù)的4%。

根據(jù)供試材料的抗旱性聚類(lèi)分析及抗旱級(jí)別劃分結(jié)果，對(duì)供試材料抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明（表 9），除莖粗和分蘗數(shù)外，其余指標(biāo)的隸屬函數(shù)值、CDC值、D值和WDC值均隨抗旱級(jí)別的升高而增大。此外，CDC值、D值和WDC值在不同抗旱級(jí)別上的差異較大，可為其他酒用糯高粱材料抗旱級(jí)別的劃分提供依據(jù)。

-2) ·mT Y(kg0.51量產(chǎn)CK0.65eanvarianceanalysis P(g)T GW55.86重粒株.18單CK69itsmtstressandW(g)T 20.24 TG重粒.22 drough千CK23nandS .27 T 3728粒GN穗數(shù)CK10.84 42析分ernormalirrigatioT 4.40性TN異數(shù)蘗差分值CK4.66均materialsund其及值m)T .58定(m13測(cè)標(biāo)waxysorghumCD指粗各莖CK17.36料材粱uor-making高T .55 19糯(cm)用SL酒長(zhǎng)1試穗CK供30.7下件條T 6.82迫(cm)18脅旱PH干高和株CK水222.59灌常Measuredvaluesofallindicesintestedliq2 正號(hào)mber01表Table2編NuGG0.490.6937.43 .66 6218.63 .78 21.18 256096.58 403.954.80.34 1518.47 .23 214 29.03.1016227.5402GG0.240.4843.38 .34 7117.71 .41 24.58 341814.68 393.334.13.51 1318.06 .06 232 26.73.0216196.7403GG0.330.4543.55 .78 6922.62 .42 25.94 245428.99 380.741.18.31 1720.22 .15 302 35.56.8017240.5404GG0.200.4133.71 .92 668.52.09 21.70 189527.54 361.012.058.0913.62 .58 158 28.31.6512206.5605GG0.310.4652.00 .47 6411.99 .62 17.50 338295.80 413.234.07.00 1115.41 .98 299 32.26.3618238.2506GG0.230.4141.97 .02 6910.83 .07 19.25 236684.67 361.932.299.6914.19 .95 263 29.34.4516198.2807GG0.190.2565.91 .79 7215.27 .03 18.03 227064.23 411.201.90.83 1116.88 .21 261 27.90.5417262.5808GG0.150.2040.27 .57 5519.32 .58 23.66 232511.67 391.342.17.25 1921.11 .25 326 34.38.9521283.6209GG0.190.3241.25 .02 6219.89 .70 24.24 281425.98 380.891.21.43 1720.97 .58 321 35.30.3318207.3210GG0.300.3649.92 .13 6010.69 .36 19.85 263905.72 371.462.04.68 1820.64 .53 196 30.55.9414218.7311GG0.190.2852.42 .14 7425.42 .02 28.63 298877.88 371.031.62.79 1719.82 .37 184 26.64.1419233.2712GG0.260.3850.94 .58 6313.52 .51 20.58 364522.08 431.532.33.00 1820.84 .76 246 31.04.1318212.2113GG0.300.4252.63 .47 6217.04 .93 19.55 295280.10 381.271.49.16 1719.16 .68 247 34.72.4321258.5814GG0.240.4641.32 .74 7610.11 .79 19.52 181144.92 331.252.418.8814.78 .78 174 29.70.8712192.4215GG0.230.3458.63 .62 7710.83 .78 18.11 253064.35 371.852.23.77 1519.59 .83 279 31.22.5020219.9316GG0.460.7450.24 .31 7522.24 .87 26.71 189892.24 341.321.89.08 1317.90 .48 277 33.65.1917191.8717GG0.420.7340.75 .86 6919.50 .12 24.58 274305.72 371.351.81.93 1921.03 .36 309 34.20.6823249.6018GG0.310.4266.44 .57 7218.49 .80 20.14 276955.27 390.921.21.58 1215.63 .65 328 36.12.7416214.8219GG0.340.4766.48 .14 7415.60 .09 21.74 258820.75 371.391.79.29 1619.73 .07 309 32.07.2720235.6620GG0.340.4762.35 .08 7214.44 .96 21.34 263585.34 390.781.32.36 1518.69 .74 291 31.90.6320224.0721GG0.310.4667.38 .04 7516.32 .64 19.62 366056.72 412.062.488.9314.22 .33 267 30.47.6416211.9422GG0.280.4043.38 .81 6714.16 .70 24.08 296681.55 401.772.41.75 1418.51 .67 215 29.63.8916191.2723GG0.510.5561.03 .63 7212.71 .52 21.45 336175.54 401.531.78.38 1920.96 .85 206 28.72 185.95221.2324GG0.390.4955.19 .38 6212.42 .40 23.35 333929.03 421.051.88.88 1718.89 .89 322 37.48 159.94224.0925GG0.310.4245.76 .27 7411.99 .53 22.06 205880.16 361.822.84.64 1517.67 .62 321 36.47.6417208.7126GG0.240.3738.03 .07 6719.50 .23 21.05 227618.47 382.022.65.89 1015.69 .97 339 37.09.8721223.2227GG

-2) Y(kg·mT 0.17量產(chǎn)CK0.33P(g)T .06 GW42重粒株單CK65.97 W(g)T .73 14TG重粒千CK21.31 S GNT 03.72 28數(shù)粒穗CK.26 3501TNT 1.12數(shù)蘗分CK1.56m)T 7 (m16.4CD粗莖CK.12 20(cm)T 0 35.7SL長(zhǎng)穗CK.18 38(cm)T 198.64table2PH高株CK0.19ontinued212Cer表號(hào)28續(xù)編NumbGG0.190.37.81 3860.49 .84 1121.38 98.43 28.38 35551.271.559 14.8.19 196 29.8.46 32224.591.112429GG0.180.26.56 4061.43 .86 1220.22 10.69 26.81 39711.061.441 12.4.69 151 27.4.07 31197.551.282230GG0.350.53.24 4872.38 .13 1218.92 34.39 33.28 37341.432.034 10.0.61 141 28.2.65 32176.511.362031GG0.310.59.17 5068.05 .11 1518.46 12.79 26.30 39672.283.248 13.6.91 169 30.3.46 35163.741.271932GG0.260.48.89 5372.30 .89 1525.42 02.21 28.01 38381.671.950 12.6.74 152 29.5.41 39234.891.482433GG0.520.65.80 5769.95 .39 2226.00 08.27 37.04 41461.721.956 17.8.08 194 35.8.66 38231.690.662434GG0.630.75.18 6775.56 .96 2125.86 56.89 35.96 40402.062.487 16.2.12 207 31.6.46 35209.871.142435GG0.360.41.06 6473.64 .03 1620.66 27.77 28.16 36804.945.308 10.4.61 168 29.5.35 34198.310.412136GG0.140.26.33 5864.93 .55 1619.50 23.20 30.42 37971.271.596 11.0.32 162 25.4.94 31215.471.022237GG0.280.36.70 3754.27 .70 1118.34 56.94 33.68 41412.052.414 12.9.61 167 25.2.65 32173.299.941938GG0.430.68.52 6571.57 .14 1320.37 66.86 28.55 40813.724.301 18.2.19 204 19.5.29 30144.569.422039GG0.600.62.72 7175.75 .47 2425.82 41.74 39.63 41172.923.076 18.8.88 194 33.7.42 35209.161.882140GG0.200.27.58 4674.38 .84 1319.76 42.64 23.79 40311.111.409 13.4.64 163 30.8.08 33193.245.782041GG0.320.47.17 4573.48 .47 1624.56 44.02 38.68 41412.042.606 18.8.12 214 27.6.17 34205.795.742242GG0.480.55.72 5675.48 .01 1424.84 96.92 28.92 37951.351.538 15.4.50 180 26.8.72 32224.937.782343GG0.710.78.23 4872.66 .29 1325.42 01.55 25.84 39863.644.747 13.5.09 170 32.5.69 34213.485.582344GG0.510.53.05 5354.62 .21 2728.60 13.84 42.76 44015.085.239 21.1.47 219 38.9.24 40248.751.662545GG0.380.52.95 4069.23 .59 1720.91 54.38 28.77 37982.053.599.91.97 143 26.1.71 33224.345.262446GG0.570.69.11 4471.84 .24 2224.56 85.51 33.74 39413.464.512 13.0.17 165 24.7.49 31183.648.862047GG0.600.64.87 4664.60 .03 1721.81 72.37 19.86 35445.415.767 15.8.69 181 28.9.52 35184.020.632248GG0.420.56.86 5973.81 .02 1523.98 85.79 23.98 40493.754.735 14.3.66 175 31.8.91 36159.739.112349GG0.310.47.75 4568.16 .26 2123.37 50.66 32.29 37403.334.664 12.4.63 158 27.9.06 35203.478.642150GG0.340.48.83 5068.92 .34 1622.26 81.47 28.28 39032.102.694 14.6.98 175 27.7.14 33189.262.9222Average值均平0.408 0.306 0.193 0.086 0.266 0.125 9 0.190.060 0.580 0.481 5 0.220.123 5 0.180.098 0.150 0.090 CV數(shù)系異變0.010 5 1.230.438 1364.40.047 0.192 0.431 3.262 SE誤準(zhǔn)標(biāo).90 13.65 145 13.56 15.82 12.517.38 12.49 10.32 t 0.0001010.000.00010.00010.00010.00010.00010.0001P 0.888 4 0.470.705 0.658 0.967 0.954 0.828 0.594 R數(shù)系關(guān)相

續(xù)表3 Continued table 3

表4 供試酒用糯高粱材料各指標(biāo)抗旱系數(shù)的相關(guān)性Table 4 Correlations of drought resistance coefficients of all indices in tested liquor-making waxy sorghum materials

表5 供試酒用糯高粱材料各指標(biāo)抗旱系數(shù)在不同區(qū)間的分布Table 5 Different distributions of drought resistance coefficients of all indices in tested liquor-making waxy sorghum materials

表6 供試酒用糯高粱材料各指標(biāo)主成分的特征向量及貢獻(xiàn)率Table 6 Eigenvectors and contribution rates of principal components of all indices in tested liquor-making waxy sorghum materials

表7 供試酒用糯高粱材料抗旱性評(píng)價(jià)的CDC值、WDC值及D值Table 7 CDC value, WDC value, and D value of drought resistance evaluation in tested liquor-making waxy sorghum materials

續(xù)表7 Continued table 7

圖1 基于D值的供試酒用糯高粱材料抗旱性系統(tǒng)聚類(lèi)圖Fig. 1 Fuzzy clustering dendrogram of drought resistance in tested liquor-making waxy sorghum materials based on D value

2.7 抗旱指標(biāo)的篩選

分別以D值、CDC值和WDC值為參考序列，對(duì)供試材料各指標(biāo)DC值進(jìn)行逐步回歸分析，得到的3個(gè)回歸方程的決定系數(shù) R2≈1，F(xiàn)檢驗(yàn)均達(dá)極顯著水平（表 10），說(shuō)明回歸方程最優(yōu)，模型擬合度好，預(yù)測(cè)精度高，用這3個(gè)回歸方程進(jìn)行酒用糯高粱材料成株期抗旱性評(píng)價(jià)的效果好。根據(jù)D值與各指標(biāo)DC值的回歸方程可知，在酒用糯高粱資源成株期抗旱性評(píng)價(jià)中，有針對(duì)性地測(cè)定與D值密切相關(guān)的指標(biāo)，如分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和單株粒重，可有效鑒定酒用糯高粱資源的抗旱性，從而使鑒定工作簡(jiǎn)化。此外，相關(guān)分析還表明，供試材料產(chǎn)量、D值、CDC值和WDC值兩兩之間均呈極顯著正相關(guān)。

表9 供試酒用糯高粱材料抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)Table 9 Classification of drought resistance evaluation indices in tested liquor-making waxy sorghum materials

表8 供試酒用糯高粱材料各指標(biāo)DC值與D值和WDC值的關(guān)聯(lián)度及各指標(biāo)權(quán)重Table 8 Correlation degree between DC value of all indices and D value together with WDC value and indices weight in tested liquor-making waxy sorghum materials

表10 供試酒用糯高粱材料抗旱性模型預(yù)測(cè)Table 10 Model predict of drought resistance in tested liquor-making waxy sorghum materials

3 討論

3.1 酒用糯高粱資源成株期抗旱性評(píng)價(jià)方法的選擇

評(píng)價(jià)作物的抗旱性不僅需要選擇合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而且要有適宜的評(píng)價(jià)方法。目前，多方法多指標(biāo)相結(jié)合的手段在作物抗旱性評(píng)價(jià)工作中被普遍采用[27-31]。在作物抗旱性評(píng)價(jià)工作中，大多數(shù)采用等權(quán)重的方法，卻未考慮到各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感程度。本研究采用D值、CDC值和WDC值等綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合單項(xiàng)指標(biāo)抗旱系數(shù)、相關(guān)分析、頻次分析、主成分分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析、隸屬函數(shù)分析、聚類(lèi)分析及逐步回歸分析，對(duì)酒用糯高粱資源的抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，消除因各指標(biāo)單位不同帶來(lái)的影響，同時(shí)結(jié)合指標(biāo)變異系數(shù)來(lái)確定各指標(biāo)在抗旱性評(píng)價(jià)工作中的重要程度，對(duì)與抗旱性密切相關(guān)的指標(biāo)賦予較高的權(quán)重。本研究中以D值、CDC值和WDC值的大小對(duì)供試材料進(jìn)行抗旱性排序，其結(jié)果基本相同，相關(guān)分析表明，供試材料產(chǎn)量、D值、CDC值和WDC值兩兩之間均呈極顯著正相關(guān)，但基于D值的供試材料抗旱性系統(tǒng)聚類(lèi)分析結(jié)果與各材料田間實(shí)際抗旱表現(xiàn)更接近，且產(chǎn)量與D值相關(guān)最密切。因此，以D值為評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法，既考慮了各指標(biāo)的重要性，又考慮到各指標(biāo)間的相互關(guān)系，評(píng)價(jià)結(jié)果客觀、可靠。

3.2 酒用糯高粱資源成株期抗旱性的鑒定

作物抗旱性鑒定的最終落腳點(diǎn)是要?jiǎng)澐止┰嚥牧系目购档燃?jí)，以此來(lái)評(píng)價(jià)其抗旱能力[32]。目前，關(guān)于酒用糯高粱資源成株期抗旱性鑒定的研究還未見(jiàn)報(bào)道。在本研究中，采用D值、CDC值和WDC值對(duì)供試酒用糯高粱材料進(jìn)行抗旱性排序，其抗旱性強(qiáng)的材料有粱豐141-3和粱豐247-3，抗旱性弱的材料有品鑒11-21和兩恢206-1，結(jié)果基本一致。此外，針對(duì)D值，在λ=5處將50份供試酒用糯高粱材料分為5類(lèi)。其中第Ⅰ類(lèi)為高度抗旱型材料，有粱豐141-3和粱豐247-3共2份，占總數(shù)的4%；第Ⅱ類(lèi)為抗旱型材料，共16份，占總數(shù)的32%；第Ⅲ類(lèi)為中等抗旱型材料，共28份，占總數(shù)的56%；第Ⅳ類(lèi)為敏感型材料，共2份，占總數(shù)的4%；第Ⅴ類(lèi)為高度敏感型材料，有品鑒11-21和兩恢206-1共2份，占總數(shù)的4%。因此，本研究篩選出成株期抗旱性強(qiáng)的酒用糯高粱材料粱豐141-3和粱豐 247-3，可為酒用糯高粱抗旱育種、抗旱機(jī)理及干旱調(diào)控緩解機(jī)制的研究提供基礎(chǔ)材料。

3.3 酒用糯高粱資源成株期抗旱指標(biāo)的篩選

作物的抗旱性是復(fù)雜的數(shù)量性狀，是多種機(jī)制、眾多因素共同作用的結(jié)果，最終通過(guò)不同指標(biāo)的一系列反應(yīng)在不同生育時(shí)期表現(xiàn)出來(lái)[29]。因此，選擇合理的指標(biāo)是作物抗旱性鑒定的關(guān)鍵。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在作物抗旱性鑒定方面開(kāi)展了大量研究工作，并針對(duì)不同的作物篩選出了不同的抗旱指標(biāo)[14-16]。然而，在酒用糯高粱方面的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本研究選取與酒用糯高粱資源成株期抗旱性相關(guān)的8個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，將其結(jié)合起來(lái)，從不同層面進(jìn)行分析。其結(jié)果顯示各指標(biāo)受干旱脅迫影響的程度有所不同，且各指標(biāo)間存在一定程度的相關(guān)性。因此，直接利用這些指標(biāo)很難客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各品種的抗旱性，從而影響抗旱鑒定結(jié)果。通過(guò)主成分分析，將原來(lái)8個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成5個(gè)新的相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，使評(píng)價(jià)工作簡(jiǎn)化。通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析，得到各指標(biāo)與D值的密切程度依次為產(chǎn)量、分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、單株粒重、千粒重、穗長(zhǎng)、莖粗和株高，這與各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫反應(yīng)的敏感性及各指標(biāo)與WDC值的密切程度基本吻合，從而增加了評(píng)價(jià)工作的準(zhǔn)確性和全面性。通過(guò)逐步回歸分析，得到與D值密切相關(guān)的指標(biāo)有分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和單株粒重，且產(chǎn)量與分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和單株粒重呈極顯著正相關(guān)。因此，在酒用糯高粱資源成株期抗旱性鑒定中，有針對(duì)性地測(cè)定與D值相關(guān)密切的指標(biāo)，如分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和單株粒重，可有效鑒定酒用糯高粱資源的抗旱性，從而使鑒定工作簡(jiǎn)化。

4 結(jié)論

干旱脅迫對(duì)酒用糯高粱資源成株期各指標(biāo)均有極顯著影響。確定了D值為適宜的抗旱性鑒定方法。篩選出成株期抗旱性強(qiáng)的酒用糯高粱材料粱豐141-3和粱豐 247-3。分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和單株粒重可作為酒用糯高粱資源成株期簡(jiǎn)單、直觀的抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

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（責(zé)任編輯 李莉）

Drought Resistance Identification and Drought Resistance Indices Screening of Liquor-Making Waxy Sorghum Resources at Adult Plant Stage

WANG Can1,2, ZHOU LingBo1,2, ZHANG GuoBing1,2, XU Yan1,2, ZHANG LiYi1, GAO Xu1, GAO Jie1, JIANG Ne1, SHAO MingBo1,2
(1Institute of Upland Food Crops, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang 550006;2Guizhou Liangfeng Agricultural Science and Technology Co., LTD, Guiyang 550006)

【Objective】Drought is one of the major problems for liquor-making waxy sorghum production. Drought resistance identification, indices screening, and cultivar breeding of liquor-making waxy sorghum resources are important for sorghumindustrial development.【Method】The plant height, spike length, culm diameter, tiller number, grain number per spike, 1000-grain weight, grain weight per plant, and yield of 50 liquor-making waxy sorghum materials were measured in the normal irrigation and drought stress treatments in field experiments in rainprotection shed during 2015 and 2016. Drought resistance comprehensive evaluation value (D value), comprehensive drought resistance coefficient (CDC value), weight drought resistance coefficient (WDC value), correlation analysis, frequency analysis, principal component analysis, grey relational analysis, subordinate function analysis, clustering analysis, and stepwise regression analysis were used to identify the drought resistance and to screen drought resistance indices of tested liquor-making waxy sorghum materials at adult plant stage.【Result】Drought stress had significant effects on all indices. Correlation analysis showed that the yield was significantly and positively correlated with tiller number, grain number per spike, grain weight per plant, spike length, culm diameter, and 1000-grain weight but not with plant height. Frequency analysis showed that the sensitive degrees of all indices response to drought stress in turn for yield, grain number per spike, tiller number, grain weight per plant, 1 000-grain weight, culm diameter, spike length, and plant height. Principal component analysis showed that 5 principal components could represent 84.26% of the original data information of liquor-making waxy sorghum drought resistance. The ranks of drought resistance based on the D value, CDC value, and WDC value were similar. Grey relational analysis showed that the correlation degree between DC value of all indices and D value in turn for yield, tiller number, grain number per spike, grain weight per plant, 1000-grain weight, spike length, culm diameter, and plant height, which was similar to the correlation degree between DC value of all indices and WDC value. According to D value clustering analysis, tested liquor-making waxy sorghum materials were divided into 5 drought resistance grades, 2 belonged to grade I, 16 belonged to grade II, 28 belonged to grade III, 2 belonged to grade IV, and 2 belonged to grade V. The subordinate function values of tested indices except for culm diameter and tiller number, CDC value, D value, and WDC value were increased with increase of drought resistance grades. Stepwise regression analysis showed that the tiller number, grain number per spike, and grain weight per plant were closely related to the D value.【Conclusion】Drought stress had significant effects on all indices of liquor-making waxy sorghum resources at adult plant stage. D value was determined as the appropriate method for drought resistance identification. Liangfeng 141-3 and Liangfeng 247-3 were identified as drought resistance liquor-making waxy sorghum materials at adult plant stage, which could provide basic materials for the researches on cultivar breeding, mechanism, and regulation and alleviation mechanism of drought resistance in liquor-making waxy sorghum. The tiller number, grain number per spike, and grain weight per plant could be used as the simple and intuitive identification indices of drought resistance in liquor-making waxy sorghum resources at adult plant stage.

sorghum; adult plant stage; drought resistance; drought resistance indices; comprehensive evaluation

2016-11-01；接受日期：2017-01-12

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃子課題（2014BAD07B02-2-4）、農(nóng)業(yè)部948項(xiàng)目（2014-Z55）、貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目（黔科合NY[2015] 3021-2號(hào)）、貴州省科技抗旱災(zāi)后重建機(jī)動(dòng)項(xiàng)目（黔科合機(jī)農(nóng)字[2013]4025號(hào)）、貴州省高粱工程技術(shù)研究中心建設(shè)項(xiàng)目（黔科合農(nóng)G字[2012]4004號(hào)）

聯(lián)系方式：汪燦，E-mail：wangc.1989@163.com。通信作者邵明波，Tel：0851-83760096；E-mail：563189433@qq.com