大豆苗期耐荫性综合评价及其鉴定指标的筛选

【目的】探讨不同基因型大豆苗期的耐荫性,筛选出苗期耐荫性快速鉴定指标,为耐荫大豆品种的鉴定、选育提供依据和材料基础。【方法】通过设置正常光照(1 000μmol·m-2·s-2)和弱光(400μmol·m-2·s-2)两种光照环境,在植株生长到20 d时,考察19个参试大豆材料苗期的24个形态、生物量及生理指标,包括株高(plant height,PH)、茎粗(stem diameter,SD)、主茎节数(nodes of main stem,HN)、下胚轴长(hypocotyl length,HL)、叶面积(leaf area,LA)、叶片厚度(leaf thickness,LT)等形态指标,植株各部分干重及总干重,叶绿素a(chlorophyⅡa,Chla)等光合色素含量,净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)、蒸腾速率(transpiration rate,Tr)等光合特征参数,实际荧光(the initial fluorescence(light),Fo′)、最大荧光(maximum fluorescence(light),Fm′)等叶绿素荧光参数,以各性状的耐荫系数(处理性状值/对照性状值)作为衡量参试材料耐荫性的指标,应用主成分分析法、隶属函数法、聚类分析和逐步回归分析方法,对大豆苗期的耐荫性进行综合评价。【结果】与对照相比,经弱光处理后,参试材料苗期的各性状变化趋势及幅度不同。通过对24个形态生理指标的相关性分析发现,各指标间都有不同程度的相关性,有的性状间的相关性达到了显著或极显著水平。采用主成分分析将24个单项指标转换为6个相互独立的综合指标,其贡献率分别为30.50%、21.24%、12.00%、10.71%、8.02%和5.18%,代表了全部数据87.65%的信息量。利用隶属函数法计算综合耐荫评价值(D),并对其进行聚类分析,按照耐荫性强弱将19个参试大豆材料划分为3类,即强耐荫型(第Ⅰ类)2个材料、中度耐荫型(第Ⅱ类)5个材料、不耐荫类型(第Ⅲ类)12个材料。进一步通过逐步回归建立了以叶片干重(leaf dry weight,LDW)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、株高和暗下最大荧光产量(maximum fluorescence(dark),Fm)为指标的大豆苗期耐荫性评价数学模型:D=-0.301+0.419LDW+0.169Gs+0.031PH+0.255Fm(R2=0.959),利用建立的最优回归方程对供试材料进行预测,结果与综合评价值(D)基本一致,表明这4个单项指标建立的回归方程用于大豆苗期耐荫性评价具有可行性。综合聚类和逐步回归结果发现,强耐荫类型材料的LDW、Gs、Fm中等,而PH较高,该类型材料的这4个单项指标的耐荫系数均高于其他类型材料。【结论】采用多元统计方法对大豆苗期耐荫性进行评价是可行的。在相同处理条件下,通过测定LDW、Gs、PH和Fm 4个鉴定指标,可进行大豆苗期耐荫性强弱的快速鉴定和预测。