王倩，董孔軍，薛亞鵬，劉少雄，王若楠，楊佳琪，陸平，王瑞云，楊天育，劉敏軒

糜子核心種質(zhì)成株期抗旱性鑒定評價與抗旱種質(zhì)篩選

王倩1,3，董孔軍2，薛亞鵬1,3，劉少雄1，王若楠1,3，楊佳琪1，陸平1，王瑞云3，楊天育2，劉敏軒1

1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京 100081；2甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，蘭州 730070；3山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801

【目的】干旱是影響糜子生長發(fā)育及產(chǎn)量的主要制約因素之一，篩選優(yōu)異抗旱資源及鑒定指標(biāo)，為抗旱品種的選育和抗旱分子機(jī)制的研究奠定基礎(chǔ)?！痉椒ā恳?00份糜子核心種質(zhì)資源為研究對象，于2021—2022年在甘肅敦煌連續(xù)開展2年的田間成株期抗旱性鑒定，試驗設(shè)置正常灌水和干旱脅迫2個處理，測定葉面積（leaf area，LA）、主莖直徑（main stem diameter，MSD）、主莖節(jié)數(shù)（number of main stem nodes，NMSN）、主穗長（main panicle length，MPL）、穗下節(jié)間長度（peduncle length，PL）、株高（plant height，PH）、單株草重（straw weight per plant，SWPP）、單株穗重（panicle weight per plant，PWPP）、單株粒重（grain weight per plant，GWPP）、千粒重（thousand grain weight，TGW）和小區(qū)產(chǎn)量（yield per plot，YPP）11個指標(biāo)，采用綜合抗旱系數(shù)（CDTC值）、抗旱指數(shù)（DRI值）和抗旱性度量值（值）對糜子成株期抗旱性進(jìn)行綜合評價?！窘Y(jié)果】在不同水分處理條件下，葉面積、主莖直徑、主莖節(jié)數(shù)、主穗長、穗下節(jié)間長度、株高、單株草重、單株穗重、單株粒重、千粒重和小區(qū)產(chǎn)量11個指標(biāo)在不同種質(zhì)間均表現(xiàn)為顯著差異。干旱脅迫處理下，糜子的生長受到抑制，11個指標(biāo)測定值均較正常灌水處理明顯降低，且小區(qū)產(chǎn)量對干旱脅迫較敏感。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，11個測定指標(biāo)的抗旱系數(shù)間均呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性，其中，單株穗重和單株粒重的相關(guān)性最強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為0.943。主成分分析將11個鑒定指標(biāo)轉(zhuǎn)換成6個主成分，累計方差貢獻(xiàn)率達(dá)80.667%?；贑DTC值、DRI值和值的糜子資源抗旱性排序基本一致。根據(jù)值利用聚類分析將200份糜子種質(zhì)資源抗旱性劃分為4類，第Ⅰ類為強(qiáng)抗旱型有10份，第Ⅱ類為抗旱型有70份，第Ⅲ類為干旱敏感型有81份，第Ⅳ類為干旱極敏感型有39份。株高、單株粒重、單株穗重和主穗長與值的相關(guān)性較高，相關(guān)系數(shù)分別為0.756、0.697、0.696和0.679。通過逐步回歸分析構(gòu)建了糜子成株期抗旱評價的回歸方程：=-1.509+0.3621+0.1742+0.3493+0.3894+0.3075+0.2516+0.2187?！窘Y(jié)論】抗旱性度量值法適宜于糜子成株期抗旱性評價；篩選出巴林左疙塔黍（00000525）、高臺烏糜子（00002677）和民樂紅糜子（00002687）等10份強(qiáng)抗旱性材料；株高、單株穗重和主穗長可作為糜子成株期抗旱性鑒定的主要指標(biāo)。

糜子；大田成株期；抗旱鑒定；抗旱種質(zhì)篩選

0 引言

【研究意義】糜子（L.）屬禾本科黍?qū)?，是中國長城沿線地區(qū)的重要糧食作物[1-2]。糜子起源于中國，為粟類作物中最早馴化的作物之一，種植歷史已有10 000余年[3]。糜子為淺根系作物，具有蒸騰速率低、生長周期短（60—90 d）和水分利用效率高等特點(diǎn)，能夠在干旱、鹽堿、瘠薄等極端環(huán)境條件中生存[4-5]，是我國北方干旱省份的特色作物，其在旱作可持續(xù)生態(tài)農(nóng)業(yè)和作物生態(tài)多樣性建設(shè)中意義重大[6-7]。在亞洲、歐洲和非洲的許多國家，糜子是人類飲食的重要組成部分[8-9]。近年來，全球氣候變化幅度較大，水資源表現(xiàn)為地域不均勻分布，導(dǎo)致中國的干旱頻率和范圍逐漸加大，致使經(jīng)濟(jì)損失和糧食減產(chǎn)現(xiàn)象越來越嚴(yán)重[10]。糜子多分布在中國干旱和半干旱地區(qū)，在長期種植中形成了類型豐富的抗旱種質(zhì)，并積累了優(yōu)異抗旱基因資源，因此，鑒定糜子種質(zhì)資源成株期抗旱性，篩選糜子優(yōu)異抗旱種質(zhì)資源和基因資源，對于選育抗旱糜子品種和開展抗旱機(jī)理研究具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】作物抗旱性是一個受多個基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀，具有可以忍受干旱而減少損害和減產(chǎn)的一種特征[11]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在小麥[12-13]、水稻[14]、棉花[15]、大麥[16-18]、高粱[19]、谷子[20]、綠豆[21]等作物抗旱性鑒定評價方面已經(jīng)做了很多工作，涵蓋芽期、苗期和成株期等多個生長發(fā)育階段，鑒定了一批優(yōu)異抗旱種質(zhì)資源，為作物抗旱遺傳育種提供支撐。目前，在糜子上主要對芽期和苗期抗旱性的形態(tài)指標(biāo)、生理生化指標(biāo)等多角度進(jìn)行了鑒定、篩選及資源等級劃分[22-24]，并且糜子因品種、生育時期不同其抗旱性也存在顯著差異，有些糜子資源在芽期抗旱性強(qiáng)，卻在苗期對干旱較為敏感[25]。而糜子成株期抗旱性鑒定研究報道較少。何繼紅等[26]研究認(rèn)為小區(qū)產(chǎn)量、千粒重、旗葉面積和單株有效穗數(shù)可作為成株期抗旱鑒定指標(biāo)。劉寧等[27]在大田環(huán)境下鑒定199份糜子農(nóng)家種種質(zhì)資源成株期的抗旱性，獲得24份一級抗旱品種。【本研究切入點(diǎn)】近年來，前人研究選用材料較少，地理來源不廣，材料代表性不強(qiáng)，而成株期抗旱性鑒定結(jié)果更貼近生產(chǎn)，因此，對不同地理來源且能全面代表糜子遺傳多樣性的各類資源開展成株期抗旱研究十分必要?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究基于前期構(gòu)建的糜子核心種質(zhì)，從中選取來源于國內(nèi)18個省份的200份代表性資源為研究對象，在甘肅敦煌采用自然干旱脅迫法開展連續(xù)2年的大田抗旱鑒定，采用多種評價方法對糜子資源的葉面積、主莖直徑、主莖節(jié)數(shù)、主穗長、穗下節(jié)間長度、株高、單株草重、單株穗重、單株粒重、千粒重和小區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行抗旱評價，篩選出旱地高效利用材料，建立糜子抗旱評價指標(biāo)體系，為選育糜子抗旱品種、開展抗旱機(jī)制研究及抗旱評價標(biāo)準(zhǔn)建立等方面提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試材料為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小宗作物課題組構(gòu)建的516份糜子核心種質(zhì)中根據(jù)表型鑒定和測序結(jié)果挑選的200份代表性種質(zhì)，來源于國內(nèi)18個?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）（圖1和附表1）。

圖1 不同?。ㄊ?、自治區(qū)）參試材料數(shù)量

1.2 試驗方法

2021年和2022年于年降水量不足40 mm的甘肅省敦煌抗旱鑒定試驗基地進(jìn)行，設(shè)置正常灌水和干旱脅迫2個處理，以正常灌水處理為對照，每個處理3次重復(fù)，小區(qū)面積為0.75 m2（2行區(qū)，行寬25 cm，行長1.5 m）。干旱脅迫處理全生育期澆水1次，正常灌水處理全生育期灌水5次，每次灌水漫過所有試驗材料且不大面積積水。在2021年和2022年的3月27日和4月11日進(jìn)行統(tǒng)一飽灌，保證苗全。播種前需要翻耕整地，并按照當(dāng)?shù)匾?guī)定水平一次性施足底肥，整個生長發(fā)育階段不追肥，人工手鋤開溝播種。水旱處理間設(shè)至少4 m寬防滲帶。灌漿期標(biāo)記5株生長正常單株，測量葉面積。成熟后按單株收獲標(biāo)記株，分別測量主穗長、穗下節(jié)間長度、株高、主莖直徑、主莖節(jié)數(shù)；風(fēng)干后，合并稱量穗重、草重，折算單株穗重、單株草重；脫粒、清選后測定粒重，折算單株粒重，計算千粒重；成熟期及時收獲，脫粒、清選后稱量小區(qū)產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

以2021年和2022年數(shù)據(jù)平均值為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用綜合抗旱系數(shù)（comprehensive drought tolerance coefficient，CDTC）、抗旱指數(shù)（drought resistance index，DRI）及抗旱性度量值法對供試材料抗旱性進(jìn)行鑒定評價。計算公式如下：

抗旱系數(shù)DTC=干旱脅迫性狀值/正常灌水性狀值（1）

綜合抗旱系數(shù)CDTC=(n個指標(biāo)的抗旱系數(shù)之和)/n （2）

式（3）中，是供試品種干旱脅迫處理產(chǎn)量，是供試品種正常灌水處理產(chǎn)量，是供試品種正常灌水處理平均產(chǎn)量，是供試品種干旱脅迫處理平均產(chǎn)量。

基于主成分分析，采用隸屬函數(shù)分析對200份材料的抗旱系數(shù)按照公式（4）計算綜合指標(biāo)隸屬函數(shù)值，式中，(X)表示供試品種第個綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，X為供試品種第個綜合指標(biāo)的測定值，max為供試品種第個綜合指標(biāo)的最大值，min是供試品種第個綜合指標(biāo)的最小值。

主成分分析按照公式（5）計算權(quán)重，式中，W表示第個綜合指標(biāo)的權(quán)重，P表示第個綜合指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率。

根據(jù)公式（6）計算抗旱性度量值，對糜子種質(zhì)資源進(jìn)行成株期抗旱性綜合評價。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel整理和分析數(shù)據(jù)，用SPSS 26.0進(jìn)行主成分分析和逐步回歸分析，用R studio進(jìn)行相關(guān)性分析和聚類分析。

2 結(jié)果

2.1 糜子資源的代表性及其指標(biāo)測定值分析

表1顯示，在正常灌水和干旱脅迫不同水分處理條件下，株高、穗下節(jié)間長度、主莖直徑、主莖節(jié)數(shù)、主穗長、葉面積、單株草重、單株穗重、單株粒重、千粒重和小區(qū)產(chǎn)量11個指標(biāo)在不同種質(zhì)間均表現(xiàn)為顯著差異，2個處理下，變異系數(shù)為0.05—0.43，說明所選糜子種質(zhì)資源類型豐富，可以用于抗旱性鑒定。與正常灌水相比，干旱脅迫下所測11個指標(biāo)均顯著下降，配對樣本檢驗分析發(fā)現(xiàn)2個處理條件下的測定指標(biāo)均為極顯著差異。同時，參試糜子資源在2個處理條件下的相關(guān)系數(shù)為0.537—0.910，表明所有測定指標(biāo)對干旱響應(yīng)的敏感程度有所不同，其中，小區(qū)產(chǎn)量在正常灌水和干旱脅迫下的變異系數(shù)最大（0.40和0.43），對干旱脅迫最敏感，而主莖節(jié)數(shù)在正常灌水和干旱脅迫下變異系數(shù)最?。?.05和0.05），受干旱脅迫的影響相對最小。

2.2 各性狀抗旱系數(shù)與相關(guān)性分析

測定指標(biāo)抗旱系數(shù)值的描述性統(tǒng)計顯示（表2），不同材料同一性狀指標(biāo)的抗旱系數(shù)存在較大差異。此外，不同指標(biāo)的抗旱系數(shù)值變化較大，變異系數(shù)為0.037—0.253，表明所測定指標(biāo)對于干旱脅迫反應(yīng)的響應(yīng)程度各不相同。

相關(guān)性分析表明（圖2），每個指標(biāo)間緊密相關(guān)，各指標(biāo)都與至少一個其他指標(biāo)有顯著或極顯著相關(guān)性。其中，穗下節(jié)間長度與主莖節(jié)數(shù)和主穗長呈極顯著正相關(guān)，與株高呈顯著正相關(guān)，與小區(qū)產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)；主莖節(jié)數(shù)與主穗長和株高呈極顯著正相關(guān)，與葉面積呈顯著正相關(guān)，與單株草重呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)；主穗長與葉面積、株高、千粒重、單株穗重和單株粒重呈極顯著正相關(guān)，與主莖直徑呈顯著正相關(guān)；葉面積與株高和主莖直徑呈極顯著正相關(guān)，與單株草重呈顯著正相關(guān)；株高與主莖直徑、千粒重、單株穗重、單株粒重和小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；主莖直徑與單株穗重、單株粒重和單株草重呈顯著正相關(guān)；千粒重與單株穗重、單株粒重和小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；單株穗重與單株粒重、小區(qū)產(chǎn)量和單株草重呈極顯著正相關(guān)，且單株穗重和單株粒重的相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)為0.943；單株粒重與小區(qū)產(chǎn)量和單株草重呈極顯著正相關(guān)。

2.3 抗旱系數(shù)主成分分析

為綜合評價糜子種質(zhì)資源成株期的抗旱性，對所測定11個性狀的抗旱系數(shù)值進(jìn)行主成分分析，按照累積貢獻(xiàn)率大于80%的原則，提取了6個主成分（表3），前6個主成分的貢獻(xiàn)率分別為29.174%、16.487%、11.105%、8.966%、7.595%和7.340%，累積貢獻(xiàn)率為80.667%，即，將11個指標(biāo)轉(zhuǎn)化為6個新的綜合抗旱性指標(biāo)。通過分析6個主成分，第1主成分在單株粒重、單株穗重、株高、主穗長、小區(qū)產(chǎn)量和千粒重有較高載荷，第2主成分在主莖節(jié)數(shù)有較高載荷，第3主成分在單株草重有較高載荷，第4主成分在穗下節(jié)間長度有較高載荷，第5主成分在主莖直徑有較高載荷，第6主成分在葉面積有較高載荷。

表1 正常灌水和干旱脅迫處理條件下參試糜子資源各測定指標(biāo)差異分析

PH：株高；PL：穗下節(jié)間長度；MSD：主莖直徑；NMSN：主莖節(jié)數(shù)；MPL：主穗長；LA：葉面積；SWPP：單株草重；PWPP：單株穗重；GWPP：單株粒重；TGW：千粒重；YPP：小區(qū)產(chǎn)量。WW：正常灌水處理；DS：干旱脅迫處理。**表示在＜0.01水平差異顯著。下同

PH: Plant height; PL: Peduncle length; MSD: Main stem diameter; NMSN: Number of main stem nodes; MPL: Main panicle length; LA: Leaf area; SWPP: Straw weight per plant; PWPP: Panicle weight per plant; GWPP: Grain weight per plant; TGW: Thousand grain weight; YPP: Yield per plot. WW: normal water supply treatments; DS: drought stress treatments. **: significantly different at＜0.01. The same as below

表2 干旱脅迫下各性狀抗旱系數(shù)描述性統(tǒng)計

DTC_PH、DTC_PL、DTC_MSD、DTC_NMSN、DTC_MPL、DTC_LA、DTC_SWPP、DTC_PWPP、DTC_GWPP、DTC_YPP和DTC_TGW分別表示株高、穗下節(jié)間長度、主莖直徑、主莖節(jié)數(shù)、主穗長、葉面積、單株草重、單株穗重、單株粒重、小區(qū)產(chǎn)量和千粒重的抗旱系數(shù)

2.4 綜合抗旱性鑒定評價

基于CDTC值、DRI值和值3種不同的方法，對200份糜子種質(zhì)抗旱性進(jìn)行鑒定評價（附表2），發(fā)現(xiàn)CDTC值、DRI值和值分別介于0.765—1.083、0.271—4.252和0.256—0.692，平均值分別為0.891、1.062和0.474。以CDTC值、DRI值和值對200個糜子種質(zhì)資源的抗旱性強(qiáng)弱進(jìn)行排序，由表4可知在排名前10的材料中，黃糜子（51）在3種方法中均表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗旱能力。進(jìn)一步分析CDTC值、DRI值與值的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)兩兩之間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（表5），說明3種綜合評價方法的結(jié)果基本一致。值法同時考慮到了各個指標(biāo)的重要性及其之間的相關(guān)關(guān)系，更能客觀地反映糜子資源在自然條件下的真實抗旱能力。

2.5 聚類分析

基于值將200份糜子種質(zhì)資源利用R Studio進(jìn)行聚類分析，可將其分為4大類（圖3，附表2）。第Ⅰ類包含10份材料（表4），占總數(shù)的5%，值為0.625—0.692，為強(qiáng)抗旱型種質(zhì)；第Ⅱ類包含70份材料，占總數(shù)的35%，值為0.493—0.620，為抗旱型種質(zhì)；第Ⅲ類包含81份材料，占總數(shù)的40.5%，值為0.407—0.490，為干旱敏感型種質(zhì)；第Ⅳ類包含39份材料，占總數(shù)的19.5%，值為0.256—0.403，為干旱極敏感型種質(zhì)。

2.6 抗旱鑒定指標(biāo)篩選

表6結(jié)果顯示，糜子種質(zhì)資源11個性狀的DTC值與值相關(guān)性均為極顯著水平，其中株高、單株粒重、單株穗重和主穗長與值的相關(guān)性較高，相關(guān)系數(shù)分別為0.756、0.697、0.696和0.679。以值為因變量，對所有測定指標(biāo)抗旱系數(shù)值進(jìn)行逐步回歸分析，構(gòu)建糜子成株期抗旱評價的回歸方程：=-1.509+ 0.3621+0.1742+0.3493+0.3894+0.3075+0.2516+0.2187，其中，代表值，1、2、3、4、5、6、7分別代表株高、穗下節(jié)間長度、主莖直徑、主莖節(jié)數(shù)、主穗長、單株穗重和千粒重，回歸方程的決定系數(shù)2=0.994。在評價糜子資源成株期抗旱性時，利用此回歸方程，通過有選擇地測量與值緊密相關(guān)的抗旱指標(biāo)，能有效評價糜子資源成株期抗旱性，從而減少田間鑒定工作。綜合相關(guān)性分析和回歸分析表明，株高、單株穗重和主穗長可作為糜子成株期簡單、直觀的抗旱評價指標(biāo)。

表3 參試糜子資源11個指標(biāo)主成分的特征向量及貢獻(xiàn)率

表4 基于CDTC值、DRI值和D值抗旱性強(qiáng)的前十個資源列表

表5 CDTC值、DRI值與D值的相關(guān)性

Ⅰ：強(qiáng)抗旱型；Ⅱ：抗旱型；Ⅲ：干旱敏感型；Ⅳ：干旱極敏感型

表6 各指標(biāo)DTC值與D值的相關(guān)性

3 討論

在全球氣溫不斷升高的背景下，干旱災(zāi)害的發(fā)生頻率與強(qiáng)度也在逐步增加。由于氣候變化和人為因素的影響等原因，中國西部干旱地區(qū)目前仍處于干旱天氣頻繁發(fā)生期；同時因為土地資源有限、開發(fā)不合理使許多耕地受到了不同程度的破壞。糜子作為小宗作物，抗旱耐瘠薄，適應(yīng)性廣，水分利用效率高，在作物抗旱性研究領(lǐng)域具有非常廣闊的研究價值。

3.1 不同生育時期糜子的抗旱性

作物的抗旱性由環(huán)境脅迫與作物自身抗旱遺傳性交互作用而成，不同生育時期的抗旱機(jī)理不同，因此，不同時期采用的鑒定方法不同。對于糜子抗旱性評價時期，前人研究主要集中在芽期和苗期，關(guān)于成株期研究較少。糜子芽期和苗期通常采用PEG6000模擬干旱環(huán)境法進(jìn)行抗旱鑒定[22-25]，此法操作過程簡單、周期短、不易受外界環(huán)境影響。成株期抗旱性鑒定的優(yōu)勢在于可以對作物在干旱條件下不同生長發(fā)育階段內(nèi)生長情況和產(chǎn)量的變化進(jìn)行綜合研究，使得評價作物抗旱性時更加全面、準(zhǔn)確[28]。成株期抗旱性鑒定通常采用大田干旱脅迫法[26-27]，此法操作簡單容易，無須特殊設(shè)備，鑒定結(jié)果更接近實際生產(chǎn)情況，但對環(huán)境要求比較高。本研究在甘肅敦煌進(jìn)行試驗，該地年降水量少、日蒸發(fā)量大，鑒定環(huán)境優(yōu)越，更能準(zhǔn)確評價糜子資源的實際抗旱性。

3.2 糜子成株期抗旱性綜合評價方法

作物抗旱性評價主要是從生物學(xué)角度來研究作物本身的生理生化特性及其對干旱脅迫的響應(yīng)，在對某一特定作物進(jìn)行抗旱性鑒定時難以找到準(zhǔn)確、全面、可靠、符合其自身特性的評價方法，同時也無法尋找出單一指標(biāo)來全面準(zhǔn)確地評價其抗旱能力[29]。因此，應(yīng)利用多項指標(biāo)相結(jié)合進(jìn)行綜合評價的手段來對作物的抗旱能力進(jìn)行評估。近年來，運(yùn)用相關(guān)性分析、主成分分析、隸屬函數(shù)分析和聚類分析等綜合評價相結(jié)合的方法在胡麻[30]、谷子[31]、大豆[32]、高粱[33]等作物成株期抗旱性評價研究中應(yīng)用廣泛。在糜子中，何繼紅等[26]利用隸屬函數(shù)分析、聚類分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析綜合評價了56份糜子成株期的抗旱性。WANG等[34]鑒定了糜子成株期的9個指標(biāo)運(yùn)用相關(guān)性分析、主成分分析和逐步回歸分析等方法綜合評價了11份糜子資源的抗旱性。本研究結(jié)合各指標(biāo)抗旱系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析和逐步回歸分析等多種方法，并基于CDTC值、DRI值和值對200份糜子核心種質(zhì)資源進(jìn)行抗旱性綜合分析。本研究發(fā)現(xiàn)3種評價方法的排序結(jié)果基本一致，這與李忠旺等[35]和王興榮等[36]研究結(jié)果相似。因此，以值進(jìn)行綜合評價既考慮了各指標(biāo)的重要性，又考慮了其之間的相互作用關(guān)系，更能準(zhǔn)確評價糜子種質(zhì)資源田間實際抗旱能力。

3.3 糜子成株期抗旱指標(biāo)

作物的抗旱性非常復(fù)雜，且與作物相關(guān)的抗旱性指標(biāo)非常多，因此，如能鑒定出一批可以較好反映該作物抗旱性的指標(biāo)，對于快速精確地鑒定作物抗旱性有益，可為培育抗旱品種提供依據(jù)。本研究通過連續(xù)2年的大田干旱試驗，測定了11個與糜子種質(zhì)成株期抗旱性相關(guān)的重要指標(biāo)，通過不同方法分析發(fā)現(xiàn)，所測指標(biāo)對于干旱脅迫影響的敏感程度有所不同，并且各指標(biāo)之間相關(guān)性顯著。選取的指標(biāo)間一般會有顯著或極顯著的相關(guān)性，容易使鑒定結(jié)果與實際抗旱性出現(xiàn)偏差[37]。而主成分分析可以降低各指標(biāo)間信息的重疊，且展現(xiàn)出綜合指標(biāo)重要性的差異，有助于客觀準(zhǔn)確地評價糜子種質(zhì)的抗旱性。本研究通過主成分分析將測定的11個指標(biāo)轉(zhuǎn)化為6個新的獨(dú)立綜合指標(biāo)，可解釋80.667%的表型變異；綜合值的逐步回歸分析和相關(guān)性分析說明11個指標(biāo)均與值關(guān)系密切，鑒定出主穗長、單株穗重和株高可作為糜子種質(zhì)資源成株期抗旱性評價指標(biāo)。WANG等[34]認(rèn)為單株穗重和株草重為糜子成株期抗旱性的鑒定指標(biāo)。田宏先等[38]認(rèn)為與糜子成株期抗旱性關(guān)系最密切的指標(biāo)是穗長和穗質(zhì)量。何繼紅等[26]認(rèn)為要鑒定糜子成株期抗旱性的主要指標(biāo)是單株有效穗數(shù)、千粒重、旗葉面積和小區(qū)產(chǎn)量。

4 結(jié)論

干旱脅迫使糜子成株期的各項指標(biāo)均顯著降低?？购敌远攘恐捣ㄟm宜于糜子成株期抗旱性評價。200份糜子種質(zhì)資源劃分為4種類型，強(qiáng)抗旱型、抗旱型、干旱敏感型和干旱極敏感型，其中巴林左疙塔黍（00000525）、高臺烏糜子（00002677）和民樂紅糜子（00002687）等10份資源抗旱性最強(qiáng)，可作為糜子抗旱品種選育的參考資源。株高、單株穗重和主穗長可作為糜子成株期抗旱鑒定評價的重要指標(biāo)。

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Identification and Evaluation of Drought Tolerance and Screening of Drought-Tolerant Germplasm for Core Germplasms in Proso Millet at Adult Stage

WANG Qian1,3, DONG KongJun2, XUE YaPeng1,3, LIU ShaoXiong1, WANG RuoNan1,3, YANG JiaQi1, LU Ping1, WANG RuiYun3, YANG TianYu2, LIU MinXuan1

1Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081;2Crop Research Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070;3College of Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, Shanxi

【Objective】Drought is one of the major constraints influencing on the growth, development, and yield of proso millet. To screen excellent drought-tolerant accessions and identification indicators will promote the drought-tolerant varieties breeding and drought tolerance molecular mechanisms analysis of proso millet.【Method】In this study, 200 core germplasm accessions of proso millet were used to identify field drought tolerance at adult stage in 2021-2022 at Dunhuang, Gansu province, with two treatments of normal irrigation and drought stress. Eleven morphological indicators, such as leaf area (LA), main stem diameter (MSD), number of main stem nodes (NMSN), main panicle length (MPL), peduncle length (PL), plant height (PH), straw weight per plant (SWPP), panicle weight per plant (PWPP), grain weight per plant (GWPP), thousand grain weight (TGW), and yield per plot (YPP) were determined. Comprehensive drought tolerance coefficient (CDTC value), drought resistance index (DRI value), and drought resistance comprehensive evaluation value (value) were combined to identify the drought tolerance of proso millet at adult stage.【Result】There were significant differences in all eleven indexes among different accessions under different water treatments, including leaf area, main stem diameter, number of main stem nodes, main panicle length, peduncle length, plant height, straw weight per plant, panicle weight per plant, grain weight per plant, thousand grain weight, and yield per plot. The growth of proso millet was inhibited under drought stress treatments. Compared with the normal irrigation treatments, all the eleven indexes under drought treatments were significantly reduced, and yield per plot was more sensitive to drought treatments. The correlation analysis found that certain degrees of correlation existed among the drought tolerance coefficients of all traits, the correlation between panicle weight per plant and grain weight per plant was strongest, with a correlation coefficient of 0.943. Eleven evaluation indexes were converted into six comprehensive indexes by principal component analysis, with a cumulative variance contribution of 80.667%. The drought tolerance ranking of proso millet accessions based on CDTC value, DRI value andvalue was generally consistent. The 200 proso millet accessions were classified into four categories according tovalue cluster analysis, 10 of cluster Ⅰ were highly drought tolerant, 70 of cluster Ⅱ were drought tolerant, 81 of cluster Ⅲ were drought sensitive, and 39 of cluster Ⅳ were highly drought sensitive. Plant height, grain weight per plant, panicle weight per plant and main panicle length were highly correlated withvalue, with correlation coefficients of 0.756, 0.697, 0.696 and 0.679, respectively. The regression equation for the drought tolerance evaluation was constructed by stepwise regression analysis:=-1.509+0.3621+0.1742+0.3493+0.3894+0.3075+ 0.2516+0.2187.【Conclusion】The drought resistance comprehensive evaluation value method could be suitable for evaluating the drought resistance of proso millet at adult stage. Ten accessions with highly drought tolerance, such as Balinzuogedashu (00000525), Gaotaiwumizi (00002677) and Minlehongmizi (00002687). Plant height, panicle weight per plant and main panicle length could be used as primary evaluation indexes for drought tolerance of proso millet at adult stage.

proso millet; adult stage in the field; drought tolerance identification; drought tolerant germplasm screening

2023-04-28；

2023-06-12

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-06-14.5-A2）、農(nóng)作物種質(zhì)資源保護(hù)與利用專項（2022NWB036-06）、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程

王倩，E-mail：457836483@qq.com。董孔軍，E-mail：broommillet@163.com。王倩和董孔軍為同等貢獻(xiàn)作者。通信作者劉敏軒，E-mail：liuminxuan@caas.cn。通信作者楊天育，E-mail：13519638111@163.com

（責(zé)任編輯 李莉）