21份材料中20份是依据前期对我国保存的绿豆种质抗旱鉴定结果选出, 经2011— 2013年芽期、苗期抗旱性鉴定, 其抗性存在差异, 由中国农业科学院作物科学研究所提供种子; 1份是从印度引进的绿豆品种, 由河北省农林科学院粮油作物研究所提供。

采用盆栽法, 在中国农业科学院作物科学研究所温室内进行。每盆(30 cm× 25 cm× 25 cm)装土3.5 kg, 盆土由壤土、育苗土1∶ 1混合而成。随机区组排列, 2014年11月18日, 每盆浇水2 L, 播种10粒, 覆土1 kg, 三出复叶后每盆定苗6株。对照和处理各3次重复。温室采用暖风升温, 温度范围在18~35℃之间, 下午16:00— 20:00, 开启补光灯, 以保证绿豆正常生长所需要的光照。2014年12月22日和2015年1月5日(开花前)分别浇水1 L、2 L, 之后停止浇水, 开始旱胁迫; 对照于2015年1月16日、1月29日、2月17日继续分别浇水2 L, 保证其正常生长所需水分, 3月2日考种收获。

采用称重法测定叶片相对含水量。称量叶片鲜重(Wf), 将叶片浸入蒸馏水中吸水饱和24 h。取出叶片用吸水纸吸干表面水分, 称饱和重量(Wt), 再将样品烘干, 称叶片干重(Wd)。叶片相对含水量(RWC)=(Wf-Wd)/(Wt-Wd)× 100%^[29]。

采用便携式叶绿素仪(SPAD-502)测定叶绿素含量。叶片对不同波长光的吸收量是不同的, SPAD-502通过测量650 nm和940 nm两种波长范围内的透光系数来确定当前叶片中叶绿素相对含量。

参考《绿豆种质资源描述规范和数据标准》^[30], 分别考察株高、总荚数等性状。收获时先将绿豆荚、地上部分别置不同的纸袋中, 然后将根挖出用水冲洗干净放入另外纸袋。将绿豆荚, 地上部分及根置烘箱中, 于105℃杀青30 min, 80℃烘48 h, 至恒重时测定干物质量^[29]。

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0软件统计分析数据。

分别采用抗旱系数、抗旱指数和隶属函数综合评价方法评价抗旱性。

抗旱系数^[10](drought resistance coefficient): DC= Y_D/Y_W

抗旱指数^[12](drought resistance index): DI=DC× Y_D/Y_AD

式中, Y_D、Y_W分别为干旱胁迫、正常灌水的单株产量, Y_AD为全部供试材料干旱胁迫条件下的单株产量平均值

隶属函数综合评价^[17]是对绿豆种质成株期抗旱性的评价, 若所用指标与抗旱性呈正相关, U(X_ij) =(X_ij-X_jmin) /(X_jmax-X_jmin), 反之, U(X_ij) =1- (X_ij-X_jmin) /(X_jmax-X_jmin), X_i= Σ U(X_ij) /n。式中, X_ij为某一材料某指标的实测值, X_jmax为该指标的最大值, X_jmin为该指标的最小值。U(X_ij)为i材料j性状的隶属值。X_i为i材料的平均隶属值, n为测定指标数, X_i值越大, 表明该材料抗旱性越强。

参考绿豆芽期分级标准^[27], 将绿豆成株期抗旱性分为5个等级。1级为高抗(high, resistance, HR), X_i≥ 0.8; 2级为抗(resistance, R), 0.6≤ X_i< 0.8; 3级为中抗(moderate resistance, MR), 0.4≤ X_i< 0.6; 4级为敏感(susceptibility, S), 0.2≤ X_i< 0.4; 5级为极敏感(high susceptibility, HS), X_i< 0.2。

根据抗旱系数(DC)和抗旱指数(DI)的分级标准, 1级为高抗(high resistance, HR), X_i≥ 0.8; 2级为抗(resistance, R), 0.7≤ X_i< 0.8; 3级为中抗(moderate resistance, MR), 0.6≤ X_i< 0.7; 4级为敏感(susceptibility, S), 0.5≤ X_i< 0.6; 5级为极敏感(high susceptibility, HS), X_i< 0.5。

在12个考察性状中, 除旱胁迫平均根冠比略大于对照之外, 其余11项的旱胁迫平均值均小于对照(表1)。旱胁迫与对照相比, 单株产量下降34.95%, 单株荚重、单株粒数、单株地上部生物量、单株生物量、单株有效荚数、单株无效荚数、单株根重分别减少41.82%、41.53%、39.19%、38.94%、30.95%、73.31%和34.62%, 根冠比增加7.04%, 株高降低11.99%, 叶绿素含量下降8.99%, 相对含水量减少19.32%。旱胁迫条件下, 变异系数变化于13.60~49.29之间, 平均为20.37; 在灌水条件下, 变异系数变幅为3.03~43.22之间, 平均为19.01。多数性状旱胁迫下变异大于对照, 旱胁迫处理变异系数均大于13.00%。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 绿豆种质在干旱和对照条件下的性状比较 Table 1 Comparisons of mungbean germplasm traits under drought and control conditions

表1 绿豆种质在干旱和对照条件下的性状比较 Table 1 Comparisons of mungbean germplasm traits under drought and control conditions

由表2看出, 旱胁迫条件下, 单株产量与单株地上部生物量、单株荚重、单株粒数、单株生物量呈极显著正相关, 与株高呈显著正相关, 与其他性状相关性差。在灌水条件下, 单株产量与单株地上部生物量、单株荚重、单株生物量、单株根重、株高呈极显著正相关, 与单株粒数呈显著正相关, 与根冠比呈显著负相关, 与其他性状相关性差。说明单株产量在两种处理条件下都与单株地上部生物量、单株生物量、单株荚重、单株粒数、株高密切相关, 而在对照条件下还与根冠比、单株根重相关。进一步分析发现, 抗旱系数与旱胁迫下的单株地上部生物量、单株生物量、单株荚重、单株粒数和单株有效荚数与对照各性状之比呈极显著正相关, 与根冠比之比呈极显著负相关, 与其他性状比值相关性差。说明抗旱系数及上述6个性状在旱胁迫与对照之比值可作为绿豆成株期抗旱性鉴定适宜指标。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 干旱和对照条件下各性状（比值）与单株产量（比值）的相关系数 Table 2 Correlation coefficients between yield(ratio) and agronomic traits(ratio) under drought and control conditions

表2 干旱和对照条件下各性状（比值）与单株产量（比值）的相关系数 Table 2 Correlation coefficients between yield(ratio) and agronomic traits(ratio) under drought and control conditions

通过计算7个性状(单株产量、单株有效荚数、单株荚重、单株粒数、单株地上部生物量、单株生物量、根冠比)比值的隶属函数值, 对供试材料进行成株期抗旱性评价, 结果见表3。获得高抗绿豆种质1份, 即中绿10号; 抗性种质4份, 分别为中绿9号、BERKENx109897 F7# 002、潍绿1号和潍绿8号; 中抗种质6份, 分别为豫绿5号、保942-34、8901-2113、中绿4号、保绿942和9004-358; 敏感种质6份, 分别为冀绿7号、VC2917、9002-341、白

绿522、绿豆和白绿8号; 4份极敏感种质, 中绿11、VC6089-11、V1128和鹦哥绿豆。

采用抗旱系数法对绿豆的抗旱性进行直接评价(表3), 获得高抗绿豆种质4份, 即中绿10号、中绿9号、

BERKENx109897 F7# 002和潍绿1号; 抗性种质4份, 分别为潍绿8号、豫绿5号、保942-34和8901-2113; 中抗种质5份, 分别为中绿4号、保绿942、冀绿7号、VC2917和9002-341; 敏感种质7份, 分别为9004-358、白绿522、绿豆、白绿8号、中绿11、VC6089-11和V1128; 1份极敏感种质鹦哥绿豆。

采用抗旱指数法评价绿豆种质的抗旱性(表3), 获得高抗绿豆种质3份, 即中绿9号、BERKENx109897 F7# 002和豫绿5号; 抗性种质6份, 即潍绿1号、潍绿8号、保942-34、8901-2113、中绿4号和保绿942; 中抗种质4份, 即中绿10、冀绿7号、白绿522和中绿11; 敏感种质5份, 分别为VC2917、9002-341、绿豆、白绿8号和VC6089-11; 3份极敏感种质, 即9004-358、V1128和鹦哥绿豆。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 21份绿豆种质的抗旱性评价结果 Table 3 Drought resistance identified by three indices for 21 accessions of mungbean germplasm 种质名称 Material 来源地 Origin 抗旱性Resistance 隶属函数 SFA 抗旱系数 DC 抗旱指数 DI 中绿9号 Zhonglü 9 中国北京 Beijing, China R HR HR BERKEN× 109897F7# 002 澳大利亚Austrilia R HR HR 豫绿5号 Yulü 5 中国河南Henan, China MR R HR 潍绿1号 Weilü 1 中国山东 Shandong, China R HR R 潍绿8号 Weilü 8 中国山东 Shandong, China R R R 保942-34 Bao 942-34 中国河北 Hebei, China MR R R 8901-2113 中国山东 Shandong, China MR R R 中绿4号 Zhonglü 4 中国北京 Beijing, China MR MR R 保绿942 Baolü 942 中国河北 Hebei, China MR MR R 中绿10号 Zhonglü 10 中国北京 Beijing, China HR HR MR 冀绿7号 Jilü 7 中国河北 Hebei, China S MR MR 白绿522 Bailü 522 中国吉林 Jilin, China S S MR 中绿11 Zhonglü 11 中国北京 Beijing, China HS S MR VC2917 亚蔬中心 ARC-AVRDC S MR S 9002-341 中国山东 Shandong, China S MR S 绿豆 Lü dou 中国山西 Shanxi, China S S S 白绿8号 Bailü 8 中国吉林 Jilin, China S S S VC6089-11 亚蔬中心 ARC-AVRDC HS S S 9004-358 中国山东 Shandong, China MR S HS V1128 印度 India HS S HS 鹦哥绿豆 Yinggelü dou 中国河南 Henan, China HS HS HS SFA: subordinative function analysis; DC: drought resistance coefficient; DI: drought resistance index; HR: high resistance; R: resistance; MR: moderate resistance; S: susceptibility; HS: high susceptibility.

表3 21份绿豆种质的抗旱性评价结果 Table 3 Drought resistance identified by three indices for 21 accessions of mungbean germplasm

3种抗旱性评价指标的参数值两两之间呈极显著正相关, 抗旱系数与隶属函数的相关性最高(r=0.969 P< 0.01), 抗旱指数与抗旱系数、隶属函数的相关程度相当, 相关系数分别为0.756和0.736。说明三者相关性高, 都可用于绿豆成株期抗旱性鉴定评价。

由表3可见, 利用3种方法评价结果显示, 4份种质被划分在同一级别, 1份抗性种质(潍绿8号), 2份敏感种质(绿豆和白绿8号)和1份极敏感种质(鹦哥绿豆), 占种质总数的19.05%。隶属函数评价与抗旱系数评价、抗旱指数评价的同级率(种质被划分为同一级别)同为38.10%; 分别有61.0%和47.62%绿豆种质位于相邻级别, 跨级率分别为0和14.29%。抗旱系数评价与抗旱指数评价的同级率和邻级率同为47.62%, 只有4.76%的跨级率(图1)。说明这3种抗旱性评价方法的一致性较好。

图1

Fig. 1

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	图1 3种抗旱评价方法的比较Fig. 1 Comparison among three drought resistance evaluation methods

作物抗旱性属于复杂多基因控制的数量性状, 因此, 在抗旱性鉴定评价中, 抗旱指标的选择显得尤为重要。作物成株期抗旱性, 最直接的检测指标是产量。多位学者在小麦、水稻、玉米、大豆、谷子等作物成株期抗旱性鉴定中, 采用了产量或以产量相关性状作指标^{[31, 32, 33, 34, 35]}。本文筛选了与抗旱系数呈极显著相关的单株地上部生物量、单株生物量、单株荚重、单株有效荚数、单株粒数和根冠比等性状, 在旱胁迫与对照条件下的比值及抗旱系数7项指标作为绿豆成株期抗旱性鉴定的综合指标, 计算其隶属函数值。经相关性分析, 隶属函数值与抗旱系数、抗旱指数呈极显著正相关(r > 0.74 P< 0.01), 而且隶属函数综合评价结果与抗旱系数、抗旱指数评价结果同级率均为38.10%, 邻级率分别为61.90%和47.61%, 说明3种评价方法的一致性较高。由于综合评价所需调查的性状较多, 而且绿豆需要多次收获, 所需人力、物力较大, 而结果又与抗旱系数、抗旱指数直接评价高度相关, 因此, 可用抗旱系数或抗旱指数直接评价。但由于抗旱系数法是经典的抗旱性评价方法, 反映的是干旱胁迫使产量降低的程度, 筛选的材料不一定具有较好的丰产性, 而抗旱指数改进了这一缺点, 集品种丰产性和抗旱性于一体。因此, 认为在对绿豆种质资源进行大规模成株期抗旱鉴定时, 建议采用以产量为基础的抗旱指数法代替以隶属函数为基础的综合评价法, 评价效果和效率较好。

2011年至今, 课题组基于“ 七五” 、“ 八五” 期间对我国保存绿豆种质抗旱鉴定结果, 筛选获得262份绿豆种质, 进一步对其中的183份种质进行芽期抗旱性鉴定^[27]; 51份另加19份近几年食用豆体系新育成的品种共70份材料进行了苗期抗旱性鉴定^[28]。本研究又对其中的20份进行成株期抗旱鉴定(表4), 其中, 对4份种质同时进行了3个时期的抗旱性鉴定, 中绿9号为抗性种质, 绿豆(C000408)为敏感种质, 潍绿8号和保绿942芽期为敏感, 苗期和成株期为抗旱种质; 对50份种质同时进行了2个时期的抗旱性鉴定, 苗期和成株期抗旱鉴定的9份种质中, 7份同时表现抗旱, 2份在苗期表现抗旱, 在成株期表现为敏感, 一致率为77.78%; 芽期、苗期抗旱鉴定的40份种质和芽期、成株期抗旱鉴定的1份种质中, 15份为抗性种质, 5份为敏感种质, 一致率为48.78%。不同绿豆种质在不同时期既有抗旱性表现较一致的品种, 如中绿9号和C000408, 也有在不同时期抗旱表现不同的品种, 如潍绿8号在芽期表现敏感, 而在苗期和成株期抗旱, 这也说明了绿豆抗旱的复杂性。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 54份绿豆种质在芽期、苗期和成株期的抗旱性鉴定结果 Table 4 Results of drought resistance evaluation for 54 accessions of mungbean germplasm at bud, seedling and adult stages 种质名称 Material 抗旱性 Resistance 种质名称 Material 抗旱性 Resistance 芽期 BS 苗期 SS 成株期 AS 芽期 BS 苗期 SS 成株期 AS 中绿9号 Zhonglü 9 MR MR HR 白绿11 Bailü 11 MR HR / 绿豆 Lü dou HS S S 绿豆 Lü dou S HS / 潍绿8号 Weilü 8 S R R 八角齐绿豆 Bajiaoqilü dou S HS / 保绿942 Baolü 942 S HR R 小绿豆 Xiaolü dou HS S / BERKEN× 109897F7# 002 / R HR 绿豆 Lü dou S S / 冀绿7号 Jilü 7 / R MR 辽绿10号 Liaolü 10 S S / 豫绿5号 Yü lü 5 / R HR 8902-4150 S HR / 中绿10号 Zhonglü 10 / R MR 内蒙古绿豆 Neimenggulü dou S HR / 8901-2113 / HR R 南阳绿豆 Nanyanglü dou S HR / 中绿4号 Zhonglü 4 / HR R 潍绿7号 Weilü 7 S HR / 中绿11 Zhonglü 11 / HR MR 绿豆 Lü dou S MR / 9004-358 / HR HS 大八角 Dabajiao S MR / VC2917 / HR S 小绿豆 Xiaolü dou S MR / 绿豆 Lü dou MR R / 大槐花 Dahuaihua S MR / 白绿9号 Bailü 9 MR R / 榆林绿豆 Yulinlü dou S MR / 吉绿7号 Jilü 7 MR R / 张家口鹦哥绿 Zhangjiakouyinggelü S MR / 西绿1号 Xilü 1 MR R / 吉绿3号 Jilü 3 S MR / 绿豆 Lü dou MR MR / 绿丰3号 Lü feng 3 S MR / 绿豆 Lü dou MR MR / 小绿豆 Xiaolü dou MR HS / 小绿豆 Xiaolü dou MR MR / 苏绿11-8 Sulü 11-8 HS HR / 小绿豆 Xiaolü dou MR MR / 苏绿2号 Sulü 2 HS R / 吉绿5号 Jilü 5 MR MR / 绿豆 Lü dou S R / 黄绿豆 Huanglü dou R MR / 冀绿10号 Jilü 10 S R / 绿豆 Lü dou R MR / 辽绿8号 Liaolü 8 S R / 绿豆 Lü dou R MR / 十八绿豆 Shibalü dou HS MR / 大绿豆 Dalü dou R MR / 吉绿6号 Jilü 6 HS MR / 绿小豆 Lü xiaodou MR HR / 潍绿1号 Weilü 1 S / R BS: bud stage; SS: seedling stage; AS: adult stage; “ /” : no results.

表4 54份绿豆种质在芽期、苗期和成株期的抗旱性鉴定结果 Table 4 Results of drought resistance evaluation for 54 accessions of mungbean germplasm at bud, seedling and adult stages