Drought Resistance Index Screening and Drought Resistance Evaluation of Dactylisglomerata Germplasm Resources During Seedling

doi:10.13304/j.nykjdb.2020.1080

Abstract

Abstract:

In order to screen the drought resistance indexes of Dactylisglomerata at seedling stage， 7 Dactylisglomerata germplasms from different sources were used as test materials， and 3 treatments were set including suitable water， mild and severe drought stress. The relative water content， relative electrical conductivity， antioxidant enzyme activities and other physiological and biochemical indexes of the leaves were measured after 30 d of drought treatment. The drought resistance of 7 Dactylisglomerata germplasms were evaluated using drought resistance measurement value， comprehensive drought resistance coefficient and weighted drought resistance coefficient by principal component analysis， membership function analysis and gray correlation analysis. The results showed that， with the intensification of drought stress， the relative water content and chlorophyll content gradually decreased， the relative electrical conductivity， the osmotic adjustment substances and malondialdehyde content gradually increased， and the activities of antioxidant enzymes increased. Comprehensive index evaluation showed that the relative water contents of leaves were sensitive indicators under mild and severe drought stress； while the contents of chlorophyll and malondialdehyde were also sensitive indicators under mild drought， and the contents of soluble protein and soluble sugar changed greatly under severe drought stress. In conclusion， the drought resistance of Dactylisglomerata should be comprehensive evaluation. Among different Dactylisglomerata germplasms， wild Dactylisglomerata from Xinjiang showed stronger drought resistance under different drought stresses， which had great potential for exploitation for drought-resistant breeding.

Key words: drought stress, physiology and biochemistry, drought resistance index, comprehensive drought resistance evaluation

摘要：

为筛选鸭茅苗期抗旱性指标，以7份不同来源鸭茅（Dactylisglomerata）种质为供试材料，设置适宜水分、轻度和重度干旱胁迫3个处理，于处理30 d后测定叶片的相对含水量、相对电导率、抗氧化酶活性等生理生化指标，采用抗旱性度量值、综合抗旱系数、加权抗旱系数并结合主成分分析、隶属函数分析、灰色关联分析等多种方法对鸭茅进行抗旱性综合评价及抗旱指标的筛选。结果表明，随干旱胁迫的加剧，鸭茅叶片的相对含水量及叶绿素含量逐渐降低，相对电导率逐渐升高，渗透调节物质和丙二醛含量逐渐升高，抗氧化酶活性总体呈上升趋势。综合指标评价表明，叶片的相对含水量在轻度和重度干旱胁迫下均为敏感指标；而叶绿素含量及丙二醛含量在轻度干旱下为抗旱性敏感指标；除叶片相对含水量外，可溶性蛋白含量和可溶性糖含量在重度干旱胁迫下变化较大。综上所述，在进行抗旱性鉴定时，应用综合评价方法才能得出准确结论。对不同鸭茅种质进行比较，来自新疆的野生鸭茅在不同干旱胁迫下均表现出较强的抗旱性，具有极大的发掘潜力。

关键词: 干旱胁迫, 生理生化, 抗旱指标, 综合抗旱评价

CLC Number:

S543+3

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Figures/Tables 7

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编号 Code	采集地点（来源） Collection location （source）	地理位置 Location		海拔Altitude/m	备注Remark
YM-7	美国俄勒冈 Oregon， USA	美国俄勒冈 Oregon， USA			引进栽培种 Imported cultivar
YM-1	新疆阿勒泰市 Altay City， Xinjiang	E 87°40′48.7″	N 48°08′39.3″	1 651	野生种 Wild species
YM-2	新疆奇台县 Qitai County， Xinjiang	E 89°45′19″	N 43°03′22″	2 200	野生种 Wild species
YM-3	新疆乌鲁木齐市 Urumqi， Xinjiang	E 87°03′32″	N 43°29′20″	1 816	野生种 Wild species
YM-4	新疆塔城市 Tacheng City， Xinjiang	E 83°00′35.0″	N 47°06′29.2″	1 902	野生种 Wild species
YM-5	新疆尼勒克县 Nileke County， Xinjiang	E 87°34′6.23″	N 43°48′36.2″	1 935	野生种 Wild species
YM-6	四川农业大学 Sichuan Agricultural University	E 103°14′48″	N 30°08′21.3″	600	栽培种 Cultivated species

编号 Code	采集地点（来源） Collection location （source）	地理位置 Location		海拔Altitude/m	备注Remark
YM-7	美国俄勒冈 Oregon， USA	美国俄勒冈 Oregon， USA			引进栽培种 Imported cultivar
YM-1	新疆阿勒泰市 Altay City， Xinjiang	E 87°40′48.7″	N 48°08′39.3″	1 651	野生种 Wild species
YM-2	新疆奇台县 Qitai County， Xinjiang	E 89°45′19″	N 43°03′22″	2 200	野生种 Wild species
YM-3	新疆乌鲁木齐市 Urumqi， Xinjiang	E 87°03′32″	N 43°29′20″	1 816	野生种 Wild species
YM-4	新疆塔城市 Tacheng City， Xinjiang	E 83°00′35.0″	N 47°06′29.2″	1 902	野生种 Wild species
YM-5	新疆尼勒克县 Nileke County， Xinjiang	E 87°34′6.23″	N 43°48′36.2″	1 935	野生种 Wild species
YM-6	四川农业大学 Sichuan Agricultural University	E 103°14′48″	N 30°08′21.3″	600	栽培种 Cultivated species

性状 Trait	处理 Treatment	YM-1	YM-2	YM-3	YM-4	YM-5	YM-6	YM-7	均值 Mean	变异系数CV/%	相关系数R²
叶片相对含水量RWC/%	CK	87.81±0.55 a	94.22±0.46 a	89.98±0.82 a	91.57±0.75 a	92.06±0.19 a	93.05±0.54 a	92.57±0.85 a	91.61	2.32	—
	MD	83.77±2.04 a	87.60±1.29 b	87.57±0.58 a	88.31±0.28 b	88.61±0.09 b	89.67±0.28 b	89.00±0.32 b	87.79	2.19	0.790^**
	HD	78.54±0.63 b	84.16±0.17 c	83.69±0.79 b	82.67±0.97 c	84.72±1.04 c	86.55±0.66 c	86.05±1.01 c	83.77	3.18	0.816^**
相对电导率 EL/%	CK	12.45±0.10 c	13.52±0.13 c	10.01±0.52 c	16.59±0.04 c	11.51±0.11 c	13.41±0.10 c	14.47±0.24 c	13.14	16.09	—
	MD	14.37±0.10 b	17.83±0.45 b	14.21±0.14 b	19.99±0.20 b	17.45±0.23 b	15.42±0.14 b	16.46±0.11 b	16.53	12.55	0.238
	HD	19.74±0.35 a	21.02±0.16 a	20.77±0.18 a	25.40±0.22 a	19.45±0.20 a	18.00±0.29 a	18.45±0.25 a	20.40	12.08	-0.116
丙二醛含量 MDA content/（10^-3μg·g^-1FW）	CK	2.45±0.08 c	2.89±0.03 c	3.12±0.05 c	3.27±0.01 c	3.11±0.03 b	2.80±0.09 c	2.74±0.04 c	2.91	9.53	—
	MD	3.36±0.08 b	3.09±0.04 b	3.40±0.01 b	4.01±0.05 b	3.21±0.04 b	3.21±0.05 b	3.57±0.08 b	3.40	9.05	0.990^**
	HD	4.18±0.03 a	3.52±0.07 a	3.94±0.01 a	4.75±0.02 a	4.23±0.04 a	3.73±0.05 a	4.78±0.04 a	4.16	11.57	0.983^**
可溶性糖含量 SC content/%	CK	1.39±0.01 c	1.60±0.03 c	1.39±0.04 c	2.18±0.03 c	2.28±0.01 c	1.87±0.02 c	1.97±0.02 c	1.81	19.90	—
	MD	1.64±0.07 b	1.79±0.02 b	1.79±0.03 b	2.59±0.02 b	2.95±0.01 b	2.47±0.04 b	2.74±0.01 b	2.28	23.31	1.000^**
	HD	2.09±0.02 a	2.39±0.04 a	2.20±0.05 a	3.04±0.02 a	3.84±0.04 a	2.87±0.06 a	3.35±0.02 a	2.82	22.77	0.999^**
叶绿素含量 Chl content/ （mg·g^-1）	CK	1.87±0.00 a	1.39±0.03 a	1.69±0.03 a	1.55±0.02 a	1.88±0.02 a	1.33±0.01 a	1.20±0.01 a	1.56	17.17	—
	MD	1.59±0.01 b	1.22±0.01 b	1.31±0.02 b	1.34±0.05 b	1.54±0.06 b	1.10±0.01 b	0.99±0.03 b	1.30	16.90	1.000^**
	HD	1.39±0.04 c	1.08±0.02 c	1.13±0.01 c	1.00±0.03 c	1.35±0.01 c	0.98±0.01 c	0.87±0.00 c	1.12	17.36	1.000^**
脯氨酸含量 Pro content/ （μg·g^-1）	CK	158.62±1.09 c	241.66±7.51 c	186.18±5.39 c	121.28±2.24 c	196.90±3.66 c	186.95±5.23 c	175.34±5.31 c	181.00	20.29	—
	MD	176.27±2.46 b	305.69±0.34 b	215.68±3.78 b	193.19±1.01 b	267.43±4.10 b	232.07±5.90 b	213.00±3.83 b	229.05	19.41	0.970^**
	HD	247.00±2.03 a	355.1±1.56 a	298.44±3.17 a	266.59±4.34 a	308.36±2.20 a	317.16±6.73 a	309.54±4.15 a	300.31	11.71	0.953^**
可溶性蛋白浓度 SP content/ （mg·g^-1）	CK	12.00±0.14 c	12.10±0.17 b	13.04±0.50 c	15.28±0.04 c	14.35±0.28 c	10.40±0.13 c	12.46±0.11 c	12.80	12.60	—
	MD	13.75±0.16 b	12.64±0.07 b	14.41±0.22 b	19.46±0.31 b	17.35±0.14 b	16.01±0.41 b	14.78±0.13 b	15.49	14.98	0.663^**
	HD	18.91±0.37 a	16.57±0.70 a	22.21±0.31 a	20.43±0.25 a	23.01±0.61 a	17.64±0.30 a	18.10±0.23 a	19.55	12.33	0.482^*
超氧化物歧化酶活性 SOD activity/ （U·mg^-1FW·min^-1）	CK	777.72±6.84 a	536.78±5.84 a	665.29±7.57 a	738.29±11.79 a	587.96±4.19b	428.61±7.42 b	671.22±12.56 a	629.41	19.19	—
	MD	566.57±5.30 c	239.80±10.27 c	529.41±7.52 b	474.88±10.86 b	248.70±9.27 c	354.77±5.86 c	430.98±5.85 b	406.44	31.98	0.885^**
	HD	628.12±5.04 b	455.55±11.79 b	651.99±14.40 a	727.52±12.26 a	643.43±6.24 a	674.32±5.97 a	650.66±4.27 a	633.09	13.36	0.885^**
过氧化物酶活性 POD activities/ （U·mg^-1FW·min^-1）	CK	143.52±0.87 c	146.63±1.89 c	163.57±2.74 c	199.05±2.36 c	155.55±3.04 c	149.02±0.28 c	152.87±2.87 c	158.60	11.98	—
	MD	263.95±2.22 b	213.75±0.72 b	224.07±1.10 b	257.06±0.11 b	175.92±1.85 b	159.14±2.43 b	169.66±1.55 b	209.08	20.20	0.884^**
	HD	305.82±1.09 a	239.06±2.59 a	237.31±0.90 a	275.06±2.44 a	241.00±2.35 a	203.58±2.11 a	196.82±2.22 a	242.66	15.70	0.899^**
过氧化氢酶活性CAT activities/ （U·mg^-1FW·min^-1）	CK	3.44±0.15 c	3.42±0.17 c	4.50±0.13 c	6.31±0.13 b	4.57±0.17 c	5.71±0.14 c	4.49±0.09 c	4.63	23.15	—
	MD	263.95±2.22 b	213.75±0.72 b	224.07±1.10 b	257.06±0.11 b	175.92±1.85 b	159.14±2.43 b	169.66±1.55 b	5.90	7.94	0.872^**
	HD	6.75±0.10 a	7.36±0.17 a	8.23±0.14 a	7.71±0.14 a	8.67±0.12 a	7.33±0.14 a	6.25±0.17 a	7.47	11.09	0.868^**

性状 Trait	处理 Treatment	YM-1	YM-2	YM-3	YM-4	YM-5	YM-6	YM-7	均值 Mean	变异系数CV/%	相关系数R²
叶片相对含水量RWC/%	CK	87.81±0.55 a	94.22±0.46 a	89.98±0.82 a	91.57±0.75 a	92.06±0.19 a	93.05±0.54 a	92.57±0.85 a	91.61	2.32	—
	MD	83.77±2.04 a	87.60±1.29 b	87.57±0.58 a	88.31±0.28 b	88.61±0.09 b	89.67±0.28 b	89.00±0.32 b	87.79	2.19	0.790^**
	HD	78.54±0.63 b	84.16±0.17 c	83.69±0.79 b	82.67±0.97 c	84.72±1.04 c	86.55±0.66 c	86.05±1.01 c	83.77	3.18	0.816^**
相对电导率 EL/%	CK	12.45±0.10 c	13.52±0.13 c	10.01±0.52 c	16.59±0.04 c	11.51±0.11 c	13.41±0.10 c	14.47±0.24 c	13.14	16.09	—
	MD	14.37±0.10 b	17.83±0.45 b	14.21±0.14 b	19.99±0.20 b	17.45±0.23 b	15.42±0.14 b	16.46±0.11 b	16.53	12.55	0.238
	HD	19.74±0.35 a	21.02±0.16 a	20.77±0.18 a	25.40±0.22 a	19.45±0.20 a	18.00±0.29 a	18.45±0.25 a	20.40	12.08	-0.116
丙二醛含量 MDA content/（10^-3μg·g^-1FW）	CK	2.45±0.08 c	2.89±0.03 c	3.12±0.05 c	3.27±0.01 c	3.11±0.03 b	2.80±0.09 c	2.74±0.04 c	2.91	9.53	—
	MD	3.36±0.08 b	3.09±0.04 b	3.40±0.01 b	4.01±0.05 b	3.21±0.04 b	3.21±0.05 b	3.57±0.08 b	3.40	9.05	0.990^**
	HD	4.18±0.03 a	3.52±0.07 a	3.94±0.01 a	4.75±0.02 a	4.23±0.04 a	3.73±0.05 a	4.78±0.04 a	4.16	11.57	0.983^**
可溶性糖含量 SC content/%	CK	1.39±0.01 c	1.60±0.03 c	1.39±0.04 c	2.18±0.03 c	2.28±0.01 c	1.87±0.02 c	1.97±0.02 c	1.81	19.90	—
	MD	1.64±0.07 b	1.79±0.02 b	1.79±0.03 b	2.59±0.02 b	2.95±0.01 b	2.47±0.04 b	2.74±0.01 b	2.28	23.31	1.000^**
	HD	2.09±0.02 a	2.39±0.04 a	2.20±0.05 a	3.04±0.02 a	3.84±0.04 a	2.87±0.06 a	3.35±0.02 a	2.82	22.77	0.999^**
叶绿素含量 Chl content/ （mg·g^-1）	CK	1.87±0.00 a	1.39±0.03 a	1.69±0.03 a	1.55±0.02 a	1.88±0.02 a	1.33±0.01 a	1.20±0.01 a	1.56	17.17	—
	MD	1.59±0.01 b	1.22±0.01 b	1.31±0.02 b	1.34±0.05 b	1.54±0.06 b	1.10±0.01 b	0.99±0.03 b	1.30	16.90	1.000^**
	HD	1.39±0.04 c	1.08±0.02 c	1.13±0.01 c	1.00±0.03 c	1.35±0.01 c	0.98±0.01 c	0.87±0.00 c	1.12	17.36	1.000^**
脯氨酸含量 Pro content/ （μg·g^-1）	CK	158.62±1.09 c	241.66±7.51 c	186.18±5.39 c	121.28±2.24 c	196.90±3.66 c	186.95±5.23 c	175.34±5.31 c	181.00	20.29	—
	MD	176.27±2.46 b	305.69±0.34 b	215.68±3.78 b	193.19±1.01 b	267.43±4.10 b	232.07±5.90 b	213.00±3.83 b	229.05	19.41	0.970^**
	HD	247.00±2.03 a	355.1±1.56 a	298.44±3.17 a	266.59±4.34 a	308.36±2.20 a	317.16±6.73 a	309.54±4.15 a	300.31	11.71	0.953^**
可溶性蛋白浓度 SP content/ （mg·g^-1）	CK	12.00±0.14 c	12.10±0.17 b	13.04±0.50 c	15.28±0.04 c	14.35±0.28 c	10.40±0.13 c	12.46±0.11 c	12.80	12.60	—
	MD	13.75±0.16 b	12.64±0.07 b	14.41±0.22 b	19.46±0.31 b	17.35±0.14 b	16.01±0.41 b	14.78±0.13 b	15.49	14.98	0.663^**
	HD	18.91±0.37 a	16.57±0.70 a	22.21±0.31 a	20.43±0.25 a	23.01±0.61 a	17.64±0.30 a	18.10±0.23 a	19.55	12.33	0.482^*
超氧化物歧化酶活性 SOD activity/ （U·mg^-1FW·min^-1）	CK	777.72±6.84 a	536.78±5.84 a	665.29±7.57 a	738.29±11.79 a	587.96±4.19b	428.61±7.42 b	671.22±12.56 a	629.41	19.19	—
	MD	566.57±5.30 c	239.80±10.27 c	529.41±7.52 b	474.88±10.86 b	248.70±9.27 c	354.77±5.86 c	430.98±5.85 b	406.44	31.98	0.885^**
	HD	628.12±5.04 b	455.55±11.79 b	651.99±14.40 a	727.52±12.26 a	643.43±6.24 a	674.32±5.97 a	650.66±4.27 a	633.09	13.36	0.885^**
过氧化物酶活性 POD activities/ （U·mg^-1FW·min^-1）	CK	143.52±0.87 c	146.63±1.89 c	163.57±2.74 c	199.05±2.36 c	155.55±3.04 c	149.02±0.28 c	152.87±2.87 c	158.60	11.98	—
	MD	263.95±2.22 b	213.75±0.72 b	224.07±1.10 b	257.06±0.11 b	175.92±1.85 b	159.14±2.43 b	169.66±1.55 b	209.08	20.20	0.884^**
	HD	305.82±1.09 a	239.06±2.59 a	237.31±0.90 a	275.06±2.44 a	241.00±2.35 a	203.58±2.11 a	196.82±2.22 a	242.66	15.70	0.899^**
过氧化氢酶活性CAT activities/ （U·mg^-1FW·min^-1）	CK	3.44±0.15 c	3.42±0.17 c	4.50±0.13 c	6.31±0.13 b	4.57±0.17 c	5.71±0.14 c	4.49±0.09 c	4.63	23.15	—
	MD	263.95±2.22 b	213.75±0.72 b	224.07±1.10 b	257.06±0.11 b	175.92±1.85 b	159.14±2.43 b	169.66±1.55 b	5.90	7.94	0.872^**
	HD	6.75±0.10 a	7.36±0.17 a	8.23±0.14 a	7.71±0.14 a	8.67±0.12 a	7.33±0.14 a	6.25±0.17 a	7.47	11.09	0.868^**

性状 Trait	处理 Treatment	YM-1	YM-2	YM-3	YM-4	YM-5	YM-6	YM-7	均值 Mean	变异系数CV/%
叶片相对含水量 RWC	MD	0.95±0.02 a	0.93±0.02 a	0.97±0.01 a	0.96±0.01 a	0.96±0.00 a	0.96±0.01 a	0.96±0.01 a	0.96	1.44
叶片相对含水量 RWC	HD	0.89±0.01 a	0.89±0.01 a	0.93±0.01 a	0.90±0.02 a	0.92±0.01 a	0.93±0.00 a	0.93±0.02 a	0.91	1.86
电导率 EL	MD	1.15±0.01 d	1.32±0.05 bc	1.43±0.09 ab	1.21±0.01 cd	1.52±0.03 a	1.15±0.02 d	1.14±0.03 d	1.27	11.76
电导率 EL	HD	1.58±0.04 b	1.55±0.03 b	2.09±0.12 a	1.53±0.01 b	1.69±0.03 b	1.34±0.02 c	1.27±0.01 c	1.58	16.53
丙二醛含量 MDA content	MD	1.37±0.03 a	1.07±0.01 d	1.09±0.02 cd	1.23±0.02 b	1.04±0.02 d	1.15±0.05 c	1.3±0.01 a	1.17	10.70
丙二醛含量 MDA content	HD	1.71±0.05 a	1.22±0.03 e	1.26±0.02 de	1.45±0.01 b	1.36±0.03 c	1.33±0.05 cd	1.74±0.01 a	1.44	14.55
可溶性糖含量 SC content	MD	1.17±0.05 c	1.12±0.02 c	1.28±0.01 b	1.19±0.02 c	1.29±0.00 b	1.33±0.03 ab	1.40±0.01 a	1.25	7.8
可溶性糖含量 SC content	HD	1.50±0.01 b	1.49±0.02 b	1.58±0.01 b	1.39±0.03 c	1.68±0.02 a	1.53±0.05 b	1.71±0.02 a	1.56	7.12
叶绿素含量 Chl content	MD	0.85±0.01 ab	0.88±0.02 a	0.78±0.02 b	0.86±0.05 ab	0.82±0.03 ab	0.83±0.01 ab	0.83±0.03 ab	0.83	3.95
叶绿素含量 Chl content	HD	0.74±0.02 ab	0.78±0.0 a	0.67±0.01 c	0.64±0.02 c	0.72±0.01 b	0.74±0.01 ab	0.73±0.01 b	0.72	6.36
脯氨酸含量 Pro content	MD	1.11±0.01 d	1.27±0.04 bc	1.16±0.05 cd	1.59±0.04 a	1.36±0.03 b	1.24±0.04 bc	1.22±0.05 cd	1.28	12.51
脯氨酸含量 Pro content	HD	1.56±0.01 cd	1.47±0.04 d	1.61±0.03 cd	2.20±0.04 a	1.57±0.03 cd	1.70±0.08 bc	1.77±0.07 b	1.69	14.32
可溶性蛋白浓度 SP content	MD	1.15±0.02 cd	1.04±0.01 e	1.11±0.03 d	1.27±0.02 b	1.21±0.03 c	1.54±0.02 a	1.19±0.00 c	1.22	13.23
可溶性蛋白浓度 SP content	HD	1.58±0.04 b	1.37±0.04 c	1.71±0.07 a	1.34±0.02 c	1.60±0.04 ab	1.69±0.02 ab	1.45±0.02 c	1.53	9.73
超氧化物歧化酶活性 SOD activity	MD	0.73±0.01 b	0.45±0.01 d	0.80±0.02 a	0.64±0.00 c	0.42±0.01 a	0.83±0.02 d	0.64±0.00 c	0.64	24.70
超氧化物歧化酶活性 SOD activity	HD	0.81±0.01 d	0.85±0.03 d	0.98±0.03 c	0.99±0.03 c	1.09±0.00 b	1.57±0.03 a	0.97±0.02 c	1.04	24.57
过氧化物酶活性 POD activity	MD	1.84±0.01 a	1.46±0.01 b	1.37±0.02 c	1.29±0.02 d	1.13±0.02 e	1.07±0.01 f	1.11±0.02 ef	1.32	20.34
过氧化物酶活性 POD activity	HD	2.13±0.02 a	1.63±0.01 b	1.45±0.03 d	1.38±0.01 e	1.55±0.03 c	1.37±0.02 e	1.29±0.02 f	1.54	18.42
过氧化氢酶活性 CAT activity	MD	1.72±0.09 a	1.87±0.10 a	1.18±0.01 b	1.03±0.03 b	1.22±0.08 b	1.09±0.04 b	1.22±0.04 b	1.33	24.35
过氧化氢酶活性 CAT activity	HD	1.97±0.10 b	2.16±0.09 a	1.83±0.05 b	1.22±0.04 c	1.90±0.06 b	1.28±0.01 c	1.39±0.02 c	1.68	22.06