30份红三叶种质资源耐铜性综合评价

doi:10.11686/cyxb2021241

摘要/Abstract

摘要：

为评价红三叶种质耐铜能力强弱，筛选出优异种质材料，以30份国内外红三叶材料为对象，研究其萌发期和幼苗生长阶段Cu²⁺胁迫下的生长发育特性，并采用隶属函数法对红三叶耐铜性进行综合评价。结果表明：随着Cu²⁺胁迫浓度的增加，红三叶发芽率逐渐降低，胚根变短，变粗；胚根在Cu²⁺浓度为0.5 mmol·L^-1下长度为对照的40%~69%，在Cu²⁺浓度为8.0 mmol·L^-1时停止生长，而发芽率在Cu²⁺浓度为8.0 mmol·L^-1时为对照的61%~93%，相对于发芽率，胚根对Cu²⁺胁迫更为敏感。红三叶幼苗能够耐受20 mmol·L^-1的Cu²⁺胁迫，但其地上生物量、地下生物量、根总长度、根尖数以及根体积均显著降低。不同浓度间红三叶各性状差异显著（P<0.05），且萌发期（0.5 mmol·L^-1）和苗期（20 mmol·L^-1）不同红三叶材料间同一性状亦存在显著差异性（P<0.05）；胚根长度与胚根直径、地上生物量与地下生物量、地下生物量与根冠比、根总长度和根尖数等性状之间具有显著相关性（P<0.01）；依据最小二乘法原理，建立了以胚根长度、幼苗存活率、地下生物量和根总长度4个关键指标为因子的预测模型，其预测值与综合评价值显著相关（R²=0.977）。综合评价结果表明，材料CF022167、CF022178及CF022232具有较高的铜胁迫耐受性，可作为红三叶耐铜性新品种选育的基础材料或在生产中直接利用。

关键词: 红三叶, 耐铜性, 隶属函数, 综合评价

Abstract:

The aim of this study was to evaluate the copper （Cu²⁺） tolerance of different red clover germplasm lines and select the tolerant lines. To this end， we evaluated the growth characteristics of 30 red clover germplasm lines under Cu²⁺ stress at the germination and seedling stages. A subordinate function method was used to evaluate copper tolerance. It was found that， as the Cu²⁺ concentration increased， the germination rate gradually decreased， and the radicle became shorter and thicker. Compared with the germination rate， radicle growth was more sensitive to Cu²⁺ stress. At a Cu²⁺ concentration of 0.5 mmol·L^-1， the radicle was 40%-69% of the length of that in the control. At a Cu²⁺ concentration of 8.0 mmol·L^-1， the radicle stopped growing while the germination rate was 61%-93% of that in the control. Red clover seedlings could tolerate Cu²⁺ concentrations up to 20 mmol·L^-1， however， the above-ground biomass， underground biomass， total root length， root tip number， and root volume were significantly reduced compared with their respective values in the control. There were also significant differences among different Cu²⁺concentrations in terms of their effects on other major traits of red clover （P<0.05）. The values for each trait differed significantly among red clover germplasm materials at the germination stage （treated with Cu²⁺ at 0.5 mmol·L^-1） and seedling stage （treated with Cu²⁺ at 20 mmol·L^-1）（P<0.05）. The correlations between radicle length and radicle diameter， aboveground biomass and underground biomass， underground biomass and root：shoot ratio， and total root length and root tip number were extremely significant （P<0.01）. A least squares model to estimate the Cu²⁺tolerance of each clover germplasm line was established using four factors： radicle length， seedling survival rate， underground biomass， and total root length. The value predicted using this model was significantly correlated with the multivariate evaluation value （P<0.01）. According to the results of the multivariate evaluation， CF022167， CF022178 and CF022232 were identified as the most Cu²⁺-tolerant lines. These lines are recommended for use as breeding materials to produce new Cu²⁺-tolerant varieties or directly utilized in production.

Key words: red clover, copper tolerance, subordinate function, multivariate evaluation

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图/表 6

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序号Code	材料编号Germplasm code	来源Origin	序号Code	材料编号Germplasm code	来源Origin
1	CF022168	利比亚Libya	16	CF022161	美国America
2	CF022167	阿根廷Argentina	17	CF022175	波兰Poland
3	CF022212	加拿大Canada	18	CF022179	美国America
4	CF022232	日本Japan	19	EM00081	中国China
5	CF002082	日本Japan	20	CF022325	英国Britain
6	CF022172	匈牙利Hungary	21	CF022231	英国Britain
7	CF022151	美国America	22	CF022199	葡萄牙Portugal
8	CF022169	阿根廷Argentina	23	CF022230	中国China
9	CF022173	匈牙利Hungary	24	CF022156	日本Japan
10	CF022165	德国Germany	25	CF022181	意大利Italy
11	CF022150	澳大利亚Australia	26	CF022234	澳大利亚Australia
12	CF022235	俄罗斯Russia	27	CF022211	丹麦Denmark
13	CF022171	匈牙利Hungary	28	CF022233	澳大利亚Australia
14	CF022202	罗马尼亚Romania	29	CF022178	美国America
15	CF000802	英国Britain	30	CF022188	匈牙利Hungary

序号Code	材料编号Germplasm code	来源Origin	序号Code	材料编号Germplasm code	来源Origin
1	CF022168	利比亚Libya	16	CF022161	美国America
2	CF022167	阿根廷Argentina	17	CF022175	波兰Poland
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5	CF002082	日本Japan	20	CF022325	英国Britain
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8	CF022169	阿根廷Argentina	23	CF022230	中国China
9	CF022173	匈牙利Hungary	24	CF022156	日本Japan
10	CF022165	德国Germany	25	CF022181	意大利Italy
11	CF022150	澳大利亚Australia	26	CF022234	澳大利亚Australia
12	CF022235	俄罗斯Russia	27	CF022211	丹麦Denmark
13	CF022171	匈牙利Hungary	28	CF022233	澳大利亚Australia
14	CF022202	罗马尼亚Romania	29	CF022178	美国America
15	CF000802	英国Britain	30	CF022188	匈牙利Hungary

性状 Traits	胁迫浓度 Stress concentration （mmol·L^-1）	均值 Mean	最大值 Maximum	最小值 Minimum	标准差 Standard deviation	变异系数 Coefficient of variation （%）	差异性 Difference
发芽率GR	0.5	1.00	1.14	0.88	6.263	6.28	5.14***
	2.0	0.99	1.13	0.88	5.417	5.45	3.28***
	4.0	0.94	1.11	0.82	7.565	8.01	3.50***
	8.0	0.78	0.93	0.61	8.450	10.89	2.13**
胚根长度RL	0.5	0.54	0.69	0.40	0.070	12.74	2.09**
	2.0	0.19	0.33	0.10	0.060	30.78	15.13***
	4.0	0.13	0.47	0.06	0.090	70.14	6.09***
	8.0	-	-	-	-	-	-
胚根直径RD	0.5	1.10	1.42	0.85	0.150	13.73	2.34*
	2.0	1.56	2.08	1.12	0.190	12.33	2.14
	4.0	1.46	1.84	1.03	0.180	12.29	2.06
	8.0	-	-	-	-	-	-

性状 Traits	胁迫浓度 Stress concentration （mmol·L^-1）	均值 Mean	最大值 Maximum	最小值 Minimum	标准差 Standard deviation	变异系数 Coefficient of variation （%）	差异性 Difference
发芽率GR	0.5	1.00	1.14	0.88	6.263	6.28	5.14***
	2.0	0.99	1.13	0.88	5.417	5.45	3.28***
	4.0	0.94	1.11	0.82	7.565	8.01	3.50***
	8.0	0.78	0.93	0.61	8.450	10.89	2.13**
胚根长度RL	0.5	0.54	0.69	0.40	0.070	12.74	2.09**
	2.0	0.19	0.33	0.10	0.060	30.78	15.13***
	4.0	0.13	0.47	0.06	0.090	70.14	6.09***
	8.0	-	-	-	-	-	-
胚根直径RD	0.5	1.10	1.42	0.85	0.150	13.73	2.34*
	2.0	1.56	2.08	1.12	0.190	12.33	2.14
	4.0	1.46	1.84	1.03	0.180	12.29	2.06
	8.0	-	-	-	-	-	-

性状 Traits	胁迫浓度 Stress concentration （mmol·L^-1）	均值 Mean	最大值 Maximum	最小值 Minimum	标准差 Standard deviation	变异系数 Coefficient of variation （%）	差异性 Difference
存活率SR	5	1.00	1.00	1.00	0.00	0.00	-
	20	0.87	1.00	0.72	7.43	8.50	0.68*
	50	0.03	0.17	0.00	5.21	175.71	0.26
地上生物量AB	5	0.69	0.99	0.39	0.20	28.74	1.72
	20	0.61	0.87	0.30	0.14	23.20	1.47*
	50	0.31	0.87	0.03	0.16	52.37	1.94*
地下生物量UB	5	0.57	1.13	0.21	0.25	43.16	1.18
	20	0.54	0.86	0.16	0.18	32.59	1.46*
	50	0.10	0.48	0.02	0.11	104.65	3.14***
根冠比RSR	5	0.83	1.30	0.32	0.24	28.82	1.52
	20	0.96	1.88	0.49	0.32	33.72	1.18*
	50	0.61	2.47	0.08	0.66	109.40	2.61**
根总长度TRL	5	0.76	0.95	0.41	0.14	18.00	0.10
	20	0.62	0.94	0.36	0.14	22.92	2.30**
	50	0.19	0.49	0.03	0.09	49.42	2.68**
根尖数NRT	5	0.60	0.84	0.21	0.18	29.67	2.60**
	20	0.49	0.86	0.21	0.16	32.98	1.63*
	50	0.11	0.46	0.02	0.10	89.17	1.87*
根体积RV	5	0.68	0.83	0.45	0.10	14.81	1.28
	20	0.49	0.75	0.21	0.13	27.07	1.93*
	50	0.28	0.55	0.10	0.11	40.07	2.65**