甘蔗与蔗茅杂交亲本及后代材料的抗旱性鉴定

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190500147

中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (20): 7-13.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190500147

甘蔗与蔗茅杂交亲本及后代材料的抗旱性鉴定

沈先岳¹, 徐荣¹, 吴清莲¹, 谢林艳¹, 孟玉¹, 狄义宁¹, 王先宏¹^,², 何丽莲¹^,²(), 李富生¹^,²()

¹云南农业大学农学与生物技术学院,昆明 650201
²云南农业大学甘蔗研究所,昆明 650201

收稿日期:2019-05-15 修回日期:2019-07-30 出版日期:2020-07-15 发布日期:2020-07-20
通讯作者: 何丽莲,李富生
作者简介:沈先岳,男,1994年出生,安徽芜湖人,在读研究生,硕士,研究方向：甘蔗资源研究与利用方面的研究。通信地址：650201 云南省昆明市盘龙区云南农业大学农学与生物技术学院,E-mail：925628070@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目“基于转录组测序的甘蔗野生种抗逆性相关基因克隆与分析”(31560417);云南省应用基础研究计划重点项目“基于蔗茅资源利用的抗旱耐寒甘蔗育种基础研究”(2015FA024)

Saccharum spp. × Erianthus fulvus and Their Hybrid Offspring: Identification of Drought Resistance

Shen Xianyue¹, Xu Rong¹, Wu Qinglian¹, Xie Linyan¹, Meng Yu¹, Di Yining¹, Wang Xianhong¹^,², He Lilian¹^,²(), Li Fusheng¹^,²()

¹College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201
²Sugarcane Research Institute, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201

Received:2019-05-15 Revised:2019-07-30 Online:2020-07-15 Published:2020-07-20
Contact: He Lilian,Li Fusheng

摘要/Abstract

摘要：

研究旨在筛选出优良抗旱育种材料,为今后甘蔗抗旱育种和抗旱栽培技术提供重要的理论依据。采用盆栽干旱处理,测定蔗茅野生种无性系、甘蔗栽培品种（系）及其杂交后代共12份材料苗期与抗旱相关的8项生理生化指标,利用极点排序法对供试材料的抗旱性进行了综合评价。结果表明：干旱胁迫下,12份供试材料的Pro、MDA、SS及PMP均呈上升趋势,SP、Chl和SOD活性呈下降趋势,CAT活性有升有降。极点排序法分析表明,12个供试材料的抗旱强弱为：‘蔗茅99-2’>‘蔗茅99-1’>‘蔗茅99-4’>‘蔗茅I91-8’>‘蔗茅99-3’>‘蔗茅90-29’>‘滇蔗01-58’>‘滇蔗04-14’>‘滇蔗02-39’>‘蔗茅II91-2’>‘新台糖10’>‘崖城89-9’,说明蔗茅优质抗旱性状可以通过基因渗透方式传递给后代。在苗期干旱胁迫下,‘蔗茅99-2’在渗透调节等方面表现出积极的生理响应。

关键词: 甘蔗, 蔗茅, 生理指标, 干旱胁迫, 极点排序法

Abstract:

The purpose of this study is to screen out excellent drought-resistant breeding materials, and to provide a basis for drought-resistant breeding and drought-resistant cultivation techniques of sugarcane. A total of 12 materials of Saccharum spp × Erianthus fulvus and their hybrid offspring were treated with pot drought treatment at seedling stage. Eight physiological and biochemical indexes related to drought resistance were tested. The drought resistance of the tested materials was evaluated comprehensively by pole-sorting method. The results showed that the indexes of Pro, MDA, SS and PMP of the 12 tested materials had an upward trend, the indexes of SP, Chl and SOD had a downward trend, while the CAT activity increased or decreased under drought stress. The results of pole-sorting method analysis showed that the drought resistance of the 12 tested materials was as follows: ‘ZM99-2’> ‘ZM99-1’> ‘ZM99-4’> ‘ZMI91-8’> ‘ZM99-3’> ‘ZM90-29’> ‘DZ01-58’> ‘DZ04-14’>‘DZ02-39’>‘ZMII91-2’>‘ROC10’>‘YC89-9’. It indicated that the high quality drought resistance traits of Erianthus fulvus could be transmitted to offspring by gene penetration. ‘ZM99-2’ showed positive physiological response in osmotic adjustment and other aspects at seedling stage under drought stress.

Key words: sugarcane, Erianthus fulvus, physiological indexes, drought stress, pole-sorting method

中图分类号:

S566.1

沈先岳, 徐荣, 吴清莲, 谢林艳, 孟玉, 狄义宁, 王先宏, 何丽莲, 李富生. 甘蔗与蔗茅杂交亲本及后代材料的抗旱性鉴定[J]. 中国农学通报, 2020, 36(20): 7-13.

Shen Xianyue, Xu Rong, Wu Qinglian, Xie Linyan, Meng Yu, Di Yining, Wang Xianhong, He Lilian, Li Fusheng. Saccharum spp. × Erianthus fulvus and Their Hybrid Offspring: Identification of Drought Resistance[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(20): 7-13.

图/表 6

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材料	材料属性*	试验编号
蔗茅99-1	野生种无性系,F₁代的父本	Z₁
蔗茅99-2	野生种无性系,F₁代的父本	Z₂
蔗茅99-3	野生种无性系,F₁代的父本	Z₃
蔗茅99-4	野生种无性系,F₁代的父本	Z₄
蔗茅90-29	野生种无性系,F₁代的父本	Z₅
蔗茅Ⅱ91-2	野生种无性系,F₁代的父本	Z₆
蔗茅Ⅰ91-8	野生种无性系,F₁代的父本	Z₇
滇蔗01-58	F₁代	D₁
滇蔗02-39	F₁代	D₂
滇蔗04-14	F₂代,F₁代姊妹系与甘蔗杂交	D₃
崖城89-9	甘蔗品系,F₁代的母本	M₁
新台糖10	甘蔗品种,F₂代的父本	M₂

材料	材料属性*	试验编号
蔗茅99-1	野生种无性系,F₁代的父本	Z₁
蔗茅99-2	野生种无性系,F₁代的父本	Z₂
蔗茅99-3	野生种无性系,F₁代的父本	Z₃
蔗茅99-4	野生种无性系,F₁代的父本	Z₄
蔗茅90-29	野生种无性系,F₁代的父本	Z₅
蔗茅Ⅱ91-2	野生种无性系,F₁代的父本	Z₆
蔗茅Ⅰ91-8	野生种无性系,F₁代的父本	Z₇
滇蔗01-58	F₁代	D₁
滇蔗02-39	F₁代	D₂
滇蔗04-14	F₂代,F₁代姊妹系与甘蔗杂交	D₃
崖城89-9	甘蔗品系,F₁代的母本	M₁
新台糖10	甘蔗品种,F₂代的父本	M₂

材料	Pro含量/(μg/g)		变幅/%	MDA含量/(nmol/g)		变幅/%
材料	对照	干旱胁迫	变幅/%	对照	干旱胁迫	变幅/%
Z1	27.11±8.05cdB	115.54±35.75aA	326.2	1.93±0.42bcdeBC	1.95±0.27bcdAB	0.8
Z2	25.91±1.24cdB	34.76±8.59cB	34.2	1.73±0.25cdeBCD	1.81±0.44bcdAB	4.5
Z3	30.30±7.05bcdB	37.04±4.10cB	22.2	1.70±0.02cdeBCD	1.74±0.48bcdAB	2.5
Z4	30.01±2.50bcdB	63.90±19.39bcB	112.9	1.55±0.44deBCD	1.67±0.49cdAB	7.4
Z5	23.39±5.06dB	46.36±11.15bcB	98.2	0.87±0.09fD	1.13±0.11dB	30.0
Z6	34.69±3.56bcAB	57.89±26.10bcB	66.9	1.27±0.11efCD	1.66±0.43cdAB	31.5
Z7	25.73±5.96cdB	46.27±8.46bcB	79.8	1.37±0.13efCD	1.08±0.38dB	-21.37
D1	37.77±8.80abAB	37.67±11.42cB	-0.27	2.09±0.84bcdBC	1.93±1.21bcdAB	7.6
D2	29.54±5.46bcdB	31.04±11.18cB	5.1	2.29±0.12bcAB	2.99±0.74abA	30.5
D3	46.16±3.95aA	77.02±39.23bAB	66.9	3.13±0.39aA	3.31±0.61aA	5.9
M1	33.69 ±6.29bcdAB	48.40±15.84bcB	43.7	2.44±0.38bAB	2.52±1.36abcAB	3.5
M2	23.82 ±2.91dB	34.46±10.07cB	44.7	1.34±0.21efCD	1.94±0.09bcdAB	45.3

材料	Pro含量/(μg/g)		变幅/%	MDA含量/(nmol/g)		变幅/%
材料	对照	干旱胁迫	变幅/%	对照	干旱胁迫	变幅/%
Z1	27.11±8.05cdB	115.54±35.75aA	326.2	1.93±0.42bcdeBC	1.95±0.27bcdAB	0.8
Z2	25.91±1.24cdB	34.76±8.59cB	34.2	1.73±0.25cdeBCD	1.81±0.44bcdAB	4.5
Z3	30.30±7.05bcdB	37.04±4.10cB	22.2	1.70±0.02cdeBCD	1.74±0.48bcdAB	2.5
Z4	30.01±2.50bcdB	63.90±19.39bcB	112.9	1.55±0.44deBCD	1.67±0.49cdAB	7.4
Z5	23.39±5.06dB	46.36±11.15bcB	98.2	0.87±0.09fD	1.13±0.11dB	30.0
Z6	34.69±3.56bcAB	57.89±26.10bcB	66.9	1.27±0.11efCD	1.66±0.43cdAB	31.5
Z7	25.73±5.96cdB	46.27±8.46bcB	79.8	1.37±0.13efCD	1.08±0.38dB	-21.37
D1	37.77±8.80abAB	37.67±11.42cB	-0.27	2.09±0.84bcdBC	1.93±1.21bcdAB	7.6
D2	29.54±5.46bcdB	31.04±11.18cB	5.1	2.29±0.12bcAB	2.99±0.74abA	30.5
D3	46.16±3.95aA	77.02±39.23bAB	66.9	3.13±0.39aA	3.31±0.61aA	5.9
M1	33.69 ±6.29bcdAB	48.40±15.84bcB	43.7	2.44±0.38bAB	2.52±1.36abcAB	3.5
M2	23.82 ±2.91dB	34.46±10.07cB	44.7	1.34±0.21efCD	1.94±0.09bcdAB	45.3

材料	Chl含量/(mg/g)		变幅/%	SS含量/(mg/g)		变幅/%
材料	对照	干旱胁迫	变幅/%	对照	干旱胁迫	变幅/%
Z1	1.09±0.23bA	2.21±0.45abcdAB	102.8	4.19±0.99bABCDE	23.04±1.81abcABC	449.9
Z2	2.09±1.58abA	1.56±1.55bcdB	-25.3	3.62±0.43bcDE	20.10±5.58bcdABC	455.0
Z3	1.51±0.25abA	1.17±0.42dB	-22.6	3.73±1.14bcCDE	19.83±5.25bcdABC	432.4
Z4	0.58±0.28bA	3.47±0.96aA	494.9	5.53±0.60aABC	14.62±2.94cdBC	164.3
Z5	1.93±0.40abA	1.92±0.49bcdAB	-0.7	3.81±0.27bcBCDE	19.73±5.54bcdABC	417.8
Z6	3.13±2.88aA	1.57±1.11bcdB	-49.8	4.03±0.44bcABCDE	26.01±9.68abAB	546.0
Z7	1.18±0.50abA	2.88±0.46abAB	142.8	5.64±0.82aAB	22.90±4.07abcABC	305.8
D1	0.81±0.84bA	2.23±0.57abcdAB	175.9	4.97±0.79abABCD	26.12±4.86abAB	425.3
D2	1.25±0.29abA	1.14±0.30dB	-8.2	4.51±0.48abABCDE	20.37±5.67bcdABC	351.6
D3	1.40±0.16abA	1.34±0.60cdB	-4.0	2.80±0.32cD	10.97±0.48dC	292.0
M1	1.19±0.60abA	1.17±0.07dB	-1.3	5.72±0.71aA	32.07±8.41aA	460.6
M2	1.23±0.26abA	2.67±0.04abcAB	117.5	3.96±0.92bcABCDE	27.00±6.25abAB	581.0

甘蔗与蔗茅杂交亲本及后代材料的抗旱性鉴定

Saccharum spp. × Erianthus fulvus and Their Hybrid Offspring: Identification of Drought Resistance

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材料	PMP	SS	MDA	Chl	SP	Pro	SOD	CAT	综合值评价	排名
Z1	0.81	0.33	0.25	0.65	0.38	1.00	0.18	0.45	4.04	2
Z2	0.72	0.33	0.23	0.33	1.31	0.25	0.10	0.9	4.27	1
Z3	0.69	0.31	0.24	0.34	0.98	0.22	0.18	0.86	3.81	5
Z4	0.48	0.07	0.32	1.63	0.23	0.45	0.17	0.62	3.99	3
Z5	0.78	0.30	0.12	0.39	0.97	0.42	0.33	0.42	3.73	6
Z6	0.43	0.41	0.12	0.27	0.27	0.34	0.38	0.43	2.66	10
Z7	0.89	0.20	0.34	0.75	0.29	0.37	0.33	0.71	3.88	4
D1	0.47	0.31	0.45	0.83	0.73	0.17	0.29	0.16	3.40	7
D2	0.79	0.24	0.12	0.37	0.23	0.18	0.39	0.43	2.76	9
D3	0.58	0.19	0.22	0.39	0.82	0.34	0.10	0.29	2.92	8
M1	0.29	0.34	0.24	0.39	0.26	0.28	0.06	0.25	2.10	11
M2	0.15	0.44	0.06	0.46	0.22	0.28	0.28	0.18	2.07	12

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材料	质膜透性/(μs/cm)		变幅/%	可溶性蛋白含量/(mg/g)		变幅/%
材料	对照	干旱胁迫	变幅/%	对照	干旱胁迫	变幅/%
Z1	0.07±0.01abAB	0.11±0.01bcB	47.9	72.33±20.15cdBC	10.01±3.63aA	-86.2
Z2	0.06±0.02abcAB	0.12±0.01bcAB	91.9	20.50±24.55eD	10.35±1.89aA	-49.5
Z3	0.05±0.02bcdAB	0.11±0.02bcB	111.1	30.96±2.94deD	11.59±1.08aA	-62.6
Z4	0.04±0.04abcdAB	0.12±0.02bcAB	215.8	134.40±15.88abB	10.88±1.26aA	-91.9
Z5	0.08±0.02abAB	0.12±0.01bcAB	63.9	25.69±13.45eD	9.51±3.15aA	-63.0
Z6	0.05±0.03bcdAB	0.17±0.06aA	240.6	115.94±6.41abB	11.01±3.68aA	-90.5
Z7	0.09±0.01aA	0.10±0.00cB	6.2	98.29±19.66bcB	10.29±1.63aA	-89.5
D1	0.03±0.03cdC	0.11±0.01bcB	222.1	38.18±33.82deBC	10.56±4.00aA	-72.3
D2	0.06±0.01abcdAB	0.09±0.02cB	58.3	92.36±13.28bcD	7.37±2.47aA	-92.0
D3	0.05±0.00bcdAB	0.13±0.01bcAB	168.6	40.21±18.76deD	12.51±2.72aA	-68.9
M1	0.02±0.01dC	0.09±0.02cB	317.2	24.21±17.65eD	9.87±2.44aA	-59.2
M2	0.03±0.01cdC	0.14±0.02abAB	387.5	155.03±56.88aA	11.71±1.91aA	-92.4

材料	质膜透性/(μs/cm)		变幅/%	可溶性蛋白含量/(mg/g)		变幅/%
材料	对照	干旱胁迫	变幅/%	对照	干旱胁迫	变幅/%
Z1	0.07±0.01abAB	0.11±0.01bcB	47.9	72.33±20.15cdBC	10.01±3.63aA	-86.2
Z2	0.06±0.02abcAB	0.12±0.01bcAB	91.9	20.50±24.55eD	10.35±1.89aA	-49.5
Z3	0.05±0.02bcdAB	0.11±0.02bcB	111.1	30.96±2.94deD	11.59±1.08aA	-62.6
Z4	0.04±0.04abcdAB	0.12±0.02bcAB	215.8	134.40±15.88abB	10.88±1.26aA	-91.9
Z5	0.08±0.02abAB	0.12±0.01bcAB	63.9	25.69±13.45eD	9.51±3.15aA	-63.0
Z6	0.05±0.03bcdAB	0.17±0.06aA	240.6	115.94±6.41abB	11.01±3.68aA	-90.5
Z7	0.09±0.01aA	0.10±0.00cB	6.2	98.29±19.66bcB	10.29±1.63aA	-89.5
D1	0.03±0.03cdC	0.11±0.01bcB	222.1	38.18±33.82deBC	10.56±4.00aA	-72.3
D2	0.06±0.01abcdAB	0.09±0.02cB	58.3	92.36±13.28bcD	7.37±2.47aA	-92.0
D3	0.05±0.00bcdAB	0.13±0.01bcAB	168.6	40.21±18.76deD	12.51±2.72aA	-68.9
M1	0.02±0.01dC	0.09±0.02cB	317.2	24.21±17.65eD	9.87±2.44aA	-59.2
M2	0.03±0.01cdC	0.14±0.02abAB	387.5	155.03±56.88aA	11.71±1.91aA	-92.4

材料	SOD活性/(u/mg)		变幅/%	CAT活性/(nmol/(min·g)		变幅/%
材料	对照	干旱胁迫	变幅/%	对照	干旱胁迫	变幅/%
Z1	302.42±11.78bAB	170.16±115.23aA	-43.7	113.00±45.14aA	81.13±34.69abA	-28.2
Z2	358.13±3.61aA	171.22±50.88aA	-52.2	146.90±31.32aA	246.34±247.01aA	67.7
Z3	281.73±11.39bcAB	156.33±58.05aA	-44.5	92.66±82.85aA	135.15±41.16abA	45.9
Z4	281.73±18.06bcB	153.14±42.92aA	-45.6	81.36±35.88aA	84.30±12.60abA	3.6
Z5	294.06±21.50bAB	211.63±16.06aA	-28.0	106.22±113.92aA	70.74±66.26abA	-33.4
Z6	232.78±43.39cB	180.79±50.07aA	-22.3	169.50±178.23aA	116.62±34.52abA	-31.2
Z7	281.33±16.21bcB	201.00±14.62aA	-28.6	117.52±90.29aA	139.89±82.27abA	19.0
D1	264.62±4.41bcB	177.60±45.61aA	-32.9	212.44±175.02aA	43.62±34.44bA	-79.5
D2	277.75±15.02bcB	217.32±61.08aA	-21.8	103.96±68.59aA	72.09±69.32abA	-30.6
D3	298.75±74.53bAB	142.51±56.20aA	-52.3	268.94±122.10aA	116.62±77.73abA	-56.6
M1	266.21±18.06bcB	115.92±67.25aA	-56.5	90.40±47.62aA	146.90±92.05abA	62.5
M2	291.28±24.67bAB	194.62±3.19aA	-33.2	133.34±103.79aA	65.09±28.68bA	-51.2

材料	SOD活性/(u/mg)		变幅/%	CAT活性/(nmol/(min·g)		变幅/%
材料	对照	干旱胁迫	变幅/%	对照	干旱胁迫	变幅/%
Z1	302.42±11.78bAB	170.16±115.23aA	-43.7	113.00±45.14aA	81.13±34.69abA	-28.2
Z2	358.13±3.61aA	171.22±50.88aA	-52.2	146.90±31.32aA	246.34±247.01aA	67.7
Z3	281.73±11.39bcAB	156.33±58.05aA	-44.5	92.66±82.85aA	135.15±41.16abA	45.9
Z4	281.73±18.06bcB	153.14±42.92aA	-45.6	81.36±35.88aA	84.30±12.60abA	3.6
Z5	294.06±21.50bAB	211.63±16.06aA	-28.0	106.22±113.92aA	70.74±66.26abA	-33.4
Z6	232.78±43.39cB	180.79±50.07aA	-22.3	169.50±178.23aA	116.62±34.52abA	-31.2
Z7	281.33±16.21bcB	201.00±14.62aA	-28.6	117.52±90.29aA	139.89±82.27abA	19.0
D1	264.62±4.41bcB	177.60±45.61aA	-32.9	212.44±175.02aA	43.62±34.44bA	-79.5
D2	277.75±15.02bcB	217.32±61.08aA	-21.8	103.96±68.59aA	72.09±69.32abA	-30.6
D3	298.75±74.53bAB	142.51±56.20aA	-52.3	268.94±122.10aA	116.62±77.73abA	-56.6
M1	266.21±18.06bcB	115.92±67.25aA	-56.5	90.40±47.62aA	146.90±92.05abA	62.5
M2	291.28±24.67bAB	194.62±3.19aA	-33.2	133.34±103.79aA	65.09±28.68bA	-51.2