Identification and Evaluation of Drought Resistance in Sugarcane Seedling Stage

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0216

Abstract

Abstract:

Twelve sugarcane varieties were used in pot experiment. The survival rate of sugarcane seedlings, and chlorophyll content, soluble sugar content, malondialdehyde content and superoxide dismutase activity of leaves were measured under repeated drought stress at seedling stage. This article used drought resistance coefficient method and membership function value method, evaluated and identified the resistance of sugarcane physiological indexes under repeated drought stress at seedling stage, aiming to provide a method for the selection of drought resistant sugarcane varieties, as well as data support for drought resistant breeding of sugarcane and demonstration and promotion of drought resistant varieties in sugarcane areas. The results showed that after repeated drought - rehydration treatment, the seedling survival rate, leaf chlorophyll content, POD and SOD activity of all sugarcane varieties decreased, while the leaf Pro, REC, MDA and soluble sugar content increased significantly, and there were significant differences among sugarcane varieties. The drought resistance of ‘LC 09-15’, ‘GT 32’, ‘FN 08-3214’, ‘YZ 08-1609’, ‘YZ 11-1204’, ‘YZ 05-51’, ‘YR 11-450’ and ‘DZ 12-88’ were stronger than that of the control ‘ROC 22’. Through the screening and promotion of sugarcane varieties with excellent drought resistance, the problem caused by the character degradation of sugarcane variety ‘ROC 22’ in sugarcane area could be solved, providing sugarcane varieties with effective drought resistance in early spring and high yield stability.

Key words: drought resistance, sugarcane, seedling stage, physiological indexes, comprehensive evaluation

CLC Number:

S566.1

FAN Xian, QUAN Yiji, YANG Shaolin, LI Rudan, DENG Jun, ZHANG Yuebin. Identification and Evaluation of Drought Resistance in Sugarcane Seedling Stage[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(3): 17-24.

Figures/Tables 7

References 49

[1]	田春艳, 边芯, 俞华先, 等. 云瑞甘蔗创新亲本抗旱性综合评价[J]. 植物遗传资源学报, 2019, 20(3):610-623.
[2]	毛钧, 王靖, 黄明霞, 等. 云南蔗区播期与水氮耦合对甘蔗产量和糖分影响[J]. 农业工程学报, 2019, 35(16):134-144.
[3]	赵培方, 赵俊, 刘家勇, 等. 干旱胁迫对甘蔗4个生理指标遗传变异的影响[J]. 中国农业科学, 2017, 50(1):28-37.
[4]	杜彩艳, 段宗颜, 王建新, 等. 云南8个玉米品种苗期抗旱性研究[J]. 西北农业学报, 2014, 23(10):82-89.
[5]	高三基, 罗俊, 张华, 等. 甘蔗抗旱性生理生化鉴定指标[J]. 应用生态学报, 2006, 17(6):1051-1054.
[6]	李鸿博, 蔡伟俊, 谢雨彤, 等. 甘蔗新品系对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价[J]. 华南农业大学学报, 2019, 40(6):51-58.
[7]	邹成林, 谭华, 郑德波, 等. 广西玉米品种开花期抗旱性鉴定与评价[J]. 干旱地区农业研究, 2019, 37(2):136-143.
[8]	刘瑞显, 王友华, 陈兵林, 等. 花铃期干旱胁迫下氮素水平对棉花光合作用与叶绿素荧光特性的影响[J]. 作物学报, 2008, 34(4):675-683.
[9]	张绪成, 上官周平. 不同抗旱性小麦叶片膜脂过氧化的氮素调控机制[J]. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(1):106-112.
[10]	南丽丽, 师尚礼, 朱新强, 等. 不同根型苜蓿苗期对干旱胁迫的生理耐受性分析[J]. 干旱地区农业研究, 2011, 29(5):106-110.
[11]	高宝云, 张军. 9个冬小麦品种对苗期干旱的生理响应及抗旱性评价[J]. 山西农业科学, 2017, 45(3):340-345,442.
[12]	边芯, 郎荣斌, 桃联安, 等. 干旱胁迫对持绿性甘蔗细茎野生种叶片生理和生物量的影响[J]. 中国糖料, 2017, 39(3):5-8.
[13]	高三基, 罗俊, 陈如凯, 等. 甘蔗品种抗旱性光合生理指标及其综合评价[J]. 作物学报, 2002, 28(1):94-98.
[14]	夏红明, 陈学宽, 蔡青, 等. 甘蔗优异材料的抗旱性研究[J]. 亚热带农业研究, 2005, 1(1):17-21.
[15]	夏红明, 赵培方, 刘家勇, 等. 干旱胁迫对甘蔗保护酶活性等生理指标的影响[J]. 西南农业学报, 2013, 23(5):1824-1828.
[16]	何平, 程志远, 李穆, 等. 5几个甘蔗品种在伸长期对干旱胁迫的响应差异研究[J]. 广东农业科学, 2014, 24:10-14.
[17]	孟庆立, 赵宁娟, 张宇文, 等. 特旱条件下玉米自交系抗旱性评价[J]. 干旱地区农业研究, 2016, 34(4):106-111.
[18]	胡树平, 苏治军, 于晓芳, 等. 玉米自交系抗旱相关性状的主成分分析与模糊聚类[J]. 干旱地区农业研究, 2016, 34(6):81-88,176.
[19]	和刚, 路振广, 张明智, 等. 灰色关联综合评价法对夏玉米干旱胁迫调控指标的优选[J]. 中国农学通报, 2019, 35(13):16-22.
[20]	赵吉平, 周伟, 任杰成, 等. 50份小麦新种质抗旱性综合评价[J]. 山西农业科学, 2019, 47(11):1895-1899.
[21]	顾正中, 周羊梅, 杨子博, 等. 干旱胁迫下淮麦33等不同小麦品种幼苗生理响应的研究[J]. 西南农业学报, 2017, 30(1):67-71.
[22]	张园, 田文仲, 吴少辉, 等. 北方冬小麦品种(系)节水抗旱性研究[J]. 干旱地区农业研究, 2017, 35(2):9-13,67.
[23]	杨玉辉. 兴安盟半干旱地区适宜种植绿豆品种的筛选分析[J]. 中国农学通报, 2018, 34(31):32-36.
[24]	段义忠, 张雄, 王建武. 不同绿豆品种萌发期对干旱胁迫的响应及抗旱性评价[J]. 中国农学通报, 2014, 30(18):125-130.
[25]	代小冬, 朱灿灿, 秦娜, 等. 不同基因型谷子品种(系)对干旱胁迫的响应及抗旱性评价[J]. 中国农学通报, 2017, 33(34):15-19.
[26]	孟庆立, 关周博, 冯佰利, 等. 谷子抗旱相关性状的主成分与模糊聚类分析[J]. 中国农业科学, 2009, 42:2667-2675.
[27]	李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000: 134-137,261-263.
[28]	秦岭, 杨延兵, 管延安, 等. 不同生态区主要育成谷子品种芽期耐旱性鉴定[J]. 植物遗传资源学报, 2013, 14(1):146-151.
[29]	王秋兰, 靳鲲鹏, 刘永忠, 等. 玉米苗期抗旱性鉴定指标及综合评价[J]. 山西农业科学, 2019, 47(3):319-322,365.
[30]	王兰芬, 武晶, 景蕊莲, 等. 绿豆种质资源苗期抗旱性鉴定[J]. 作物学报, 2015, 41(1):145-153.
[31]	张红萍, 李明达. 水分胁迫后复水对豌豆叶片叶绿素含量的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2016, 34(2):177-181.
[32]	吕金印, 郭涛. 水分胁迫对不同品种甜高粱幼苗保护酶活性等生理特性的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2010, 28(4):89-93.
[33]	冯晓敏, 张永清, 李鹏, 等. 糜子幼苗对不同强度干旱胁迫的形态与生理响应[J]. 干旱地区农业研究, 2013, 31(2):176-181.
[34]	单长卷, 梁宗锁. 土壤干旱对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响[J]. 中国生态农业学报, 2007, 15(5):38-41.
[35]	杜彩艳, 段宗颜, 潘艳华, 等. 干旱胁迫对玉米苗期植株生长和保护酶活性的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2015, 33(3):124-129.
[36]	吴文荣. 玉米不同品种芽苗期抗旱性及指标的研究[D]. 北京:中国农业科学院研究生院, 2008:34-43.
[37]	TURNER N C. Adaptation to water deficits: A changing perspective[J]. Australian journal plant physiology, 1986, 13(1):175-190.
[38]	杨建波, 诸葛少军, 黎海涛, 等. 干旱胁迫对甘蔗生长生理的影响及品种抗旱性评价[J]. 南方农业学报, 2012, 43(8):1114-1120.
[39]	山仑. 旱地农业技术发展趋向[J]. 中国农业科学, 2002, 35(7):848-855.
[40]	BETRAN F J, BECK D, BANZIGER M, et al. Secondary traits in parentalinbreds and hybrids under stress and non-stress environments in tropical maize[J]. Field crops research, 2003, 83(1):51-65. doi: 10.1016/S0378-4290(03)00061-3 URL
[41]	BRUCE W B, EDMEADES G O, BARKER T C. Molecular and physiological approaches to maize improvement for drought tolerance[J]. Journal of experimental botany, 2002, 53(366):13-25. doi: 10.1093/jexbot/53.366.13 URL
[42]	辛国荣, 董美玲, 宋淑明. 水分胁迫下几种燕麦品种的一些生理生化变化及其与植物抗旱性关系的研究[J]. 草业科学, 1996, 13(5):50-55.
[43]	周广生, 梅方竹, 周竹青, 等. 小麦不同品种耐湿性生理指标综合评价及其预测[J]. 中国农业科学, 2003, 36(11):1378-1382.
[44]	张智猛, 戴良香, 丁红, 等. 中国北方主栽花生品种抗旱性鉴定与评价[J]. 作物学报, 2012, 38(3):495-504.
[45]	杜彩艳, 段宗颜, 张乃明, 等. 云南主栽玉米品种抗旱性鉴定与评价[J]. 干旱地区农业研究, 2015, 33(4):181-189.
[46]	KABIR Z, KOIDE R T. Effect of autumn and winter mycorrhizal cover crops on soil properties, nutrient uptake and yield of sweet maize in Pennsylvania, USA[J]. Plant & soil, 2002, 238(2):205-215.
[47]	李源, 刘贵波, 高洪文, 等. 紫花苜蓿种质苗期抗旱性综合评价研究[J]. 草地学报, 2009, 17(6):809-812.
[48]	张永清, 苗果园. 水分胁迫条件下有机肥对小麦根苗生长的影响[J]. 作物学报, 2006, 32(6):811-816.
[49]	张泽燕, 张耀文. 干旱胁迫下21份山西地方绿豆品种芽期抗旱性鉴定[J]. 植物遗传资源学报, 2011, 12(6):1010-1013.

甘蔗品种	第1次干旱存活率	第2次干旱存活率	反复干旱存活率
YZ 05-51	93.33	66.67	80.00
LC 09-15	96.67	73.33	85.00
YZ 08-1609	93.33	63.33	78.33
GT 32	93.33	73.33	83.33
FN 08-3214	93.33	70.00	81.67
DZ 12-88	90.00	63.33	75.00
GT 11-1076	90.00	63.33	73.33
FN 09-6201	90.00	66.67	75.00
YG 49	93.33	63.33	75.00
YZ 11-1204	93.33	66.67	80.00
YR 11-450	93.33	56.67	75.00
ROC 22	90.00	60.00	76.67

甘蔗品种	第1次干旱存活率	第2次干旱存活率	反复干旱存活率
YZ 05-51	93.33	66.67	80.00
LC 09-15	96.67	73.33	85.00
YZ 08-1609	93.33	63.33	78.33
GT 32	93.33	73.33	83.33
FN 08-3214	93.33	70.00	81.67
DZ 12-88	90.00	63.33	75.00
GT 11-1076	90.00	63.33	73.33
FN 09-6201	90.00	66.67	75.00
YG 49	93.33	63.33	75.00
YZ 11-1204	93.33	66.67	80.00
YR 11-450	93.33	56.67	75.00
ROC 22	90.00	60.00	76.67

品种	叶绿素	存活率	质膜氧化程度		渗透调节物质		保护酶
品种	叶绿素	存活率	REC	MDA	Pro	可溶性糖	POD	SOD
YZ 05-51	0.62	0.80	1.16	1.87	6.85	1.65	0.52	0.69
LC 09-15	0.91	0.85	1.20	1.93	6.48	1.89	0.91	0.56
YZ 08-1609	0.91	0.78	1.73	1.29	2.71	1.23	0.91	0.74
GT 32	0.79	0.83	1.31	1.45	6.35	1.03	0.81	0.89
FN 08-3214	0.75	0.82	1.17	1.21	3.09	1.05	0.93	0.33
DZ 12-88	0.76	0.75	1.14	1.62	6.19	1.07	0.86	0.60
GT 11-1076	0.68	0.73	2.34	1.48	3.14	1.28	0.86	0.47
FN 09-6201	0.44	0.75	1.23	1.98	2.75	1.14	0.58	0.49
YG 49	0.42	0.75	2.00	3.48	1.51	1.37	0.71	0.38
YZ 11-1204	0.79	0.80	1.09	1.83	7.77	1.22	0.67	0.51
YR 11-450	0.63	0.75	1.25	1.25	1.94	1.38	0.93	0.45
ROC 22	0.58	0.77	2.08	1.54	3.03	1.35	0.77	0.48
权重	0.087	0.434	0.072	0.062	0.038	0.112	0.038	0.073

品种	叶绿素	存活率	质膜氧化程度		渗透调节物质		保护酶
品种	叶绿素	存活率	REC	MDA	Pro	可溶性糖	POD	SOD
YZ 05-51	0.62	0.80	1.16	1.87	6.85	1.65	0.52	0.69
LC 09-15	0.91	0.85	1.20	1.93	6.48	1.89	0.91	0.56
YZ 08-1609	0.91	0.78	1.73	1.29	2.71	1.23	0.91	0.74
GT 32	0.79	0.83	1.31	1.45	6.35	1.03	0.81	0.89
FN 08-3214	0.75	0.82	1.17	1.21	3.09	1.05	0.93	0.33
DZ 12-88	0.76	0.75	1.14	1.62	6.19	1.07	0.86	0.60
GT 11-1076	0.68	0.73	2.34	1.48	3.14	1.28	0.86	0.47
FN 09-6201	0.44	0.75	1.23	1.98	2.75	1.14	0.58	0.49
YG 49	0.42	0.75	2.00	3.48	1.51	1.37	0.71	0.38
YZ 11-1204	0.79	0.80	1.09	1.83	7.77	1.22	0.67	0.51
YR 11-450	0.63	0.75	1.25	1.25	1.94	1.38	0.93	0.45
ROC 22	0.58	0.77	2.08	1.54	3.03	1.35	0.77	0.48
权重	0.087	0.434	0.072	0.062	0.038	0.112	0.038	0.073

品种	隶属函数值								综合评价值	排序
品种	u(1)	u(2)	u(3)	u(4)	u(5)	u(6)	u(7)	u(8)	综合评价值	排序
YZ 05-51	0.41	0.71	0.15	0.92	0.00	0.58	0.72	0.57	0.523	6
LC 09-15	1.00	0.68	0.20	0.96	0.84	0.37	1.00	1.00	0.881	1
YZ 08-1609	1.00	0.96	0.81	0.47	0.91	0.66	0.24	0.43	0.583	4
GT 32	0.76	0.89	0.23	0.80	0.63	1.00	0.00	0.86	0.710	2
FN 08-3214	0.98	1.00	0.75	0.90	0.97	0.00	0.03	0.71	0.673	3
DZ 12-88	0.77	0.82	0.25	0.93	1.00	0.45	0.06	0.14	0.417	8
GT 11-1076	0.53	0.88	0.74	0.00	0.74	0.24	0.30	0.00	0.270	10
FN 09-6201	0.04	0.66	0.80	0.94	0.15	0.27	0.13	0.14	0.259	11
YG 49	0.00	0.00	1.00	0.26	0.41	0.09	0.40	0.14	0.220	12
YZ 11-1204	0.91	0.73	0.00	1.00	0.33	0.29	0.23	0.57	0.532	5
YR 11-450	0.42	0.98	0.93	0.84	0.96	0.20	0.41	0.14	0.433	7
ROC 22	0.32	0.86	0.76	0.20	0.53	0.25	0.37	0.29	0.373	9