美女櫻不同品種耐熱性評價

田治國， 楊 艷， 王 飛

(1.常州大學藝術學院，江蘇常州 213164； 2.西北農林科技大學園藝學院，陜西楊凌 712100)

美女櫻(Vebenahybrida)是馬鞭草科馬鞭草屬多年生草本植物，具有花期長、觀賞效果好、抗性強等特點，因而廣泛應用于城市園林花壇與花境等空間中。目前關于美女櫻的研究主要集中在組培與育種等方面[1-4]，對其抗性方面的研究較少，尤其高溫脅迫下不同品種的抗性差異未見相關報道。

植物的耐熱性是由多基因控制的數量性狀，高溫脅迫下的傷害會涉及到一系列生理生態變化。因此，建立科學而高效的耐熱性評價方法極為必要的。近年來，已有學者利用多元統計分析法如主成分分析、隸屬函數或聚類分析等方法對植物抗性進行綜合評價并已得到廣泛應用，如銀杏[5]、辣椒[6]、偃麥草[7]、萬壽菊[8]等。其中一般認為主成分分析方法解決了綜合變量覆蓋和降維問題，降低了數據對象集合的相異度和維度，實現了數據對象集合的聚類歸約，其結果更為科學合理[9-12]。

因此，本試驗以美女櫻9個主栽品種為材料，測定了高溫脅迫后的16個生理指標，進行主成分分析，并以此為基礎，進行隸屬函數分析，求得各品種的綜合評價值，旨在對美女櫻部分生理指標與耐熱性之間的關系進行評價，篩選出耐熱性強的美女櫻品種，以期為今美女櫻的耐熱性評價提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為目前園林廣泛栽植的美女櫻品種諾瓦利斯、幻想、明星之夢、祥和、坦馬里、夏夜之夢、傳奇、陽臺白色、迷案等，共計9個品種。種子從園藝公司購買，西北農林科技大學園藝學院溫室內育苗。

1.2 方法

2015年5月中旬播種于育苗盤中，待長到3對真葉時，將幼苗定植到16 cm×14 cm的營養缽中，以泥炭土 ∶園土(體積比)=1 ∶2 為栽培基質，進行水分、營養等正常管理。7月上旬選取長勢基本一致的植株進行晝/夜溫度為38 ℃/22 ℃的高溫脅迫(經預備試驗確定)，空氣相對濕度50%，光周期14 h，光照度10 000 lx。處理前統一澆水，使盆中土壤濕度基本保持一致。以25 ℃/20 ℃(晝/夜)環境下生長的植株為對照。每處理設3次重復，每重復6株。

1.3 測定指標及方法

1.4 數據分析

采用SPSS 18.0軟件進行主成成分分析與隸屬函數分析。

指標性狀的耐熱系數采用Bouslama等的方法[18]計算。指標性狀耐熱系數(%)=高溫處理測定值/對照測定值×100。將每一品種的各綜合指標通過公式U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)轉換后分別得到各品種的隸屬函數值U(Xi)[19]。式中Xmin表示第i個綜合指標的最小值，Xmax表示第i個綜合指標的最大值，求出所有品種綜合指標的隸屬函數值，其值越高，耐熱性越強。

2 結果與分析

2.1 各品種耐熱系數和相關性分析

表1 美女櫻不同品種生理指標的耐熱系數 %

表2 各生理指標的相關系數矩陣

2.2 主成成分分析

16個生理指標的耐熱系數轉化為4個主成分，前4個綜合指標的貢獻率分別為42.68%、21.14%、15.41%和 9.38%，前4個綜合指標的累積貢獻率達89.61%(表3)，說明這4個主因子所包含的要素信息量可以反映出16個性狀指標原始特征參數的大部分信息，因此可以用這4個主成分對其耐熱性進行分析。

根據各指標的耐熱系數(表1)結合各綜合指標的系數(表3)，從而得到每個品種的4個綜合指標值CI(x)(表4)。對于同一個CI(x)而言，其值越大，說明該品種在這一綜合指標上的表現抗性越強，反之則較差。因此，從表4可以看出，坦馬里、迷案在CI(1)上表現較耐熱；諾瓦利斯在CI(2)上比較耐熱；明星之夢在CI(3)上表現耐熱；祥和在CI(4)上表現比較耐熱。9個品種耐熱性強弱由這4個綜合指標共同決定。

2.3 隸屬函數分析

以第1主成分分析各指標的負荷量計算各指標對美女櫻耐熱性的作用大小。4個綜合指標在評價耐熱性中所起的作用不同，因而在CI(x)值的基礎上利用隸屬函數法進行數值的轉換，分別得到各品種的隸屬函數值U(x)和綜合評價值(D)，根據D值評價各品種耐熱性的差異。由表5可知，D值最大的是諾瓦利斯；最小的是幻想。9個品種耐熱性由強到弱依次為諾瓦利斯、迷案、坦馬里、明星之夢、陽臺、祥和、夏夜之夢、傳奇、幻想。

3 討論

植物的耐熱性是一個由多種因素影響的數量性狀。因此，對植物的耐熱性鑒定應從形態、生理等眾多指標中篩選出有顯著影響的幾個主要指標，通過綜合評定，減少單一指標的試驗誤差，結果才更合理和有效[20]。由于主成分為綜合變量且相互獨立，所以用主成分值作為選擇利用的指標，可較準確地了解各性狀的綜合表現[21-22]，以此為基礎，求出所有品種的每一個綜合指標值及相應的隸屬函數值后，依據各綜合指標的相對重要性進行加權，便可得到各個品種抗逆性的綜合評價值，可以較為科學地對各品種的抗旱性進行評價。近年來，多元統計分析方法在農學上的應用范圍逐漸擴大，柳新紅等分別用主成分分析與隸屬函數法分別評價了翅莢的抗寒性與油用向日葵品種種子抗鹽堿性，均認為其準確可靠，與實際情況相符[23-24]。本試驗中，用主成分分析結合隸屬函數評價美女櫻不同品種的耐熱性，其結果與田間試驗的形態觀測基本一致。

表3 各綜合指標的系數及貢獻率

表4 各品種的綜合指標CI(x)值

表5 9個品種隸屬函數U(x)值和耐熱排名

本試驗選擇了反映高溫脅迫條件下與耐熱性緊密相關的16項生理指標，但是同品種16個不同生理指標的耐熱系數以及同一指標不同品種的耐熱系數均有較大變幅，因此不能根據各指標的耐熱系數直接判斷其性的強弱。本試驗中將單一的生理指標耐熱系數通過主成成份分析法轉化為彼此獨立的4個綜合指標值，這些指標可代表美女櫻耐熱性89.61%的原始數據信息量，因而可以全面地反應原始數據。再依此為基礎通過隸屬函數的方法進行品種的綜合評定，以D值作為綜合評價標準，消除單個指標的片面性，使評價結果更科學合理。因此通過綜合評定既考慮了各指標間的相互關系，又考慮到各指標的重要性，從而得出的結論與實際結果比較一致。本研究發現，通過綜合分析9個品種耐熱性由強到弱依次為諾瓦利斯>迷案>坦馬里>明星之夢>陽臺>祥和>夏夜之夢>傳奇>幻想。

本研究系統地提出了一套可應用于美女櫻耐熱品種篩選的多元統計分析流程，將為其品種耐熱性評價提供參考。

[1]孫曉梅，尚德郁，楊宏光，等. 細葉美女櫻和美女櫻種間雜交親和性的研究[J]. 北方園藝，2007(12)：101-102.

[2]徐小玉，張鳳銀，曹 陽. 赤霉素和乙烯利對美女櫻種子萌發及幼苗生長的影響[J]. 種子，2014，33(6)：72-74.

[3]呂清璐，沈向群，汪 玉. 美女櫻(Verbenahybrida)莖尖組織培養[J]. 西北農業學報，2010，19(3)：198-202.

[4]呂清璐，沈向群，汪 玉，等. 美女櫻雄性不育系與可育系花器官發育過程中生理生化指標的比較分析[J]. 江蘇農業科學，2010(3)：221-223.

[5]曹福亮，鄭 軍，汪貴斌，等. 高溫脅迫下14個銀杏品種的耐熱性[J]. 林業科學，2008，44(12)：35-38.

[6]李曉芬，尚慶茂，張志剛，等. 多元統計分析方法在辣椒品種耐鹽性評價中的應用[J]. 園藝學報，2008，35(3)：351-356.

[7]孟 林，尚春艷，毛培春，等. 偃麥草屬植物種質材料苗期耐鹽性綜合評價[J]. 草業學報，2009，18(4)：67-74.

[8]田治國，王 飛，張文娥，等. 多元統計分析方法在萬壽菊品種抗旱性評價中的應用[J]. 應用生態學報，2011，22(12)：3315-3320.

[9]徐 俊，夏驕雄，李 青. 用主成分提取進行數據庫聚類預處理[J]. 上海大學學報(自然科學版)，2007，13(6)：705-719.

[10]王 移，衛 偉，楊興中，等. 黃土丘陵溝壑區典型植物耐旱生理及抗旱性評價[J]. 生態與農村環境學報，2011，27(4)：56-61.

[11]Mekonnen F，Mekbib F，Kumar S，et al. Phenotypic variability and characteristics of lentil(LensculinarisMedik.) germplasm of Ethiopia by multivariate analysis[J]. Journal of Agricultural and Crop Research，2014，2(6)：104-116.

[12]高煥章，吳 楚，李申如，等. 綜合指數法在核桃選種中的應用研究[J]. 林業科學，2002，38(3)：171-176.

[13]高俊鳳. 植物生理試驗技術指導[M]. 西安：地圖出版社，2000.

[14]Prochazkova D，Sairam R K，Srivastava G C. Oxidative stress and antioxidant activity as the basis of senescence in maize leaves[J]. Plant Science，2001，161(4)：765-771.

[15]Ke D S，Wang A G，Sun G C. The effect of active oxygen on the activity of ACC synthase induced by exogenous IAA[J]. Acta Botanica Sinica，2002，44(5)：551-556.

[16]TanakaK，SudaY，KondoN.Ozone tolerance and the ascorbate

dependent hydrogen peroxide decomposing system in chloroplasts[J]. Plant & Cell Physiology，1985，26(7)：1425-1431.

[17]Griffith O W. Determination of glutathione and glutathione disulfide using glutathione reductase and 2-vinylpyridine[J]. Analytical Biochemistry，1980，106(1)：207-212.

[18]Bouslama M，Schapaugh W T. Stress tolerance in soybeans.Ⅰ. Evaluation of three screening techniques for heat and drought tolerance[J]. Crop Science，1984，24(5)：933-937.

[19]徐小萬，雷建軍，羅少波，等. 辣椒苗期耐熱耐濕鑒定方法的研究[J]. 核農學報，2009，23(5)：884-890.

[20]孟慶立，關周博，馮佰利，等. 谷子抗旱相關性狀的主成分與模糊聚類分析[J]. 中國農業科學，2009，42(8)：2667-2675.

[21]李貴全，張海燕，季 蘭，等. 不同大豆品種抗旱性綜合評價[J]. 應用生態學報，2006，17(12)：2408-2412.

[22]曹志華，吳中能，王 云，等. 不同竹種耐濕性生理指標綜合評價及其預測[J]. 江蘇農業科學，2015，43(4)：203-205.

[23]柳新紅，何小勇，蘇冬梅，等. 翅莢木種源抗寒性綜合評價體系的構建與應用[J]. 林業科學，2007，43(10)：45-50.

[24]張慶昕，張玉霞，劉慶鵬，等. 33個油用向日葵品種種子萌發期抗鹽堿性的綜合評價[J]. 種子，2015，34(11)：23-25，30.