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DTOPSIS法在蘋婆不同品系綜合評價中的應(yīng)用

2019-09-10 07:22:44李文硯黃麗君盧美瑛蔣娟娟韋優(yōu)羅培四趙靜孔方南卓福昌楊志強(qiáng)周婧
南方農(nóng)業(yè)學(xué)報 2019年7期
關(guān)鍵詞:綜合評價

李文硯 黃麗君 盧美瑛 蔣娟娟 韋優(yōu) 羅培四 趙靜 孔方南 卓福昌 楊志強(qiáng) 周婧

摘要:【目的】綜合評價蘋婆種質(zhì)資源的樹形和產(chǎn)量性狀、種子品質(zhì)性狀及抗性性狀等,篩選出綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良的品系,為蘋婆種質(zhì)資源保護(hù)、新品種選育及生產(chǎn)開發(fā)利用提供參考。【方法】以21份蘋婆品系為試材,應(yīng)用逼近理想解的排序法(DTOPSIS法)對蘋婆植株的株高、冠幅、平均單株產(chǎn)量、蓇突果莢皮厚、可食率、種子淀粉含量、種子可溶性糖含量、種子可溶性蛋白含量和果莢蟲害率等9個性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。【結(jié)果】供試的21份蘋婆品系中,應(yīng)用DTOPSIS法計(jì)算出的各理想解的相對接近度(Ci)差異明顯,最高值為0.7629、0.6980、0.6948,對應(yīng)的品系分別為SK-7、XD-3和SK-8,表現(xiàn)出樹形適中、單株產(chǎn)量高、可食率高及種子淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白含量高或抗蟲性好等優(yōu)良特性,且田間實(shí)際觀察結(jié)果與其優(yōu)良性狀相符。Ci值較低的品系分別為SJ-1(0.1735)、NY-1(0.2263)、SK-2(0.2439)、LH-1(0.2634),表現(xiàn)出單株產(chǎn)量低、可食率低、種子主要內(nèi)含物含量低或抗蟲性較差等,亦符合其田間觀察結(jié)果。【結(jié)論】應(yīng)用DTOPSIS法篩選出SK-7、XD-3和SK-83 3個綜合表現(xiàn)優(yōu)良的蘋婆品系,適于廣西區(qū)內(nèi)及環(huán)境條件相似的地區(qū)推廣種植。

關(guān)鍵詞: 蘋婆;種質(zhì)資源;DTOPSIS法;綜合評價;品系篩選

0 引言

【研究意義】蘋婆(Sterculia nobilis Smith)屬梧桐科(Sterculiaceae)蘋婆屬(Sterculia Linn.)常綠果樹,原產(chǎn)華南地區(qū),在我國已有1000年的栽培歷史(馮文星等,2007;任惠等,2013)。蘋婆又名鳳眼果、九層皮等,其種子具有較強(qiáng)的抗氧化作用,味道與板栗相似,可做菜肴,同時也是優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)林木,具有很高的食用、保健和經(jīng)濟(jì)價值,是具有開發(fā)潛力的木本糧用果樹資源(馮文星等,2007;李一偉等,2012;趙明等,2012)。因此,收集蘋婆種質(zhì)資源并進(jìn)行綜合評價,對促進(jìn)我國蘋婆優(yōu)異種質(zhì)的選育種研究及創(chuàng)新利用具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】目前國內(nèi)對蘋婆的研究及開發(fā)利用不多。趙明等(2012)利用蘋婆成熟種子經(jīng)殺菌處理后播種,取得較高的發(fā)芽率;任惠等(2013)研究發(fā)現(xiàn),蘋婆種子富含多種營養(yǎng)成分,且抗氧化能力較強(qiáng);吳嘉琳等(2016)研究得出干旱脅迫下蘋婆苗抗旱能力稍高于假蘋婆苗,假蘋婆育苗初期需保持充足土壤水分;楊志強(qiáng)等(2016)研究發(fā)現(xiàn),用蘋婆頂芽作切穗切接后嫁接苗成活率最高,抽芽時間最短;周袁慧子等(2016)研究表明約50%的透光率更適宜蘋婆生長;黃麗君等(2017)研究發(fā)現(xiàn)假蘋婆更適合作砧木,可解決蘋婆種質(zhì)資源缺乏、育苗費(fèi)用高的困難。目前我國蘋婆大多呈野生、半野生狀態(tài),為無規(guī)模化的果用栽培,因此需綜合篩選或選育出適宜規(guī)模化栽培的果用優(yōu)良樹種。經(jīng)連續(xù)6年的蘋婆種質(zhì)資源收集、嫁接、移栽保存后,目前廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所共保存有30個品系。農(nóng)作物品種多性狀綜合評價是現(xiàn)代育種的關(guān)鍵步驟(王美珍等,2012),品種多性狀的綜合展示決定品種優(yōu)劣(楊昆等,2015)。逼近理想解的排序法(DTOPSIS法)作為一種綜合評價方法,已被廣泛應(yīng)用于水稻(Oryza sativa L.)(龍騰芳等,2004;胡其明等,2013)、小麥(Triticum aestivum L.)(吳志會等,2005;郭偉等,2008)、玉米(Zea mays L.)(周新仁和孔祥麗,2005)、棉花(Gossypium hirsutum L.)(馬輝等,2015;燕飛等,2017)、甘蔗(Saccharum officinarum L.)(俞華先等,2013;孫玉勇等,2016)、煙草(Nicotiana tabacum)(孫煥等,2012;周勇等,2012)、油菜(Brassica campestris L.)(王瑞等,2003)、番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)(嚴(yán)海歐和魯富寬,2011)、草莓(Fragaria×ananassa Duch.)(李文硯等,2018)等作物的綜合評價中,并均取得了滿意的結(jié)果。【本研究切入點(diǎn)】目前有關(guān)應(yīng)用DTOPSIS法綜合評價蘋婆不同品系的研究尚未見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】應(yīng)用DTOPSIS法首次對蘋婆種質(zhì)資源進(jìn)行綜合評價,以期篩選出綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良的蘋婆品系,并觀察其與田間表現(xiàn)的一致性,以解決我國目前優(yōu)良蘋婆品系欠缺的現(xiàn)狀,也為今后進(jìn)一步開展蘋婆育種研究及創(chuàng)新利用提供可靠資源及技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為3年生蘋婆嫁接苗,課題組于2013年6月開始廣泛收集廣西區(qū)內(nèi)外生長健壯且無病蟲害半木質(zhì)化蘋婆芽條并進(jìn)行嫁接,砧木統(tǒng)一為2年生假蘋婆(S. lanceolata Cav.)實(shí)生苗,并于2015年2—3月移栽至廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所蘋婆種質(zhì)資源圃,截至2018年共成功保存30個品系。以收集地點(diǎn)名稱首字母命名,分別為NY-1、LZ-1、XJS-1、LH-1、LH-2、LH-3、LH-4、SJ-1、XD-1、XD-2、XD-3、XD-4、XD-5、SK-1、SK-2、SK-3、SK-4、SK-5、SK-6、SK-7、SK-8、SK-9、SK-10、BJ-1、BJ-2、BJ-3、BJ-4、BJ-5、BJ-6和BJ-7,其中,XJS-1、LH-4、XD-2、SK-3、SK-4、SK-9、SK-10、BJ-5和BJ-7共9個品系均無產(chǎn)量,故不作評價、篩選。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用各品系隨機(jī)排列的定植方式,每品系6株,株行距4 m×5 m;按照田間常規(guī)管理,各品系的水肥管理一致。

1. 2. 2 指標(biāo)測定及方法 于2018年6月22日—7月9日對蘋婆各品系產(chǎn)量及品質(zhì)等進(jìn)行測量和測定,包括株高、冠幅、單株產(chǎn)量、蓇突果莢皮厚、可食率、種子淀粉含量、種子可溶性糖含量、種子可溶性蛋白含量及果莢蟲害率共9個性狀指標(biāo),其中,株高、冠幅和單株產(chǎn)量均為各品系6株的均值;蓇突果莢皮厚、可食率為隨機(jī)選取5個果莢(種子)進(jìn)行測定、計(jì)算,重復(fù)6次;種子的淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白含量為隨機(jī)選取10粒種子進(jìn)行測定,重復(fù)3次;果莢蟲害率為各品系6株果莢蟲害率的均值。蘋婆抗病性強(qiáng),各品系鮮少有病害發(fā)生,故未將抗病性列入綜合評價的性狀指標(biāo)中。蘋婆種子淀粉和可溶性糖含量采用苯酚法進(jìn)行測定、可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法進(jìn)行測定(鄒琦,2000),其他測定方法均為試驗(yàn)常規(guī)方法。根據(jù)蘋婆生產(chǎn)實(shí)際需求及專家意見,賦予產(chǎn)量最高權(quán)重值,9個性狀指標(biāo)株高、冠幅、單株產(chǎn)量、蓇突果莢皮厚、可食率、種子淀粉含量、種子可溶性糖含量、種子可溶性蛋白含量和果莢蟲害率相應(yīng)權(quán)重依次為0.0200、0.0200、0.3000、0.1400、0.2500、0.0600、0.0400、0.0200和0.1500。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

蘋婆各品系間不同性狀指標(biāo)的差異顯著性分析使用SPSS 17.0進(jìn)行;DTOPSIS法各運(yùn)算步驟采用Excel 2010進(jìn)行計(jì)算分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 蘋婆各品系主要性狀指標(biāo)的測定結(jié)果分析

如表1所示,21個蘋婆品系的9個性狀指標(biāo)中,株高為2.35~3.33 m,以BJ-4株高最高、LH-1最矮;冠幅為1.99~3.78 m,SK-8、BJ-2、SK-1、XD-3和XD-1等5個品系顯著高于其他品系(P<0.05,下同);單株產(chǎn)量為1.70~16.38 kg,LH-2、SK-2、LH-1、LH-2和NY-1等5個品系產(chǎn)量最低,為1.70~2.70 kg,XD-3產(chǎn)量最高,顯著高于其他品系;果莢皮厚為2.64~4.15 mm,BJ-1果莢皮最薄,顯著低于其他品系;可食率為24.83%~47.32%,BJ-4、XD-3和SK-8等3個品系可食率最高,均顯著高于除BJ-1外的其他品系;種子淀粉含量為41.64%~65.90%,SJ-1含量最高,顯著高于除XD-3外的其他品系;種子可溶性糖含量為20.61%~30.87%,以XD-1種子含量最高,顯著高于除LH-1外的其他品系;種子可溶性蛋白含量為7.05~12.31 mg/g,以BJ-3、SK-1和SK-8種子含量最高,均顯著高于除SK-6外的其他品系;果莢蟲害率為3.55%~35.65%,SK-7蟲害率最低,顯著低于其他品系。

2. 2 指標(biāo)無量綱化

將性狀指標(biāo)分類:(1)正向指標(biāo),包括株高、冠幅、平均單株產(chǎn)量、可食率、種子淀粉含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量,以21份樣本中最大值作為分母,分別除各樣本該指標(biāo)的數(shù)值;(2)逆向指標(biāo),包括蓇突果莢皮厚和果莢蟲害率,以21個樣本中最小值為分子,除以各樣本該指標(biāo)的數(shù)值。計(jì)算得到無量綱化矩陣(表2)。

2. 3 建立決策矩陣

將試驗(yàn)方法中確定的9個性狀指標(biāo)的權(quán)重值依次乘以矩陣的對應(yīng)列數(shù)值,得到?jīng)Q策矩陣(表3)。

2. 4 各品系理想解相對接近度(Ci)的計(jì)算

3 討論

有關(guān)蘋婆不同品系應(yīng)用DTOPSIS法進(jìn)行綜合評價的研究目前未見相關(guān)報道,但DTOPSIS法已廣泛應(yīng)用到多種作物的綜合性狀評價中,并取得滿意結(jié)果,相較灰色關(guān)聯(lián)度法,其評價結(jié)果更為客觀、準(zhǔn)確(嚴(yán)海歐和魯富寬,2011;李彥平等,2012;楊昆等,2015;昝凱等,2018)。DTOPSIS法統(tǒng)一了各性狀間的度量標(biāo)準(zhǔn),客觀全面地評價多個性狀對品種(系)優(yōu)劣產(chǎn)生的影響,評價結(jié)果科學(xué)合理。

本研究首次應(yīng)用DTOPSIS法對蘋婆各品系進(jìn)行綜合評價,將植株的株高、冠幅、單株產(chǎn)量、蓇突果莢皮厚、可食率、種子淀粉含量、種子可溶性糖含量、種子可溶性蛋白含量及果莢蟲害率共9個性狀列入評價指標(biāo)中,其中將植株株高、冠幅、單株產(chǎn)量、可食率及種子的淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白含量共7個指標(biāo)設(shè)定為正向指標(biāo),而余本勛等(2010)將水稻的株高定為中性指標(biāo),本研究認(rèn)為因目前蘋婆各品系均處于旺盛生長期,故將蘋婆株高、冠幅定為正向指標(biāo)更為合理。通過計(jì)算各品系理想解的相對接近度(Ci),篩選出的SK-7、XD-3、SK-8具有植株株型適中,平均單株產(chǎn)量、可食率和種子淀粉含量高,抗蟲性強(qiáng)等特點(diǎn),且3個品系的田間實(shí)際觀察結(jié)果與其優(yōu)良性狀相符。SJ-1、NF-1、SK-2和LH-1綜合表現(xiàn)較差,亦符合其田間觀察結(jié)果。

應(yīng)用DTOPSIS法評價蘋婆品系各性狀的權(quán)重直接關(guān)系到綜合評價結(jié)果,因此在確定各性狀權(quán)重時,需結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需求及品種評價的目的并參考育種家的意見(姜永平等,2010),本研究為篩選出單產(chǎn)高、可食率高、抗蟲性好的優(yōu)良品系,綜合上述因素,賦予蘋婆單株產(chǎn)量的權(quán)重值最高,為0.3000,可食率權(quán)重值次之,為0.2500,果莢蟲害率權(quán)重值為0.1500,最終篩選出3個優(yōu)良品系,即SK-7、XD-3和SK-8。

4 結(jié)論

本研究應(yīng)用DTOPSIS法首次對蘋婆21個品系、9個均有顯著性差異的性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合評價,最終篩選出3個優(yōu)良品系,即SK-7、XD-3和SK-8,其表現(xiàn)出樹形適中、單株產(chǎn)量高、可食率高及種子淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白含量高或抗性好等優(yōu)良特性,與其田間表現(xiàn)一致,適于廣西區(qū)內(nèi)種植。

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(責(zé)任編輯 鄧慧靈)

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