全 文 ：中间偃麦草 、长穗偃麦草及其
杂交种抗旱性评价
马小廷 ,米福贵 ,王 毅 ,伏兵哲 ,撒多文
(内蒙古农业大学生态环境学院 ,内蒙古呼和浩特 010019)
摘要:测定了杂交种植物组织相对含水量 、脯氨酸 、叶绿素 、可溶蛋白 、丙二醛生理指标 ,利用主成分分析 、隶
属函数综合评价偃麦草属不同材料[ 中间偃麦草(E ly tri gia intermedia)、长穗偃麦草(E.elongata)及其杂交
种]的抗旱性。结果表明 , 5 个单项生理指标可综合为 3 个相互独立的综合指标;正交杂种(E.intermed ia×
E.e longata)的抗旱综合值为 0.529 ,反交杂种(E.elongata×E.intermed ia)为 0.702 , 而其 2 个亲本中间偃
麦草和长穗偃麦草仅为 0.308 和 0.191 , 杂交种材料的抗旱能力远高于 2 个亲本 , 其中反交杂种的抗旱性最
强。
关键词:中间偃麦草;长穗偃麦草;杂交种;抗旱性评价
中图分类号:S543 +.903.4;Q945.7　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-0629(2010)12-0092-04
①　偃麦草属(E ly trigia)是禾本科多年生根茎禾
草 ,具有良好的抗旱 、抗寒 、耐盐碱能力[ 1] ,是小麦
族内重要的牧草种质资源和杂交育种的优良亲本
材料[ 2-3] 。其中 ,中间偃麦草(E.intermedia)和长
穗偃麦草(E .elongata)在我国北方省区常被作为
优良牧草和防风固沙植物利用[ 4] ,同时也是小麦
(Trit icum aestivum)抗病育种所用的重要抗性种
质资源[ 5-6] 。本试验采用连续干旱法胁迫 ,研究评
价中间偃麦草 、长穗偃麦草及其杂交种的抗旱性
能 ,以为杂交育种和新品种培育提供依据。
1　材料与方法
1.1 试验材料　试验材料为中间偃麦草 、长穗
偃麦草及其正反交的杂种 F1 植株。
1.2 试验方法　试验于 2009 年 6 月 5 日-10
月 2日在内蒙古农业大学温室内进行 。试验材料
种植于温室花盆中 ,每盆分栽 30个分蘖。供处理
的材料在试验开始前浇透水 ,之后停水让其自然
干旱 ,对照组正常浇水 。干旱胁迫设停水 0 、4 、8 、
12 d共 4个处理 ,每处理重复3次。采集各处理的
叶片测定相关生理指标 ,采样时间为7:30-8:00。
植物组织相对含水量的测定采用称量法[ 7] ;
叶绿素含量采用丙酮反复提取法[ 7] ;叶片游离脯
氨酸含量采用酸性茚三酮染色法[ 7] ;丙二醛采用
硫代巴比妥酸法[ 7] ;蛋白质含量采用考马斯亮蓝
G-250法[ 7] 。
1.3 数据统计分析方法　运用 SAS 9.0软件
完成试验数据的主成分分析 ,并利用隶属函数值
对试验材料的抗旱性进行综合评价。运用的主要
公式如下:
抗旱系数=处理测定值对照值
[ 8]
隶属函数[ 9] :
μ(x j)= xj -xminxmax -xmin　j=1 ,2 ,3 , ……, n(1)
式中 , x j 表示第 j 个综合指标;xmin表示第 j 个综
合指标的最小值;xmax表示第 j 个综合指标的最
大值。
权重[ 9] :
W j =P j/ ∑n
j =1P j 　　j=1 ,2 ,3 , ……, n (2)
式中 ,W j 值表示第 j 个综合指标在所有综合指标
中的重要程度;P j 为各材料第 j 个综合指标的贡
献率。
92-95
12/ 2010 草　业　科　学PRATACULTURAL SCIENCE 27卷 12 期Vol.27.No.12
①收稿日期:2010-02-12基金项目:国家科技支撑项目“牧草远缘杂交育种技术研究”(2008BADB3B00)作者简介:马小廷(1984-),男 ,内蒙古固阳人 ,在读硕士生 ,主要从事牧草种质资源和遗传育种研究。
E m ail:m ax t314@126.com通信作者:米福贵　E mail:m fgui@yahoo.com.cn
综合值[ 9] :
D=∑n
j=1[ μ(xj)W j] 　j=1 ,2 ,3 , …… ,n (3)
2　结果与分析
2.1 抗旱系数　干旱胁迫到第 12 天时 ,中间偃
麦草 、长穗偃麦草及杂交种材料均出现不同程度
的萎蔫 ,且各项生理指标测定值与对照相比差异
显著。故选用干旱胁迫第 12天时的各项生理指
标计算抗旱系数(表 1)。
由表 1可以看出 ,在干旱胁迫时 ,叶片相对含
水量 、叶绿素 、可溶蛋白的值较对照有不同程度的
下降 ,而游离脯氨酸 、丙二醛的值则呈现不同程度
的升高 ,表明在干旱胁迫条件下 ,植物通过调节生
理代谢过程来抵御这一逆境 。
表 1　中间偃麦草 、长穗偃麦草及其杂交种单项生理指标的抗旱系数
试验材料 叶片相对含水量 游离脯氨酸 叶绿素 可溶蛋白 丙二醛
杂交种 1(正交) 0.468 9.380 0.346 0.202 4.927
杂交种 2(反交) 0.469 9.797 0.337 0.198 4.639
中间偃麦草 0.467 10.488 0.300 0.208 5.500
长穗偃麦草 0.453 9.419 0.306 0.201 5.555
　注:杂交种 1(中间偃麦草×长穗偃麦草);杂交种 2(长穗偃麦草×中间偃麦草)。下表同。
2.2 主成分分析　以抗旱系数为基础 ,根据各向
量的绝对值将不同性状指标划分为 3 个主成分 。
它们的累计贡献率高达到 97.62%(表2)。
表 2　各指标主成分的特征向量和累积贡献率
生理指标　　 因子 1 因子 2 因子 3
叶片相对含水量 0.401 0.562 -0.340
游离脯氨酸 -0.224 0.756 -0.091
叶绿素 0.633 -0.156 0.064
可溶蛋白 0.007 0.290 0.927
丙二醛 -0.623 -0.066 -0.109
特征值 2.365 1.505 1.011
贡献率(%) 47.30 30.10 20.22
累积贡献率(%) 47.30 77.40 97.62
　　决定第一主成分大小的主要是叶绿素 、丙二
醛和叶片相对含水量 3个指标 ,它相当于 2.365
个原始指标的作用 , 可反映原始数据信息量的
47.30%。叶片相对含水量反映了叶片失水多少 ,
在干旱胁迫下叶绿体结构受损 ,而丙二醛是质膜
过氧化产物。因此 ,可把第一主成分称为 “叶片
受伤害的因子” 。
决定第二主成分大小的主要是游离脯氨酸含
量 ,它相当于 1.505个原始指标的作用 ,可单独反
映整个原始数据信息量的 30.10%。干旱环境
下 ,因脯氨酸在植物体内的积累主要用于调节渗
透平衡 ,故可将第二主成分称为“渗透调节因子”。
决定第三主成分大小的主要是可溶蛋白 ,相
当于 1.011个原始指标的作用 ,可反映全部信息
量的 20.22%,故将第三主成分称为“蛋白因子” 。
2.3 抗旱性综合评价
2.3.1隶属函数分析　将各材料的抗旱系数代入各
主成分表达式中 ,计算出各综合指标值 ,根据公式(1)
求得每一材料各综合指标的隶属函数值(表3)。
表 3　各试验材料的综合指标值 、隶属函数值 μ(x j)、综合评价(D)
材料 x1 x2 x3 μ(x 1) μ(x2) μ(x3) D
杂交种 1(正交) -4.768 7.036 -1.339 0.888 0.017 1.000 0.529
杂交种 2(反交) -4.688 7.371 -1.349 1.000 0.424 0.929 0.703
中间偃麦草 -5.403 7.845 -1.498 0 1.000 0 0.308
长穗偃麦草 -5.199 7.022 -1.408 0.285 0 0.562 0.191
权重 0.485 0.308 0.094
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2.3.2 权重的确定　根据综合指标贡献率 (分别
为 47.3%、30.1%、20.2%),利用公式(2)可求出
各综合指标的权重 , 3个综合指标的权重分别为
0.485 、0.308 、0.094(表 3)。
2.3.3 综合评价　用公式(3)计算试验材料的综
合耐旱能力。把每一试验材料的隶属函数值分别
乘以相应的权重 ,累加得到各试验材料的抗旱综
合值。
根据各材料的抗旱综合值(表 3)可对试验材
料的耐旱进行强弱排序 ,值越大 ,表明试验材料越
耐旱。杂交种 2的值最大 ,长穗偃麦草的值最小 。
3　讨论与结论
干旱胁迫引起植物体内出现水分亏缺 ,降低
了植物组织相对含水量 ,植物组织相对含水量降
低幅度可反映植物体内缺水程度[ 10] 。丙二醛含
量是反映膜脂过氧化强弱的重要指标[ 11] 。丙二
醛对水分变化的反应非常敏感 ,干旱胁迫时 ,植物
体内丙二醛大量积累 ,丙二醛含量增加的幅度 ,可
作为一项抗旱指标[ 12] 。叶绿素含量是反映植物
光合作用强度大小的重要指标 ,植物抗旱性与叶
绿素含量有关 ,干旱胁迫下 ,叶绿素含量下降 ,因
此可作为一项抗旱指标[ 13] 。干旱胁迫时游离脯
氨酸增多 ,它可作为植物细胞的渗透调节物 ,也可
起解毒作用 ,因此脯氨酸可用作抗旱的生理指标 ,
也可用来鉴定植物受干旱程度的大小[ 10-14] 。
牧草的抗逆性受多种因素影响 ,不同草种的
抗逆机制也不尽相同 ,从而使得不同种类的牧草
在逆境胁迫下 ,具体生理指标的反应也不尽相同。
因此 ,用单个生理指标难以准确地体现牧草抗逆
性的强弱 ,故人们经常应用多个指标综合评价牧
草对不良环境的耐受能力[ 15] 。主成分分析法能
将多数单个指标转换成新的 、数量较少的 、彼此独
立的综合指标 ,并能根据各综合指标贡献率的大
小 ,准确判定各综合指标的相对重要性。在此基
础上 ,计算出各试验材料的每一个综合指标值以
及相应的隶属函数值后 ,依据各综合指标的相对
重要性(权重)进行加权 ,便可得到各试验材料抗
旱性的综合值 。
本试验所测定的 4份材料的抗旱性是由上述
3个综合指标共同决定的 ,任一综合指标值的大
小并不能完全代表某一材料抗旱性的强弱。根据
3个综合指标值的贡献率求出其相应的隶属函数
值 ,并依据各综合指标的相对重要性(权重)进行
加权 ,得到不同试验材料抗旱性的综合评价值 。
由于其值是一个无量纲的纯数 ,各试验材料的抗
旱性具有可比性[ 16-17] 。
在干旱胁迫时 ,全部供试材料的游离脯氨酸 、
丙二醛含量与对照相比呈现出增高趋势 ,叶片含
水量 、可溶蛋白 、叶绿素含量表现出下降趋势。5
个单项指标综合成为了 3 个相互独立的综合指
标;通过隶属函数分析 ,杂交种 1(正交)的抗旱综
合值为0.529 ,杂交种 2(反交)为 0.702 ,而其 2个
亲本中间偃麦草和长穗偃麦草仅为 0.308 和
0.191 ,杂交种材料的抗旱能力远高于 2 个亲本 ,
其中反交杂交种的抗旱性最强 。
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Evaluation on drought resistance of Elytrigria intermedium ,
E.elongata and their hybrids
MA Xiao-ting , M I Fu-gui , WANG Yi , FU Bing-zhe , SA Duo-wen
(Co lleg e of Ecology and Environmental Science , Inner Mongolia Ag ricultural Univ ersity ,
Inner M ongolia Hohho t 010019 , China)
Abstract:The principal components and membership functions analysis methods were used to evalua-
ted the he drought resistance of three varieties in Ely trigia genus (Ely trigria intermed ium , E.elon-
gata and thei r hybrids)by measuring rela tive w ater content , pro line , chlo rophy ll , pro tein and malon-
aldehyde content of the shoo ts in this study.The results of this study showed that the 5 indexes could
be classified into 3 kinds o f independent comprehensive g roups.The comprehensive value of drought
tolerance for the hybrid of E.intermedium ×E.elongata was 0.529 , and that of E .elongata ×E.in-
termedium was 0.702;however , the comprehensive value s of drought tolerance of E.intermedium and
E.elongata we re 0.308 and 0.191 respectively .Drought to lerance of the hybrids w as obviously stron-
ger than that of their parents , and the drought tolerance o f the hybrid betw een E.elongata × E.in-
termedium was the be st.
Key words:E ly trigria intermedium ;E ly trigria elongata;hybirds;evaluation o f drought resistance
2010年第 12期《草业科学》审稿专家
包爱科　邓　波　董云社　干友民　郭正刚　胡小文　胡自治　洪锐民
金　樑　李世清　李希来　李彦忠　刘亚光　刘兴元　刘青林　梁天刚
毛培胜　邵　涛　唐成斌　王成章　王虎成　王晓娟　徐世晓　解新明
辛国荣　杨惠敏　于应文　张德罡　周华坤　　　　　　　　　　　　
承蒙以上专家对《草业科学》期刊稿件的审阅 ,特此表示衷心的感谢!
9512/2010 草　业　科　学(第 27 卷 12期)