马铃薯品种耐弱光性评价及其指标的筛选

中国农业科学 2017 50 18 3461 3472 Scientia Agricultura Sinica doi 10 3864 j issn 0578 1752 2017 18 003 收稿日期 2017 03 07 接受日期 2017 05 04 基金项目 国家马铃薯产业技术体系 CARS 10 P21 云南省马铃薯种业重大专项 2013ZA007 联系方式 李彩斌 E mail ynlcb2015 通信作者郭华春 Tel 0871 65227728 E mail ynghc 马铃薯品种耐弱光性评价及其指标的筛选 李彩斌 郭华春 云南农业大学薯类作物研究所 昆明 650201 摘要 目的 近年来 弱光胁迫逐渐成为冬作 保护地和间套作栽培马铃薯生产的重要限制因素 通 过筛选马铃薯耐弱光性鉴定指标 评价不同品种的弱光耐受性 为马铃薯耐弱光品种选育和冬作马铃薯产业 发展及马铃薯间套作栽培提供科学依据 方法 采用大田试验 以 10 个马铃薯品种为供试材料 齐苗后用 遮阳率为 70 的遮阴网进行全生育期遮阴处理 以自然光照为对照 初花期测定株高 节间长 叶面积等形 态指标 叶绿素 a 叶绿素 b 类胡萝卜素等色素含量指标和净光合速率 气孔导度 蒸腾速率等光合生理指 标 收获后测产并计算单株块茎重 通过计算马铃薯各品种耐弱光系数 耐弱光指数和各指标胁迫指数 使 各指标间具有可比性 以耐弱光系数和耐弱光指数闭区间扩展值对各马铃薯品种耐弱光性进行评价 将各指 标胁迫指数分别与耐弱光系数和耐弱光指数进行相关性分析 筛选出具有显著相关的指标 结果 与对照 相比 遮阴处理后马铃薯在形态 生理和产量等方面均发生改变 株高增加 节间伸长 叶面积增大 叶绿 素 a 叶绿素 b 和总叶绿素含量增加 叶绿素 a b 值减小 类胡萝卜素含量总体呈增加趋势 净光合速率 瞬时水分利用效率 气孔导度显著下降 蒸腾速率显著增加 胞间 CO2浓度呈增加趋势 单株块茎重显著减 少 减产幅度达 62 14 90 74 根据耐弱光系数和耐弱光指数评价马铃薯耐弱光性结果基本一致 但耐弱 光指数不仅反映了马铃薯产量对遮阴胁迫的敏感性 同时也反映了不同基因型差异对产量的影响 较耐弱光 系数评价方法严格 叶面积 单株块茎重 叶绿素 a 叶绿素 b 总叶绿素和类胡萝卜素胁迫指数 6 个指标与 耐弱光系数或耐弱光指数呈显著或极显著相关 可以作为马铃薯耐弱光性有效鉴定指标 结论 中薯 20 高度耐弱光 woff 中度耐弱光 费乌瑞它和会 2 低度耐弱光 其余品种均不耐弱光 以耐弱光系数和耐弱光 指数为主要鉴定指标 并结合与之显著相关的形态 生理和产量等指标对马铃薯耐弱光性进行综合评价较为 客观 可靠 而且方便易行 关键词 马铃薯 耐弱光性 耐弱光系数 耐弱光指数 评价指标 Evaluation of Low Light Tolerance of Different Potato Varieties and Screening of the Evaluation Indexes LI CaiBin GUO HuaChun Root the chlorophyll a chlorophyll b and total chlorophyll contents were increased the chlorophyll a b values were decreased and the carotenoid contents showed an increasing trend the net photosynthetic rates instantaneous water use efficiencies and stomatal conductance were decreased the transpiration rates were increased and intercellular CO2 concentrations showed an increased trend tuber weights were decreased significantly by 62 14 90 74 The assessment results showed a similar trend in tolerance by low light tolerance coefficients method and low light tolerance index method Low light tolerance index not only reflects the potato yield sensitivity to shading stress but also reflects the influences of different genotype differences on the yield the evaluation results of the low light tolerance index was more strict than the method by low light tolerance coefficient There are 6 stress indexes including leaf area per plant tuber weight chlorophyll a chlorophyll b total chlorophyll and carotenoid content were significantly or extremely significantly correlated with the low light tolerance coefficient or low light tolerance index which can be used as the effective indicators to identify the low light tolerance of potato Conclusion After comprehensive evaluation it was concluded that the Zhongshu20 has a high low light tolerance Woff has a moderate low light tolerance Favorita and Hui 2 have a poor low light tolerance and other potato varieties have a bad low light tolerance The way to use the low light tolerance coefficient and low light tolerance index as the main index and combined with the related morphological physiological and yield indexes for evaluation of the low light tolerance of potato varieties is a more objective reliable and convenient method Key words potato Solanum tuberosum L low light tolerance low light tolerance coefficient low light tolerance index evaluating indicator 0 引言 研究意义 马铃薯 Solanum tuberosum L 起 源于南美洲安第斯山脉 性喜冷凉 属喜光作物 1 随着人口不断增加 耕地面积逐渐减少 水资源严重 缺乏以及 3 大粮食作物种植面积下降等问题的凸显 中国食物安全存在潜在危机 马铃薯作为一种粮食 饲料等兼用型农作物 具有较高的水分利用率和较长 的产业链 种植面积逐年增加 对保障国家粮食安全 具有重要作用 近年来 随着冬作 保护地栽培和间 套作马铃薯种植面积的不断增加 弱光胁迫成为马铃 薯产业的重要限制因素 2 因此 研究和筛选马铃薯 耐弱光性鉴定指标 评价不同品种的弱光耐受性 对 马铃薯耐弱光品种选育和冬马铃薯产业发展及间套作 栽培具有重要意义 前人研究进展 弱光胁迫限制 马铃薯产业的情况包括 1 与其他作物间套复种模 式中 马铃薯作为低位作物在不同时期均会受到玉米 等高位作物的遮阴影响 西南地区作为中国第二大马 铃薯主产区 马铃薯与玉米间套作一直是该地区的主 要栽培模式 3 间套作作为克服马铃薯连作障碍 提 高降水利用效率和农田生产力的有效途径 在北方地 区和农牧交错带发展迅速 4 6 马铃薯与甘蔗 7 和林 木 8 等间套作逐步发展 2 在中国南方地区 水稻 秋收后每 1 6 107 hm2左右的冬闲田 此期间的水 热 光 温条件为马铃薯种植提供了良好的气候条件 逐渐成为马铃薯优势发展区 据估计 中国南方冬作 农业至少可发展 4 106 hm2马铃薯 2 南方冬作区马 铃薯主要在晚秋 冬季和早春种植 9 期间连阴雨天 气频繁发生 10 12 马铃薯在生长期间遭受的弱光胁迫 问题 成为冬作区特殊种植季节和生态环境下出现的 新问题 13 3 受马铃薯经济效益的推动 中原二 季作区推广早熟马铃薯大棚种植 设施栽培形成的弱 光环境对马铃薯正常生长造成影响 14 植物受到遮阴 胁迫后 在形态 生理 生化等众多指标方面均会产 生变化 15 采用单一指标 难以反映出植物对弱光适 应的综合能力 目前多采用多项指标综合评价法对不 同植物进行耐阴性评价 通过测定植物形态 光合参 数 叶绿素成分等生理生化指标 并结合相关性分析 18 期 李彩斌等 马铃薯品种耐弱光性评价及其指标的筛选 3463 主成分分析 聚类分析 隶属函数值 层次分析法等 其中的一种或几种方法对芍药 16 菊花 17 苦苣苔 18 观赏甘薯 19 草坪草 20 及其他园林植物 21 22 的耐阴性 进行综合评价 筛选出与植物耐阴性密切相关的指标 包括叶面积 叶片解剖结构 节间长等形态指标 叶 绿素总量 叶绿素 a 叶绿素 b 类胡萝卜素 叶绿素 a b 值等叶绿素成分 光合速率 光补偿点 光饱和点 等光合参数指标 作物耐阴性与植物耐阴性有很大 区别 植物耐阴性是指植物在弱光条件下的生活能 力 18 而作物耐阴性则是指作物在弱光条件下产量 的稳定性 23 付景等 23 对 24 个玉米品种进行评价 筛选出与籽粒产量减少百分率显著相关的净光合速 率 比叶重和行粒数变化相对值作为玉米耐阴性鉴 定指标 李彩斌等 24 以遮光处理后马铃薯块茎产量 和块茎减产率对不同马铃薯品种的耐弱光性进行了 初步评价 刘钟等 25 对马铃薯叶片抗逆生理生化指 标进行主成分分析和隶属函数法综合评价分析 得 出 3 个马铃薯品种的耐阴性强弱 本研究切入点 前人对马铃薯遮光研究虽然较多 9 13 24 27 但关于以 产量为主要评价指标 结合形态 生理等指标对马 铃薯耐弱光性进行综合评价的方法尚未见报道 拟 解决的关键问题 以 10 个生产上广泛栽培的马铃薯 品种 采用人工遮阴的方法 研究遮阴对马铃薯形 态指标 生理指标和产量的影响 以耐弱光系数和 耐弱光指数对 10 个马铃薯品种进行耐弱光性评价 通过对其他指标胁迫指数与耐弱光系数和耐弱光指 数的相关性分析 进一步筛选出具有显著相关的耐 弱光性指标 以期为马铃薯耐弱光品种选育和生产 应用提供科学依据 1 材料与方法 1 1 供试材料 丽薯 6 号 宣薯 2 号 合作 88 陇薯 3 号 冀张 薯 8 号 Woff 中薯 20 费乌瑞它 会 2 青薯 9 号 由云南农业大学薯类作物研究所提供 1 2 试验设计 试验于2013年在云南农业大学后山教学实习农 场进行 北纬 25 02 东经 102 42 海拔 1 920 m 左 右 该地区属于亚热带季风性气候 年均气温 14 5 年均日照为 2 445 6 h 年均降雨量 1 000 1 100 mm 降雨月份间分布不均 干湿季分明 5 10 月 为雨季 雨季降水量占全年的 85 左右 土壤类型 为偏酸性红壤 pH 5 7 养分含量为有机质 40 37 g kg 1 全氮 1 62 g kg 1 全磷 1 20 g kg 1 全钾 4 55 g kg 1 碱解氮 134 57 mg kg 1 速效磷 66 95 mg kg 1 速效钾 261 41 mg kg 1 采用随机区组设计 设遮光处理 遮光 70 T 和自然光照处理 对照 CK 每处理 3 次重复 区 组间间隔 50 cm 2013 年 3 月 20 日播种 单行垄上开 沟种植 株距 30 cm 行距 70 cm 每品种每重复种 20 株 施肥量为控释配方肥 750 kg hm 2 N P2O5 K2O 15 7 18 精制有机肥 2 250 kg hm 2 养分 含量为有机质 45 试验面积共 275 5 m2 长 19 m 宽 14 5 m 齐苗后搭建遮阴棚进行全生育期遮阴处 理 遮阳网距垄面高 1 8 m 四周封闭 其他田间管理 一致 在初花期进行形态指标 叶绿素和光合参数测 定 2013 年 8 月 1 日收获 1 3 测定项目与方法 1 3 1 形态指标测定 马铃薯初花期 统计主茎数 用直尺测量最高主茎株高 节长 茎粗 并统计节数 采用长宽系数法测定倒 4 叶叶面积 28 以上指标随机 选取 5 株测定 3 次重复 1 3 2 叶绿素及光合参数测定 叶绿素采用分光光 度法测定 29 利用 Li 6400 便携式光合作用测量系统 Li COR USA 于 6 月 22 24 日连续晴朗天气测 定不同处理不同马铃薯品种健康植株倒 4 叶叶片光合 参数 测定于上午 9 30 12 00 进行 每重复测 3 株 3 次重复 共测定 9 片叶 测定时设置光强为 800 mol m 2 s 1 温度 25 相对湿度 70 CO2浓度为 400 mol mol 1 空气流速为 500 mol s 1 每个点稳定 2 min 后读数 测定参数包括 叶片净光合速率 Photo 蒸腾速率 Trmmol 气孔导度 Cond 胞间 CO2浓度 Ci 等 所有测定值均由仪器自动记 录 计算瞬时水分利用效率 WUE 净光合速率 蒸 腾速率 1 3 3 产量指标的测定 收获当天连续取 10 株测 产 计算单株产量 借鉴王燕等 30 的方法计算耐弱光 系数和耐弱光指数 耐弱光系数 遮阴处理产量 对照 产量 耐弱光指数 某品种遮阴处理产量 所有参试品 种遮阴处理平均产量 耐弱光系数 1 3 4 各项指标胁迫指数计算 胁迫指数 对照值 遮阴处理值 对照值 1 4 数据统计与分析 数据处理和作图应用 Excel 2007 软件 采用 SPSS17 0 软件进行统计分析和差异显著性检验 邓肯 新复极差法 3464 中 国 农 业 科 学 50 卷 2 结果 2 1 遮阴对马铃薯植株生长的影响 遮阴会引起马铃薯植株形态重塑 出现一系列避 荫反应 如表 1 所示 遮阴后各马铃薯品种株高增加 大部分品种较对照差异显著 合作 88 陇薯 3 号和会 2 增加不显著 节间长 除陇薯 3 号和会 2 增加不显 著外 其余品种较对照均显著增加 叶面积呈增加趋 势 其中丽薯 6 号 宣薯 2 号 合作 88 冀张薯 8 号 和青薯 9 号 5 个品种较对照差异显著 其余品种差异 不显著 主茎数 茎粗和节数不同品种表现不一样 总体上 主茎数和茎粗呈减小趋势 节数呈增加趋势 而且大部分无显著差异 2 2 遮阴对马铃薯光合色素的影响 如表 2 所示 遮阴后各马铃薯品种叶片叶绿素 a 叶绿素 b 和总叶绿素含量增加 叶绿素 a b 值减小 类胡萝卜素含量总体呈增加趋势 宣薯 2 号 陇薯 3 号 冀张薯 8 号 woff 中薯 20 和费乌瑞它的叶绿素 a 和总叶绿素含量较对照增加显著 各品种叶绿素 b 含量均较对照显著增加 丽薯 6 号无显著差异 各品 种叶绿素 a b 值均减小 大部分品种均较对照差异显 著 冀张薯 8 号 woff 中薯 20 和费乌瑞它的类胡萝 卜素含量较对照显著增加 其余品种有增有减 但较 对照无显著差异 2 3 遮阴对马铃薯光合参数的影响 光照对植物光合作用有直接的影响 如表 3 所示 遮阴后 各品种净光合速率和瞬时水分利用效率均较 对照显著下降 除宣薯 2 号外 其余各品种气孔导度 均较对照显著下降 各品种蒸腾速率均较对照显著增 加 胞间 CO2浓度总体呈增加趋势 2 4 遮阴对马铃薯单株块茎重的影响 如图 1 所示 遮阴处理后 各马铃薯品种单株块 茎重均显著下降 减产达 62 14 90 74 减产幅度 由小到大排列依次为 woff 中薯 20 费乌瑞它 会 2 冀张薯 8 号 丽薯 6 号 宣薯 2 号 青薯 9 号 陇薯 3 号 合作 88 单从遮阴后减产幅度的大小看 woff 中薯 20 和费乌瑞它较耐弱光 陇薯 3 号和合作 88 不 耐弱光 2 5 不同马铃薯品种耐弱光性的评价 分别把耐弱光系数和耐弱光指数值扩展到 0 0000 1 0000 闭区间内 按 4 级划分 每隔 0 2500 划分一级 即不耐弱光 低度耐弱光 中度耐弱光和 高度耐弱光的耐弱光系数和耐弱光指数扩展值分别为 0 0000 0 2500 0 2500 0 5000 0 5000 0 7500 0 7500 1 0000 如表 4 所示 供试材料大部分为不 耐弱光或低度耐弱光品种 根据耐弱光系数划分 高度耐弱光品种为 woff 中度耐弱光品种为中薯 20 和费乌瑞它 低度耐弱光品种为会 2 和冀张薯 8 号 a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b 0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500 丽薯6号 Lishu 6 宣薯2号 Xuanshu 2 合作88 Hezuo 88 陇薯3号 Longshu 3 冀张薯8号 Jizhangshu 8 Woff中薯20 Zhongshu 20 费乌瑞它 Favorite 会 2 Hui 2 青薯9号 Qingshu 9 品种 Variety 单株块茎重 Tuber weight per plant g plant CKT 同一品种不同小写字母表示处理间差异显著 P 0 05 Different lowercases in the same variety stand for significant difference among treatments at 0 05 level 图 1 遮阴对马铃薯单株块茎重的影响 Fig 1 Effects of shading on potato tuber weight 18 期 李彩斌等 马铃薯品种耐弱光性评价及其指标的筛选 3465 表 1 遮阴处理对马铃薯生长的影响 Table 1 Effects of shading on the growth of potato 指标 Index 处理 Treatment 丽薯 6 号 Lishu 6 宣薯 2 号 Xuanshu 2 合作 88 Hezuo 88 陇薯 3 号 Longshu 3 冀张薯 8 号 Jizhangshu 8 Woff 中薯 20 Zhongshu 20 费乌瑞它 Favorite 会 2 Hui 2 青薯 9 号 Qingshu 9 主茎数 Main stem number CK 2 8 1 10a 1 8 1 30a 2 6 0 89a 6 6 2 79a 4 6 1 34a 2 0 1 00a 2 6 1 14a 2 8 1 92a 9 2 2 59a 3 0 1 87a T 2 3 1 33a 2 4 1 18a 2 7 1 40a 3 6 1 80b 4 4 1 68a 2 1 0 88a 1 5 0 52b 3 5 1 85a 5 6 1 55b 2 8 1 01a 胁迫指数 Stress index 0 19 0 33 0 03 0 45 0 04 0 03 0 44 0 24 0 39 0 07 株高 Plant height cm CK 41 8 5 45b 50 6 2 30b 57 2 4 15a 60 0 8 00a 55 7 3 80b 40 8 3 42b 47 8 2 49b 38 8 3 70b 63 6 4 83a 60 6 5 59b T 68 1 8 19a 64 3 7 98a 65 3 10 03a 63 2 11 93a 74 1 8 39a 52 9 10 47a 57 0 4 39a 55 4 14 04a 68 9 8 11a 83 0 7 86a 胁迫指数 Stress index 0 63 0 27 0 14 0 05 0 33 0 30 0 19 0 43 0 08 0 37 茎粗 Stem diameter mm CK 14 86 1 74a 14 72 4 02a 11 90 1 21a 9 06 1 60a 11 39 1 59a 15 78 2 92a 13 57 1 65a 10 14 1 36a 9 44 1 94a 14 23 4 29a T 14 06 3 29a 12 50 2 12a 11 02 1 96a 9 56 1 86a 11 16 1 48a 13 94 2 27a 13 75 1 70a 9 93 2 56a 10 38 2 29a 13 42 2 20a 胁迫指数 Stress index 0 05 0 15 0 07 0 06 0 02 0 12 0 01 0 02 0 10 0 06 节间长 Internode length cm CK 3 9 0 48b 4 3 0 34b 4 3 0 25b 4 4 0 76a 4 8 0 34b 3 9 0 11b 4 0 0 09b 3 6 0 29b 4 6 0 48a 5 1 0 44b T 5 0 0 42a 5 1 0 38a 5 2 0 67a 4 7 0 58a 6 0 0 43a 4 7 0 61a 4 5 0 44a 4 8 0 99a 5 3 0 74a 6 2 0 43a 胁迫指数 Stress index 0 26 0 19 0 21 0 07 0 24 0 20 0 13 0 33 0 14 0 22 节数 Main stalk pitch number CK 9 2 1 92b 12 2 1 92a 13 2 1 30a 13 0 0 71a 11 4 1 82a 9 4 1 34a 11 0 1 00a 9 4 1 52a 13 0 1 00a 12 2 0 84a T 13 1 1 13a 12 6 1 59a 11 8 1 97a 12 9 1 85a 12 6 1 24a 10 7 1 79a 12 1 1 85a 11 0 2 00a 12 3 2 05a 13 0 1 20a 胁迫指数 Stress index 0 43 0 03 0 11 0 01 0 11 0 14 0 10 0 17 0 06 0 07 叶面积 Leaf area cm2 CK 17 76 3 07b 24 21 7 41b 17 06 3 31b 17 33 1 39a 20 34 2 88b 42 45 7 79a 25 21 4 52a 24 38 3 21a 17 06 2 30a 18 97 3 47b T 22 70 5 91a 38 03 6 03a 30 54 5 04a 20 86 6 18a 29 88 5 28a 45 76 11 99a27 89 6 08a 28 46 9 73a 19 86 5 70a 29 60 5 13a 胁迫指数 Stress index 0 28 0 57 0 79 0 20 0 47 0 08 0 11 0 17 0 16 0 56 CK 自然光照 T 遮光 70 处理 数据表示为平均值 标准差 同列不同小写字母表示处理间差异显著 P 0 05 下同 CK The control treatment of normal light T The treatment of 70 shading rate of normal light The data are expressed as mean standard deviation Different lowercases in the same column stand for significant difference among treatments at 0 05 level The same as below 3466 中 国 农 业 科 学 50 卷 表 2 遮阴处理对马铃薯光合色素的影响 Table 2 Effects of shading on photosynthetic pigments of potato 指标 Index 处理 Treatment 丽薯 6 号 Lishu 6 宣薯 2 号 Xuanshu 2 合作 88 Hezuo 88 陇薯 3 号 Longshu 3 冀张薯 8 号 Jizhangshu 8 Woff 中薯 20 Zhongshu 20 费乌瑞它 Favorite 会 2 Hui 2 青薯 9 号 Qingshu 9 叶绿素 a Chlorophyll a CK 1 70 0 21a 1 56 0 03b 1 86 0 09a 1 20 0 07b 1 52 0 17b 0 89 0 04b 1 29 0 04b 0 65 0 10b 1 42 0 05a 1 73 0 07a T 1 71 0 35a 1 92 0 08a 2 05 0 21a 1 56 0 24a 1 91 0 11a 1 86 0 17a 1 92 0 11a 1 28 0 32a 1 68 0 23a 1 83 0 17a 胁迫指数 Stress index 0 00 0 23 0 10 0 30 0 25 1 09 0 49 0 97 0 18 0 06 叶绿素 b Chlorophyll b CK 0 54 0 06a 0 52 0 02b 0 61 0 03b 0 35 0 01b 0 53 0 06b 0 27 0 03b 0 41 0 03b 0 22 0 05b 0 45 0 02b 0 56 0 01b T 0 61 0 15a 0 68 0 10a 0 80 0 10a 0 56 0 09a 0 72 0 06a 0 67 0 07a 0 71 0 05a 0 46 0 12a 0 60 0 09a 0 68 0 06a 胁迫指数 Stress index 0 13 0 30 0 32 0 61 0 36 1 47 0 75 1 09 0 32 0 20 总叶绿素 Total chlorophyll CK 2 25 0 27a 2 09 0 05b 2 47 0 12a 1 55 0 08b 2 05 0 23b 1 16 0 07b 1 70 0 06b 0 88 0 14b 1 88 0 03a 2 29 0 08a T 2 32 0 50a 2 60 0 12a 2 86 0 31a 2 11 0 33a 2 63 0 17a 2 53 0 24a 2 63 0 16a 1 74 0 43a 2 28 0 32a 2 51 0 23a 胁迫指数 Stress index 0 03 0 24 0 16 0 36 0 28 1 18 0 55 0 99 0 22 0 09 叶绿素 a b 值 Chlorophyll a b CK 3 15 0 13a 2 99 0 04a 3 05 0 06a 3 43 0 12a 2 86 0 04a 3 29 0 25a 3 16 0 11a 3 01 0 15a 3 14 0 25a 3 06 0 08a T 2 83 0 19b 2 89 0 60a 2 57 0 08b 2 80 0 09b 2 63 0 09b 2 81 0 13b 2 70 0 10b 2 81 0 21a 2 82 0 15b 2 71 0 06b 胁迫指数 Stress index 0 10 0 03 0 16 0 19 0 08 0 15 0 15 0 07 0 10 0 11 类胡萝卜素 Carotenoid CK 2 84 0 78a 3 01 0 06a 3 66 0 17a 2 52 0 20a 2 78 0 12b 1 80 0 66b 2 45 0 23b 1 55 0 09b 2 92 0 23a 3 11 0 72a T 2 74 0 27a 3 70 0 55a 3 51 0 44a 2 67 0 26a 3 28 0 19a 2 76 0 33a 3 24 0 22a 2 26 0 48a 3 01 0 37a 2 77 0 25a 胁迫指数 Stress index 0 03 0 23 0 04 0 06 0 18 0 53 0 32 0 46 0 03 0 11 表 3 遮阴处理对马铃薯光合参数的影响 Table 3 Effects of shading on photosynthetic parameters of potato 指标 Index 处理 Treatment 丽薯 6 号 Lishu 6 宣薯 2 号 Xuanshu 2 合作 88 Hezuo 88 陇薯 3 号 Longshu 3 冀张薯 8 号 Jizhangshu 8 Woff 中薯 20 Zhongshu 20 费乌瑞它 Favorite 会 2 Hui 2 青薯 9 号 Qingshu 9 净光合速率 Photo mol m 2 s 1 CK 19 45 0 95a 16 97 0 75a 18 67 0 57a 18 64 0 40a 23 64 0 08a 25 52 0 33a 21 41 0 27a 17 69 0 88a 19 14 0 10a 21 14 0 50a T 14 88 1 14b 14 11 0 46b 12 71 0 38b 14 30 0 93b 15 08 0 61b 16 48 0 93b 15 63 0 22b 14 43 0 16b 12 93 0 49b 14 12 2 36b 胁迫指数 Stress index 0 23 0 17 0 32 0 23 0 36 0 35 0 27 0 18 0 32 0 33 气孔导度 Cond mol m 2 s 1 CK 0 67 0 10a 0 41 0 09a 0 49 0 02a 0 65 0 04a 0 50 0 08a 0 72 0 06a 0 65 0 18a 0 46 0 03a 0 82 0 01a 0 82 0 04a T 0 44 0 01b 0 36 0 13a 0 27 0 03b 0 47 0 09b 0 40 0 05b 0 53 0 03b 0 43 0 02b 0 27 0 03b 0 45 0 02b 0 33 0 09b 胁迫指数 Stress index 0 34 0 11 0 46 0 29 0 19 0 26 0 34 0 42 0 45 0 60 胞间 CO2浓度 Ci mol mol 1 CK 280 13 2 09a 258 33 10 78b266 92 4 20a 284 93 1 76b 246 84 13 90b268 37 5 02b 278 14 17 70a284 23 3 76a 300 23 0 50b 291 07 2 85a T 281 83 4 63a 293 86 4 66a 261 72 12 06a297 17 5 07a 266 98 10 93a294 88 4 34a 285 31 0 62a 282 92 11 95a305 39 2 14a 264 90 14 41b 胁迫指数 Stress index 0 01 0 14 0 02 0 04 0 08 0 10 0 03 0 00 0 02 0 09 蒸腾速率 Trmmol mmol m 2 s 1 CK 3 64 0 10b 2 74 0 41b 2 67 0 08b 3 36 0 12b 2 90 0 29b 3 19 0 26b 3 83 1 02b 4 28 0 12b 4 86 0 04b 3 81 0 17b T 7 92 0 47a 5 75 1 23a 6 25 0 39a 6 41 0 30a 7 36 0 54a 11 22 0 35a 7 21 0 37a 4 71 0 26a 6 87 0 51a 7 45 1 61a 胁迫指数 Stress index 1 17 1 10 1 34 0 91 1 53 2 51 0 88 0 10 0 41 0 96 瞬时水分利用效率 WUE mol mmol 1 CK 5 35 0 36a 6 29 0 62a 7 00 0 42a 5 55 0 16a 8 21 0 80a 8 05 0 72a 6 04 1 92a 4 14 0 26a 3 94 0 04a 5 56 0 24a T 1 88 0 09b 2 56 0 57b 2 04 0 12b 2 23 0 05b 2 06 0 11b 1 47 0 12b 2 17 0 11b 3 08 0 20b 1 89 0 07b 1 92 0 12b 胁迫指数 Stress index 0 65 0 59 0 71 0 60 0 75 0 82 0 64 0 26 0 52 0 66 18 期 李彩斌等 马铃薯品种耐弱光性评价及其指标的筛选 3467 表 4 不同马铃薯品种耐弱光性评价 Table 4 Evaluation of low light tolerance of different potato varieties 品种 Variety 耐弱光系数 Low light tolerance coefficient 扩展区间值 Extension interval value 耐弱光类型 Low light tolerance type 耐弱光指数 Low light tolerance index 扩展区间值 Extension interval value 耐弱光类型 Low light tolerance type 丽薯 6 号 Lishu 6 0 146 0 1853 不耐弱光 Bad low light tolerance 0 124 0 1501 不耐弱光 Bad low light tolerance 宣薯 2 号 Xuanshu 2 0 132 0 1364 不耐弱光 Bad low light tolerance 0 087 0 1009 不耐弱光 Bad low light tolerance 合作 88 Hezuo 88 0 093 0 0000 不耐弱光 Bad low light tolerance 0 011 0 0000 不耐弱光 Bad low light tolerance 陇薯 3 号 Longshu 3 0 098 0 0175 不耐弱光 Bad low light tolerance 0 041 0 0398 不耐弱光 Bad low light tolerance 冀张薯 8 号 Jizhangshu 8 0 201 0 3776 低度耐弱光 Poor low light tolerance 0 127 0 1541 不耐弱光 Bad low light tolerance Woff 0 379 1 0000 高度耐弱光 High low light tolerance 0 471 0 6109 中度耐弱光 Moderate low light tolerance 中薯 20 Zhongshu 20 0 304 0 7378 中度耐弱光 Moderate low light tolerance 0 764 1 0000 高度耐弱光 High low light tolerance 费乌瑞它 Favorite 0 265 0 6014 中度耐弱光 Moderate low light tolerance 0 302 0 3865 低度耐弱光 Poor low light tolerance 会 2 Hui 2 0 219 0 4406 低度耐弱光 Poor low light tolerance 0 272 0 3466 低度耐弱光 Poor low light tolerance 青薯 9 号 Qingshu 9 0 129 0 1259 不耐弱光 Bad low light tolerance 0 154 0 1899 不耐弱光 Bad low light tolerance 其余均为不耐弱光品种 根据耐弱光指数划分 高 度耐弱光品种为中薯 20 中度耐弱光品种为 woff 低度耐弱光品种为费乌瑞它和会 2 其余均为不耐 弱光品种 根据耐弱光指数进行耐弱光性划分更为 严格 2 6 不同马铃薯指标胁迫指数与耐弱光系数和耐弱 光指数的相关性分析 如表 5 所示 大部分指标虽然在遮阴条件下变 化较大 但与耐弱光系数或耐弱光指数的相关性并 不高 叶面积胁迫指数与耐弱光系数和耐弱光指数 均呈显著正相关 相关系数分别为 0 708 和 0 664 其胁迫指数越大 耐弱光性越强 即叶面积变化越 小越好 而非越大越好 单株块茎重胁迫指数与耐 弱光系数和耐弱光指数均呈极显著负相关 相关系 数分别为 1 000 和 0 837 单株块茎重胁迫指数越 大 耐弱光性越弱 叶绿素 a 叶绿素 b 总叶绿 素和类胡萝卜素与耐弱光系数呈极显著负相关 相 关系数分别为 0 818 0 806 0 824 和 0 830 各 叶绿素含量的变化与叶面积和单株块茎重不一样 胁迫指数越小 其遮阴后增加量越大 能够捕获更 多光能 从而制造更多碳水化合物 其耐弱光性越 强 表 5 遮阴后不同指标胁迫指数与耐弱光系数和耐弱光指 数的相关性分析 Table 5 Analysis of the correlation between different indexes of low light stress index and low light tolerance coefficient or low light tolerance index 指标 Index 耐弱光系数 Low light tolerance coefficient 耐弱光指数 Low light tolerance index 主茎数 Main stem number 0 000 0 284 株高 Plant height 0 093 0 039 茎粗 Stem diameter 0 037 0 115 节间长 Internode length 0 132 0 123 节数 Main stalk pitch number 0 242 0 166 叶面积 Leaf area 0 708 0 664 叶绿素 a Chlorophyll a 0 818 0 562 叶绿素 b Chlorophyll b 0 806 0 581 总叶绿素 Total chlorophyll 0 824 0 573 叶绿素 a b 值 Chlorophyll a b 0 027 0 169 类胡萝卜素 Carotenoid 0 830 0 617 净光合速率 Photo 0 219 0 109 气孔导度 Cond 0 143 0 008 胞间 CO2浓度 Ci 0 304 0 101 蒸腾速率 Trmmol 0 271 0 047 瞬时水分利用效率 WUE 0 021 0 008 单株块茎重 Tuber weight per plant 1 000 0 837 表示在 0 05 水平上显著相关 表示在 0 01 水平上显著相关 means significant correlation at 0 05 level means greatly significant correlation at 0 01 level 3468 中 国 农 业 科 学 50 卷 3 讨论 3 1 遮阴对马铃薯生长和产量具有显著影响 本研究表明 遮阴后马铃薯出现株高增加 节间 伸长 主茎数减少 茎粗变细和叶面积变大等形态变 化 这与秦玉芝等 13 24 31 研究结论一致 节间长伸长 是促进株高增加的主要原因 而非节数增加 这与罗 玲等 32 的研究结论一致 遮阴后 为增加光捕获面积 维持正常生长 叶片合成的有机物更多地用来扩大叶 面积 33 这是植物应对弱光环境的适应性表现 本研 究中 耐弱光性较强的中薯 20 Woff 费乌瑞它在遮 阴和对照处理中株高普遍较矮 叶面积较大 说明矮 杆 阔叶品种更耐弱光 植物吸收光能主要是由叶绿素完成的 所以其含 量的多少直接影响其光合作用的强弱 叶绿素 a 偏向 吸收红光 叶绿素 b 则偏向吸收蓝紫光 34 遮阴后 光质发生了改变 辐射中散射光和蓝光比例增加 红 光减少 35 叶绿素含量增加 特别是叶绿素 b 显著增 加 有利于叶片提高对光尤其是蓝紫光的捕获利用能 力 同时叶绿素 b 的增加能够提高捕光色素复合体 LHCP 含量 并优化激发能在光系统之间的分配 从 而提高马铃薯对弱光等逆境的适应性 36 本研究中遮 阴后叶绿素含量增加 叶绿素 b 增加更显著 导致叶 绿素 a b 值降低 提高了光捕获和利用效率 这与前 人研究结果一致 26 37 除叶绿素外 叶绿体中还含有 许多种黄色 橙色和红色的色素 合称为类胡萝卜素 类胡萝卜素是对叶绿素捕获光能的补充 主要吸收蓝 紫光 在光系统中负责捕获和传递光能并消除多余 光照的损害 与植物耐阴性具有显著相关性 38 遮 阴处理后耐弱光性较强的中薯 20 Woff 费乌瑞它 与其他品种相比 其叶绿素 a 叶绿素 b 总叶绿素 类胡萝卜素含量较对照增加幅度较大 光捕获和利用 能力更强 光合参数是植物光合能力的最直接体现 本研究 表明 与对照相比 遮阴条件下马铃薯叶片净光合速 率下降显著 与其他研究结论一致 9 13 39 耐弱光性较 强的中薯 20 和 woff 遮阴后净光合速率下降幅度较 小 且在遮阴和对照处理中均高于其他品种 说明 较高的光合速率也是马铃薯耐弱光性强弱的重要衡 量指标 40 一般而言 由于遮阴导致光合辐射减少 从而使 作物产量下降 41 43 产量是马铃薯在遮阴条件下各指 标的综合反映 也是最能体现马铃薯耐弱光性的指标 本试验条件下 所有供试马铃薯品种的单株块茎重均 显著下降 减产达 62 14 90 74 不同品种的耐 弱光性有较大差异 woff 中薯 20 和费乌瑞它耐弱