一种高粱植株田间抗旱性表型综合评价方法技术

本发明专利技术属于现代农业、高粱抗旱性技术领域，具体涉及一种高粱植株田间抗旱性表型综合评价方法。本发明专利技术通过采用常规方法种植高粱植株；采用大田自然鉴定法，测量植株主要形态指标；采用常规标准选种并考种，进行数据统计分析：计算抗旱系数，综合抗旱系数，进行K均值聚类法分类；计算抗旱指数，进行K均值聚类法分类；计算隶属函数值，计算综合指标的权重，得出综合评价值，然后进行K均值聚类法分类；根据综合抗旱系数、抗旱指数、隶属函数值3种综合评价方法，以分类结果出现重复为依据对种植材料抗旱性进行评价。本发明专利技术通过对粒用高粱材料进行抗旱性鉴定评价，为高粱抗旱性分子机理以及抗旱育种研究奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种高粱植株田间抗旱性表型综合评价方法
本专利技术属于现代农业、高粱抗旱性
，具体涉及一种高粱植株田间抗旱性表型综合评价方法。
技术介绍
伴随全球气候的变化，水资源短缺已十分严重，而农业用水占整个人类用水量的60％，中国北方农业生产大量超采地下水已造成严重的生态问题，干旱已经成为农作物高产的主要限制性因素之一。高粱(Sorghumbicolor(L.)Moench.)现在是第五大禾谷类作物，具有较强的耐旱性，但不同品种间抗旱能力差异显著。高粱植株的表型性状是田间高粱抗旱性评价最直接的指标，包括株高、穗长、茎粗、叶片持绿性、抗倒伏性、千粒重、籽粒大小、产量等。如何有效的利用表型性状评价高粱植株的抗旱性没有统一方案。前人在高粱抗旱评价中多采用抗旱系数、抗旱指数和隶属函数的方法，如吴奇等在2015年利用抗旱指数评价高粱抗旱能力；汪灿等在2015—2016年开展的酒用糯高粱资源抗旱性鉴定采用综合旱性度量值和综合抗旱系数评价高粱植株的抗旱能力；RAD在2008年利用抗旱指数法对伊朗的高粱种质资源进行筛选。高粱抗旱性是受多基因控制的复杂性状，且受环境影响很大，不同抗旱性材料的抗旱机制也不尽相同，所以若直接使用单一指标的抗旱系数进行评价得出的结果较为片面。大部分作物做抗旱性评价多采用综合性评价方法，包括综合抗旱系数和抗旱指数，主成分及隶属函数法等综合评价方法。综合抗旱系数虽然能反映品种的抗旱性，但是不能反映品种的高产能力。抗旱指数是在兼顾抗旱系数和产量性状的基础上得出的一个表达式，使用抗旱指数需保证旱地的产量情况开展评价，评价结果会丢失单株产量低但整体抗旱性强的材料。主成分分析可以通过不同表型之间的相关性在不损失或仅损失少量信息的情况下将所测指标转换为少量独立的综合指标，其评价结果不能反应单一性状抗旱性突出的品种。
技术实现思路
针对高粱表型性状田间抗旱性评价单一的问题，本专利技术提供了一种高粱植株田间抗旱性表型综合评价方法。为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种高粱植株田间抗旱性表型综合评价方法，包括以下步骤：步骤S1，常规方法种植高粱植株；步骤S2，采用大田自然鉴定法，测量植株主要形态指标；步骤S3，采用常规标准选种并考种，进行数据统计分析：步骤S4，计算抗旱系数DTC，综合抗旱系数CDTC，进行K均值聚类法分类；步骤S5，计算抗旱指数DI，进行K均值聚类法分类；步骤S6，计算隶属函数值，计算综合指标的权重，得出综合评价值D，然后进行K均值聚类法分类；步骤S7，根据综合抗旱系数、抗旱指数、隶属函数值3种综合评价方法，以分类结果出现重复为依据对种植材料抗旱性进行评价。进一步，所述步骤S2中主要形态指标是：株高、穗长、茎粗、叶片持绿性、抗倒伏率、千粒重、籽粒大小和产量。再进一步，所述叶片持绿性的计算方法是：持绿叶片占整个植株叶片数的百分比；所述倒伏率的计算方法是：倒伏株数占总数的百分比。进一步，所述步骤S4中计算抗旱系数DTC：DTC＝干旱条件的测量值/灌溉条件的测量值(1)计算综合抗旱系数CDTC：其中，n为种植数量，i为供试材料编号＝1，2，3……，n。进一步，所述步骤S5计算抗旱指数DI：进一步，所述步骤S6中计算隶属函数值：μ(Xi)＝(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)i＝1，2，3……，n(4)其中，μ(Xi)表示第i指标的隶属函数值，Xi为指标测定值；Xmin和Xmax为参试品种某一指标的最大值和最小值。进一步，所述步骤S6中计算综合指标的权重：其中，Wi表示第i个综合指标在所有综合指标中的重要程度及权重；Pi为各品种第i个综合指标的贡献率；所述综合评价值D：与现有技术相比本专利技术具有以下优点：本专利技术选择的8个形态指标同样用了株高、穗长、茎粗、千粒重和产量这5个普遍采用的指标，增加了籽粒大小这一指标可以提高鉴定结果的可靠性，还增加了叶片持绿性和抗倒伏性2个植株性状指标且叶片持绿性对高粱干旱的敏感性较强。高粱抗旱性研究中指标的选择极为重要，应该充分考虑到产量、籽粒、以及植株的性状更为全面。粒用高粱中后期干旱胁迫对其主要形态指标均有显著影响。不同高粱材料间抗旱性差异显著，本专利技术通过干旱(DS)和正常灌溉(NI)2种处理方式，2年2地大田自然鉴定法，调查株高、穗长、茎粗、叶片持绿性、倒伏率、千粒重、籽粒大小和产量8个主要形态指标。采用综合抗旱系数(CDTC)、抗旱指数(DI)和隶属函数(D)进行采用K均值聚类法聚类分析，结合3种方法以出现重复为依据对材料进行分类开展高粱植株抗旱性评价，更为准确地评价高粱材料的抗旱性。叶片的持绿性和产量可以作为评价高粱花后抗旱性的主要形态指标。本专利技术通过对粒用高粱材料进行抗旱性鉴定评价，为高粱抗旱性分子机理以及抗旱育种研究奠定基础。附图说明图1为综合抗旱系数材料聚类图；图2为抗旱指数材料聚类图；图3为隶属函数材料聚类图。具体实施方式实施例1本专利技术实施例通过对165份粒用高粱材料进行2年2地的田间抗旱性鉴定试验，明确8个形态指标对干旱的敏感程度，并对材料分类，为高粱抗旱性育种提供参考，评价高粱抗旱性。利用山西省干旱少雨(5～9月降雨量302.56mm)和海南省冬季(11～翌年3月降雨量152.75mm)少雨或无雨的自然特点，采用大田自然鉴定方法进行鉴定。试验分别于2018年4～10月在山西省农业科学院高粱研究所东白试验基地(东经112.72度，北纬37.59度)和2018年11月～2019年4月在海南省三亚市荔枝沟师部农场(东经109.51度，北纬18.31度)进行。田间按照材料株高由高到低排列，3次重复，两行区种植，行长5m，行距50cm，小区面积5m2，留苗密度120000株/hm2。对照和处理试验田前茬玉米，播种前统一施复合肥1200kg·hm-2，(总养分≥40％(22％N、9％P2O5和9％K2O)，播前2个处理统一灌水3750m3·hm-2，以保证苗全苗齐，干旱胁迫处理出苗以后不再灌水，其他田间管理同对照，对照根据干旱情况进行补水，以满足高粱正常发育水分需求，山西对照补水灌溉2次，海南对照补水灌溉6次。共测量株高(plantheight，PH)、穗长(spikelength，SL)、茎粗(stemdiameter，SD)、叶片持绿性(lesfsustaingreen，LSG)、抗倒伏率(anti-inversionrate，AIR)、千粒重(thousandkernelweight，TKW)、籽粒大小(grainsize，GS)、产量(production，P)等8个相关性状。收获前每小区随机选择5株，参照《高粱种质资源描述规范和数据标准》，分别对株高、穗长、茎粗进行调查考种，叶片持绿性计算方法为持绿叶片占整个植株叶片数的百分比，倒伏率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高粱植株田间抗旱性表型综合评价方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤S1，常规方法种植高粱植株；/n步骤S2，采用大田自然鉴定法，测量植株主要形态指标；/n步骤S3，采用常规标准选种并考种，进行数据统计分析：/n步骤S4，计算抗旱系数DTC，综合抗旱系数CDTC，进行K均值聚类法分类；/n步骤S5，计算抗旱指数DI，进行K均值聚类法分类；/n步骤S6，计算隶属函数值，计算综合指标的权重，得出综合评价值D，然后进行K均值聚类法分类；/n步骤S7，根据综合抗旱系数、抗旱指数、隶属函数值3种综合评价方法，以分类结果出现重复为依据对种植材料抗旱性进行评价。/n

【技术特征摘要】
1.一种高粱植株田间抗旱性表型综合评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1，常规方法种植高粱植株；
步骤S2，采用大田自然鉴定法，测量植株主要形态指标；
步骤S3，采用常规标准选种并考种，进行数据统计分析：
步骤S4，计算抗旱系数DTC，综合抗旱系数CDTC，进行K均值聚类法分类；
步骤S5，计算抗旱指数DI，进行K均值聚类法分类；
步骤S6，计算隶属函数值，计算综合指标的权重，得出综合评价值D，然后进行K均值聚类法分类；
步骤S7，根据综合抗旱系数、抗旱指数、隶属函数值3种综合评价方法，以分类结果出现重复为依据对种植材料抗旱性进行评价。


2.根据权利要求1所述的一种高粱植株田间抗旱性表型综合评价方法，其特征在于：所述步骤S2中主要形态指标是：株高、穗长、茎粗、叶片持绿性、抗倒伏率、千粒重、籽粒大小和产量。


3.根据权利要求2所述的一种高粱植株田间抗旱性表型综合评价方法，其特征在于：所述叶片持绿性的计算方法是：持绿叶片占整个植株叶片数的百分比；所述倒伏率的计算方法是：倒伏株数占总数的百分比。


4.根据权利要求1所述的一种高粱植...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉斌，平俊爱，李慧明，牛皓，吕鑫，楚建强，王瑞，
申请(专利权)人：山西省农业科学院高粱研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14