百脉根种质苗期抗旱性鉴定及综合评价

摘要： 采用土培法对21份百脉根种质材料进行了苗期抗旱性评价。结果表明：在干旱胁迫下，明显抑制百脉根的正常生长，地上生物量、地下生物量、株高、分枝数明显减小，根冠比明显增加；渗透调节物质丙二醛 (MDA)、脯氨酸(PRO)、可溶性糖、可溶性蛋白的含量明显增加，过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性比正常灌水处理明显增强；运用了6种方法进行抗旱性评价，其中,五级评分法和标准差系数赋予权重法的准确度较高，聚类分析是较好的分类法，二者相结合效果更好；依据标准差系数赋予权重法与聚类分析结果，可将百脉根种质分为3类：抗旱性强的有B90、B85、B78、B79、B83、B92、B81，抗旱性中等的有B73、B89、B76、B93、B75、B86、B91，抗旱性弱的有B77、B84、B74、B80、B82、B88、B87。

关键词： 百脉根；苗期；反复干旱法；抗旱性；综合评价

中图分类号： S 541文献标识码： A文章编号： 10095500(2011)06001809

百脉根(Lotus corniculatus)是优良的多年生豆科牧草，广泛分布于我国华东、华中、西南和西北地区[1]。不仅具有营养丰富、适应性强、皂素含量低、家畜饲用安全等特点，而且花量大、自交结实、种子结实率高，较易得到稳定遗传后代。特别是其细胞全能性强，通过胚状体途径和不定芽途径均可得到高频率的再生植株，遗传转化率相对较高、转基因植株生长速度快[2]。因此，百脉根作为外源基因转化、生物固氮机理、牧草品质改良的模式植物研究较为广泛[1-4]，作为动物疫苗生产的生物反应器的分子水平研究也很多[5-7]，但是对于百脉根抗旱性评价的研究报道较少。因此，从评价生物学指标、生理指标和评价方法方面对21份百脉根苗期进行了综合分析，以期建立百脉根抗旱评价规范，为干旱地区引种驯化、丰产栽培和科学研究提供

收稿日期：20110630； 修回日期： 20110714

基金项目： 现代农业产业技术体系专项资金（CARS35）

资助

作者简介： 赵海明（1981），男，河北大城人，学士，助理研究员，主要从事牧草新品种选育与栽培工作。Email：.cn

刘贵波为通讯作者。

理论依据。

1材料和方法

1.1试验材料

供试材料为21份百脉根，种子由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所提供，材料来源于俄罗斯。

1.2试验方法

1.2.1材料准备试验在河北省农业科学院旱作研究所院内日光温室完成，温室温度控制在20～30 ℃；先将中等肥力的耕层土与纯沙土分别过筛后按1∶1比例混合均匀，然后装入无孔塑料箱（48.5 cm×33.3 cm×18 cm），装土厚度15 cm；同时取土样测定土壤含水量，土壤养分为碱解氮31.2 mg/kg，有效磷7.11 mg/kg，土壤全盐含量0.077%，pH 8.25；播前灌水至基质土壤持水量的75%～80%（17.6%～20.8%），晾置48 h后点播，播前保持土壤平整；每箱播种4份材料，株行距均匀分布，不同材料之间间距纵向宽5 cm，横向宽8 cm，株行距(3.5 cm×4.0 cm)，每穴5～8粒，播后覆土1 cm；试验设置干旱处理和正常灌水2个处理，4次重复，百脉根在三叶期前定苗至每份材料20株。设置2个空白对照箱，浇水与干旱处理与试验处理相同。

表1试验材料编号与代号

Table 1The code of tested materials

代号编号代号编号代号编号B73zxy2007P3011B80zxy2007P3368B87zxy2007P4064B74zxy2007P3032B81zxy07P3465B88zxy2007P4084B75zxy07P3214B82zxy07P3474B89zxy07P4125B76zxy07P3222B83zxy07P3497B90zxy07P4133B77zxy2007P3244B84zxy2007P3532B91zxy2007P4143B78zxy2007P3305B85zxy2007P3705B92zxy07P4164B79zxy07P3312B86zxy2007P3756B93zxy07P42031.2.2胁迫处理幼苗长至三叶期时停止供水，开始干旱胁迫。当土壤含水量降至最大持水量的15%～20%（3.3%～5.2%）时复水，使土壤水分达到最大持水量的80%，复水120 h（5 d）后调查存活苗数，以叶片转呈鲜绿色者为存活，第1次复水后即停止供水，开始第2次干旱胁迫，连续进行2次。

1.3测定内容与方法

胁迫结束后调查记录植株存活率、株高、地上生物量（干重）、地下生物量（干重）、分枝数、根冠比等指标，第2次复水后5 d测定生理生化指标。株高测量每个材料所有株数，从主茎茎基部直到心叶顶端的长度；地上生物量和地下生物量先105 ℃杀青10 min后，80 ℃烘干8 h称重；根冠比（R/S）为植株地下生物量(干重)/地上生物量(干重)；统计主茎上着生的分枝数目。

DS(%)=DS1+DS22=X-DS1/X-TT+X-DS2/X-TT2×100(1)

DRC=Yj/YJ(2)

式中：DS存活率，DS1-第1次干旱存活率，DS2-第2次干旱存活率；X-DS1-第1次复水之后4次重复存活苗数的平均值；X-DS2-第2次复水之后4次重复存活苗数的平均值；X-TT-第1次干旱之前4次重复总苗数的平均值。

式中：DRC为抗旱系数，Yj-某材料旱处理下的测定值；YJ-某材料水处理下的测定值。

生理指标测定丙二醛(MAD)含量测定用硫代巴比妥酸法，脯氨酸(PRO)含量测定用酸性茚三酮法，可溶性糖含量测定用蒽酮法，考玛斯蓝染料结合法测定可溶性蛋白含量，过氧化氢酶（CAT）活性测定用紫外分光光度法，过氧化物酶(POD)活性测定用愈创木酚法，超氧化物歧化酶(SOD)活性测定用氮蓝四唑光还原法[8]。

1.4抗旱性评价

1.4.1存活率评价法根据反复干旱下苗期存活率，抗旱性分为5级[9]。1级为抗旱性极强(HR)，干旱存活率≥80.0%；2级为抗旱性强(R)，干旱存活率为5.0%～79.9%；3级为抗旱性中等(MR)，干旱存活率50.0%～64.9%；4级为抗旱性弱(S)，干旱存活率为35.0%～49.9%；5级为为抗旱性极弱(HS)，干旱存活率≤35.0%。

1.4.2生物量抗旱系数评价采用生物量的抗旱系数来评价参试材料的抗旱性。根据抗旱类型分级标准，将供试材料分为不同的抗旱型；抗旱类型分级标准[10]为:高度抗旱型(1级)，1>DRC≥0.7；中等抗旱型( 2级)，0.7>DRC≥0.3；干旱敏感型( 3级)，0.3>DRC≥0。

1.4.3抗旱指数评价抗旱指数(DRI)综合了抗旱性和丰产性以及相当于对照优劣势的比较，因此，适宜筛选比对照抗旱性强的材料。

DRI=YjYck×DRCjDRCck=YjYck×Yj/YJYck/YCK=Y2jYJ×YCKY2ck(3)[10]

式中：Yj-某材料干旱处理下的生物量；YJ-某材料灌水处理下的生物量；Yck-所有材料干旱处理下的平均生物量；YCK-所有材料灌水处理下的平均生物量。

1.4.4隶属函数法和标准差系数赋予权重法综合评价运用公式(4)求得各个指标的隶属函数值。

μ(x)=xj-xminxmax-xmin(4)

式中:xj第j个指标值，xmin第j个指标的最小值，xmax第j个指标的最大值；采用标准差系数法(S);用公式(5)计算各指标抗旱系数的标准差系数Vj。

Vj=1Xj∑ni=1(Xij-X-j)2(5)

用公式(6)计算得到各指标的权重系数Wj。

Wj=Vj∑ni=1Vj(6)

用公式(7)计算各材料综合评价值D值，判断抗旱能力的大小。根据D值可对各材料抗旱性强弱进行排序[11]。

D=∑ni=1［μ(xj)•Wj］(7)

1.4.5五级评分法将评价的指标划分为5级[12]。先对测定值进行相应的转化。

λ=Xjmax-Xjmin5(8)

Rij=Xj-Xj-Xjminλ+1(9)

Ai=δi∑ni=1δi(10)

B=∑ni=1［A(xj)•Rj］(11)

式中：Xmax-各测定指标的最大值；Xmin-各测定指标的最小值；X-各指标的测定值；j-各个材料；i-各个指标；λ-得分极差；Rij-各材料在不同测定指标中得分，通过计算可以得到单项鉴评矩阵R。再根据各测定指标计算各指标的变异系数δi以及参与综合评价的权重系数矩阵A，通过复合运算得到各材料的综合评价指数B。

1.4.6聚类分析利用DPS 3.0数据处理系统，将各指标试验结果进行标准化处理，以欧氏距离的平方为相似尺度，使用Ward离差平方和法对数据进行聚类分析[9]，可以得到综合聚类结果。

2结果与分析

2.1干旱胁迫对生物量、株高、分枝数、根冠比的影响

与正常浇水处理相比,百脉根在干旱胁迫下的生物量、株高、分枝数、根冠比均受到明显影响(表2)。除根冠比呈现增加趋势外，分枝数、株高、地上生物量、地下生物量明显减小；不同材料在相同处理下也表现出显著性差异(P

抗旱系数主要体现了干旱条件下的生长能力大小。从表3分析，株高、分枝数、地上生物量、地下生物量、存活率的抗旱系数除特殊材料外均小于1，这表明干旱胁迫对不同材料的以上指标起到明显抑制作用；根冠比的抗旱系数均大于1，说明了百脉根在干旱条件下通过减小蒸发量，促进根系的发育来抵抗干旱的不利环境；地下生物量的抗旱系数大于地上生物量的抗旱系数，说明干旱条件下的地上生长量比地下生长量受抑制作用较强；存活率、株高和分枝数在不同材料之间差异显著(P

从各评价指标的测定值与其抗旱系数分析，用单一指标来评价所有材料抗旱性，不同指标评价结果不一致，即不同材料的抗旱性顺序不同，说明干旱胁迫对各个指标产生不同的影响，因此，单纯采用某个指标来评价则会产生明显的片面性。

2.2抗旱性评价

2.2.1存活率评价存活率是百脉根在水分胁迫下的综合反映，能够最直接而且真实的反映不同种质抗旱性[9]。干旱胁迫处理下所有百脉根材料的存活率均在90%以上，按照分级标准为抗旱性极强（1级），表明百脉根是极为抗旱的牧草。为此，如果增强干旱胁迫程度，不同材料之间的差别可能会更加明晰可靠，需要进一步探讨(表4)。

2.2.2生物量抗旱系数评价抗旱系数分析了干旱胁迫与水处理之间的差异，但是由生物量评价出的抗旱性为材料自身抗旱能力的大小，筛选出的材料和生产利用结合密切程度较小。从全株生物量的抗旱系数来看(表4)，抗旱性由强到弱顺序为B90、B74、B91、B86、B87、B92、B76、B73、B77、B80、B93、B78=B79、B85、B75、B82、B83、B81、B84、B89、B88。按照分级标准，B90、B74为高度抗旱型，其他材料为中等抗旱型。

2.2.3抗旱指数评价该研究借鉴了评价小麦抗旱性的抗旱指数评价方法，对百脉根材料进行了抗旱性评价。抗旱指数既反映水、旱地条件下材料的稳产性，又能体现材料的产量水平。

抗旱指数和抗旱系数的趋势基本一致，但是顺序不大一样，这也表明按抗旱系数或抗旱指数评价抗旱性，均具有一定的局限性和片面性，因此，采用多个指标综合评价更具科学性。

依据抗旱指数(表4)，抗旱性强弱顺序为B73、B90、B91、B76、B75、B86、B74、B87、B77、B80、B92=B85、B82、B81、B79、B93、B78、B84、B88、B83、B89。表2不同材料的生物量、株高、分枝数和根冠比

Table 2The biomass, plant height, branch number and root to shoot ratio of tested materials

代号地上生物量/gDTCK地下生物量/gDTCK株高/mmDTCK分枝数DTCK根冠比DTCKB732.30CDEefgh3.76FGfgh0.78CDcdefgh0.66Gj100.1BCDEFcdefgh170.2CDEFGefgh3.9EFGHfgh4.4EFcde0.34bcde0.18FGHhiB742.96Bb6.42ABab1.11Bb1.16ABCDEFbcdefg100.5BCDEFcdefgh172.1CDEFGdefg5.0Aa5.3ABab0.37abc0.18FGHhiB752.93Bbc5.31BCb0.92BCc1.06BCDEFcdefghi109.1BCDEFbcde192.2ABb4.3BCDEFbcde4.6CDEFcd0.32bcde0.2DEFGHfghiB762.59BCbcdef4.96DEFcde0.81CDcdef0.93DEFGfghij111.1BCDEbcd180.7BCDbcdef4.2BCDEFGHcdefg4.4EFcde0.32bcde0.19EFGHhiB772.01Dgh3.95Gh0.77CDcdefgh1.17ABCDEFbcdef89.9Fh158.1FGhi4.1CDEFGHdefgh4.9ABCDEbc0.38ab0.3ABabB782.22CDEfgh4.13FGfgh0.75CDdefgh1.25ABCDabcd98.8CDEFdefgh154.3Gi4.4BCDEbcd4.4EFcde0.34bcde0.3ABCabcB792.67BCbcde4.94CDEcd0.75CDdefgh1.23ABCDEabcde112.4BCbc187.5BCbc4.0DEFGHdefgh4.4EFcde0.29de0.25ABCDEFGbcdefgB802.52BCDdef5.49DEFGdefgh0.80CDcdef1.33ABCabc96.8CDEFefgh175.0BCDEFcdef4.5ABCDbc5.3ABab0.32bcde0.24BCDEFGHcdefghB812.57BCbcdef4.93DEFcdef0.77CDcdefgh1.32ABCabc97.3CDEFefgh168.2DEFGfgh4.5ABCbc5.5Aa0.3cde0.27ABCDEabcdeB821.93Eh4.16Gh0.80CDcdefg1.12BCDEFbcdefgh95.2DEFfgh159.9EFGghi4.1CDEFGHdefgh5.2ABCab0.42a0.27ABCDEabcdeB832.33CDEdefgh4.65FGefgh0.71CDfgh1.51Aa106.2BCDEFbcdef182.0BCDbcde4.0EFGHefgh4.2EFde0.3cde0.33AaB842.58BCbcdef5.00DEFcdef0.88Ccd1.41ABab97.4CDEFefgh182.7BCDbcde4.5ABCbc5.3ABab0.35abcde0.28ABCDabcdB852.48BCDdef3.73EFGefgh0.71CDfgh0.96CDEFGefghi105.6BCDEFbcdefg180.6BCDbcdef3.8GHgh4.1Fde0.29de0.26ABCDEFbcdefB862.55BCDcdef4.53DEFcdef0.82CDcdef0.98CDEFGdefghi105.7BCDEFbcdefg191.4ABb4.6ABab4.5DEFcde0.32bcde0.22CDEFGHdefghiB872.53BCDdef7.10DEFGcdefg0.90BCcd1.15ABCDEFbcdefg93.2Efgh188.2BCbc4.2BCDEFGcdef5.1ABCDab0.36abcd0.17GHiB882.19CDEfgh5.01FGgh0.62Dh0.82Fgij100.4BCDEFcdefgh184.3BCDbcd3.8FGHgh4.8BCDEbc0.28e0.16HiB892.62BCbcdef4.11DEFcde0.87Ccde0.81Fgij116.8Bb181.9BCDbcdef3.7Hh4.1Fde0.33bcde0.19DEFGHghiB902.73BCbcd4.10CDc0.74CDdefgh0.88DEFGghij116.3Bb176.8BCDEcdef3.8GHh4.0Fe0.27e0.22CDEFGHdefghiB912.36CDEdefg4.12EFGefgh0.72Cdefgh0.85EFGhij100.1BCDEFcdefgh175.6BCDEFcdef4.2BCDEFGHcdefg4.4EFcde0.31bcde0.21CDEFGHefghiB922.25CDEfgh4.29FGfgh0.64Dgh0.92DEFGfghij105.4BCDEFbcdefg182.2BCDbcde3.8GHgh4.3EFde0.29de0.21DEFGHefghiB934.04Aa7.86Aa1.33Aa1.34ABCabc134.8Aa209.4Aa4.3BCDEbcd5.2ABCab0.33bcde0.17GHi注：同列不同大写字母表示差异极显著 (P

表3不同评价指标的抗旱系数

Table 3The drought resistance coefficient of evaluation index

代号存活率地上生物量/g地下生物量/g株高/mm分枝数/mm根冠比B731.000abc0.61ABCDabcd1.19Aa0.59abcd0.91abcd1.97ABCabcB741.000abc0.47DEFefg0.98ABCDabc0.59abcd0.95abc2.13ABabB750.994abcd0.55ABCDEcdef0.91ABCDEbcd0.57bcde0.95abc1.63ABCDEFbcdeB760.988abcd0.52BCDEdef0.90ABCDEbcde0.62abc0.95abc1.71ABCDEbcdeB770.981bcde0.51CDEdef0.70CDEFdefghi0.57bcde0.85bcd1.37CDEFdefB780.938e0.54ABCDEcdef0.63EFfghi0.64ab1.00a1.17EFefB790.981bcde0.55ABCDEcdef0.62EFghi0.60abcd0.93abcd1.16EFefB800.994abcd0.47DEFefg0.65DEFefghi0.55cde0.85bcd1.36CDEFdefB810.988bcde0.52BCDEdef0.61EFhi0.58bcde0.82cd1.19EFdefB820.969de0.46EFefg0.71CDEFdefghi0.60abcd0.79d1.55BCDEFcdeB831.020abc0.51CDEFdef0.48Fi0.58abcd0.95abc0.97FfB840.969cde0.53BCDEdef0.65CDEFdefghi0.53de0.86bcd1.25CDEFdefB850.975cde0.67ABab0.82BCDEFcdefgh0.59abcd0.93abcd1.21DEFdefB860.988bcde0.57ABCDEbcde0.87ABCDEbcdefg0.55cde1.04a1.53BCDEFcdeB871.030a0.36Fg0.82BCDEFGcdefgh0.50e0.82cd2.32AaB881.010abc0.44EFfg0.75CDEFGcdefgh0.55cde0.79d1.73ABCDEbcdB890.994abcd0.64ABCabc1.11ABab0.64ab0.91abcd1.74ABCDEbcdB901.030ab0.68Aa0.86ABCDEbcdefgh0.66a0.96ab1.31CDEFdefB911.0100abc0.58ABCDEabcd0.88ABCDEbcdef0.58bcde0.97ab1.60ABCDEFbcdeB921.000abc0.52BCDEdef0.72CDEFdefghi0.58bcde0.91abcd1.38CDEFdefB931.000abc0.52CDEdef0.99ABCabc0.64ab0.83bcd1.94ABCDabc表4存活率、抗旱系数(全株生物量)、抗旱指数评价

Table 4The drought resistance evaluation by survival rate,DRC of totalplant biomass and DRI

代号存活率DS/%级别抗旱系数DRC(全株生物量)排序抗旱指数DRI排序B73100.0a10.585ABCDcde81.65Aa1B74100.0a10.704Aab21.13BCDEbcdef7B7598.8ab10.543DEde151.17BCDbcd5B7698.8ab10.607ABCDbcd71.22BCbcd4B7797.5abc10.580ABCDde91.03BCDEFbcdefgh9B7893.8cd10.554CDEde120.81DEFghi17B7997.5abc10.554CDEde120.86CDEFefghi15B8098.8ab10.561BCDde101.01BCDEFcdefghi10B8198.8ab10.503DEef180.87CDEFefghi14B8295.0bcd10.534DEde160.94BCDEFdefghi13B8396.3abcd10.516DEdef170.74EFhi20B8496.9abcd10.496DEef190.79DEFghi18B8596.3abcd10.550CDEde141.00BCDEFcdefghi11B8693.1d10.688ABCabc41.15BCDbcde6B8798.1ab10.623ABCDabcd51.08BCDEFbcdefg8B8899.4a10.420Ef210.75EFhi19B8999.4a10.487DEef200.72Fi21B90100.0a10.717Aa11.32ABb2B91100.0a10.697ABab31.28ABbc3B9299.4a10.616ABCDabcd61.00BCDEFcdefghi11B9399.4a10.558BCDde110.85CDEFfghi162.2.4五级评分法百脉根种质材料的抗旱性是一个较为复杂的性状，鉴定一个材料的抗旱性采用若干性状的综合评价，更具科学性。由于各指标的计量单位不同，数据量纲不一致，不同量纲之间不便于比较，又由于各指标变量与抗旱性的关系存在着正相关和负相关的情况，本研究中的根冠比就是正相关指标，其他指标成负相关关系，因此，在进行综合分析之前对原始数据进行同趋势化和无量纲化处理。根据各个指标和抗旱性的密切性进行权重分配，这样各性状因数值大小和变化幅度的不同而产生的差异即可消除[12]。首先将各项指标换算成相对指标（抗旱系数）进行定量表示（表5），计算出各个指标所达到的水平(应得分)R、变异系数CV和各项抗旱指标权重系数A，根据五级评分法相关公式可以得到供试材料综合评价指数B。按照综合评价指数B的大小进行排序，序号越小，抗旱性越强。各材料强弱顺序为：B90、B89、B85、B73、B86、B78、B91、B75、B79、B76、B83、B92、B93、B77、B81=B84、B74、B80、B82、B88、B87。

2.2.5隶属函数法和标准差系数赋予权重法综合评价用单项指标的抗旱系数来评价植物抗旱性，缺乏准确性和一致性，因此，选择了反映干旱胁迫下与抗旱性密切相关的5个指标，对百脉根苗期抗旱性进行了综合评价，这样就可以，提高评价的全面性与准确性。首先将各指标的抗旱系数进行标准化处理（根冠比采用反隶属函数法），得到相应的隶属函数值，在此基础上，依据各个指标的相对重要性进行加权，便可得到各材料抗旱性的综合评价值D。根据综合评价值D(表5)参试材料耐盐性由强到弱顺序为B90、B89、B85、B73、B86、B78、B91、B75、B79、B76、B83、B92、B93、B81、B77、B84、B74、B80、B82、B88、B87。标准差系数赋予权重法与五级评分法的结果除B77和B81的顺序相反外，其他材料顺序完全一致。

表5五级评分法和标准差系数赋予权重法综合评价

Table 5The comprehensive evaluation of standard deviation coefficient allocation weighted method and five level grade methods

代号各指标抗旱性得分地上生

物量地下生

物量株高分枝数根冠比

R/S综合评价

指数B排序隶属函数值μ(xj) 地上生

物量地下生

物量株高分枝数根冠比

R/S综合评

价值D排序B734.996.003.773.271.283.85 40.78131.00000.56250.48000.25930.6334B742.684.523.694.070.712.86 170.34380.70420.56250.64000.14070.44017B754.034.013.104.212.543.49 80.59380.60560.43750.64000.51110.5628B763.573.924.634.102.263.42 100.50000.59160.75000.64000.45180.55010B773.422.543.232.123.513.03 140.46880.30990.43750.24000.70370.46715B783.812.045.465.174.253.71 60.56250.21130.87500.84000.85180.6056B793.991.984.143.664.273.45 90.59380.19720.62500.56000.85930.5579B802.722.162.702.163.562.75 180.34380.23940.31250.24000.71110.41318B813.551.883.461.474.173.02 150.50000.18310.50000.12000.83700.47014B822.602.634.011.002.842.64 190.31250.32400.62500.00000.57040.39219B833.291.003.554.125.003.24 110.46880.00000.50000.64001.00000.51411B843.642.192.022.283.963.01 150.53130.23940.18760.28000.79260.46716B855.863.403.673.714.094.14 30.96880.47890.56250.56000.82220.6963B864.233.752.696.002.913.72 50.65630.54930.31251.00000.58520.6075B871.003.381.001.460.001.45 210.00000.47890.00010.12000.00000.15721B882.312.892.511.052.192.33 200.25000.38030.31250.00000.43700.32720B895.495.415.543.422.144.21 20.87500.88730.87500.48000.42960.6982B906.003.645.994.413.754.42 11.00000.53521.00000.68000.74810.7481B914.453.813.454.522.653.61 70.68750.56340.50000.72000.53330.5887B923.592.653.503.293.493.24 120.50000.33800.50000.48000.69630.51012B933.444.615.501.841.393.17 130.50000.71830.87500.16000.28150.49613CV14.0622.106.677.7422.92权重0.1910.3010.0910.1050.3120.1910.3010.0910.1050.3122.2.6聚类分析以地上生物量、地下生物量、株高、分枝数、根冠比5项指标的变化率为依据，对其进行标准化处理，以欧氏距离的平方为相似尺度，采用离差平方和法(WARD)对数据进行聚类分析(图1)。根据聚类输出结果，可将21份百脉根种质的抗旱性分为3类。第1类B85、B90、B78、B79、B92、B83，第2类B73、B89、B74、B76、B93、B75、B86、B91，第3类B77、B80、B84、B81、B82、B88、B87。结果和标准差系数赋予权重法具有较强的一致性，而且聚类分析是将现有材料的抗旱性强弱进行分类，可以消除分级标准的局限性，客观的对供试材料进行分类；但是聚类分析能够将抗旱性相同的种质聚为一类，却对同一类不同材料的抗旱能力不能定量表达，因此，评价结果不够全面。

2.3干旱胁迫对渗透调节物质及酶活性的影响

植物的抗旱性非常复杂，要弄清楚各材料的抗旱机制，必须在生理生化上进行深入研究。植物抗逆性强弱与在逆境下的渗透调节作用、生物膜结构变化及防御系统保护酶的作用有关。本研究所有材料存活率均较高，试验结束时随机抽取有代表性的4份材料B75、B80、B88、B90，从膜渗透系统和酶活性方面初步探讨干旱胁迫下百脉根抗旱性的作用机理。

图1百脉根种质抗旱性的分级聚类

Fig.1Clustering diagram of the drought resistance classification

of tested germplasms

干旱条件下的MDA、PRO、可溶性糖、可溶性蛋白含量复水5 d后均略高于对照，不同材料差异显著性不同，表明干旱胁迫下百脉根通过这4类调节物质含量的增加，减小了膜系统受损害程度，增强了抵抗干旱的能力，但和对照差异较小，可能与复水后这些物质含量均明显减小有关；POD、CAT、SOD在复水5 d后的酶活性比对照仍明显较高，这表明干旱胁迫期间酶活性明显增强，对防止膜质和蛋白质的过氧化起到了重要作用，从而增强叶片保水力，提高了其对干旱的适应性。这一结果和其他牧草的研究结果是一致的[13-17]，百脉根是否与其他牧草在旱胁迫期间产生相同的生理调节作用，还需要进一步探讨(表6)。

表6干旱胁迫下不同生理指标的变化

Table 6The variation of different physiological index under drought stress

代号MDA

/umol•g-1DTCKPRO

/ug•g-1DTCK可溶性糖

/mg•g-1DTCK可溶性蛋白

/mg•g-1DTCKPOD

/U•(g min)-1DTCKCAT

/U•(g min)-1DTCKSOD

/U•g-1DTCKB750.0240.01254.00Bb19.250.7530.446b12.29Aa6.87127185811611616.8b11.5BcB800.0200.01644.73Bb26.310.8180.620ab10.28ABc8.29129911761949546.9a35.1ABbcB880.0220.01994.70Aa28.380.6750.380b10.29ABb6.78132995514211051.1a71.2AaB900.0200.01434.82Bb12.850.8030.840a7.89Bd6.8112859121919053.4a52.7ABbc注：MDA，PRO，可溶性糖，可溶性蛋白均为FW

3讨论与结论

3.1百脉根适宜评价指标的探讨

百脉根的抗旱性是多因素作用的结果，因此，采用多个指标进行评价可能更具科学性。干旱胁迫下，地上生物量、地下生物量、株高、分枝数受到了明显的抑制，其抗旱系数除特殊材料外均小于1；根冠比与抗旱性呈正相关，从而明显增加，抗旱系数明显大于1，表明干旱胁迫下百脉根通过促进根系的发育提高对干旱的适应性。不同材料在相同指标下差异比较明显，如果增强复水前的胁迫程度，不同材料之间的差异可能更大，因此，地上生物量、地下生物量、株高、分枝数适宜作为百脉根的抗旱评价指标。是否还有其他指标用来评价百脉根抗旱性，可在以后试验中进一步研讨。

3.2百脉根抗旱机理的探讨

在干旱胁迫下，百脉根通过MDA等渗透调节物质含量的增加和POD等防御系统保护酶活性的提高，增强了其对干旱的适应和抵抗能力，这与其他牧草的生理变化是一致的。马蔺、早熟禾等在受到干旱危害时，细胞膜的结构和功能首先受到伤害，电解质通过细胞膜外渗的透性增大，抗旱性强的材料在抵抗这种干旱危害时，各渗透调节物质含量增多，维持积累的时间长，并且酶活性增强幅度较大；反之，则维持积累的速度快，积累量也少，酶活性增强幅度小[13-16]。以上结果表明，多种草种都有在逆境条件下积累渗透调节物质、改变保护酶活性的能力，来抵御逆境，减轻伤害的适应机制，但其积累量和对逆境的敏感性因逆境条件、组织器官和草种的不同而不同，这是不同草种在长期适应不同环境后各组织器官所形成的适应性反应。

3.3评价方法的比较

试验采取了6种不同的评价方法对百脉根材料进行了评价。分析比较认为，五级评分法和标准差系数赋予权重法均考虑了不同指标的权重，评价过程和结果大体相同，综合评价客观性和科学性较强，准确度高；此次研究百脉根抗旱性极强，存活率较高，如果增强复水前干旱胁迫程度，评价结果可能更理想，存活率评价是干旱条件下最直观的表现，可以简单的对材料抗旱性有直观的认识，与抗旱性的相关度和准确度，需要进一步探讨；全株生物量的抗旱系数评价体现了材料之间干旱处理与灌水处理的生物量差异，筛选品种实用性较差；抗旱指数在评价抗旱性的同时，反映了材料的产量水平，更切合实际生产应用；但是存活率、全株生物量抗旱系数、抗旱指数单一指标进行准确评价均有一定局限性；聚类分析可以客观的对现有材料进行分类，但是鉴定结果缺乏全面性和细致性。因此，最佳的综合评价法是五级评分法或标准差系数赋予权重法与聚类分析法相结合。

3.4百脉根抗旱性评价结果

按照标准差系数赋予权重法和聚类分析，可将试验材料分为3类：抗旱性强的有B90、B85、B78、B79、B83、B92、B81，抗旱性中等的有B73、B89、B76、B93、B75、B86、B91，抗旱性弱的有B77、B84、B74、B80、B82、B88、B87。

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Comprehensive evaluation and identification

of drought resistance of Lotus corniculatus in

seedling stage

ZHAO Haiming1,SUN Guizhi2,WANG Xuemin2,LIU Guibo1

(1. Dryland Farming Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences,Hengshui 053000,

China; 2. Institute of Animal Science,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100094,China)

Abstract: The drought resistance of 21 accessions of Lotus corniculatus germplasms materials were evaluated in seedling stage. The results indicated that the normal growth in seedling period was significantly inhibited under drought stress,the aboveground biomass,underground biomass,plant height and branch number decreased significantly,rootshoot ratio increased；Malondialdehyde (MDA),proline (PRO),soluble sugar and soluble protein contents increased significantly under the drought stress;Activity of peroxidase(POD),catalase(CAT) and superoxide dismutase (SOD) were increased more than that under the drought stress；6 methods were used for the comprehensive evaluation of the drought resistance,the five level grade methods and the standard deviation coefficient allocation weighted method showed the good evaluation results. 21 accessions of L. corniculatus germplasm were classified into 3 groups by clustering analysis and the standard deviation coefficient allocation weighted method. The germplasms with stronger drought resistance were B90,B85,B78,B79,B83,B92 and B81,while B73,B89,B76,B93,B75,B86 and B91 were the middle,B77,B84,B74,B80,B82,B88 and B87 were the lowest.

Key words: Lotus corniculatus；seedling stage；repeated drought method；drought resistance；comperehensive evaluation

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Study on the soil seed bank of alpine meadow

destroyed by zokor

LI Chunming1,2,ZHANG Kai1,XU Changlin1,YANG Lei1,

CHEN Jiangang1,ZHANG Degang1

(1. College of Pratacultural Science,Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland

Ecosystem，Ministry of Education/Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province/SinoU.S.

Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability,Lanzhou 730070,China); 2. College of Life

Science and Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou 730030,China)

Abstract: The characteristic of soil seed bank of alpine meadow destroyed by zokor was studied in Jinqianghe area of Tianzhu County in the eastern Qilian Mountains. The seeds in new and old soil piles made by zokor were collected,counted and classified,and 200 and 1128 grains of seeds were obtained from new and old soil piles respectively. The collected seeds could be grouped into 2 types based on the color and shape of seeds.

Key words: zokor；alpine meadow；soil seed bank