基于隶属函数分析的甘薯薯苗耐冷性基因型差异研究
徐舒1，李玲1，张思梦1，曹如霞1，陈玲玲1，崔鹏1，吕尊富1，吴列洪2，陆国权1
【摘 要】摘要：【目的】探究甘薯的耐低温机制，明确影响甘薯薯苗耐低温特性的关键因素，为甘薯薯苗耐冷资源鉴定与筛选及耐低温胁迫机制的研究提供理论依据。【方法】选取30个代表性甘薯品种的薯苗，在4℃低温胁迫处理下，测定其生理指标和抗氧化酶活性变化，同时观测甘薯薯苗在低温胁迫下生理特性的变化，利用隶属函数分析，筛选出较耐低温的甘薯品种。【结果】低温胁迫下，不同基因型甘薯薯苗生理指标均有一定差异。与低温胁迫之前相比，所有薯苗相对电导率（ relative electrical conductivity，REC）和脯氨酸含量均有不同程度的增加，苏薯16的相对电导率变化最大，高达40.16%，脯氨酸含量增加最多的是辽薯15，高达3.66 μg·g-1FW；丙二醛（malondialdehyde，MDA）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化物酶（peroxidase，POD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、抗坏血酸过氧化酶（aseorbate peroxidase，APX）呈上升趋势；30个品种薯苗，MDA含量增加变化最大的是苏渝303；所有薯苗SOD活性呈上升趋势，SOD活性增加变化最大的是渝薯17，胁迫前后变化高达27.59 u·g-1FW，但宁紫薯1号、商徐紫1号、紫罗兰薯苗处于萎蔫濒死状态，SOD活性变化呈现负值；所有薯苗POD活性呈现上升趋势，POD活性变化最高的是赣10-20，高达29.21 u·(g·min)-1，紫罗兰POD含量变化呈现负值；CAT活性上升最大的是红香蕉；APX活性变化呈上升趋势，烟薯25、红香蕉、龙紫薯6号变化最大，普薯32、商薯8号、紫罗兰变化最小；脯氨酸含量增加最多的是辽薯15，高达3.66，
是商徐紫1号的5倍。甘薯薯苗生理指标相关性分析可知，相对电导率和MDA含量与薯苗的耐冷性呈负相关，SOD、POD、CAT、APX活性与薯苗耐冷性呈正相关，脯氨酸含量与薯苗耐冷性呈正相关。【结论】在低温胁迫下，薯苗耐冷性由强到弱：龙薯515＞赣10-20＞南薯010＞红香蕉＞广薯87＞苏薯8号＞渝薯17＞龙紫薯6号＞烟薯25＞浙薯13＞遗字138＞甘薯166-7＞秦紫薯2号＞徐薯55-2＞辽薯19＞辽薯15＞龙薯14＞徐薯22＞商薯19＞普薯32＞宁紫薯2号＞龙薯9号＞商薯8号＞徐紫薯8号＞红东＞苏薯16＞台湾英沟＞商徐紫1号＞苏渝303＞紫罗兰。 【期刊名称】《中国农业科学》 【年(卷),期】2024(052)017 【总页数】10
【关键词】甘薯；低温胁迫；抗氧化酶；脯氨酸；隶属函数分析
0 引言
【研究意义】甘薯（Ipomoea batatas (L.) Lam）作为起源于热带的薯类作物，其生长发育在寒冷地区会受到抑制，0—8℃易发生冷害[1]。低温伤害是冷害胁迫的初级阶段[2]。低温胁迫会使植物体内发生一系列异常的生理生化反应，影响植物的生长，甚至引起植株死亡[3]。探索植物的耐低温机制，可为北方薯区、海拔较高地区或早栽甘薯栽培和品种筛选提供较好的理论参考依据。【前人研究进展】当植物遭遇冷害时，细胞产生大量活性氧，高浓度的活性氧具有很强的氧化能力，能与所有细胞成分发生反应，进而影响膜系统的稳定性，对植物造成极其严重的伤害[4-5]。杨舒贻等[6]通过对逆境胁迫植物进行研究，表明在逆境条件下植物的抗氧化酶会起保护机制，诱导植物对胁迫环境产生耐受性。黄
湛等[7]通过对甘薯薯块抗寒性探究，表明耐寒性与品种有关。XIE等[8]通过高通量测序寻找出甘薯在贮藏期间产生的低温相应基因。JIA等[9]通过对木薯的低温研究发现天然胞质SOD和APX的表达通过环状ROS（活性氧）清除同时激活抗氧化防御机制，从而提高其对冷胁迫的耐受性。【本研究切入点】目前，针对低温胁迫对甘薯等薯类幼苗影响的研究较多，但以全国各薯区主栽品种薯苗为试验材料的耐冷性研究报道较少。【拟解决的关键问题】本研究以30个主栽甘薯品种为材料，利用相关测定方法来测定低温条件下甘薯薯苗生理指标的变化，运用隶属函数、因子分析和相关性分析来分析4℃低温胁迫下甘薯薯苗48 h的相关变化，筛选耐低温甘薯品种，为甘薯薯苗耐冷资源鉴定与筛选及耐低温胁迫机制的研究提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试品种
试验选取30个不同基因型的甘薯（电子附表1），根据试验内容，选择具有不同生物学特征且在中国薯区主栽的甘薯品种，薯块催芽，形成薯苗。 1.2 材料处理
试验于2024年7月在浙江农林大学薯类研究所进行。不同品种的甘薯薯苗茎段10株，经基质培育后，每品种处理种5盆，选择长势一致，并长有7—8片完全展开叶的甘薯薯苗（3次重复），置于医用冰柜（白天设定光照强度为7 500 lx，晚上为0 lx，昼夜各为12 h，湿度85%，温度控制在（4±0.5）℃，湿度控制误差±1%）中培养48 h。然后取甘薯薯苗的叶片，除去叶脉后剪碎混匀，进行生理指标的测定。低温胁迫后甘薯薯苗叶片的萎蔫程度不一，故将每株处理的叶片进行多次重复测定，便于指标的计算和试验的准确性。
基于隶属函数分析的甘薯薯苗耐冷性基因型差异研究
