Selection and Comprehensive Evaluation of Cassava Cold-resistant Germplasm Resources and Identification Indexes

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2019.01.001

Abstract

Abstract:

The chilling injury of 18 cassava germplasm resources was classified by natural low temperature in the field. and strong cold-tolerant cultivars (F200), medium-tolerant cultivars (20-4, 52-3), and weak cold- tolerant cultivars (16P, SC8) were selected for low temperature (4 ℃) stress treatment. The seedling leaf relative electric conductivity, the malondialdehyde, soluble sugar, soluble protein, protective enzyme activity and other seven physiological indexes were assayed using the method of principal component analysis (PCA), and the membership function, correlation analysis and stepwise regression method were used to comprehensively assess the cold resistance and screen cold appraisal indicators. Seven single physiological indexes were converted into three independent comprehensive indexes, and it was considered that four physiological indexes including relative electrical conductivity, soluble sugar, malondialdehyde and CAT four physiological indexes could be used as the indexes to accurately and quickly identify the cold resistance of cassava. The evaluation system of cassava cold resistance was initially established, and the results of field and physiological tests were highly consistent. It was found that among the cassava germplasm tested, the most cold-resistant strain was F200 and the least cold-resistant strain was SC8.

Key words: cassava, hardiness, index selection, comprehensive evaluation

ZHANG Wei,YI Tuo,TANG Wei,SONG Yong. Selection and Comprehensive Evaluation of Cassava Cold-resistant Germplasm Resources and Identification Indexes[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2019, 40(1): 1-10.

Figures/Tables 13

References 33

[1]	李斌, 黄永才, 覃剑锋 , 等. 木薯优良品种“华南124”的组织培养[J]. 农业研究与应用 2008(4):9-11. DOI URL
[2]	周玉飞, 曾长英, 陈新 , 等. 低温驯化对木薯耐寒性形态、生理特性的影响[J]. 热带农业科学, 2011,31(6):31-36. DOI URL
[3]	王惠君, 王文泉, 李文彬 , 等. 木薯的抗寒性及北移栽培技术研究进展综述[J]. 热带作物学报, 2016,37(7):1437-1443. DOI URL
[4]	王莉, 邓婷鹤 . 2014 年我国热作产品进出口贸易情况分析[J]. 中国热带农业, 2015(2):4-7. DOI URL
[5]	宋勇, 熊兴耀, 吴秋云 , 等. 湖南发展木薯产业可行性分析与建议[J]. 湖南农业科学 2012(1):35-38. DOI URL
[6]	俞奔驰, 李军, 盘欢 , 等. 木薯寒冻害等级划分指标研究[J]. 安徽农业科学, 2011,39(15):9026-9028. DOI URL
[7]	吴海宁, 罗兴录, 樊吴静 . 低温胁迫对不同木薯品种幼苗生理特性的影响[J]. 南方农业学报, 2013,44(11):1791-1799. DOI URL
[8]	秦翠鲜, 杨翠芳, 郭元元 , 等. 低温胁迫对木薯腋芽部分生理指标的影响[J]. 热带作物学报, 2011,32(5):911-914. DOI URL
[9]	高洁, 姜灵敏, 曾艳 , 等. 上海耐热月季品种的田间筛选及其综合评价[J]. 生态学杂志, 2012,31(7):1707-1713.
[10]	穆志新, 李萌, 秦慧彬 . 高粱芽期耐盐指标筛选及耐盐性评价[J]. 山西农业科学, 2017,45(7):1075-1079. DOI URL
[11]	王谧, 王芳, 王舰 . 应用隶属函数法对马铃薯进行抗旱性综合评价[J]. 云南农业大学学报(自然科学), 2014,29(4):476-481.
[12]	刘渊, 李喜焕, 王瑞霞 , 等. 大豆耐低磷指标筛选与耐低磷品种鉴定[J]. 中国农业科技导报, 2015,17(4):30-41.
[13]	崔华威, 杨艳丽, 黎敬涛 , 等. 一种基于Photoshop的叶片相对病斑面积快速测定方法[J]. 安徽农业科学, 2009,37(22):10760-10762. DOI URL
[14]	张宪政 . 作物生理研究法[M]. 北京: 农业出版社, 1992.
[15]	孔祥生, 易现峰 . 植物生理学实验技术[M]. 北京: 中国农业出版社, 2008.
[16]	Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger. 植物生理学[M]. 宋纯鹏, 王学路, 周云, 译. 第5版. 北京: 科学出版社, 2015.
[17]	王小敏, 黄涛, 朱泓 , 等. 4个不同种源滨梅的耐盐性综合评价[J]. 江西农业大学学报, 2016,38(3):433-439.
[18]	欧文军, 罗秀芹, 李开绵 . 低温胁迫对木薯组培苗叶片若干代谢生理指标的影响[J]. 热带作物学报, 2015,36(4):706-712. DOI URL
[19]	刘惠杰, 禤维言, 叶艺 , 等. 低温条件下木薯种茎发芽性能与生理指标相关性研究[J]. 南方农业学报, 2011,42(8):866-869. DOI URL
[20]	Akparobi S O, Akoroda M O, Ekanayake I J . Effect of different temperature regimes on physiological changes associated with early growth of cassava stem cuttings[J]. Discovery & Innovation, 2003,15(3):313-341.
[21]	Ekanayake I J . Low temperature influenced growth perturbations in cassava (Manihot esculenta Crantz)[J]. Plant Physiology, 1993,102(1):171.
[22]	Lyons J M . Chilling injury in plants[J]. Annual Review of Plant Physiology, 1973,24(1):445-466.
[23]	沈贤辉, 刘刚 . 植物抗寒生理研究进展[J]. 长江大学学报(自然科学版) 2014(17):40-42.
[24]	Gill S S, Tuteja N . Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants[J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2010,48(12):909-930. DOI URL PMID
[25]	邱乾栋, 吕晓贞, 臧德奎 , 等. 植物抗寒生理研究进展[J]. 山东农业科学 2009(8):53-57.
[26]	王会良, 何华平, 龚林忠 , 等. 植物抗寒性研究进展[J]. 湖北农业科学, 2011,50(6):1091-1094. DOI URL
[27]	高媛, 齐晓花, 杨景华 , 等. 高等植物对低温胁迫的响应研究[J]. 北方园艺, 2007 ( 10):58-61. DOI URL
[28]	尹彩霞, 尧瑞霞, 乔爱民 . 5个木薯品种对低温胁迫的响应及其抗寒性评价[J]. 广东农业科学, 2012,39(11):30-33. DOI URL
[29]	李庚虎 . 木薯低温胁迫生理生化响应及蛋白质组学研究[D]. 海口: 海南大学, 2013.
[30]	姚远, 闵义, 胡新文 , 等. 低温胁迫对木薯幼苗叶片转化酶及可溶性糖含量的影响[J]. 热带作物学报, 2010,31(04):556-560. DOI URL
[31]	康冬鸽, 李瑞梅, 胡新文 , 等. 低温胁迫下木薯几种保护酶活性变化及其与耐寒性的关系[J]. 热带作物学报, 2009,30(7):908-911. DOI URL
[32]	杨爱国, 王漫, 付志祥 , 等. 电导法协同Logistic方程测定不同品种桑树抗寒性[J]. 湖南林业科技, 2018,45(1):28-31. DOI URL
[33]	欧文军, 罗秀芹, 安飞飞 , 等. 气候变化与我国木薯北移的可能性分析[J]. 中国热带农业 2014(4):4-8.

序号 No.	材料名称 Material name	序号 No.	材料名称 Material name
1	SC9	10	C4
2	GR9	11	47-1
3	SC8	12	F200
4	SC205	13	52-3
5	20-9	14	18-9
6	F241	15	20-18
7	44-5	16	24-6
8	16P	17	KU50
9	20-4	18	SC124

序号 No.	材料名称 Material name	序号 No.	材料名称 Material name
1	SC9	10	C4
2	GR9	11	47-1
3	SC8	12	F200
4	SC205	13	52-3
5	20-9	14	18-9
6	F241	15	20-18
7	44-5	16	24-6
8	16P	17	KU50
9	20-4	18	SC124

冷害级别 Coldness level	叶片冷害分级 Classification of leaf chilling injury	茎杆冷害分级 Classification of stem chilling injury	薯块冷害分级 Classification of crisps chilling injury
0	不受害	不受害	不受害
1	落叶率与相对水渍斑占比均值范围(1%,25%)	茎杆干枯率与芽点存活率均值范围(1%,25%)	薯块斑点横切面占比(1%,25%)
2	落叶率与相对水渍斑占比均值范围(25%,50%)	茎杆干枯率与芽点存活率均值范围(25%,50%)	薯块斑点横切面占比(25%,50%)
3	落叶率与相对水渍斑占比均值范围(50%,75%)	茎杆干枯率与芽点存活率均值范围(50%,75%)	薯块斑点横切面占比(50%,75%)
4	落叶率与相对水渍斑占比均值≥75%	茎杆干枯率与芽点存活率均值≥75%	薯块斑点横切面占比≥75%

冷害级别 Coldness level	叶片冷害分级 Classification of leaf chilling injury	茎杆冷害分级 Classification of stem chilling injury	薯块冷害分级 Classification of crisps chilling injury
0	不受害	不受害	不受害
1	落叶率与相对水渍斑占比均值范围(1%,25%)	茎杆干枯率与芽点存活率均值范围(1%,25%)	薯块斑点横切面占比(1%,25%)
2	落叶率与相对水渍斑占比均值范围(25%,50%)	茎杆干枯率与芽点存活率均值范围(25%,50%)	薯块斑点横切面占比(25%,50%)
3	落叶率与相对水渍斑占比均值范围(50%,75%)	茎杆干枯率与芽点存活率均值范围(50%,75%)	薯块斑点横切面占比(50%,75%)
4	落叶率与相对水渍斑占比均值≥75%	茎杆干枯率与芽点存活率均值≥75%	薯块斑点横切面占比≥75%

编号 No.	品种 Cultivar	叶片相对水渍斑占比 Water stain ratio of leaves/%	落叶率 Defoliation rate/%	茎杆干枯率 Stem drying rate/%	芽点死亡率 Shoot death rate/%	薯块斑点横面占比 Root spot ratio/%
1	SC9	0.16^abc	0.85^def	0.19^abcd	0.52^ab	0.46^def
2	GR9	0.78^fg	1.00^f	0.14^ab	0.37^a	0.32^abcde
3	SC8	0.51^def	1.00^f	0.53^de	1.00^d	0.16^abc
4	SC205	0.21^abcd	0.35^ab	0.33^abcde	0.85^bcd	0.28^abcd
5	20-9	0.45^cde	0.47^abc	0.42^abcde	0.60^ab	0.63^ef
6	F241	0.18^abcd	0.63^abcde	0.34^abcde	0.56^ab	0.15^abcd
7	44-5	0.83^g	0.94^ef	0.49^bcde	0.70^abcd	0.36^bcdef
8	16P	0.61^efg	0.71^cdef	0.40^abcde	0.96^cd	0.67^f
9	20-4	0.17^abcd	0.34^a	0.12^a	0.45^a	0.29^abcd
10	C4	0.37^bcde	0.91^ef	0.58^e	1.00^d	0.06^ab
11	47-1	0.21^abcd	0.68^bcdef	0.24^abcde	0.85^bcd	0.13^abcd
12	F200	0.00^a	0.46^abc	0.16^abc	0.36^a	0.00^a
13	52-3	0.01^a	0.72^cdef	0.20^abcd	0.81^bcd	0.24^abcd
14	18-9	0.29^abcde	0.98^f	0.32^abcde	0.99^cd	0.00^a
15	20-18	0.10^ab	0.81^def	0.50^cde	0.97^cd	0.20^abcd
16	24-6	0.17^abcd	0.62^abcde	0.48^bcde	0.98^cd	0.44^cdef
17	KU50	0.22^abcd	0.86^def	0.21^abcde	0.65^abcd	0.11^abcd
18	SC124	0.14^abc	0.56^abcd	0.23^abcde	0.65^abcd	0.00^a