吉林省西部苏打盐碱地马铃薯无性系的表型性状分析
马铃薯是中国继玉米、水稻和小麦后第四大粮食作物,同时也是菜、饲等兼用作物,马铃薯由于其营养价值高、适应性强、产量高,是中国乃至全球重要的粮食作物,种植区域遍布全国。土壤盐碱化是影响全球农业生产和生态环境的严重问题。据统计,全球盐碱化土壤约占可耕地面积的10%。东北松嫩平原的苏打盐碱地(含盐以碳酸钠、碳酸氢钠为主)不同于天然形成的盐碱地滨海地区(含盐以氯化钠为主)、地下水形成的盐碱地内陆地区(含盐以硫酸钠为主)以及人为造成的盐碱地次生盐渍化盐碱地(过量施用化肥造成)。吉林省西部黑土区中心地带,农业资源优势明显、特色鲜明,是全国重要商品粮基地,土壤盐碱化是限制吉林省西部农业、农村发展的关键地缘性因素,治理盐碱地与筛选、评价适宜马铃薯新品种及选育耐盐碱优良新品种(系),对于改善区域生态环境,保障粮食稳产具有重大战略意义。目前,马铃薯在试管苗和盆栽条件下的耐盐碱研究有诸多报道,但是在自然条件下的苏打盐碱土中播种马铃薯无性系的研究未见报道。研究通过选用61个马铃薯无性系在吉林省西部地区的苏打盐碱土条件下进行耐盐碱筛选与评价,通过对株高、茎粗、SPAD值、氮素利用、单株结薯数和单株块茎重等表型性状进行研究,以期筛选出适宜该条件下适宜种植的马铃薯新品种(系),以吉林省白城市等西部地区为核心示范基地,辐射带动周边盐碱地马铃薯种植。采用完全随机区组试验设计,供试材料为吉林省蔬菜花卉科学研究院和乌兰察布农业科学研究所共同选育的马铃薯无性系61个,无性系播种于苏打盐碱土中度盐碱条件下(pH 8.5~9.2),通过对出苗率、株高、茎粗、叶间距、淀粉含量、单株结薯数、单株块茎重、商品薯率、SPAD值、氮素利用等表型性状的测定,利用主成分、隶属函数法和聚类分析方法,筛选出适宜本地区种植的马铃薯无性系及表现优异后代材料。试验结果表明,在播种20~30 d后,61个马铃薯无性系陆续出苗,在现蕾期至开花期开始测量各种表型指标。从观测数据中可以发现,不同马铃薯无性系田间表现具有一定的差异性。用主成分分析方法,对61个马铃薯无性系的10个性状进行主成分分析,分析10个性状的遗传相关系数矩阵及特征根,各特征根的大小代表各综合指标即主成分遗传方差的大小,各特征根的累计贡献率表示各有关综合指标对总遗传方差贡献的百分率,按照方差贡献率大于85%的原则,前4个特征根的累计贡献率达到86.2991%,提取出了4个主成分,这4个主成分可以囊括这10个性状的绝大部分相关信息。其中第一主成分的特征向量中,出苗率的特征向量为0.829 2,对第一主成分贡献率最大;第二主成分的特征向量中,株高的特征向量值最大为0.912 8,对第二主成分贡献率最大;第三主成分的特征向量中,单株块茎重特征向量为0.803 7,对第三主成分贡献率最大;第四主成分的特征向量中,商品薯率的特征向量为0.712 5,对第四主成分贡献率最大。对提取的4个主成分中贡献率较大的4个指标(出苗率、株高、商品薯率、单株块茎重)进行隶属函数分析和系统聚类分析,将60个马铃薯无性系分成3类。第一类马铃薯无性系表现为出苗率低、株高偏低、单株重量低、结薯数量少、商品薯率表现一般,综合性状表现一般,其中包括无性系"21050""21015""21125""21135""21127""21130""21142""21020""21128""21088""21189""21140""21016""21196""21138""21011""21126""21122""21104"19个无性系,占31.15%,第二类出苗率较低、好于第一类,株高中等、单株重量表现中等、单株结薯数和商品薯率好于第一类,其中包括无性系"21105"""21115""21057""21106""21003""21072""21197""21084""20099""21192""21168""21068""21148""21063""21058""21205""21191""21113""21082""21012""21054""21190""21090""20146""21086""21035""31093""21155""21080"29个无性系,占47.54%,第三类出苗率较好、株高较高、单株块茎重和单株结薯数明显多于第二类和第一类,商品薯率高,生长势强,其综合性状在苏打盐碱土下表现较好,包括无性系"21121""21131""31085""31100""31092""31119""31098""21036""31099""20062""21203""21059""21160"13个无性系,占21.30%。对盐敏感无性系占大多数,只有13个无性系表现为较耐盐,下一步根据田间表现和结合生理指标反应,筛选和鉴定出适宜本地区乃至盐碱地区应用的马铃薯新品种(系),为马铃薯耐盐碱的基础研究及新品种筛选等应用研究提供理论基础。