园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (5): 993-1004.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0053
李品, 甘宁, 陈家伟, 项思翔, 沈静漪, 欧阳波, 卢永恩*()
收稿日期:
2024-01-28
修回日期:
2024-04-26
出版日期:
2024-05-25
发布日期:
2024-05-29
通讯作者:
*(E-mail:luyongen@mail.hzau.edu.cn)
基金资助:
LI Pin, GAN Ning, CHEN Jiawei, XIANG Sixiang, SHEN Jingyi, OUYANG Bo, LU Yong’en*()
Received:
2024-01-28
Revised:
2024-04-26
Published:
2024-05-25
Online:
2024-05-29
Contact:
*(E-mail:luyongen@mail.hzau.edu.cn)
摘要:
以蛭石为基质,通过营养液控制,在幼苗期对包括196份材料的番茄自然群体进行了正常磷浓度及其10%和1%(830、83和8.3 μmol · L-1 HPO42-)磷水平处理,并以幼苗地上部干、鲜质量、株高和叶绿素含量等指标为依据,对该自然群体进行了磷效率评估和耐低磷材料筛选。研究结果表明,地上部鲜质量和干质量在所检测指标中变异较大,材料间存在丰富的遗传变异。以低磷处理地上部鲜质量、干质量与正常磷处理的比值作为耐低磷评价指标,通过聚类分析,分别获得了1%磷水平下3个耐低磷番茄材料TS-653、yf4和pl1,和10%磷水平下3个耐低磷番茄材料TS-26、TS-643和TS-653,并分析了它们的相对磷含量以及地上部和地下部的磷含量比值。利用模糊隶属函数法计算各材料的磷效率综合值,基于散点图,筛选出在3个磷水平下均表现为高效的番茄种质TS-614。
李品, 甘宁, 陈家伟, 项思翔, 沈静漪, 欧阳波, 卢永恩. 番茄自然群体磷利用效率分析及耐低磷种质筛选[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 993-1004.
LI Pin, GAN Ning, CHEN Jiawei, XIANG Sixiang, SHEN Jingyi, OUYANG Bo, LU Yong’en. Analysis of Phosphorus Utilization Efficiency in Natural Population of Tomato and Screening of Low Phosphorus Tolerant Germplasm[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(5): 993-1004.
处理 Treatment | 地上部干质量/g Shoot dry weight | 地上部鲜质量/g Shoot fresh weight | 株高/cm Plant height | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
变幅 Range | 均值 Average | 变异系数 CV | 变幅 Range | 均值 Average | 变异系数 CV | 变幅 Range | 均值 Average | 变异系数 CV | |
正常磷 Normal P | 0.07 ~ 5.51 | 1.10 ± 0.69 a | 0.76 | 2.20 ~ 35.91 | 9.24 ± 6.43 a | 0.65 | 14.00 ~ 63.00 | 32.60 ± 10.26 a | 0.30 |
1%磷 1% P | 0.06 ~ 0.91 | 0.40 ± 0.04 c | 0.50 | 1.05 ~ 8.05 | 3.85 ± 1.52 b | 0.38 | 8.67 ~ 37.33 | 19.50 ± 5.70 b | 0.26 |
10%磷 10% P | 0.11 ~ 2.92 | 0.64 ± 0.19 b | 0.67 | 0.86 ~ 22.30 | 4.68 ± 3.38 b | 0.66 | 8.00 ~ 48.00 | 20.00 ± 6.84 b | 0.33 |
处理 Treatment | 茎粗/mm Stem diameter | 下胚轴长/cm Hypocotyl length | SPAD | ||||||
变幅 Range | 均值 Average | 变异系数 CV | 变幅 Range | 均值 Average | 变异系数CV | 变幅 Range | 均值 Average | 变异系数CV | |
正常磷 Normal P | 2.62 ~ 6.27 | 4.19 ± 0.49 a | 0.17 | 1.50 ~ 10.80 | 5.13 ± 2.06 a | 0.40 | 21.30 ~ 46.90 | 36.74 ± 4.86 a | 0.14 |
1%磷 1% P | 2.18 ~ 4.78 | 3.53 ± 0.26 c | 0.14 | 1.00 ~ 7.80 | 3.64 ± 1.63 b | 0.35 | 23.70 ~ 51.60 | 36.74 ± 5.35 a | 0.14 |
10%磷 10% P | 2.10 ~ 6.50 | 3.76 ± 0.49 b | 0.19 | 1.50 ~ 11.50 | 5.50 ± 1.82 a | 0.35 | 23.80 ~ 51.90 | 36.67 ± 5.83 a | 0.16 |
处理 Treatment | 叶绿素含量/(mg · L-1)Chlorophyll content | ||||||||
变幅 Range | 均值 Average | 变异系数CV | |||||||
正常磷 Normal P | 0.04 ~ 0.15 | 0.09 ± 0.00 a | 0.22 | ||||||
1%磷 1% P | 0.01 ~ 0.07 | 0.03 ± 0.00 b | 0.33 | ||||||
10%磷 10% P | 0.03 ~ 0.17 | 0.09 ± 0.00 a | 0.33 |
表1 番茄自然群体在3个磷水平下的表型性状差异
Table 1 Phenotypic differences of tomato accessions exhibited in three levels of phosphorus supply
处理 Treatment | 地上部干质量/g Shoot dry weight | 地上部鲜质量/g Shoot fresh weight | 株高/cm Plant height | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
变幅 Range | 均值 Average | 变异系数 CV | 变幅 Range | 均值 Average | 变异系数 CV | 变幅 Range | 均值 Average | 变异系数 CV | |
正常磷 Normal P | 0.07 ~ 5.51 | 1.10 ± 0.69 a | 0.76 | 2.20 ~ 35.91 | 9.24 ± 6.43 a | 0.65 | 14.00 ~ 63.00 | 32.60 ± 10.26 a | 0.30 |
1%磷 1% P | 0.06 ~ 0.91 | 0.40 ± 0.04 c | 0.50 | 1.05 ~ 8.05 | 3.85 ± 1.52 b | 0.38 | 8.67 ~ 37.33 | 19.50 ± 5.70 b | 0.26 |
10%磷 10% P | 0.11 ~ 2.92 | 0.64 ± 0.19 b | 0.67 | 0.86 ~ 22.30 | 4.68 ± 3.38 b | 0.66 | 8.00 ~ 48.00 | 20.00 ± 6.84 b | 0.33 |
处理 Treatment | 茎粗/mm Stem diameter | 下胚轴长/cm Hypocotyl length | SPAD | ||||||
变幅 Range | 均值 Average | 变异系数 CV | 变幅 Range | 均值 Average | 变异系数CV | 变幅 Range | 均值 Average | 变异系数CV | |
正常磷 Normal P | 2.62 ~ 6.27 | 4.19 ± 0.49 a | 0.17 | 1.50 ~ 10.80 | 5.13 ± 2.06 a | 0.40 | 21.30 ~ 46.90 | 36.74 ± 4.86 a | 0.14 |
1%磷 1% P | 2.18 ~ 4.78 | 3.53 ± 0.26 c | 0.14 | 1.00 ~ 7.80 | 3.64 ± 1.63 b | 0.35 | 23.70 ~ 51.60 | 36.74 ± 5.35 a | 0.14 |
10%磷 10% P | 2.10 ~ 6.50 | 3.76 ± 0.49 b | 0.19 | 1.50 ~ 11.50 | 5.50 ± 1.82 a | 0.35 | 23.80 ~ 51.90 | 36.67 ± 5.83 a | 0.16 |
处理 Treatment | 叶绿素含量/(mg · L-1)Chlorophyll content | ||||||||
变幅 Range | 均值 Average | 变异系数CV | |||||||
正常磷 Normal P | 0.04 ~ 0.15 | 0.09 ± 0.00 a | 0.22 | ||||||
1%磷 1% P | 0.01 ~ 0.07 | 0.03 ± 0.00 b | 0.33 | ||||||
10%磷 10% P | 0.03 ~ 0.17 | 0.09 ± 0.00 a | 0.33 |
指标 Index | 1%磷主成分Principal component 1 2 | 权重 Weight | 10%磷主成分Principal component 1 2 | 权重 Weight | ||
---|---|---|---|---|---|---|
鲜质量比值 Fresh weight ratio | 0.940 | 0.171 | 21.148 | 0.901 | 0.055 | 19.596 |
株高比值 Plant height ratio | 0.900 | 0.062 | 19.506 | 0.847 | 0.014 | 18.136 |
干质量比值 Dry weight ratio | 0.856 | 0.061 | 18.565 | 0.817 | -0.015 | 17.493 |
茎粗比值 Stem diameter ratio | 0.854 | -0.061 | 18.525 | 0.758 | 0.048 | 16.509 |
叶绿素含量比值Chlorophyll content ratio | -0.145 | 0.780 | 8.744 | 0.479 | -0.267 | 12.298 |
SPAD比值SPAD ratio | 0.277 | 0.514 | 9.621 | 0.118 | 0.777 | 8.661 |
下胚轴长度比值Hypocotyl length ratio | -0.027 | -0.455 | 3.891 | -0.095 | 0.667 | 7.306 |
特征值 Eigenvalue | 3.285 | 1.089 | — | 3.022 | 1.126 | — |
方差贡献率 Variance contribution | 46.489 | 16.005 | — | 43.175 | 16.080 | — |
累计贡献率 Cumulative percentage | 46.489 | 62.495 | — | 43.175 | 59.256 | — |
表2 番茄在1%和10%磷水平下各性状指标与正常磷处理的比值的因子负荷矩阵
Table 2 Factor load matrix for the index ratio of each trait under 1% P and 10% P treatments
指标 Index | 1%磷主成分Principal component 1 2 | 权重 Weight | 10%磷主成分Principal component 1 2 | 权重 Weight | ||
---|---|---|---|---|---|---|
鲜质量比值 Fresh weight ratio | 0.940 | 0.171 | 21.148 | 0.901 | 0.055 | 19.596 |
株高比值 Plant height ratio | 0.900 | 0.062 | 19.506 | 0.847 | 0.014 | 18.136 |
干质量比值 Dry weight ratio | 0.856 | 0.061 | 18.565 | 0.817 | -0.015 | 17.493 |
茎粗比值 Stem diameter ratio | 0.854 | -0.061 | 18.525 | 0.758 | 0.048 | 16.509 |
叶绿素含量比值Chlorophyll content ratio | -0.145 | 0.780 | 8.744 | 0.479 | -0.267 | 12.298 |
SPAD比值SPAD ratio | 0.277 | 0.514 | 9.621 | 0.118 | 0.777 | 8.661 |
下胚轴长度比值Hypocotyl length ratio | -0.027 | -0.455 | 3.891 | -0.095 | 0.667 | 7.306 |
特征值 Eigenvalue | 3.285 | 1.089 | — | 3.022 | 1.126 | — |
方差贡献率 Variance contribution | 46.489 | 16.005 | — | 43.175 | 16.080 | — |
累计贡献率 Cumulative percentage | 46.489 | 62.495 | — | 43.175 | 59.256 | — |
图1 番茄自然群体低磷(1% P、10% P)与正常磷处理地上部质量比值的分布
Fig. 1 Distribution of shoot weight ratio of low phosphorus(1% P,10% P)and normal phosphorus treatments in tomato natural populations
图3 耐低磷及低磷敏感番茄在低磷与正常磷处理下的磷含量比值 不同小写字母代表进行Tukey多重比较后差异显著。
Fig. 3 Phosphorus content ratio of both low phosphorus tolerant and low phosphorus sensitive tomato accessions under low phosphorus and normal phosphorus treatments Different lowercase letters represent significant differences after multiple Tukey comparisons.
图4 耐低磷及低磷敏感番茄地上部与根部磷含量比值 t测验,* P < 0.05,** P < 0.01,ns表示差异不显著。
Fig. 4 Ratio of phosphorus content in shoots and roots of low phosphorus tolerant and low phosphorus sensitive tomato accessions The t test,* P < 0.05,** P < 0.01,and ns indicates that the difference is not significant.
图7 3种磷水平下番茄自然群体磷效率综合值二维散点图
Fig. 7 Two dimensional scatter plot of the phosphorus efficiency comprehensive values of tomato natural population under three phosphorus levels
[1] |
|
鲍士旦. 2000. 土壤农化分析. 北京: 中国农业出版社.
|
|
[2] |
|
柏栋阴, 冯国华, 张会云, 陈荣振, 王晓军. 2007. 低磷胁迫下磷高效基因型小麦的筛选. 麦类作物学报, 27 (3):407-410,415.
|
|
[3] |
|
曹靖, 张福锁. 2000. 低磷条件下不同基因型小麦幼苗对磷的吸收和利用效率及水分的影响. 植物生态学报, 24 (6):731-735.
|
|
[4] |
|
[5] |
|
陈燕玲, 王宁, 石磊. 2023. 甘蓝型油菜自然群体苗期磷效率分析及磷高效优异种质筛选. 中国油料作物学报, 45 (1):56-62.
doi: 10.19802/j.issn.1007-9084.2022087 |
|
[6] |
|
崔亚胜, 张颖. 2013. 番茄施肥技术. 西北园艺(蔬菜),(2):46-47.
|
|
[7] |
|
[8] |
|
龚丝雨. 2019. 烟草苗期耐低磷基因型筛选及生理机制研究[硕士论文]. 南昌: 江西农业大学.
|
|
[9] |
|
郭再华, 贺立源, 徐才国, 张启发. 2005. 水稻耐低磷种质资源的筛选、鉴定指标. 作物学报, 31 (1):65-69.
|
|
[10] |
|
贺囡囡. 2010. 磷高效甜玉米品种筛选及营养差异性研究[硕士论文]. 湛江: 广东海洋大学.
|
|
[11] |
|
贾亚涛, 谢圣杰, 牛旭龙, 邢国芳. 2017. 玉米耐低磷自交系的筛选与鉴定. 山西农业大学学报(自然科学版), 37 (1):11-17.
|
|
[12] |
|
李志丹, 韩瑞宏, 廖桂兰, 张美华. 2011. 植物叶片中叶绿素提取方法的比较研究. 广东第二师范学院学报, 31 (3):80-83.
|
|
[13] |
|
李志刚. 2004. 不同磷效率基因型大豆的筛选及其对磷素水平的反应机理研究[博士论文]. 沈阳: 沈阳农业大学.
|
|
[14] |
|
刘海旭, 吴俊江, 王金生, 鹿文成, 徐鹏飞, 张淑珍. 2017. 大豆耐低磷研究进展. 大豆科学, 36 (4):639-644.
|
|
[15] |
doi: 10.1038/s41598-022-08337-3 pmid: 35288620 |
[16] |
doi: 10.1093/jxb/eri059 pmid: 15596475 |
[17] |
|
万延慧, 朱龙英, 杨志杰, 朱为民. 2005. 低磷胁迫对不同番茄基因型苗期影响的研究. 农业工程学报, 21 (S2):57-59.
|
|
[18] |
|
王会君. 2010. 番茄常见的缺素症状及施肥措施. 中国园艺文摘, 26 (5):136.
|
|
[19] |
|
王晶, 韩晓日, 宫亮, 阴红彬, 于成广. 2005. 低磷胁迫下不同番茄品种苗期根系生理适应性研究. 沈阳农业大学学报, 36 (5):615-618.
|
|
[20] |
|
王兰珍, 米国华, 陈范骏, 张福锁. 2003. 冬小麦品种的磷营养效率鉴定. 中国农业大学学报, 8 (5):69-73.
|
|
[21] |
|
王谧. 2007. 马铃薯对磷素的响应及不同磷效率的机理研究[硕士论文]. 雅安: 四川农业大学.
|
|
[22] |
|
[23] |
doi: 10.1104/pp.127.1.345 pmid: 11553762 |
[24] |
|
尹元萍, 张雅琼, 申毓晗, 赵志勇, 谢世清, 杨生超, 梁泉. 2015. 利用根系形态构型筛选磷高效大豆基因型. 分子植物育种, 13 (5):999-1008.
|
|
[25] |
|
于新超, 王晶, 朱美玉, 姜晶. 2015. 碳水化合物代谢参与番茄响应低磷胁迫的分子机制. 分子植物育种, 13 (12):2833-2842.
|
|
[26] |
|
原梦, 赵峥艳, 李雪林, 张富厚, 刘逢举, 孟超敏. 2019. 低磷胁迫下不同基因型棉花生理和形态的响应差异. 种子, 38 (4):20-23,30.
|
[1] | 韩 荧, 段 颖, 牛一杰, 李衍素, 贺超兴, 孙敏涛, 王 君, 李 强, 陈双臣, 闫 妍, . 腐殖酸生物降解地膜提高番茄品质的转录代谢机制研究[J]. 园艺学报, 2024, 51(8): 1758-1772. |
[2] | 龚小雅, 李 贤, 周新刚, 吴凤芝. 分蘖洋葱伴生番茄诱导的根际微生物对根结线虫病的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(8): 1913-1926. |
[3] | 孟思达, 韩磊磊, 相恒佐, 朱美玉, 冯 珍, 叶云珠, 孙美华, 李艳冰, 赵利萍, 谭昌华, 齐明芳, 李天来. 番茄心室数的调控机制研究进展[J]. 园艺学报, 2024, 51(7): 1649-1664. |
[4] | 秦 宇, 郭荣琨, 农惠兰, 王 燕, 崔 凯, 董宁光, . 利用SSR荧光标记构建山楂种质分子身份证[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1227-1240. |
[5] | 马星云, 范冰丽, 唐光彩, 贾芝琪, 李 营, 薛东齐, 张世文. DXR调控番茄叶绿体发育、花色与果实着色机制初探[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1241-1255. |
[6] | 张文静, 徐大勇, 吴倩琳, 杨 佛, 信丙越, 曾 昕, 李 峰. 拮抗番茄灰霉病的贝莱斯芽孢杆菌XDY66基因组分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1413-1425. |
[7] | 王永珍, 张剑国, 刘彩虹, 李思蓓, 吕甜甜. 番茄新品种‘圆红212’[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1435-1436. |
[8] | 刘泽营, 孙帅, 刘志强, 崔霞, 李仁. 番茄尖果脐突变体的生理特性及其候选基因分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 982-992. |
[9] | 杨婷, 席德慧, 夏明, 李佳楠. α-苦瓜素基因提高番茄对烟草花叶病毒抗性的机理研究[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 1126-1136. |
[10] | 胡志峰, 邵景成, 张 莉. 番茄新品种‘陇番15号’[J]. 园艺学报, 2024, 51(4): 917-918. |
[11] | 刘根忠, 李方曼, 葛平飞, 陶金宝, 张星雨, 叶志彪, 张余洋, . 番茄抗坏血酸含量相关QTL定位及候选基因鉴定[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 219-228. |
[12] | 董舒超, 洪 骏, 凌嘉怡, 谢紫欣, 张胜军, 赵丽萍, 宋刘霞, 王银磊, 赵统敏, . 番茄抗旱性的全基因组关联分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 229-238. |
[13] | 徐 琴, 王嘉颖, 张曼楠, 萧志浩, 郑涵楷, 卢永恩, 王涛涛, 张余洋, 张俊红, 叶志彪, 叶 杰, . 番茄苗期耐盐相关遗传位点鉴定及分子标记开发[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 239-252. |
[14] | 杨 亮, 刘 欢, 马燕勤, 李 菊, 王海娥, 周玉洁, 龙海成, 苗明军, 李 志, 常 伟, . 利用CRISPR/Cas9技术创制高番茄红素番茄新材料[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 253-265. |
[15] | 闫超凡, 孙雪梅, 钟启文, 邵登魁, 邓昌蓉, 文军琴. 番茄20S蛋白酶体基因家族鉴定及生物信息学分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(2): 266-280. |
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