为筛选出西藏辣椒地方品种的耐低温资源,对14个地方品种在25℃常温、18℃和15℃低温下开展了种子萌发试验,结果表明:发芽参数在14个地方品种间表现出巨大的差异,其中发芽势的差异最大,发芽指数次之,发芽率最小。用18℃低温下发芽参数的平均隶属函数值进行聚类可将14个地方品种分为4类,即耐低温性强的品种,有品种3和2;耐低温性中等的品种,有品种6、0和25;耐低温差的品种,有品种5、4、28、1、49、9、48和51;耐低温极差的品种,有品种52。品种3和2在18℃低温下表现出良好的发芽势、发芽率和发芽指数,在15℃低温下有较好的发芽势、发芽率和发芽指数,可作为耐低温育种的优选种质材料;品种6、0和25在18℃低温下也表现出良好的发芽势和发芽率,是耐低温育种的可选种质材料。 In order to screen low temperature tolerant resources of Tibetan local pepper varieties, seed germination experiments were carried out at 25˚C, 18˚C and 15˚C for fourteen local varieties. The results showed that there were remarkable differences in germination parameters among fourteen local varieties, in which the difference of germination potential was the greatest, followed by the germination index and the germination rate. Fourteen local varieties can be classified into four groups by clustering with the mean membership function values of germination parameters at 18˚C, varieties with strong low temperature tolerance were accession 3 and 2, varieties with moderate low temperature tolerance were 6, 0 and 25, varieties with poor low temperature tolerance were 5, 4, 28, 1, 49, 9, 48 and 51, variety with extremely poor low temperature tolerance was accession 52. Accessions 3 and 2 showed good germination potential, germination rate and germination index at 18˚C. They also had good germination potential, germination rate and germination index at 15˚C. They could be used as the best germplasms for low temperature tolerance breeding. However, ac-cessions 6, 0 and 25 also showed good germination potential and germination rate at 18˚C and could be considered as the potential germplasms for low temperature tolerance breeding.
王太航1,王忠红1*,关志华1,陈双臣2
1西藏农牧学院,植物科学学院,西藏 林芝
2河南科技大学,林学院,河南 洛阳
收稿日期:2019年1月7日;录用日期:2019年1月22日;发布日期:2019年1月29日
为筛选出西藏辣椒地方品种的耐低温资源,对14个地方品种在25℃常温、18℃和15℃低温下开展了种子萌发试验,结果表明:发芽参数在14个地方品种间表现出巨大的差异,其中发芽势的差异最大,发芽指数次之,发芽率最小。用18℃低温下发芽参数的平均隶属函数值进行聚类可将14个地方品种分为4类,即耐低温性强的品种,有品种3和2;耐低温性中等的品种,有品种6、0和25;耐低温差的品种,有品种5、4、28、1、49、9、48和51;耐低温极差的品种,有品种52。品种3和2在18℃低温下表现出良好的发芽势、发芽率和发芽指数,在15℃低温下有较好的发芽势、发芽率和发芽指数,可作为耐低温育种的优选种质材料;品种6、0和25在18℃低温下也表现出良好的发芽势和发芽率,是耐低温育种的可选种质材料。
关键词 :辣椒,地方品种,发芽参数,萌发期,耐低温性
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辣椒(Capsicum annum L.)起源于中南美洲热带地区,其物种在系统发育和个体发育过程中逐渐形成了喜温、喜光、较耐弱光的特点,在全球是仅次于豆类和番茄的第三大蔬菜作物,也是最大的调味料作物,大约在16世纪后期引至中国 [
供试材料来自西藏农牧学院蔬菜学科团队多年来搜集的西藏辣椒地方品种资源,具体见表1。
品种代号 | 地方品种名称 | 品种代号 | 地方品种名称 | 品种代号 | 地方品种名称 |
---|---|---|---|---|---|
0 | 巴宜排龙辣椒 | 5 | 察隅竹瓦根辣椒 | 48 | 察隅古拉辣椒 |
1 | 芒康曲孜卡辣椒 | 6 | 朗县仲达辣椒 | 49 | 朗县洞嘎辣椒 |
2 | 左贡绕金辣椒 | 9 | 墨脱帮辛辣椒 | 51 | 墨脱达木辣椒 |
3 | 芒康索多西辣椒 | 25 | 波密易贡辣椒 | 52 | 墨脱德兴辣椒 |
4 | 波密古乡辣椒 | 28 | 朗县朗镇辣椒 |
表1. 西藏辣椒地方品种资源情况
参考邹志荣 [
数据用DPS v14.10软件以Duncan新复极差法进行单因素方差分析,用Excel2010作图。
由图1可知,在25℃常温、18℃和15℃低温下种子发芽参数在14个地方品种间表现出巨大的差异,且达到显著性(P < 0.05)或极显著性(P < 0.01)水平,其中发芽势的差异最大(图1-A),发芽指数次之(图1-C),发芽率最小(图1-B)。
在25℃下,14个地方品种的发芽势从高到底为品种3 > 2 > 6 > 25 > 0 > 1 > 4 > 5 > 9 > 48 > 52 > 51 > 28 > 49,其中品种3的发芽势超过70%,品种2达到60%,品种6、25和0在30%左右,品种1、4和5在15%左右,其它品种低于10%,且品种49低于5%。发芽率从高到底为品种3 > 25 > 2 > 0 > 4 > 6 > 28 > 9 > 1 > 5 > 51 > 49 > 48 > 52,其中品种3和25大于90%,品种2、0、4、6和28在80%-90%之间,品种9、1、5和51在70%-80%之间,其它品种低于70%。发芽指数从高到底为品种3 > 2 > 25 > 6 > 0 > 1 > 4 > 5 > 9 > 28 > 51 > 49 > 48 > 52,其中品种3、2、25大于5,品种6、0、1和4在4-5之间,品种5、9、28和51在3-4之间,其它品种小于3。
在18℃下,14个地方品种的发芽势从高到底为品种3 > 2 > 6 > 0 > 5 > 48 > 25 > 1 > 28 > 4 > 51 > 49 > 52 > 9,其中品种3和2大于70%,品种6和0在30%左右,品种5、48、25和1在10%~20%之间,其它品种低于5%。发芽率从高到底为品种3 > 6 > 25 > 2 > 0 > 4 > 28 > 5 > 1 > 49 > 9 > 51 > 48 > 52,其中品种3、6、25、2、0、4和28在90%以上,品种5、1、49和9在75%-85%,其它品种低于70%。发芽指数从高到底为品种3 > 2 > 6 > 0 > 25 > 4 > 5 > 28 > 1 > 48 > 49 > 9 > 51 > 52,其中品种3、2和6大于5,品种0、25、4、5、28和1在4-5之间,其它品种小于4,且品种52小于3。
图1. 温度对西藏辣椒地方品种种子发芽参数的影响
在15℃下,14个地方品种的发芽势从高到底为品种3 > 2 > 6 > 0,其它品种均为0,其中品种3和2在20%左右,品种25和0在1%左右。发芽率从高到底为品种3 > 6 > 5 > 0 > 4 > 2 > 25 > 1 > 48 > 9 > 9 > 51 > 49 > 52,其中品种3大于90%,品种6、5、0、4和2在80%~90%之间,品种25、1和48在70%-80%之间,其它品种低于70%,其品种52低于30%。发芽指数从高到底为品种3 > 2 > 6 > 5 > 0 > 4 > 1 > 25 > 48 > 9 > 51 > 28 > 49 > 52,其中品种3和2在5左右,品种6、5、0、4、1、25和48在3~4之间,其它品种在2左右。
从三种温度下14个地方品种发芽参数的表现来看,品种2和3表现最好,其次为品种0、6和25,品种52表现最差。
对14个西藏辣椒地方品种在18℃下的发芽势、发芽率、发芽指数三个指标隶属函数的平均值进行排序,由表2可知,平均隶属函数值最大者接近1,最小者仅0.2,平均隶属函数值越高则意味着该品种对低温的适应能力越强。因此,14个地方品种种子萌发期的耐低温性从强到弱依次是3 > 2 > 6 > 0 > 25 > 5 > 4 > 28 > 1 > 49 > 9 > 48 > 51 > 52。
由图2可知,用欧式距离的最长距离法对发芽参数的平均隶属函数值进行聚类,可将14个地方品种分为4类,即耐低温性强的有品种3和2,耐低温性中等的品种有6、0和25,耐低温性差的有品种5、4、28、1、49、9、48和51,耐低温极差的有品种52。
图2. 西藏辣椒地方品种萌发期耐低温性聚类结果
品种代号 | 发芽势 | 隶属函数值 | 发芽率 | 隶属函数值 | 发芽指数 | 隶属函数值 | 平均隶属值 | 排序 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 26.67 | 0.34 | 92.00 | 0.89 | 4.91 | 0.54 | 0.59 | 4 |
1 | 11.33 | 0.14 | 81.33 | 0.65 | 4.06 | 0.36 | 0.38 | 9 |
2 | 70.67 | 0.91 | 93.33 | 0.92 | 6.19 | 0.82 | 0.88 | 2 |
3 | 77.33 | 1.00 | 96.00 | 0.98 | 7.04 | 1.00 | 0.99 | 1 |
4 | 4.67 | 0.05 | 90.67 | 0.86 | 4.34 | 0.42 | 0.44 | 7 |
5 | 18.00 | 0.22 | 84.00 | 0.71 | 4.29 | 0.41 | 0.45 | 6 |
6 | 32.00 | 0.41 | 95.33 | 0.97 | 5.33 | 0.63 | 0.67 | 3 |
9 | 1.00 | 0.00 | 77.00 | 0.55 | 3.31 | 0.20 | 0.25 | 11 |
25 | 12.67 | 0.15 | 94.67 | 0.95 | 4.80 | 0.52 | 0.54 | 5 |
28 | 4.67 | 0.05 | 90.00 | 0.85 | 4.06 | 0.36 | 0.42 | 8 |
48 | 14.00 | 0.17 | 65.33 | 0.28 | 3.36 | 0.21 | 0.22 | 12 |
49 | 2.67 | 0.02 | 79.33 | 0.60 | 3.35 | 0.21 | 0.28 | 10 |
51 | 4.00 | 0.04 | 68.67 | 0.35 | 3.28 | 0.19 | 0.20 | 13 |
52 | 1.33 | 0.00 | 55.33 | 0.05 | 2.38 | 0.00 | 0.02 | 14 |
表2. 18℃低温下西藏辣椒不同地方品种的发芽参数及隶属函数值
对萌发期耐低温性强和中等的5个品种进一步分析可知(图3A-C),在不同温度下,品种3的种子发芽势为18℃ > 25℃ > 15℃,且18℃和25℃的极显著(P < 0.01)高于15℃的;发芽率表现为18℃ > 15℃ > 25℃,但不同温度间无显著性差异;发芽指数为25℃ > 18℃ > 15℃,且25℃和18℃的极显著(P < 0.01)高于15℃的。品种2的种子发芽势也表现为18℃ > 25℃ > 15℃,且18℃和25℃的极显著高于15℃的;发芽率为18℃ > 25℃ > 15℃,发芽指数为25℃ > 18℃ > 15℃,二者在不同温度间无显著性差异。品种6的种子发芽势为25℃ > 18℃ > 15℃,15℃的发芽势为0,25℃与18℃间无显著性差异;发芽率为18℃ > 15℃ > 25℃,且18℃与15℃和25℃间有显著性差异(P < 0.05);发芽指数为18℃ > 25℃ > 15℃,18℃与15℃间有极显著性差异(P < 0.01)、与25℃间有显著性差异(P < 0.05)。品种0的种子发芽势为25℃ > 18℃ > 15℃,因15℃下3个重复中2个的发芽势为0,致使发芽势在各温度处理间无显著性差异;发芽率为18℃ > 25℃ > 15℃,18℃与25℃和15℃间均有显著性差异(P < 0.05);发芽指数亦为18℃ > 25℃ > 15℃,18℃和25℃的均与15℃有显著性差异(P < 0.05)。品种25的种子发芽势为25℃ > 18℃ > 15℃,不同温度下的发芽势相互间达到显著性差异水平(P < 0.05),且25℃下的与其它两个温度间达到极显著性差异(P < 0.01);发芽率为18℃ > 25℃ > 15℃,且18℃和25℃与15℃间均有显著性差异(P < 0.05);发芽指数为25℃ > 18℃ > 15℃,且25℃和18℃与15℃间均有极显著性差异(P < 0.01)。
图3. 西藏5个耐低温辣椒品种种子发芽参数对低温的响应
综上可知,在18℃低温下,品种3和2表现出良好的适应能力,品种6、0和25表现出较好的适应能力,这些品种的部分发芽参数甚至优于25℃常温;在15℃低温下,品种3和2也表现出较好的适应能力,品种6、0和25除发芽势接近或等于0外,其它指标也表现较好。该结果进一步说明,种子萌发期品种3和2的耐低温性能最好,其次为品种6、0和25。
植物对低温的适应能力因种类及品种的不同而不同,开展植物的耐低温研究对有效开发利用该植物资源具有非常重要的作用。在鉴定植物耐低温能力方面,种子萌发期各参数是早期耐低温鉴定必不可少的指标,也是评价其它指标必须参考的基础,且利用种子萌发期鉴定指标预测作物耐低温性是一种简便、快速、可靠的方法 [
本研究以25℃常温、18℃和15℃低温对西藏辣椒14个地方品种进行的种子萌发试验表明,发芽参数在14个地方品种间表现出巨大的差异,其中发芽势的差异最大,发芽指数次之,发芽率最小。大部分品种在18℃低温下的发芽参数反而比25℃常温下的表现更好,察隅古拉辣椒在15℃低温的发芽率和发芽指数甚至高于25℃常温,这与很多研究报道不同 [
对品种3、2、6、0和25的进一步分析可知,与25℃常温相比较,品种3和2在18℃低温下表现出更好的发芽势和发芽率,在15℃低温下有良好的发芽势、发芽率和发芽指数,综合表现出良好的耐低温特性,可作为耐低温育种的优选种质材料。品种6、0和25在18℃低温下表现出良好的发芽势和优于25℃常温下的发芽率,是耐低温育种的可选种质材料。品种52在25℃常温下的发芽参数表现一般,在18℃和15℃低温下的表现更差,是参试地方品种中耐低温性能最差的品种,这可能与其栽培地的气候特征有关,该品种长期栽培于海拔800米左右、地处低纬度热带区域的墨脱县德兴乡,这种高热环境可能造就了其耐低温性差的特点。
国家自然科学基金项目(31560554);西藏自治区重点项目“作物学学科建设” (XBTSZWXK-2015-01, XBTSZWXK-2016-01)。
王太航,王忠红,关志华,陈双臣. 西藏辣椒地方品种种子萌发期耐低温性研究 Study on Low Temperature Tolerance during Seed Germination of Tibetan Local Pepper Varieties[J]. 农业科学, 2019, 09(01): 75-82. https://doi.org/10.12677/HJAS.2019.91013