张鹤^,1, 蒋春姬¹, 殷冬梅², 董佳乐¹, 任婧瑶¹, 赵新华¹, 钟超¹, 王晓光¹, 于海秋¹¹沈阳农业大学农学院/花生研究所, 辽宁沈阳 110161
²河南农业大学农学院, 河南郑州 450046

Establishment of comprehensive evaluation system for cold tolerance and screening of cold-tolerance germplasm in peanut

ZHANG He^,1, JIANG Chun-Ji¹, YIN Dong-Mei², DONG Jia-Le¹, REN Jing-Yao¹, ZHAO Xin-Hua¹, ZHONG Chao¹, WANG Xiao-Guang¹, YU Hai-Qiu¹¹College of Agronomy / Peanut Research Institute, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, Liaoning, China
²College of Agronomy, Shenyang Agricultural University, Zhengzhou 450046, Henan, China

通讯作者: * 于海秋, E-mail:yuhaiqiu@syau.edu.cn

收稿日期:2020-08-10接受日期:2021-01-21网络出版日期:2021-02-25

基金资助:

国家重点研发计划项目“大田经济作物优质丰产的生理基础与调控”.2018YFD1000900 辽宁省“兴辽英才计划”项目.XLYC1902002

Corresponding authors: * E-mail:yuhaiqiu@syau.edu.cn
Received:2020-08-10Accepted:2021-01-21Online:2021-02-25

Fund supported:

National Key Research and Development Program of China “Physiological Basis and Agronomic Management for High-quality and High-yield of Field Cash Crops”.2018YFD1000900 Liaoning Revitalization Talents Program.XLYC1902002

作者简介 About authors
E-mail:ZhangHe_517@163.com



摘要
早春低温主要发生在萌发期和幼苗期2个阶段, 是限制我国东北地区花生产量和品质的关键性因素。在农业生产上, 耐冷品种的选育是解决低温冷害问题最直接有效的手段。本研究以68个东北地区主栽的花生品种为试验材料, 分别在室内萌发期、幼苗期及田间对其耐冷性进行了评价。在萌发期, 通过对10℃、8℃、6℃和4℃处理7 d后各花生品种的种子活力进行综合隶属函数分析和标准正态分布检测发现, 6℃处理7 d适合作为大批量花生种质耐冷性鉴定的条件。在幼苗期, 经6℃处理7 d后, 以株高、叶面积、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重和耐冷等级作为评价指标, 对各花生品种的耐冷性进行鉴定。相关性分析表明, 叶面积、地上部鲜重和耐冷等级与花生的耐冷性关系最为密切, 可以作为花生苗期耐冷性鉴定的主要评价指标。在田间自然条件下, 采用提前播期和分期播种的方式, 以相对出苗率、相对出苗能力及产量构成因素为评价指标对室内筛选结果进行验证, 基于多重表型分析方法, 最终鉴定出适合东北地区种植的在萌发期和幼苗期均耐冷的花生品种农花5号, 以及冷敏感型花生品种阜花18号。本研究为我国高寒地区的花生种植提供了品种参考, 为花生耐冷机制研究提供了优异种质资源。
关键词： 花生;耐冷性;综合评价;种质资源筛选

Abstract
Low temperature in early spring is the key factor limiting the yield and quality of peanut in Northeast China, which mainly occurs at germination and seedling stages. The selection and breeding of cold-tolerant cultivars are the most direct and effective means to solve the problem of chilling injury in agricultural production. In this study, 68 peanut cultivars mainly planted in Northeast China were used as experimental materials, and their cold tolerance was evaluated at germination and seedling stages in the climatic chamber and field, respectively. At germination stage, we found that the cold treatment at 6℃ for seven days could be the suitable condition for cold tolerance evaluation of large-scale peanut germplasm by the comprehensive membership function analysis and the standard normal distribution test according to the seed vigor of peanut cultivars after treatments at 10℃, 8℃, 6℃, and 4℃ for seven days. At seedling stage, after treatment at 6℃ for seven days, plant height, leaf area, fresh weight of aerial parts, fresh weight of root, dry weight of aerial parts, dry weight of root, and cold tolerance grade were measured to evaluate the cold tolerance of various peanut cultivars. Correlation analysis revealed that the leaf area, fresh weight of aerial parts and cold tolerance grade had the most significant relationships with cold tolerance and could be used as the main evaluation indicators for the identification of cold tolerance at seedling stage in peanut. In the field, cold tolerance of various cultivars were evaluated by emergence rate, emergence ability, and yield component factors through the early sowing and sowing by stages. Finally, based on the multiple phenotypic analysis, the most cold-tolerant peanut (cultivar NH5) and the most cold-sensitive peanut (cultivar FH18) were identified at germination and seedling stages, suitable for planting in Northeast China. This study provided the reference for peanut planting in high-latitude and cold regions and the excellent germplasm of cold tolerance mechanism in peanut.
Keywords：peanut;cold tolerance;comprehensive evaluation;screening for germplasm resources


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本文引用格式
张鹤, 蒋春姬, 殷冬梅, 董佳乐, 任婧瑶, 赵新华, 钟超, 王晓光, 于海秋. 花生耐冷综合评价体系构建及耐冷种质筛选. 作物学报[J], 2021, 47(9): 1753-1767 DOI:10.3724/SP.J.1006.2021.04182
ZHANG He, JIANG Chun-Ji, YIN Dong-Mei, DONG Jia-Le, REN Jing-Yao, ZHAO Xin-Hua, ZHONG Chao, WANG Xiao-Guang, YU Hai-Qiu. Establishment of comprehensive evaluation system for cold tolerance and screening of cold-tolerance germplasm in peanut. Acta Agronomica Sinica[J], 2021, 47(9): 1753-1767 DOI:10.3724/SP.J.1006.2021.04182


花生(Arachis hypogaeaL.)是世界范围内重要的经济作物和油料作物, 广泛种植于热带和亚热带地区。近年来, 随着对花生需求量的日益增加, 其种植区域正不断地向高海拔、高纬度地区扩张, 目前, 我国东北地区的花生种植面积已达到46.7万~53.3万公顷, 占全国总种植面积的11%左右^[1]。但花生作为喜温作物, 整个生育期对温度的要求较高, 东北地区热量条件有限, 春季经常发生大规模的低温冷害, 严重限制了花生的生长发育、产量和品质建成^[2,3]。

在农业生产上, 耐冷品种的选育是解决低温冷害最直接有效的手段, 而耐冷性综合评价体系的建立是筛选耐冷种质的前提^[4]。近年来, 在耐冷性鉴定分析方法和耐冷指标筛选方面, 前人做了大量工作, 张瑞栋等^[5]在25℃、20℃、16℃和12℃人工气候箱中对30份高粱品种进行低温萌发试验, 通过测定不同温度下各高粱品种的发芽势、发芽率、芽长、根长、芽重、根重等萌发指标, 并利用主成分分析和聚类分析方法将30份高粱品种的耐冷性分为4个等级; 黄贺等^[6]通过测定9℃低温处理下不同油菜品种的发芽势、发芽率、发芽指数和平均发芽时间, 利用综合隶属函数法对66份油菜品种的耐冷性进行评价, 筛选出极端耐冷型和冷敏感型油菜材料; 张玮等^[7]利用田间自然低温, 通过测定18份木薯种质幼苗叶片的相对电导率、丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白、保护酶活性等生理指标, 运用相关性分析和逐步回归分析等方法对其耐冷性进行了综合评价。然而, 作物的耐冷性是一个复杂的数量性状, 受诸多因素控制, 不同作物在不同生育时期和不同冷害类型下会表现出显著的形态发育及生理生化差异^[8], 因此, 评价作物对低温冷害的耐受性应选用适当的方法和指标。

目前, 关于花生耐冷性鉴定的研究虽取得一定进展^[9,10,11,12], 但评价方法和鉴定指标相对较为单一, 利用综合性状筛选耐冷种质的研究少见报道, 完善的耐冷性综合评价体系还未建立。针对东北地区花生生产上的早春低温冷害问题, 本研究以68个东北地区主栽的花生品种为试验材料, 采用室内模拟鉴定和田间自然鉴定相结合的方法对其萌发期和幼苗期的耐冷性进行评价, 并利用综合隶属函数分析、聚类分析、相关性分析和主成分分析等多元统计学分析方法对各评价方法和鉴定指标进行综合分析, 以期构建出花生耐冷性综合评价体系, 筛选出适合东北地区种植的耐冷花生品种, 为高寒地区的花生种植提供种质参考, 同时为花生耐冷机制研究提供优异种质。

1 材料与方法

1.1 供试材料

室内萌发期耐冷性鉴定材料为68个花生品种, 均由沈阳农业大学花生研究所提供, 具体信息如表1所示。

Table 1
表1
表1供试花生材料信息
Table 1Information of tested peanut materials

编号 No.	品种 Cultivar	来源 Origin
1	农花1号 Nonghua 1	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
2	农花5号 Nonghua 5	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
3	农花9号 Nonghua 9	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
4	农花11号 Nonghua 11	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
5	农花12号 Nonghua 12	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
6	农花13号 Nonghua 13	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
7	农花14号 Nonghua 14	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
8	农花15号 Nonghua 15	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
9	农花16号 Nonghua 16	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
10	农花18号 Nonghua 18	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
11	农花19号 Nonghua 19	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
12	农花20号 Nonghua 20	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
13	农花21号 Nonghua 21	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
14	农花23号 Nonghua 23	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
15	彩花7号 Caihua 7	中国沈阳农业大学Shenyang Agricultural University, China
16	花育19号 Huayu 19	中国山东省花生研究所Shandong Peanut Research Institute, China
17	花育20号 Huayu 20	中国山东省花生研究所Shandong Peanut Research Institute, China
18	花育22号 Huayu 22	中国山东省花生研究所Shandong Peanut Research Institute, China
19	花育26号 Huayu 26	中国山东省花生研究所Shandong Peanut Research Institute, China
20	花育32号 Huayu 32	中国山东省花生研究所Shandong Peanut Research Institute, China
21	花育34号 Huayu 34	中国山东省花生研究所Shandong Peanut Research Institute, China
22	鲁花15号 Luhua 15	中国山东省花生研究所Shandong Peanut Research Institute, China
23	青兰2号 Qinglan 2	中国山东省花生研究所Shandong Peanut Research Institute, China
24	青花6号 Qinghua 6	中国青岛农业大学Qingdao Agricultural University, China
25	铁花1号 Tiehua 1	中国铁岭市农业科学院Tieling Academy of Agricultural Sciences, China
26	铁花3号 Tiehua 3	中国铁岭市农业科学院Tieling Academy of Agricultural Sciences, China
27	铁花5号 Tiehua 5	中国铁岭市农业科学院Tieling Academy of Agricultural Sciences, China
28	铁花6号 Tiehua 6	中国铁岭市农业科学院Tieling Academy of Agricultural Sciences, China
29	铁引花1号 Tieyinhua 1	中国铁岭市农业科学院Tieling Academy of Agricultural Sciences, China
30	锦花5号 Jinhua 5	中国锦州农业科学院Jinzhou Academy of Agricultural Sciences, China
31	锦花9号 Jinhua 9	中国锦州农业科学院Jinzhou Academy of Agricultural Sciences, China
32	锦花14号 Jinhua 14	中国锦州农业科学院Jinzhou Academy of Agricultural Sciences, China
33	锦花15号 Jinhua 15	中国锦州农业科学院Jinzhou Academy of Agricultural Sciences, China
34	锦9703 Jin 9703	中国锦州农业科学院Jinzhou Academy of Agricultural Sciences, China
35	连花3号 Lianhua 3	中国大连市农业科学院Dalian Academy of Agricultural Sciences, China
36	连花6号 Lianhua 6	中国大连市农业科学院Dalian Academy of Agricultural Sciences, China
37	连花7号 Lianhua 7	中国大连市农业科学院Dalian Academy of Agricultural Sciences, China
38	阜花10号 Fuhua 10	中国辽宁省风沙地改良利用研究所 Sandy Land Amelioration and Utilization Research Institute of Liaoning, China
39	阜花12号 Fuhua 12	中国辽宁省风沙地改良利用研究所 Sandy Land Amelioration and Utilization Research Institute of Liaoning, China
40	阜花17号 Fuhua 17	中国辽宁省风沙地改良利用研究所 Sandy Land Amelioration and Utilization Research Institute of Liaoning, China
41	阜花18号 Fuhua 18	中国辽宁省风沙地改良利用研究所 Sandy Land Amelioration and Utilization Research Institute of Liaoning, China
编号 No.	品种 Cultivar	来源 Origin
42	阜花23号 Fuhua 23	中国辽宁省风沙地改良利用研究所 Sandy Land Amelioration and Utilization Research Institute of Liaoning, China
43	阜花24号 Fuhua 24	中国辽宁省风沙地改良利用研究所 Sandy Land Amelioration and Utilization Research Institute of Liaoning, China
44	玉宝4号 Yubao 4	中国辽宁玉宝农业科技有限公司 Liaoning Yubao Agricultural Science and Technology Co., Ltd, China
45	吉花0620 Jihua 0620	中国吉林省农业科学院Jilin Academy of Agricultural Sciences, China
46	四粒红 Silihong	中国吉林省农家品种Local variety in Jilin province, China
47	白花9号 Baihua 9	中国农业科学院油料作物研究所 Oil Crops Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, China
48	红花9号 Honghua 9	中国农业科学院油料作物研究所 Oil Crops Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, China
49	红花15号 Honghua 15	中国农业科学院油料作物研究所 Oil Crops Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, China
50	冀油2号 Jiyou 2	中国河北省农林科学院Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, China
51	冀油9606 Jiyou 9606	中国河北省农林科学院Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, China
52	冀油98号 Jiyou 98	中国河北省农林科学院Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, China
53	唐油4号 Tangyou 4	中国唐山市农业科学院Tangshan Academy of Agricultural Sciences, China
54	豫花11号 Yuhua 11	中国河南省农业科学院Henan Academy of Agricultural Sciences, China
55	远杂9102 Yuanza 9102	中国河南省农业科学院Henan Academy of Agricultural Sciences, China
56	粤油26号 Yueyou 26	中国广东省农业科学院Guangdong Academy of Agricultural Sciences, China
57	粤油29号 Yueyou 29	中国广东省农业科学院Guangdong Academy of Agricultural Sciences, China
58	粤油85号 Yueyou 85	中国广东省农业科学院Guangdong Academy of Agricultural Sciences, China
59	粤油196号 Yueyou 196	中国广东省农业科学院Guangdong Academy of Agricultural Sciences, China
60	白沙1016 Baisha 1016	中国广东省澄海县白沙农场Baisha Farm, Chenghai County, Guangdong Province, China
61	泉花868 Quanhua 868	中国泉州市农业科学研究所Quanzhou Academy of Agricultural Sciences, China
62	桂花5号 Guihua 5	中国广西农业科学院经济作物研究所 Economic Crop Research Institute of Guangxi Academy of Agricultural Sciences, China
63	日本中丰 Japan Zhongfeng	日本Japan
64	Y-7黑花生 Black peanut Y-7	不详Unknown
65	白沙二粒红 Baishaerlihong	不详Unknown
66	百日红 Bairihong	不详Unknown
67	双粒红 Shuanglihong	不详Unknown
68	紫花5号 Zihua 5	不详Unknown

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田间耐冷性鉴定和苗期耐冷性鉴定材料为30个花生品种, 其中, 耐冷型花生品种10个: 农花1号、农花5号、农花12号、彩花7号、农花23号、花育19号、花育22号、四粒红、远杂9102和Y-7黑花生; 中间型花生品种10个: 农花11号、农花13号、农花18号、农花19号、花育32号、铁花1号、阜花12号、阜花23号、唐油4号和粤油85号; 敏感型花生品种10个: 农花9号、农花16号、花育20号、铁花3号、锦花5号、阜花18号、冀油2号、冀油9606、粤油26号和白沙1016, 均由沈阳农业大学花生研究所提供。

1.2 试验设计

1.2.1 萌发期试验 采用SHP-150型生化培养箱进行种子标准发芽试验(纸床发芽法)。挑选大小一致、饱满、有活力的花生种子, 分别用1%次氯酸钠溶液消毒10 min, 室温浸泡12 h后, 置于铺有双层湿润滤纸的培养皿中, 分别于4℃、6℃、8℃和10℃下黑暗培养7 d, 之后转入28℃条件下恢复7 d, 期间定量补充蒸馏水, 保证种子湿润, 对照处理(CK)为种子吸胀12 h后直接于28℃下黑暗培养。每个处理设置3次重复, 每个重复30粒种子。

1.2.2 田间试验 从室内萌发期筛选出的耐冷型、中间型和冷敏感型花生品种中, 分别选取10个进行田间耐冷性评价, 试验于2018年和2019年在沈阳农业大学后山试验田(41°82′N, 123°56′E)进行。该试验区属于温带大陆性季风气候, 积温3300~3400℃, 无霜期155~180 d, 年平均气温8.7℃, 年平均降水量714 mm。2018年和2019年生长季降雨量分别为448.4 mm和572.3 mm, 生长季平均气温分别为22.19℃和22.20℃。供试土壤为棕壤土, 含有机质14.9 g kg^-1、全氮1.1 g kg^-1、碱解氮91.26 mg kg^-1、速效磷10.17 mg kg^-1、速效钾125.12 mg kg^-1, pH 6.5。

采用提前播种的方法, 分为3个播期, 分别于4月10日、4月20日和5月10日(对照)播种。每个品种1行, 单粒播种, 每行30粒, 行长3 m, 垄宽0.6 m, 垄距0.5 m, 株距0.1 m, 每个处理3次重复, 采用随机区组设计。播种前施磷酸二铵150 kg hm^-2、过磷酸钙300 kg hm^-2和硫酸钾150 kg hm^-2作为基肥, 其他管理措施同常规田间管理进行。

1.2.3 苗期试验 从室内萌发期筛选出的耐冷型、中间型和冷敏感型花生品种中分别选取10个进行苗期耐冷性评价, 试验于沈阳农业大学人工气候室内进行。将发芽整齐的种子播种至装有高温灭菌湿沙的花盆中, 每盆播种5粒, 每个品种10盆, 于人工气候室内培养, 期间每天定量补充1/2 Hoagland营养液, 人工气候室培养条件为: 光周期16 h/8 h (昼/夜), 温度28℃/23℃ (昼/夜), 光照强度600 μmol m ^-2 s^-1。幼苗长至三叶一心期时, 将盆栽分为2组(每组每个品种5盆), 一组继续在人工气候室内正常培养(对照), 另一组置于低温气候室内处理7 d, 气候室培养条件为: 光周期16 h/8 h (昼/夜), 温度6℃, 光照强度600 μmol m^-2 s^-1。在不同月份重复3次试验。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 花生萌发期耐冷性评价指标 以露白(胚根伸出0.5 mm)为标准, 从第1粒种子萌发开始, 逐日测定种子的发芽数, 计算种子活力指标:

发芽势(%) = 萌发4 d种子发芽数/供试种子数× 100

发芽率(%) = 萌发7 d种子发芽数/供试种子数× 100

发芽指数(germination index, GI) = ΣGt/Dt, 式中, Gt为第Dt天对应的发芽数(从第一粒种子萌发开始, 至连续3 d没有种子继续萌发为止)。

活力指数(vigour index, VI) = S×发芽率, 式中, S为萌发结束后10粒种子胚根的平均长度(mm)。

1.3.2 花生田间耐冷性评价指标 自第1期播种之日起到最后1期全部品种连续3 d不再出苗为止, 每日定点记录地下5 cm土层温度, 出苗后, 每日调查并记录各品种出苗数, 计算出苗率、相对出苗率和出苗能力:

出苗率(%) = 各品种出苗数/供试种子数×100

出苗能力(emergence ability, EA) = 相对出苗率× 100/从播种到第i天出苗的相应天数

收获时, 3个播期中每个品种各选取5株(出苗率过低不足5株的取3株)具有代表性的植株进行考种, 调查单株饱果数、百果重、百仁重和单株产量, 取平均值。

田间试验分析所用数据均为2018年和2019年试验测定的平均值。

1.3.3 花生苗期耐冷性评价指标 低温胁迫7 d后观察花生幼苗的表型变化, 包括叶片皱缩、叶片似烫伤、叶色变褐等, 并根据叶片的萎蔫情况对各花生品种苗期的耐冷等级进行评价, 分1~9级评价(表2)。

Table 2
表2
表2花生幼苗期耐冷性分级标准
Table 2Classification criteria for cold tolerance of peanut seedlings

级别 Rank	耐冷表现 Phenotype	耐冷性标记 Marker
9	所有叶片青绿或接近青绿 All leaves are green or close to green	极强 High tolerance (HT)
7	叶片有一点脱色或黄色 Leaves are slightly discolored or yellow	强 Tolerance (T)
5	叶片大部分黄化 Most of the leaves are yellow	中 Middle (M)
3	50%叶片干枯, 有些苗死亡 Fifty percent of the leaves are withered and some seedlings die	弱 Sensitive (S)
1	大部分或者全部苗死亡 Most or all seedlings die	极弱 High sensitive (HS)

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低温胁迫7 d后, 每个品种选取5株长势一致的幼苗, 小心地将幼苗连根从沙中取出, 用自来水冲洗, 吸干表面水分(保持根部潮湿但不附着水珠), 用直尺测量株高, 用称重法测定叶面积^[13], 用电子天平称取地上部和地下部鲜重, 随后分别装入牛皮纸袋中105℃杀青30 min, 然后于70℃烘干至恒重, 称重得幼苗地上部和地下部的干重。

1.4 数据统计与分析

利用Microsoft Excel 2010整理和分析数据, 利用SPSS 19.0和Origin 2017对数据进行聚类分析、主成分分析和相关性分析, 采用模糊数学中的隶属函数法对花生的耐冷性进行综合评价。

为了消除不同品种基础性状间的差异, 采用性状的相对值(耐冷系数)对耐冷性进行评价, 即:

CC=处理测定值/对照测定值×100%

采用正交旋转的方法对数据进行旋转, 建立综合指标方程, 即:

(1)$\text{CI}(m)=\sum\nolimits_{i=1}^{n}{\left[ {{B}_{i}}\times \Pr \text{in}{{(m)}_{i}} \right]}(m=1,2,3;i=1,2,3,\cdots,n)$
式中, CI(m)为综合指标值, B_i为单项指标相对系数进行规范化标准化的值; Prin(m)_i为综合指标的特征向量。

隶属函数法根据模糊数学原理, 将各指标换算成隶属函数值, 即:

(2)$\mu (\text{C}{{\text{C}}_{i}})=\frac{\text{C}{{\text{C}}_{i}}-\min (\text{CC})}{\max (\text{CC})-\min (\text{CC})}(i=1,2,\cdots,n)$
式中, $\mu (\text{C}{{\text{C}}_{i}})$为第i个测定指标的隶属函数值,$\text{C}{{\text{C}}_{i}}$为第i个指标的耐冷系数, $\min (\text{CC})$和分别为该指标的最大值和最小值。

基于隶属函数的耐冷性综合评价值:

(3)${{W}_{i}}=\frac{{{P}_{i}}}{\sum\nolimits_{i=1}^{n}{{{P}_{i}}}}(i=1,2,3\cdots \cdots,n)$
(4)$D=\sum\nolimits_{i=0}^{n}{\left[ \mu (\text{C}{{\text{C}}_{i}}\cdot {{W}_{i}}) \right]}(i=1,2,3\cdots \cdots,n)$
式中, W_i为各指标的权重系数, 表示第i个指标的重要程度, P_i为第i个综合指标贡献率(各指标的特征值即贡献率), D为耐冷性综合评价值。

利用标准值计算公式将主成分综合得分和综合隶属函数值进行标准化:

$S=({{S}_{i}}-{{S}_{i\min }})/({{S}_{i\max }}-{{S}_{i\min }})$

然后计算二者的差值:

${{S}_{\Delta }}=\left| {{S}_{is}}-{{S}_{ip}} \right|$

其中, S_i为某花生品种的主成分综合得分或者综合隶属函数值,S_max、S_min分别为综合得分或综合隶属函数值中的最大和最小值, S_is为某花生品种的综合隶属函数值的标准值, 为某花生品种综合得分的标准值。采取差异值0.5作为评判同一方法在不同环境的分析结果之间差异的标准。

2 结果与分析

2.1 花生萌发期耐冷性评价

2.1.1 不同低温处理下各指标的耐冷系数 由表3可知, 低温胁迫下, 68个花生品种的各项活力指标均表现出不同程度的下降趋势, 品种之间差异显著, 变异系数介于7.41%~104.58%之间, 表明供试材料具有丰富的遗传多样性, 测定的指标对低温反应较敏感。但不同花生品种在不同温度处理下各单项指标的变化趋势和变化幅度不尽相同, 即不同指标反映出的耐冷性不同, 因此, 利用单一性状的耐冷系数对花生品种的耐冷性进行评价很难准确反映其耐冷水平, 也无法确定适合花生耐冷性鉴定的温度条件, 故需进一步对多个指标进行综合评价。

Table 3
表3
表3不同低温胁迫处理下68个花生品种的萌发特性
Table 3Germination characteristics of 68 peanut cultivars under different cold temperatures

指标 Indicator	温度 Temperature (℃)	最大值 Max.	最小值 Min.	平均值 Mean	变异系数 CV (%)
相对发芽势 Relative germination potential (%)	10	100.00	39.00	87.76	9.15
	8	100.00	10.00	70.96	30.17
	6	97.00	0.00	55.75	48.22
	4	91.00	0.00	27.00	85.23
相对发芽率 Relative germination rate (%)	10	100.00	47.00	90.38	7.41
	8	100.00	12.00	72.37	29.08
	6	97.00	4.00	61.10	41.02
	4	94.00	0.00	31.00	77.10
相对发芽指数 Relative germination index (%)	10	94.00	3.00	76.66	13.96
	8	82.00	5.00	46.10	35.35
	6	80.00	0.00	35.80	46.38
	4	72.00	0.00	15.88	104.58
相对活力指数 Relative vigor index (%)	10	84.00	17.00	64.76	16.37
	8	61.00	3.00	32.63	39.43
	6	61.00	2.00	23.78	53.99
	4	53.00	0.00	10.87	93.55

Max.: maximum value; Min.: minimum value; Mean: mean value; CV: coefficient of variation.

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2.1.2 不同低温处理下各性状的隶属函数分析

隶属函数法可以综合多个指标对不同花生品种的耐冷性进行分级评价, 有效筛选出对低温胁迫表现极端的品种。以上4个处理温度的结果均表明(附表1), 四粒红、Y-7黑花生和农花5号的耐冷性极强, 而铁花3号和阜花18号的耐冷性最弱。综合4个温度处理下68个花生品种的隶属函数值来看, 不同低温下各花生品种的耐冷性排序并不完全一致, 即不同品种适应低温胁迫的温度范围存在差异, 并且, 在过高或过低的处理温度下, 除少数几个极端材料外, 大部分品种对低温的表现几乎无明显差异, 很难对其耐冷性进行明确分级, 因此, 确定适合评价大部分花生品种耐冷性的温度条件至关重要。

Table S1
附表1
附表1不同温度处理后68份花生种质耐冷系数的隶属函数分析
Table S1Membership function analysis of cold tolerance coefficients of 68 peanut germplasm after different cold treatments

品种 Cultivars	10℃				D值 D-value	8℃				D值 D-value	6℃				D值 D-value	4℃				D值 D-value
	μ(x1)	μ(x2)	μ(x3)	μ(x4)		μ(x1)	μ(x2)	μ(x3)	μ(x4)		μ(x1)	μ(x2)	μ(x3)	μ(x4)		μ(x1)	μ(x2)	μ(x3)	μ(x4)
农花1号Nonghua 1	0.934	0.981	0.906	0.925	0.937	0.956	0.955	0.835	0.862	0.902	0.890	0.980	0.780	0.710	0.840	0.791	0.862	0.792	0.642	0.772
农花5号Nonghua 5	0.934	0.962	0.953	0.940	0.948	0.978	0.932	0.949	0.879	0.935	0.920	1.000	1.000	0.780	0.930	0.890	0.883	1.000	0.547	0.830
农花9号Nonghua 9	0.754	0.811	0.578	0.672	0.704	0.467	0.364	0.329	0.241	0.350	0.110	0.190	0.060	0.160	0.130	0.000	0.021	0.000	0.019	0.010
农花11号Nonghua 11	0.820	0.774	0.609	0.672	0.719	0.756	0.705	0.595	0.517	0.643	0.620	0.600	0.600	0.380	0.550	0.363	0.479	0.403	0.264	0.377
农花12号Nonghua 12	0.967	0.925	0.906	0.836	0.908	0.911	0.943	0.747	0.793	0.849	0.900	0.950	0.810	0.800	0.870	0.615	0.638	0.472	0.321	0.512
农花13号Nonghua 13	0.738	0.792	0.688	0.716	0.734	0.767	0.705	0.582	0.534	0.647	0.700	0.820	0.620	0.340	0.620	0.396	0.436	0.278	0.264	0.343
农花14号Nonghua 14	0.902	0.868	0.859	0.806	0.859	0.911	0.898	0.835	0.948	0.898	0.790	0.850	0.780	0.520	0.740	0.363	0.394	0.264	0.264	0.321
农花15号Nonghua 15	0.869	0.943	0.781	0.701	0.824	0.844	0.875	0.633	0.621	0.743	0.730	0.850	0.750	0.480	0.700	0.352	0.415	0.208	0.208	0.296
农花16号Nonghua 16	0.820	0.849	0.781	0.597	0.762	0.411	0.375	0.380	0.276	0.360	0.040	0.000	0.030	0.010	0.020	0.022	0.032	0.028	0.019	0.025
农花18号Nonghua 18	0.738	0.868	0.891	0.776	0.818	0.867	0.909	0.557	0.431	0.691	0.660	0.820	0.520	0.320	0.580	0.341	0.372	0.236	0.170	0.280
彩花7号 Caihua 7	1.000	0.981	0.969	1.000	0.987	1.000	0.977	0.886	0.897	0.940	0.880	0.890	0.740	0.770	0.820	0.967	0.957	0.653	0.604	0.795
农花19号Nonghua 19	0.803	0.774	0.656	0.597	0.708	0.767	0.841	0.456	0.517	0.645	0.650	0.710	0.400	0.420	0.540	0.396	0.436	0.250	0.245	0.332
农花20号Nonghua 20	0.803	0.736	0.688	0.746	0.743	0.822	0.784	0.557	0.655	0.705	0.680	0.740	0.450	0.400	0.570	0.297	0.309	0.194	0.170	0.242
农花21号Nonghua 21	0.820	0.849	0.828	0.836	0.833	0.689	0.761	0.532	0.569	0.638	0.550	0.700	0.480	0.400	0.530	0.429	0.426	0.292	0.283	0.357
农花23号Nonghua 23	0.902	0.925	0.906	0.925	0.914	0.933	0.955	0.823	0.759	0.867	0.910	0.950	0.640	0.710	0.800	0.813	0.862	0.708	0.415	0.700
花育19号Huayu 19	0.934	0.887	0.828	0.776	0.856	0.933	0.886	0.722	0.776	0.829	0.850	0.880	0.680	0.680	0.770	0.484	0.447	0.403	0.189	0.380
花育20号Huayu 20	0.820	0.849	0.688	0.761	0.779	0.322	0.352	0.228	0.155	0.264	0.130	0.170	0.080	0.100	0.120	0.044	0.096	0.014	0.057	0.053
花育22号Huayu 22	0.902	0.962	0.922	0.940	0.932	0.944	0.966	0.861	0.845	0.904	0.880	0.920	0.800	0.680	0.820	0.659	0.723	0.472	0.358	0.553
花育26号Huayu 26	0.738	0.755	0.688	0.672	0.713	0.711	0.693	0.557	0.466	0.607	0.570	0.710	0.370	0.450	0.530	0.297	0.351	0.194	0.189	0.258
花育32号Huayu 32	0.738	0.811	0.656	0.791	0.749	0.733	0.716	0.620	0.466	0.634	0.410	0.390	0.360	0.270	0.360	0.198	0.202	0.111	0.113	0.156
花育34号Huayu 34	0.721	0.774	0.563	0.821	0.720	0.744	0.795	0.646	0.603	0.697	0.580	0.660	0.410	0.400	0.510	0.264	0.277	0.153	0.132	0.206
鲁花15号 Luhua 15	0.689	0.792	0.438	0.478	0.599	0.456	0.386	0.342	0.328	0.378	0.250	0.300	0.160	0.120	0.220	0.033	0.053	0.028	0.038	0.038
青兰2号Qinglan 2	0.721	0.736	0.719	0.896	0.768	0.767	0.795	0.722	0.500	0.696	0.370	0.440	0.250	0.220	0.320	0.187	0.181	0.069	0.113	0.138
青花6号Qinghua 6	0.836	0.887	0.844	0.791	0.839	0.744	0.807	0.646	0.621	0.704	0.430	0.460	0.390	0.300	0.390	0.363	0.447	0.194	0.208	0.303
铁花1号 Tiehua 1	0.639	0.849	0.750	0.627	0.716	0.711	0.807	0.620	0.586	0.681	0.560	0.830	0.430	0.420	0.560	0.121	0.181	0.083	0.038	0.106
铁花3号 Tiehua 3	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.056	0.000	0.025	0.000	0.020	0.000	0.000	0.000	0.010	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000
铁花5号 Tiehua 5	0.820	0.868	0.750	0.672	0.777	0.778	0.727	0.582	0.500	0.647	0.500	0.530	0.300	0.350	0.420	0.220	0.266	0.125	0.151	0.190
铁花6号 Tiehua 6	0.885	0.906	0.938	0.881	0.902	0.889	0.841	0.620	0.707	0.764	0.920	0.960	0.610	0.530	0.760	0.220	0.287	0.181	0.189	0.219
铁引花1号Tieyinhua 1	0.820	0.792	0.781	0.776	0.792	0.867	0.875	0.582	0.517	0.710	0.680	0.820	0.590	0.660	0.690	0.209	0.266	0.139	0.264	0.219
锦花5号 Jinhua 5	0.820	0.811	0.813	0.687	0.783	0.422	0.466	0.468	0.448	0.451	0.170	0.320	0.130	0.240	0.210	0.088	0.160	0.083	0.132	0.116
锦花9号 Jinhua 9	0.820	0.849	0.891	0.716	0.819	0.933	0.932	0.709	0.776	0.837	0.820	0.960	0.690	0.540	0.750	0.286	0.340	0.153	0.151	0.232
锦花14号 Jinhua 14	0.836	0.849	0.781	0.776	0.811	0.689	0.773	0.608	0.328	0.599	0.340	0.490	0.210	0.200	0.310	0.209	0.255	0.125	0.132	0.180
锦花15号 Jinhua 15	0.820	0.849	0.500	0.761	0.732	0.711	0.864	0.633	0.621	0.707	0.700	0.820	0.610	0.380	0.630	0.396	0.447	0.236	0.264	0.336
锦9703 Jin 9703	0.803	0.717	0.734	0.672	0.732	0.667	0.682	0.443	0.414	0.551	0.480	0.570	0.410	0.400	0.460	0.187	0.223	0.111	0.132	0.163
连花3号Lianhua 3	0.869	0.811	0.906	0.657	0.811	0.811	0.761	0.519	0.448	0.635	0.490	0.490	0.430	0.370	0.450	0.132	0.181	0.069	0.113	0.124
连花6号Lianhua 6	0.852	0.811	0.813	0.746	0.806	0.789	0.841	0.646	0.621	0.724	0.710	0.920	0.620	0.510	0.690	0.352	0.383	0.153	0.264	0.288
连花7号Lianhua 7	0.803	0.868	0.516	0.701	0.722	0.600	0.625	0.354	0.345	0.481	0.300	0.220	0.240	0.150	0.230	0.044	0.053	0.028	0.038	0.041
阜花10号 Fuhua 10	0.820	0.887	0.656	0.552	0.729	0.578	0.625	0.481	0.414	0.524	0.600	0.640	0.460	0.290	0.500	0.286	0.351	0.194	0.170	0.250
阜花12号 Fuhua 12	0.836	0.849	0.766	0.761	0.803	0.833	0.795	0.734	0.655	0.755	0.530	0.890	0.370	0.420	0.550	0.264	0.309	0.167	0.189	0.232
阜花17号 Fuhua 17	0.738	0.792	0.469	0.776	0.694	0.711	0.739	0.532	0.397	0.594	0.510	0.570	0.380	0.280	0.440	0.132	0.149	0.083	0.113	0.119
阜花18号 Fuhua 18	0.557	0.679	0.531	0.522	0.573	0.000	0.000	0.051	0.034	0.021	0.040	0.040	0.020	0.030	0.030	0.011	0.011	0.014	0.019	0.014
阜花23号 Fuhua 23	0.721	0.660	0.641	0.463	0.621	0.300	0.352	0.304	0.276	0.308	0.450	0.480	0.330	0.300	0.390	0.077	0.096	0.028	0.038	0.060
阜花24号 Fuhua 24	0.902	0.849	0.594	0.687	0.758	0.467	0.420	0.392	0.397	0.419	0.450	0.540	0.530	0.340	0.470	0.286	0.309	0.167	0.132	0.223
玉宝4号 Yubao 4	0.820	0.774	0.625	0.627	0.711	0.656	0.750	0.582	0.534	0.631	0.700	0.780	0.670	0.390	0.630	0.231	0.266	0.194	0.189	0.220
吉花0620 Jihua 0620	0.672	0.792	0.625	0.716	0.702	0.322	0.330	0.266	0.276	0.298	0.340	0.370	0.230	0.180	0.280	0.099	0.117	0.056	0.075	0.087
四粒红 Silihong	0.984	1.000	1.000	0.955	0.985	0.967	1.000	1.000	1.000	0.992	0.920	1.000	0.920	0.770	0.900	1.000	1.000	0.931	1.000	0.983
白花9号 Baihua 9	0.705	0.811	0.484	0.493	0.623	0.767	0.739	0.506	0.431	0.611	0.130	0.570	0.160	0.340	0.300	0.297	0.362	0.194	0.170	0.256
红花9号Honghua 9	0.721	0.755	0.688	0.821	0.746	0.656	0.682	0.557	0.534	0.607	0.330	0.450	0.220	0.240	0.310	0.198	0.234	0.139	0.208	0.195
红花15号Honghua 15	0.738	0.774	0.719	0.522	0.688	0.811	0.750	0.582	0.603	0.687	0.730	0.780	0.710	0.470	0.670	0.242	0.394	0.167	0.151	0.238
冀油2号 Jiyou 2	0.770	0.774	0.641	0.627	0.703	0.433	0.511	0.519	0.414	0.469	0.220	0.240	0.130	0.110	0.180	0.011	0.021	0.028	0.019	0.020
冀油9606 Jiyou 9606	0.738	0.792	0.750	0.507	0.697	0.100	0.148	0.089	0.172	0.127	0.250	0.280	0.160	0.120	0.200	0.000	0.011	0.000	0.019	0.007
冀油98号 Jiyou 98	0.787	0.830	0.672	0.761	0.763	0.767	0.784	0.380	0.310	0.560	0.530	0.570	0.450	0.360	0.480	0.231	0.287	0.139	0.151	0.202
唐油4号Tangyou 4	0.836	0.849	0.906	0.687	0.819	0.822	0.886	0.620	0.569	0.724	0.720	0.750	0.590	0.270	0.580	0.418	0.436	0.417	0.264	0.384
豫花11号 Yuhua 11	0.787	0.736	0.656	0.612	0.698	0.378	0.398	0.354	0.328	0.364	0.310	0.400	0.200	0.180	0.270	0.154	0.181	0.083	0.113	0.133
远杂9102 Yuanza 9102	0.984	0.962	0.938	0.910	0.948	0.967	0.932	0.759	0.862	0.880	0.850	0.890	0.800	0.630	0.790	0.802	0.915	0.583	0.736	0.759
粤油26号 Yueyou 26	0.803	0.849	0.766	0.597	0.754	0.233	0.284	0.203	0.155	0.219	0.230	0.250	0.130	0.110	0.180	0.011	0.043	0.014	0.038	0.026
粤油29号Yueyou 29	0.721	0.755	0.609	0.597	0.671	0.433	0.432	0.342	0.345	0.388	0.570	0.600	0.470	0.250	0.470	0.363	0.394	0.236	0.208	0.300
粤油85号Yueyou 85	0.787	0.887	0.641	0.552	0.717	0.433	0.466	0.418	0.345	0.415	0.360	0.490	0.300	0.300	0.360	0.154	0.223	0.083	0.151	0.153
粤油196号Yueyou 196	0.820	0.755	0.578	0.627	0.695	0.556	0.500	0.506	0.397	0.490	0.380	0.410	0.260	0.210	0.320	0.220	0.245	0.111	0.132	0.177
白沙1016 Baisha 1016	0.705	0.755	0.688	0.642	0.697	0.433	0.455	0.304	0.190	0.345	0.100	0.170	0.090	0.060	0.100	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000
泉花868 Quanhua 868	0.803	0.755	0.547	0.537	0.661	0.822	0.750	0.608	0.500	0.670	0.460	0.490	0.360	0.370	0.420	0.187	0.245	0.139	0.113	0.171
桂花5号 Guihua 5	0.770	0.755	0.734	0.552	0.703	0.400	0.443	0.316	0.310	0.367	0.190	0.430	0.140	0.220	0.250	0.077	0.096	0.028	0.019	0.055
日本中丰 Zhongfeng	0.869	0.811	0.844	0.761	0.821	0.789	0.761	0.595	0.569	0.679	0.530	0.710	0.370	0.520	0.530	0.198	0.245	0.167	0.189	0.199
Y-7 黑花生Black peanut Y-7	0.984	1.000	1.000	0.970	0.988	0.933	0.977	0.911	0.897	0.930	0.910	0.960	0.830	1.010	0.930	0.967	0.989	0.875	0.792	0.906
白沙二粒红Baishaerlihong	0.918	0.906	0.938	0.821	0.896	0.878	0.909	0.608	0.707	0.775	0.760	0.850	0.800	0.530	0.740	0.396	0.436	0.306	0.340	0.369
百日红Bairihong	0.869	0.868	0.875	0.806	0.854	0.767	0.807	0.646	0.517	0.684	0.630	0.750	0.610	0.520	0.630	0.187	0.213	0.111	0.151	0.165
双粒红Shuanglihong	0.705	0.792	0.656	0.776	0.732	0.689	0.648	0.380	0.379	0.524	0.720	0.750	0.530	0.410	0.600	0.132	0.128	0.056	0.057	0.093
紫花5号 Zihua 5	0.803	0.755	0.828	0.896	0.820	0.800	0.807	0.709	0.655	0.743	0.690	0.780	0.570	0.570	0.650	0.341	0.394	0.389	0.302	0.356

μ: 单项指标的隶属函数值; x₁: 相对发芽势; x₂: 相对发芽率; x₃: 相对发芽指数; x₄: 相对活力指数。
μ: the value of the membership function of a single indicator; x₁: relative germination potential; x₂: relative germination rate; x₃: relative germination index; x₄: relative vigour index.

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2.1.3 花生萌发期耐冷性评价温度的确定 为确定适合作为花生萌发期耐冷性鉴定的温度条件, 利用SPSS 19.0软件对68个花生品种在不同处理温度下的综合隶属函数值进行统计分析。由图1-A可知, 10℃、8℃和4℃低温处理下, 各品种综合隶属函数正态分布检验的峰度均大于0, 呈尖顶峰, 而6℃处理下的峰度为-0.87, 呈平顶峰, 最接近于0; 8℃和4℃低温处理的隶属函数正态检验偏度均大于0, 呈正向偏离, 10℃低温处理的偏度为-2.59, 呈较大程度的负向偏离, 而6℃低温处理下的偏度仅为-0.10, 最符合正态分布。隶属函数的QQ-Plot分析结果也表明(图1-B), 6℃低温处理后各品种的隶属函数值与趋势线的拟合程度最高, R²最接近于1, 符合标准正态分布。因此, 6℃处理7 d可以作为鉴定花生萌发期耐冷性的低温胁迫条件。

图1

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图1不同低温处理后68个花生品种的隶属函数正态分布图

A: 频率直方图; B: QQ-Plot图。
Fig. 1Normal distribution of D-values of 68 peanut cultivars after different cold treatments

A: frequency histogram; B: QQ-Plot.


2.1.4 花生萌发期耐冷性的聚类分析 将6℃低温处理后68个花生品种的综合隶属函数进行系统聚类分析(图2)发现, 在λ=12.5处, 可将68个花生品种的耐冷性分为4类: 第I类包含农花5号、四粒红、Y-7黑花生、彩花7号和花育22号等18个花生品种, 为耐冷型材料; 第II类包含铁花1号、阜花12号、农花11号、农花19号和唐油4号等18个花生品种, 为中度耐冷型材料; 第III类包含阜花24号、粤油29号、锦9703、粤油98号和连花3号等20个花生品种, 为中度敏感型材料; 第Ⅳ类包括农花16号、阜花18号、铁花3号、农花9号和花育20号等12个花生品种, 为敏感型材料, 其中第Ⅱ类和第III类统称为中间型材料。

图2

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图268个花生品种耐冷性的聚类分析

Fig. 2Cluster analysis of cold tolerance of 68 peanut cultivars

2.2 花生田间耐冷性评价

2.2.1 试验期内田间低温变化 辽宁省春季土壤温度以低温为主, 阶段性变化较为明显, 且持续时间较长(附图1)。4月10日至4月25日期间, 平均地温基本维持在15℃以下, 日最低温度仅为4~10℃。4月25日以后, 日平均温度均在15℃以上, 且每日最低温度也基本达到12℃, 可以满足大部分花生种子萌发的最低温度要求。但是在5月下旬(出苗结束), 可能由于持续降雨, 也会出现几次骤然降温, 5月22日、5月23日、5月27日和5月28日的最低温度仅为6~8℃, 虽然低温时间持续较短, 但低温加上高湿的土壤环境可能对花生幼苗的生长造成严重威胁。

附图1

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附图1试验期内5 cm地温的日变化

Fig. S1Diurnal variation of 5 cm ground temperature during the trial period



2.2.2 不同播期对花生出苗的影响 与第3播期相比, 第1播期各品种的出苗率均有所降低(相对出苗率<1) (图3-A), 其中铁花3号、农花9号、花育20号、农花16号和阜花18号的相对出苗率最低, 不足30%, 而四粒红、农花1号、唐油4号和Y-7黑花生的相对出苗率依然保持较高水平, 均在90%以上。第2播期, 各品种出苗率的降低幅度明显小于第1播期, 大部分品种的相对出苗率在80%以上, 品种间差异较小, 其中四粒红、农花1号、Y-7黑花生和彩花7号的相对出苗率为100%。表明, 春播后遭遇的低温胁迫严重影响种子活力, 降低出苗率, 且经历低温时间越长, 低温烂种概率越大。

图3

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图3提前播种对30个花生品种出苗的影响

A: 相对出苗率; B: 出苗能力。*和**分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。
Fig. 3Effects of early sowing dates on seeding emergence of 30 peanut cultivars

A: relative emergency rate; B: emergency ability. * and ** mean significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.


出苗能力是综合相对出苗率和出苗时间衡量不同花生品种出苗能力的指标, 在正常条件下, 各花生品种的出苗能力差异较小, 但在遭遇低温胁迫后品种间差异显著(图3-B)。第1播期各花生品种的出苗能力介于0~4之间, 其中四粒红、农花1号、唐油4号、农花12号和Y-7黑花生的出苗能力最强, 铁花3号、农花9号、农花16号、花育20号和阜花18号的出苗能力最弱, 与相对出苗率基本一致。第2播期各花生品种的出苗能力在1~5之间, 其中农花19号的出苗能力最强为4.56, 冀油9606和农花9号的出苗能力最弱, 大部分品种处于较高水平, 且与相对出苗率的高低排序具有一定的差异, 这可能是由于第2期播种经历的低温时间较短, 强度较低, 对大部分品种影响不大所致。

2.2.3 不同播期对各花生品种产量构成因素的影响

从附表2可知, 单株饱果数和单株产量受不同播期的影响较大, 而大部分品种的百果重和百仁重在3个播期的变化并不显著。其中, 四粒红(85%, 65%)、阜花18号(71%, 59%)和铁花3号(67%, 58%)的单株饱果数在第1播期和第2播期的下降幅度最大, 农花5号(15%, 5%)、花育22号(27%, 15%)、唐油4号(28%, 22%)和农花1号(37%, 11%)的降低幅度最小。四粒红(78%, 57%)、铁花3号(76%, 71%)、农花16号(66%, 51%)、彩花7号(66%, 47%)和阜花18号(60%, 48%)单株产量在2个播期中的下降幅度最大, 农花1号(27%, 8%)、花育22号(32%, 17%)、农花5号(33%, 19%)和农花18号(34%, 15%)的单株产量下降幅度最小。

Table S2
附表2
附表2不同播期对各花生种质产量构成因素的影响
Table S2Effect of early sowing on yield components of 30 peanut germplasm

品种 Cultivars	单株饱果数 Number of full pods per plant			单株产量 Yield per plant			百果重 100-pod weight			百仁重 100-seed weight
	第一期 1st phase	第二期 2nd phase	第三期 3rd phase	第一期 1st phase	第二期 2nd phase	第三期 3rd phase	第一期 1st phase	第二期 2nd phase	第三期 3rd phase	第一期 1st phase	第二期 2nd phase	第三期 3rd phase
农花1号Nonghua 1	12±0.38b	17±0.54a	19±0.27a	21.44±1.55b	27.03±1.19a	28.99±1.06a	159.94±7.72a	164.99±11.28a	173.50±12.55a	73.58±5.58a	72.06±4.02a	77.38±4.77a
农花5号Nonghua 5	17±0.52a	19±0.88a	20±0.42a	22.71±0.98c	27.42±1.21b	33.90±1.42a	166.68±11.48a	163.12±9.97a	175.62±11.42a	66.68±2.83a	68.32±3.72a	69.63±3.50a
农花9号Nonghua 9	10±1.02b	17±0.44ab	21±0.53a	12.38±1.22c	16.58±2.04b	24.51±1.49a	133.78±4.55a	139.52±13.28a	143.25±7.92a	63.34±2.99b	65.72±4.58ab	73.72±2.74a
农花11号Nonghua 11	10±0.45b	12±0.27b	17±0.36a	12.33±0.88c	17.23±1.28b	24.89±0.86a	138.07±5.52a	142.34±6.96a	147.67±14.41a	60.06±4.22a	62.33±3.37a	64.40±3.25a
农花12号Nonghua 12	13±0.73b	17±0.46a	20±0.51a	22.48±0.64c	28.83±1.10b	36.08±2.48a	152.58±11.32ab	147.40±7.72b	165.77±11.88a	68.82±3.88a	70.02±4.36a	71.26±3.89a
农花13号Nonghua 13	7±0.50b	10±0.28b	16±0.52a	13.58±2.45c	19.02±0.82b	24.78±1.94a	155.28±6.76a	160.70±12.23a	159.23±8.95a	60.85±4.31a	63.38±2.99a	61.96±4.21a
农花16号Nonghua 16	6±0.47c	10±0.78b	16±0.44a	6.85±1.44b	9.98±0.85b	20.32±1.40a	110.82±8.43b	117.78±9.34ab	126.87±7.78a	46.63±1.98a	49.42±1.93a	51.43±4.78a
农花18号Nonghua 18	9±0.63b	12±0.68ab	14±0.58a	17.72±1.29b	22.76±2.22a	26.79±1.34a	140.90±10.08a	147.32±7.79a	150.63±11.63a	68.89±2.35b	71.43±2.88ab	77.44±5.59a
农花19号Nonghua 19	9±0.82b	13±0.27ab	15±0.37a	14.43±2.28c	18.95±2.05b	25.11±1.77a	149.36±5.57a	155.78±15.52a	167.38±12.93a	69.67±4.07a	72.49±3.75ab	76.35±4.47a
农花23号Nonghua 23	11±0.26c	15±0.60b	21±0.59a	13.37±1.34c	19.93±1.58b	29.76±2.24a	127.58±6.88a	132.08±13.33a	134.50±10.14a	68.92±5.82a	70.45±4.03a	73.58±5.32a
彩花7号Caihua 7	10±0.66b	12±0.70b	17±0.56a	7.79±0.49c	12.07±1.42b	22.80±2.00a	149.34±8.32a	156.28±8.83a	160.50±6.98a	72.00±4.74a	69.00±6.32a	70.00±4.16a
花育19号Huayu 19	11±1.02b	14±0.74ab	17±0.29a	21.30±2.21c	26.32±1.98b	33.76±2.17a	188.60±11.36b	190.37±12.28ab	208.40±9.94a	82.03±5.13ab	77.32±5.59b	85.36±3.27a
花育20号Huayu 20	7±0.79b	10±0.82b	14±0.37a	10.02±1.44c	14.94±0.72b	20.58±1.59a	150.30±14.42a	145.32±6.79a	143.80±12.12a	66.37±3.51ab	62.38±3.88b	69.60±3.74a
花育22号Huayu 22	19±0.68b	22±0.60b	26±0.07a	24.36±2.28c	29.77±1.63b	35.82±2.85a	189.90±10.97a	192.56±11.42a	199.38±10.99a	77.43±4.42a	82.03±4.06a	79.82±3.98a
花育32号Huayu 32	7±0.34b	10±0.23b	14±0.40a	9.96±1.74c	14.21±1.22b	21.00±2.55a	166.38±9.49a	169.72±14.47a	173.00±11.12a	60.50±2.28b	64.28±3.15ab	67.00±2.21a
铁花1号Tiehua 1	10±0.50c	14±0.58b	19±0.92a	15.58±0.88c	22.65±1.43b	29.18±1.62a	144.58±8.83a	147.42±4.99a	148.95±9.56a	62.26±1.97a	60.85±5.52a	65.40±4.98a
铁花3号Tiehua 3	4±0.39b	5±0.49b	12±0.25a	6.78±0.96b	8.22±1.12b	28.15±2.33a	148.87±13.44a	154.92±11.28a	159.88±13.21a	60.82±3.44ab	57.79±3.17b	65.65±2.85a
锦花5号Jinhua 5	8±0.53b	7±0.78b	13±0.56a	11.03±1.48c	15.32±1.60b	21.05±1.12a	142.36±11.80a	140.42±12.27a	138.70±9.45a	62.23±2.24a	67.07±2.94a	66.50±4.44a
阜花12号Fuhua 12	7±0.48c	14±0.67b	20±0.57a	10.74±1.84b	14.42±.077b	20.00±1.61a	166.32±13.32a	175.00±16.68a	180.00±11.56a	66.37±3.55a	68.83±1.99a	72.00±2.84a
阜花18号Fuhua 18	5±0.92b	7±1.04b	17±0.42a	7.73±0.99b	10.08±1.83b	19.30±1.52a	155.42±9.97b	163.70±7.78ab	184.00±12.55a	70.37±4.14a	70.60±3.51a	75.00±4.53a
阜花23号Fuhua 23	7±0.48b	10±0.67ab	14±0.98a	10.33±1.95c	14.95±2.08b	20.88±1.44a	147.73±6.48a	150.02±9.96a	154.68±8.88a	57.58±2.74b	60.35±2.58b	71.84±3.16a
四粒红Silihong	3±0.62c	7±0.63b	20±0.70a	3.96±1.93b	7.78±1.05b	17.93±2.47a	133.54±8.22a	137.78±11.77a	145.88±9.74a	50.58±3.93b	54.78±4.17ab	59.88±4.99a
冀油2号Jiyou 2	8±0.44b	11±0.88ab	15±0.43a	13.31±0.93c	19.92±2.63b	27.51±3.04a	126.33±4.99a	130.06±17.24a	136.19±13.19a	59.62±5.02a	63.38±3.20a	61.13±2.78a
冀油9606 Jiyou 9606	5±0.68b	6±0.37b	14±0.95a	9.30±2.55b	10.72±1.58b	19.30±2.02a	120.31±12.26ab	114.22±8.78b	133.78±13.21a	49.32±3.72a	51.38±4.79a	55.77±3.06a
唐油4号Tangyou 4	13±0.22b	14±0.46b	18±0.83a	18.44±1.77b	20.36±3.06b	26.80±1.12a	165.83±13.58b	177.43±14.42ab	186.94±9.98a	63.34±4.68b	68.89±5.21ab	73.25±4.99a
远杂9102 Yuanza 9102	11±0.33b	14±0.54ab	18±0.71a	18.29±2.06c	23.96±2.34b	29.85±2.57a	155.98±8.87b	161.22±12.13ab	176.70±14.66a	63.32±3.99a	62.18±4.12a	67.58±5.35a
粤油26号Yueyou 26	4±0.34b	7±0.17b	12±0.29a	11.92±0.99b	14.46±1.73b	21.90±2.56a	133.48±5.31ab	128.97±15.23b	145.88±12.22a	60.52±2.68b	62.98±3.00b	69.70±1.87a
粤油85号Yueyou 85	8±0.39b	12±0.44ab	16±0.19a	13.61±1.19c	18.84±1.52b	24.73±1.88a	160.72±9.27a	166.37±7.77a	172.68±17.77a	59.95±4.44a	63.08 ±2.78a	63.52±3.33a
白沙1016 Baisha 1016	7±0.58c	12±0.39b	18±0.45a	13.05±0.76c	21.32±2.19b	33.74±1.98a	155.48±8.83b	160.02±15.52ab	178.64±9.96a	63.02±6.03ab	60.47±3.77b	69.08±4.54a
Y-7黑花生Black peanut Y-7	4±0.30b	8±0.71a	11±0.52a	4.57±3.17	7.08±1.72	11.08±0.24	100.59±7.72a	102.33±12.88a	111.72±9.72a	38.10±2.45ab	36.08±4.42b	44.07±2.60a

对不同品种的同一指标进行品种间差异显著性检验,表中数字后的不同字母代表3个播期在5%水平上差异显著。
Difference significance test is conducted for the same index of different varieties; and the different letters after the numbers in the table represent that the three sowing dates are significantly different at the 5% probability level.

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2.2.4 花生田间耐冷性综合评价 以第3播期为对照, 分别对第1播期和第2播期各花生品种的出苗率、出苗能力、单株饱果数、单株产量、百果重和百仁重等田间测定指标的相对值进行隶属函数分析。从图4可以看出, 农花1号、农花5号、花育22号、唐油4号和铁花1号的综合隶属函数值较大, 在0.7以上, 表明在田间具有较强的耐冷性, 而铁花3号、阜花18号、冀油9606、粤油26号、农花9号和农花16号的综合隶属函数值较小, 均在0.4以下, 表明其对田间低温较为敏感。

图4

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图430个花生品种田间耐冷指标的隶属函数分析

X1-1和X1-2分别代表第1播期和第2播期的相对出苗率; X2-1和X2-2分别代表第1播期和第2播期的相对出苗能力; X3-1和X3-3分别代表第1播期和第2播期的相对单株饱果数; X4-1和X4-2分别代表第1播期和第2播期的相对单株产量; X5-1和X5-2分别代表第1播期和第2播期的相对百果重; X6-1和X6-2分别代表第1播期和第2播期的相对百仁重。
Fig. 4Membership function analysis of field cold tolerance indexes of 30 peanut cultivars

X1-1 and X1-2 represent the relative emergence rate of the first sowing date and the second sowing date, respectively; X2-1 and X2-2 represent the relative emergence ability of the first sowing date and the second sowing date, respectively; X3-1 and X3-2 represent the relative number of full pods per plant of the first sowing date and the second sowing date, respectively; X4-1 and X4-2 represent the relative yield per plant of the first sowing date and the second sowing date, respectively; X5-1 and X5-2 represent the relative weight of 100-pod weight of the first sowing date and the second sowing date, respectively; X6-1 and X6-2 represent the relative weight of 100-seed weight of the first sowing date and the second sowing date, respectively.


2.2.5 基于多重表型分析方法对不同环境下花生耐冷评价的差异比较 采用多重表型分析法, 对田间评价结果和室内萌发期鉴定结果进行比较, 以差异值0.5作为参考线, 从图5可以看出, 有4个花生品种(锦花5号、四粒红、冀油2号和Y-7黑花生)在田间试验和室内萌发试验中的结果差异较大, 而大部分品种的差异值分布在0.2以下, 其中农花5号、铁花3号、阜花23号和粤油26号的基本为0, 表明在2种试验条件下耐冷性比较稳定, 验证了利用室内培养箱对花生耐冷性进行鉴定的可靠性。

图5

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图5基于多重表型分析方法对不同环境下花生耐冷评价的差异比较

Fig. 5Comparison of peanut cold tolerance evaluation in different environments based on multiple phenotypic analysis

2.3 花生幼苗期耐冷性评价

2.3.1 低温胁迫对不同花生品种生长表型的影响

利用人工气候室, 对萌发期筛选出的耐冷型、中间型和敏感型花生品种进行幼苗期耐冷性鉴定。6℃处理7 d后, 30个花生品种表现出不同程度的脱水、萎蔫、黄化、褪色等症状(附图2)。其中, 彩花7号、农花5号、农花1号和花育22号在低温胁迫下依然能够保持直立, 只有少数叶片发生脱水, 稍有萎蔫, 无黄化和褪色现象; 而冀油9606和阜花18号在低温胁迫下表现出茎秆干枯黄化, 叶片褪色发白, 有些植株甚至枯死。

附图2

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附图2低温胁迫下30个花生品种的表型变化

Fig. S2Phenotypic changes of 30 peanut cultivars under cold stress



2.3.2 低温胁迫下各形态指标的关联分析 为明确低温胁迫对各花生品种苗期生长发育的影响, 对花生幼苗的耐冷等级、株高、叶面积、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重和地下部干重等形态指标进行测定(附表3), 并进一步对各性状进行关联分析。由图6可知, 不同形态指标并非完全独立, 部分性状之间甚至具有较强的关联性, 株高、叶面积、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重和地下部干重均与耐冷等级显著正相关, 其中叶面积与耐冷等级、地上部鲜重与耐冷等级之间的皮尔森相关系数达到0.9以上, 结果表明叶面积和地上部鲜重与花生幼苗的耐冷性关系最为密切, 而地下部鲜重和地下部干重与植株耐冷性之间的关系则相对较弱。从图6中的正态分布图可以看出, 各性状均呈较强的单峰分布, 其中叶面积、地上部鲜重和耐冷等级最接近标准正态分布。

Table S3
附表3
附表3低温胁迫下30份花生种质各形态指标的耐冷系数
Table S3Cold tolerance coefficients of various phenotypic characters of 30 peanut germplasm

品种 Cultivars	耐冷等级 Cold tolerance grade	株高 Plant height (%)	叶面积 Leaf area (%)	地上部鲜重 Shoot fresh weight (%)	地下部鲜重 Root fresh weight (%)	地上部干重 Shoot dry weight (%)	地下部干重 Root dry weight (%)
农花1号Nonghua 1	8.0ab	87.67a	72.73bc	74.55b	98.33a	95.91a	90.73a
农花5号Nonghua 5	8.6a	89.66a	79.60b	80.00a	90.17ab	95.07a	94.69a
农花9号Nonghua 9	5.7d	74.52bc	46.12e	47.59de	74.96cd	70.99cd	80.65b
农花11号Nonghua 11	6.3cd	69.06c	60.12cd	59.11c	88.96b	85.30b	80.90b
农花12号Nonghua 12	6.5c	65.88c	58.23d	57.26cd	84.73bc	88.42ab	91.30a
农花13号Nonghua 13	6.8c	73.48bc	56.24d	57.04cd	76.86cd	85.91b	85.83ab
农花16号Nonghua 16	3.3fg	57.59de	28.31g	44.83e	57.75ef	65.85d	58.92e
农花18号Nonghua 18	4.8e	68.34c	37.17f	51.49d	74.88cd	78.67bc	64.34d
农花19号Nonghua 19	7.4b	77.40b	62.49cd	61.91c	85.14b	91.75a	88.61ab
农花23号Nonghua 23	6.3cd	70.14bc	48.02e	53.43d	87.34b	78.99bc	81.30b
彩花7号Caihua 7	8.6a	87.29a	88.44a	82.63a	99.32a	91.03a	86.69ab
花育19号Huayu 19	7.2bc	76.83b	55.60d	52.84d	80.95c	76.60c	84.11b
花育20号Huayu 20	4.3ef	59.08d	35.82f	46.38de	56.37f	58.88de	59.81de
花育22号Huayu 22	8.2ab	87.01a	75.55b	77.81ab	89.56b	86.28ab	94.72a
花育32号Huayu 32	5.9cd	68.43c	46.61e	50.75d	64.46e	78.68bc	75.16c
铁花1号Tiehua 1	5.7d	68.62c	58.57d	61.14c	76.11cd	85.38b	86.28ab
铁花3号Tiehua 3	3.7f	52.87e	28.81g	45.84de	57.30ef	63.74d	61.45d
锦花5号Jinhua 5	5.0de	64.86cd	50.09de	52.31d	76.15cd	82.53b	69.51cd
阜花12号Fuhua 12	6.3cd	70.32bc	55.25d	63.10c	88.65b	93.34a	87.12ab
阜花18号Fuhua 18	2.7g	52.03e	25.22g	35.55f	41.22g	49.31f	45.55f
阜花23号Fuhua 23	5.5d	79.93b	44.11e	61.95c	76.12cd	82.78b	73.39c
四粒红Silihong	3.7f	62.98cd	34.43f	37.17ef	35.07h	55.72e	42.13f
冀油2号Jiyou 2	5.1de	67.13c	41.54ef	53.54d	67.94de	70.78cd	68.48cd
冀油9606 Jiyou 9606	2.7g	56.28de	28.23g	36.66ef	68.81d	65.51d	46.27f
唐油4号Tangyou 4	7.4b	75.61b	69.43c	62.23c	93.13ab	86.91ab	91.53a
远杂9102 Yuanza 9102	7.0bc	74.85bc	63.01cd	61.76c	76.86cd	83.84b	81.50b
粤油26号Yueyou 26	5.0de	67.43c	40.68ef	46.28de	71.49d	68.51cd	72.32c
粤油85号Yueyou 85	4.3ef	60.08cd	30.14fg	40.70e	59.49ef	77.89bc	70.24cd
白沙1016 Baisha 1016	5.5d	67.46c	52.91de	49.28d	60.21ef	86.65ab	71.01c
Y-7黑花生Black peanut Y-7	7.7b	72.86bc	70.11bc	60.09c	82.31bc	92.93a	84.75b

表中数字后的不同字母代表不同品种间在5%水平上差异显著。
Different letters after the numbers in the table represent the significant difference at the 5% probability level between different varieties.

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图6

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图6各形态指标测定值分布及相关性

PH: 株高; LA: 叶面积; SFW: 地上部鲜重; RFW: 地下部干重; SDW: 地上部干重; RDW: 地下部干重; CTG: 耐冷等级。^*和^**分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。
Fig. 6Distributions and correlations of the measured values of phenotypic traits

PH: plant height; LA: leaf area; SFW: shoot fresh weight; RFW: root fresh weight; SDW: shoot dry weight; RDW: root dry weight; CTG: cold tolerance grade. ^* and ^** mean significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.


2.3.3 低温胁迫下各形态指标的主成分分析 为了进一步明确低温胁迫下花生幼苗各形态指标的内在联系, 利用主成分分析法对7个观测指标进行综合分析(附表4和附表5), 根据各主成分的贡献率, 建立了花生耐冷性综合评价数学模型:

Y = 0.68X₁+0.38X₂+0.40X₃-0.40X₄-0.42X₅-0.26X₆+ 0.30X₇

其中, X₁~X₇分别代表株高、叶面积、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重和耐冷等级的标准化值。

Table S4
附表4
附表4各指标的特征值与累积方差贡献率
Table S4Eigenvalue and cumulative variance contribution rate on various indexes

成分 Component	初始特征值 Initial eigenvalues			提取载荷平方和 Extraction sums of squared loadings			旋转载荷平方和 Sum of squares of rotating loads
	合计 Total	方差 Variance (%)	累积 Accumulation (%)	合计 Total	方差 Variance (%)	累积 Accumulation (%)	合计 Total	方差 Variance (%)	累积 Accumulation (%)
X1	6.14	87.64	87.64	6.14	87.64	87.64	3.01	43.07	43.07
X2	0.34	4.91	92.56	0.34	4.91	92.56	2.37	33.92	76.99
X3	0.17	2.40	94.95	0.17	2.40	94.95	1.26	17.96	94.95
X4	0.15	2.07	97.03
X5	0.12	1.64	98.67
X6	0.08	1.10	99.77
X7	0.02	0.23	100.00

X₁: 株高标准化值; X₂: 叶面积标准化值; X₃: 地上部鲜重标准化值; X₄: 地下部鲜重标准化值; X₅: 地上部干重标准化值; X₆: 地下部干重标准化值; X₇: 耐冷等级标准化值。
X₁: Normalization value of plant height; X₂: Normalization value of leaf area; X₃: Normalization value of shoot fresh weight; X₄: Normalization value of root fresh weight; X₅: Normalization value of shoot dry weight; X₆: Normalization value of root dry weight; X₇: Normalization value of cold tolerance grade.

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Table S5
附表5
附表5旋转后的成分矩阵
Table S5Rotated feature matrix

性状 Trait	主成分1 Component 1	主成分2 Component 2	主成分3 Component 3
株高 Plant height	0.85
叶面积 Leaf area	0.75
地上部鲜重 Shoot fresh weight	0.77
地下部鲜重 Root fresh weight			0.93
地上部干重 Shoot dry weight		0.89
地下部干重 Root dry weight		0.75
耐冷等级 Cold tolerance grade	0.73

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将各指标的标准化值代入耐冷性综合评价模型, 得到各花生品种的耐冷性综合得分(图7), 有14个花生品种的综合得分为负值, 16个花生品种的综合得分为正值, 其中, 阜花18号、四粒红、冀油9606、铁花3号、农花16号和花育20号的综合得分均在-1以下, 为冷敏感型材料, 而彩花7号、农花5号、农花1号和花育22号的综合得分在1以上, 在苗期为耐冷型材料。

图7

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图730个花生品种幼苗期耐冷性的综合得分

Fig. 7Comprehensive scores of cold tolerance of 30 peanut cultivars at seedling stage

3 讨论

低温冷害是限制我国东北地区农业生产的主要非生物胁迫因素之一, 影响作物的整个生育进程^[14]。萌发期和幼苗期是植物生长发育过程中最脆弱而又十分重要的时期, 而东北地区十年九春寒, 春播时期遭遇的低温冷害轻者延缓作物种子萌发和幼苗生长发育^[15], 重者使大部分种子丧失发芽能力, 造成出苗不齐、苗势弱、出苗时间延长等后果, 最终导致大幅度减产^[16]。在大多数作物中, 有些品种不同生育期的耐冷性是一致的, 而有些品种不同生育期的耐冷性存在显著差异^[17,18]。因此, 在各生育时期对花生种质资源进行有效地耐冷性鉴定、筛选与利用对指导东北地区的花生生产至关重要。本研究以68个东北地区主栽的花生品种为试验材料, 分别在室内萌发期和幼苗期及田间对其耐冷性进行评价, 构建了花生耐冷性综合评价体系, 为我国高寒地区的花生种植提供品种参考。

植物的耐冷性是为适应低温环境而产生的一种生理反应, 同一物种的不同品种之间在耐低温性能上存在一定的差异^[19]。目前, 关于低温对花生生产的影响以及耐低温花生种质的筛选已有相关报道, 且大多集中在种子萌发期。陈昊等^[20]通过分析常温条件下(25℃)和冷胁迫条件下(2℃)花生种子萌发过程中的吸水状况, 证明了吸胀阶段种子2℃冷胁迫12 h能够更好地区分不同花生种质之间耐冷性的差异, 并利用该鉴定体系对64份花生种质的耐冷性进行鉴定。陶群等^[21]在萌发期设置2℃、-1℃和-4℃ 3个温度梯度, 对不同花生种质的耐冷性进行鉴定表明, -1℃处理12 h后种子活力显著降低, 影响发芽和出苗, 可作为花生萌发期耐冷性鉴定的条件。虽然前人对花生种子萌发期间的耐低温特性进行了有价值的研究, 但在处理条件和评价指标上仍未形成统一的标准, 因此, 确定适合大批量花生种质耐冷性评价的温度条件是花生耐冷性鉴定工作有效进行的前提。本研究以68个花生品种为试验材料, 根据田间播种后可能遭遇的冷害温度, 对吸胀后的花生种子分别在4℃、6℃、8℃和10℃的低温条件下处理7 d, 在常温下恢复7 d后以相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数和相对活力指数作为评价指标, 对花生品种的耐冷性进行鉴定表明, 4℃的低温处理对花生种子活力的影响较大, 大部分花生品种均处于较低的水平, 无法对其耐冷能力进行有效区分; 8℃和10℃的低温处理对花生种子的活力影响较小, 品种间的差异并不显著; 而6℃处理7 d后, 各种子活力指标均呈明显的正态分布, 品种间差异显著, 可以明确地将各花生品种的耐冷性进行分级排序, 因此, 6℃处理7 d可以作为大批量花生种质耐冷性鉴定的条件。

为了保证筛选出的耐低温种质适合于田间生产, 在田间自然条件下对其耐冷性进行进一步验证是十分必要的^[22]。本研究从室内萌发期筛选出的耐冷型、中间型和敏感型花生品种中各选取10个, 采用提前播种的方法, 对其耐冷性进行验证评价。为了探究早春低温导致的出苗时间延迟是否会造成后期产量的降低, 本研究除了将相对出苗率和出苗能力作为评价指标外, 还综合了产量构成因素, 结果表明, 不同播期之间以及同一播期不同品种之间的出苗情况和产量构成均存在显著差异。利用多重表型分析方法, 将室内萌发期筛选结果与田间验证结果进行比较发现, 2种环境下大部分花生品种的耐冷性表现一致, 但少数品种如四粒红和Y-7在2种环境条件下却表现出相反的结果, 在田间虽然出苗率较高, 但产量却较低, 不适合田间生产, 这也表明了在田间耐冷性评价中综合考虑产量构成因素是十分必要的。

花生除了在萌发出苗期易受低温冷害的威胁, 在出苗结束后也会遭遇瞬时低温冷害, 影响植株的生长和生存能力。植物在逆境条件下, 会通过改变自身的生长和形态特征如降低植株的高度、鲜重和干重等来适应这种逆境条件^[23], 通过调整自身生物量的分配来维持逆境条件下植株的存活和生长^[24]。靳亚楠^[25]以相对电导率、根长、株高、苗鲜重和苗干重作为评价指标, 对205份玉米材料的耐冷性进行鉴定表明, 相对苗鲜重和相对苗干重是较好的鉴定指标, 但不同品种不同指标对低温胁迫的反应不尽相同, 用某一单项指标很难全面准确地反映品种的耐冷实质, 采用多个指标对作物的耐冷性进行综合评价更为可靠。本研究以株高、叶面积、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重和耐冷等级作为鉴定指标, 采用相关性分析和主成分分析等综合分析方法对30个花生品种的耐冷性进行评价表明, 叶面积、地上部鲜重和耐冷等级与花生的耐冷性关系最为密切, 可以作为花生苗期耐冷性鉴定的指标。

4 结论

利用综合隶属函数分析、聚类分析和主成分分析等多元分析方法, 对68个花生品种萌发期、幼苗期和田间的耐冷性进行鉴定, 最终筛选出适合东北地区种植的在萌发期和幼苗期均耐冷的花生品种农花5号和冷敏感型花生品种阜花18号, 并建立了花生耐冷综合评价体系: 在萌发期, 6℃处理7 d适合作为大批量花生种质耐冷性鉴定的条件, 符合东北地区生产实际; 在幼苗期, 叶面积、地上部鲜重和耐冷等级与花生的耐冷性最相关, 可以作为花生苗期耐冷性快速鉴定的指标。

附表和附图 请见网络版: 1) 本刊网站 http://zwxb.chinacrops.org/; 2) 中国知网 http://www.cnki.net/; 3) 万方数据 http://c.wanfangdata.com.cn/Periodical-zuowxb.aspx。

参考文献 View Option 原文顺序
文献年度倒序
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被引期刊影响因子

[1] 国家统计局. 中国统计年鉴2019. 北京: 中国统计出版社, 2019.
[本文引用: 1]

National Bureau of Statistics. Statistical Yearbook. Statistical Yearbook of China 2019. Beijing: China Statistics Press, 2019 (in Chinese).
[本文引用: 1]

[2] 张高华, 于树涛, 王鹤, 王旭达. 高油酸花生发芽期低温胁迫转录组及差异表达基因分析
遗传, 2019, 41:1050-1059.
[本文引用: 1]

Zhang G H, Yu S T, Wang H, Wang X D. Transcriptome profiling of high oleic peanut under low temperature during germination
Hereditas, 2019, 41:1050-1059 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[3] Zhang H, Dong J, Zhao X, Zhang Y, Ren J, Xing L, Jiang C, Wang X, Wang J, Zhao S, Yu H. Research progress in membrane lipid metabolism and molecular mechanism in peanut cold tolerance
Front Plant Sci, 2019, 10:838.
DOIPMID [本文引用: 1]
Early sowing has been extensively used in high-latitude areas to avoid drought stress during sowing; however, cold damage has become the key limiting factor of early sowing. To relieve cold stress, plants develop a series of physiological and biochemical changes and sophisticated molecular regulatory mechanisms. The biomembrane is the barrier that protects cells from injury as well as the primary place for sensing cold signals. Chilling tolerance is closely related to the composition, structure, and metabolic process of membrane lipids. This review focuses on membrane lipid metabolism and its molecular mechanism, as well as lipid signal transduction in peanut () under cold stress to build a foundation for explicating lipid metabolism regulation patterns and physiological and molecular response mechanisms during cold stress and to promote the genetic improvement of peanut cold tolerance.

[4] 周亚峰, 许彦宾, 王艳玲, 李琼, 胡建斌. 基于主成分-聚类分析构建甜瓜幼苗耐冷性综合评价体系
植物学报, 2017, 52:520-529.
DOI [本文引用: 1]
为了构建甜瓜(Cucumis melo)种质耐冷性的评价体系并筛选耐冷种质, 以19份遗传背景差异明显的甜瓜种质为实验材料, 测定低温胁迫下幼苗的9个形态指标和8个生理指标, 利用主成分分析、聚类分析及回归分析等多元统计方法对各指标的耐冷系数(&#x003b1;值)进行综合评价。结果表明, 低温胁迫下甜瓜幼苗的形态和生理指标发生了明显的变化, 其&#x003b1;值的变异系数均大于10%, 生理指标的&#x003b1;值变化更为明显。利用主成分分析将原有的17个指标转换为7个独立的综合指标, 其累计贡献率达84.64%, 以此计算各种质的隶属函数值, 并以主成分的贡献率进行加权, 最终获得所有种质耐冷性的综合评价值(D值)。基于D值的聚类分析将所有种质按耐冷性强弱划分为3类, 其中Oujin为耐冷性最强的种质, Xujin1等11份种质具有中等耐冷性, Qiuxiang等7份种质耐冷性较弱。通过逐步回归分析建立了甜瓜幼苗耐冷性评价的数学模型: D=0.048+0.048POD- 0.119SOD+0.097PRO+0.042CRI+0.084RDW+0.206OFW。模型的预测精度大于93.0%。该耐冷性评价体系可广泛用于不同甜瓜种质耐冷性的快速鉴定和预测。
Zhou Y F, Xu Y B, Wang Y L, Li Q, Hu J B. Establishment of a comprehensive evaluation system for chilling tolerance in melon seedlings based on principal component analysis and cluster analysis
Chin Bull Bot, 2017, 52:520-529 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[5] 张瑞栋, 肖梦颖, 徐晓雪, 姜冰, 邢艺凡, 陈小飞, 李邦, 艾雪莹, 周宇飞, 黄瑞冬. 高粱种子对萌发温度的响应分析与耐低温萌发能力鉴定
作物学报, 2020, 46:889-901.
[本文引用: 1]

Zhang R D, Xiao M Y, Xu X X, Jiang B, Xing Y F, Chen X F, Li B, Ai X Y, Zhou Y F, Huang R D. Responses of sorghum hybrids to germination temperatures and identification of low temperature resistance
Acta Agron Sin, 2020, 46:889-901 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[6] 黄贺, 闫蕾, 吕艳, 丁晓雨, 蔡俊松, 程勇, 张学昆, 邹锡玲. 甘蓝型油菜发芽期低温耐性的评价与材料筛选
中国油料作物学报, 2019, 41:723-734.
[本文引用: 1]

Huang H, Yan L, Lyu Y, Ding X Y, Cai J S, Cheng Y, Zhang X K, Zou X L. Screening and evaluation of low temperature tolerance of rapeseed ( Brassica napus L.) at germination stage
Chin J Oil Crop Sci, 2019, 41:723-734 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[7] 张玮, 易拓, 唐维, 宋勇. 木薯耐寒性种质资源及其鉴定指标的筛选与综合评价
热带作物学报, 2019, 40(1):1-10.
[本文引用: 1]

Zhang W, Yi T, Tang W, Song Y. Selection and comprehensive evaluation of Cassava cold-resistant germplasm resources and identification indexes
Chin J Trop Crops, 2019, 40(1):1-10 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[8] 张笑笑, 潘映红, 任富莉, 蒲伟军, 王道平, 李玉斌, 陆平, 李桂英, 朱莉. 基于多重表型分析的准确评价高粱抗旱性方法的建立
作物学报, 2019, 45:1735-1745.
[本文引用: 1]

Zhang X X, Pan Y H, Ren F L, Pu W J, Wang D P, Li Y B, Lu P, Li G Y, Zhu L. Establishment of an accurate evaluation method for drought resistance based on multilevel phenotype analysis in sorghum
Acta Agron Sin, 2019, 45:1735-1745 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[9] 常博文, 钟鹏, 刘杰, 唐中华, 高亚冰, 于洪久, 郭炜. 低温胁迫和赤霉素对花生种子萌发和幼苗生理响应的影响
作物学报, 2019, 45:118-130.
[本文引用: 1]

Chang B W, Zhong P, Liu J, Tang Z H, Gao Y B, Yu H J, Guo W. Effect of low-temperature stress and gibberellin on seed germination and seedling physiological responses in peanut
Acta Agron Sin, 2019, 45:118-130 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[10] 吕建伟, 马天进, 李正强, 陈锋, 姜慧芳. 花生种质资源出苗期耐低温性鉴定方法及应用
花生学报, 2014, 43(3):13-18.
[本文引用: 1]

Lyu J W, Ma T J, Li Z Q, Chen F, Jiang H F. Identification method of low temperature tolerance on peanut germplasm resources in emergence stage and its application
J Peanut Sci, 2014, 43(3):13-18 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[11] 唐月异, 王传堂, 高华援, 凤桐, 张树伟, 王秀贞, 张建成, 禹山林. 花生种子吸胀期间耐低温性及其与品质性状的相关研究
核农学报, 2011, 25:436-442.
[本文引用: 1]

Tang Y Y, Wang C T, Gao H Y, Feng T, Zhang S W, Wang X Z, Zhang J C, Yu S L. Low Temperature tolerance during seed imbibition and its relationship to main quality traits in peanut
J Nucl Agric Sci, 2011, 25:436-442 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[12] 陈小姝, 刘海龙, 王绍伦, 杨富军, 高华援, 孙晓苹, 李春雨, 吕永超, 朱晓敏, 宁洽, 周玉萍. 花生发芽至苗期耐低温性的鉴定及评价
东北农业科学, 2019, 44(1):12-17.
[本文引用: 1]

Chen X S, Liu H L, Wang S L, Yang F J, Gao H Y, Sun X P, Li C Y, Lyu Y C, Zhu X M, Ning Q, Zhou Y P. Identification and evaluation of cold resistance of peanut during germination and seedling period
J Northeast Agric Sci, 2019, 44(1):12-17 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[13] 潘铜华, 王云龙, 杨俊伟, 习林杰, 丁娟娟, 张静, 邹志荣. 蔬菜幼苗叶面积快速测定方法筛选与优化
中国蔬菜, 2018, (8):64-69.
[本文引用: 1]

Pan T H, Wang Y L, Yang J W, Xi L J, Ding J J, Zhang J, Zou Z R. Screening and optimization of rapid measurement method for leaf area of vegetable seedlings
China Veget, 2018, (8):64-69 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[14] 何学敏, 刘笑, 殷红, 游松财. 1986-2015年中国东北地区主要农业气象灾害变化特征
沈阳农业大学学报, 2019, 50:392-398.
[本文引用: 1]

He X M, Liu X, Yin H, You S C. Characteristics of major agricultural meteorological disasters in northeast China from 1986 to 2015
J Shenyang Agric Univ, 2019, 50:392-398 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[15] Li M, Sui N, Lin L, Yang Z, Zhang Y. Transcriptomic profiling revealed genes involved in response to cold stress in maize
Funct Plant Biol, 2019, 46:830-844.
DOIURL [本文引用: 1]

[16] Shen X, Liu B, Xue Z, Jiang M, Lu X, Zhang Q. Spatiotemporal variation in vegetation spring phenology and its response to climate change in freshwater marshes of northeast China
Sci Total Environ, 2019, 666:1169-1177.
DOIURL [本文引用: 1]

[17] 何洋, 刘洋, 方宝华, 何小娥, 杨坚, 滕振宁, 张玉烛. 不同生育期温度逆境处理对早稻产量的影响
中国农学通报, 2016, 32(24):18-24.
[本文引用: 1]

He Y, Liu Y, Fang B H, He X E, Yang J, Teng Z N, Zhang Y Z. Effect of temperature on early rice yield at different growth stages
Chin Agric Sci Bull, 2016, 32(24):18-24 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[18] 李霞, 戴传超, 程睿, 陈婷, 焦德茂. 不同生育期水稻耐冷性的鉴定及耐冷性差异的生理机制
作物学报, 2006, 32:76-83.
[本文引用: 1]

Li X, Dai C C, Cheng R, Chen T, Jiao D M. Identification for cold tolerance at different growth stages in rice ( Oryza sativa L.) and physiological mechanism of differential cold tolerance
Acta Agron Sin, 2006, 32:76-83 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[19] Ding Y, Shi Y, Yang S. Advances and challenges in uncovering cold tolerance regulatory mechanisms in plants
New Phytol, 2019, 222:1690-1704.
DOIURL [本文引用: 1]

[20] 陈昊, 徐日荣, 陈湘瑜, 张玉梅, 胡润芳, 蓝新隆, 唐兆秀, 林国强. 花生种子萌发吸胀阶段冷害抗性的鉴定及耐冷种质的筛选
植物遗传资源学报, 2020, 21:192-200.
[本文引用: 1]

Chen H, Xu R R, Chen X Y, Zhang Y M, Hu R F, Lan X L, Tang Z X, Lin G Q. Identification of imbibitional chilling injury resistance for peanut and screening of imbibitional chilling-tolerance germplasm
J Plant Genet Resour, 2020, 21:192-200 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[21] 陶群, 张晓军, 王月福, 赵长星, 王铭伦. 低温对花生种子发芽及幼苗生长的影响
花生学报, 2014, 43(1):24-27.
[本文引用: 1]

Tao Q, Zhang X J, Wang Y F, Zhao C X, Wang M L. Effects of low temperature on seed germination and seedling growth of peanut
J Peanut Sci, 2014, 43(1):24-27 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

[22] Li Q, Byrns B, Badawi M A, Diallo A B, Danyluk J, Sarhan F, Laudencia-Chingcuanco D, Zou J, Fowler D B. Transcriptomic insights into phenological development and cold tolerance of wheat grown in the field
Plant Physiol, 2018, 176:2376-2394.
DOIURL [本文引用: 1]

[23] Körner C. Plant adaptation to cold climates
F1000 Res, 2016, 5(F1000 Faculty Rev):2769.
DOIURL [本文引用: 1]

[24] Falster D S, Westoby M. Plant height and evolutionary games
Trends Ecol Evol, 2003, 18:337-343.
DOIURL [本文引用: 1]

[25] 靳亚楠. 玉米苗期耐冷性评价及禾本科COLD1蛋白功能与进化分析
沈阳农业大学博士学位论文,辽宁沈阳, 2019.
[本文引用: 1]

Jin Y N. Evaluation of Maize (Zea may L.) Cold Tolerance at Seedling Stage, and Functional and Evolutionary Analyses of Crops COLD1 Proteins
PhD Dissertation of Shenyang Agricultural University, Shenyang, Liaoning, China, 2019 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]