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耐低钾马铃薯品种的筛选与评价

刘寅笃, 脱军康, 李成举, 张锋, 张春利, 张莹, 王云姣, 范又方, 姚攀锋, 孙超, 刘玉汇, 刘震, 毕真真, 白江平

植物学报 2024, 59 (1): 75-88. DOI: 10.11983/CBB23016

摘要（202）

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土壤缺钾严重降低了我国马铃薯(Solanum tuberosum)的产量。而不同品种马铃薯对低钾的响应差异较大。因此, 采用耐低钾马铃薯品种可通过提高钾素利用效率减少钾肥施用量, 成为我国农业可持续发展和绿色发展的重要途径。该研究对30个马铃薯品种在正常钾处理(202.5 kg∙hm^-2 K₂O)和低钾处理(0 kg∙hm^-2 K₂O)下的17个指标进行测定, 并对9个代表性指标, 包括叶面积指数、根冠比、茎叶干质量、根干质量、单株产量、单株大薯产量、单株小薯产量、块茎干质量和块茎钾积累量进行后续分析。结果表明, 在低钾条件下, 各项指标均有不同程度的下降。主成分分析表明, 这9个指标可转换为4个独立的综合指标, 累计贡献率达87.1%。根据综合评价值(D值)和聚类分析, 将30个品种分为6类, 其中第1类为高度耐低钾品种, 包括Lucinda、Favorita、Kexin1、Xisen6、Xingjia2、Helan15和Chuanyin2, 第2类为中度耐低钾品种, 包括Longshu20、Dingshu3、Jizhang12(W)、Jiuen1、Longshu19和Jizhang12(Y)。此外还建立了耐低钾性评价回归模型Y= -0.595+0.247X₅+0.155X₄+0.138X₃+0.167X₈+0.088X₁+0.081X₆+0.097X₉+0.053X₂(R²=0.999, P=0.000), 利用回归方程对30个品种的估计精度均在90%以上。在低钾条件下, 可利用单株产量、根干质量、茎叶干质量、块茎干质量、叶面积指数、单株大薯产量、块茎钾积累量和根冠比快速鉴定耐低钾马铃薯品种。

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图1 30个马铃薯品种聚类图

正文中引用本图/表的段落

为综合评价不同品种马铃薯的耐低钾性, 采用欧氏距离平方法及系统聚类法对D值进行系统聚类分析(图1), 将30个品种划分为6类。第1类为Lucinda、Favorita、Kexin1、Xisen6、Xingjia2、Helan15和Chuanyin2, 属于高度耐低钾型; 第2类为Longshu20、Dingshu3、Jizhang12(W)、Jiuen1、Longshu19和Jizhang12(Y), 属于中度耐低钾型; 第3类为Dingshu4和Heijingang, 属于一般耐低钾型; 第4类为Xuechuan8、Longshu14、Longshu3、Qingshu10、Qingshu9、Lishu6和Longshu10, 属于低钾一般敏感型; 第5类为Zhuangshu3、L0109-4、Longshu22和Longshu7, 属于低钾中度敏感型; 第6类为Xindaping、Atlantic、Huasong7和Dingshu6, 属于低钾高度敏感型。

通过聚类分析将30个马铃薯品种划分为6大类: 高度耐低钾型、中度耐低钾型、一般耐低钾型、低钾一般敏感型、低钾中度敏感型及低钾高度敏感型(图1)。鉴于此, 在我国不同马铃薯主产区选择种植不同的耐低钾马铃薯品种, 将从根本上解决土壤钾缺乏问题。综合前人研究结果及本研究结论, 可在我国北方一作区(黑龙江、内蒙古、甘肃、河北北部、陕西、宁夏及青海等地)缺钾土壤上种植Dongnong310 (史佳文等, 2019)、Gaoyuan7 (韩新爱等, 2007)、Favorita、Longshu20、Xisen6、Lucinda、Chuanyin2、Jizhang12(Y)、Jizhang12(W)、Jiuen1、Longshu19、Kexin1和Dingshu3等耐低钾品种; 在中原二作区(山东、江苏、江西、河北南部和河南等地)缺钾土壤上种植Helan15、Favorita、Xingjia2、Xisen6及Jiuen1等耐低钾品种; 在我国南方冬作区(广东、广西及福建等省)缺钾土壤上种植Favorita、Xingjia2和Jiuen1等耐低钾品种; 在我国西南混作区(四川、贵州和云南等省)缺钾土壤上种植C19、Lishu6、Huayu5和Zhengshu5等高效耐低钾型品种(罗兰等, 2021; Deng et al., 2021)以及Xingjia2和Xisen6等耐低钾品种。研究表明, Kexin1为高度抗旱材料(赵媛媛等, 2018), Dongnong310、Jizhang12(Y)、Jizhang12(W)和Favorita均为中度抗旱材料(王燕等, 2016; 杜培兵等, 2019; 于国红等, 2022)。因此, 一方面可在土壤钾素与水分均缺乏的地区种植这类耐低钾且抗旱的品种, 以缓解土壤钾素缺乏与水分不足的不利影响; 另一方面此类品种含有丰富的抗性遗传资源, 后续可对其进行深入研究, 发掘相关抗性基因, 构建双抗调控网络, 解析耐低钾及抗旱分子机制。

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