一种用于评价植物抗逆性的方法

本发明涉及一种评价方法，特别涉及一种用于评价植物抗逆性的方法。

背景技术：

1、一般来说，植物在生长发育的过程中，会受到很多不利因素的影响，这些不利的因素包括盐碱、低温、干旱以及高温等极端环境，这些极端环境统称为逆境。有一部分植物能经受住逆境的考验，产生了抵御恶劣环境的能力，表现为植物的抗逆性。植物抗逆性即植物对逆境或者各种胁迫因子的抵抗能力，对植物适应不利环境有着重要作用。

2、目前，在植物的抗逆性鉴定中多采用隶属函数法进行评价其抗逆性的强弱，如对小麦的耐盐性、抗旱性、耐热性等的评价。然而，隶属函数法需要首先对试验数据进行主成分分析，然后计算各指标的隶属函数值及其权重，从而得到综合评价值。一般情况下主成分因子含义并不明确，隶属函数法整个评价过程及步骤较为繁琐复杂，且不直观。因此，有必要研发一种简单、直观以及高效有效的评价方法。

技术实现思路

1、本发明之一提供了一种用于评价植物抗逆性的方法，其包括如下步骤：

2、1)确定待评价植物的至少两个抗逆性指标；

3、2)将所述待评价植物置于所述抗逆性环境中进行处理作为抗逆性处理，并以所述待评价植物在非抗逆性环境中进行处理作为对照处理；

4、3)统计所述待评价植物在经抗逆性处理后的抗逆性指标数据，统计所述待评价植物在经对照处理后的抗逆性指标数据；

5、4)对经抗逆性处理后的所述待评价植物的每一项抗逆性指标的数据平均化，得到所述待评价植物的抗逆性处理的每一项抗逆性指标平均值，对经对照处理后的所述待评价植物的每一项抗逆性指标的数据平均化，得到所述待评价植物的对照处理的每一项抗逆性指标平均值；

6、5)基于所述待评价植物的抗逆性处理的每一项抗逆性指标平均值和所述待评价植物的对照处理的每一项抗逆性指标平均值，获得所述待评价植物的相应的抗逆性指标的相对值；

7、6)将所述待评价植物的每一项抗逆性指标的相对值转换为所述待评价植物的每一项抗逆性指标的正态分布化数值；

8、7)将所述待评价植物的每一项抗逆性指标的正态分布化数值转换为所述待评价植物的每一项抗逆性指标的尺度转换数值；

9、8)基于所述待评价植物的每一项抗逆性指标的尺度转换数值计算偏离所述尺度转换数值的理论最大值的距离累积数值a1，以及偏离所述尺度转换数值的理论最小值的距离累积数值a2；

10、9)基于a1和a2来确定偏离所述尺度转换数值的理论最小值的程度，进而量化所述待评价植物的抗逆性能力；其中，偏离所述尺度转换数值的理论最小值越远，则所述抗逆性越强；和/或偏离所述尺度转换数值的理论最大值越近，则所述抗逆性越强。

11、在一个具体实施方式中，在步骤5)中，基于公式1)来计算相对值，

12、mij＝xijt/xijck                                         1)

13、其中，mij为待评价植物i的抗逆性指标j的相对值，xijt为抗逆性处理的待评价植物i的抗逆性指标j的平均值，xijck为对照处理的待评价植物i的抗逆性指标j的平均值。

14、在一个具体实施方式中，在步骤6)中，基于公式2)将所述待评价植物的每一项抗逆性指标的相对值转换为所述待评价植物的每一项抗逆性指标的正态分布化数值，

15、

16、其中，yij为待评价植物i的抗逆性指标j的正态分布化数值，mij为待评价植物i的抗逆性指标j的相对值，为所有的待评价植物的抗逆性指标j的相对值的平均值，s-j为所有的待评价植物的抗逆性指标j的相对值的标准差。

17、在一个具体实施方式中，在步骤7)中，基于公式3)将所述待评价植物的每一项抗逆性指标的正态分布化数值转换为所述待评价植物的每一项抗逆性指标的尺度转换数值，

18、

19、uij为待评价植物i的抗逆性指标j的尺度转换数值；yij为待评价植物i的抗逆性指标j的正态分布化数值；ymin(j)和ymax(j)分别为所有的待评价植物的抗逆性指标j的最小正态分布化数值和最大正态分布化数值。

20、在一个具体实施方式中，在步骤8)中，基于公式4)计算所述待评价植物的每一项抗逆性指标的尺度转换数值偏离所述尺度转换数值的理论最大值的距离累积数值a1，

21、a1i＝∑|uij(max)-uij|                              4)

22、其中，a1i为待评价植物i的所有的抗逆性指标的尺度转换数值偏离理论最大值的距离累积数值，uij(max)＝1，uij为待评价植物i的抗逆性指标j的尺度转换数值；

23、以及

24、基于公式5)计算所述待评价植物的每一项抗逆性指标的尺度转换数值偏离所述尺度转换数值的理论最小值的距离累积数值a2，

25、a2i＝∑|uij-uij(min)|                            5)

26、其中，a2i为待评价植物i的所有的抗逆性指标的尺度转换数值偏离理论最小值的距离累积数值，uij(min)＝0，uij为待评价植物i的抗逆性指标j的尺度转换数值。

27、在一个具体实施方式中，在步骤9)中，基于公式6)来确定所述待评价植物偏离其尺度转换数值的理论最小值的程度，

28、

29、ci为待评价植物i偏离其理论最小值uij(min)的程度，a1i为待评价植物i的所有的抗逆性指标的尺度转换数值偏离理论最大值的距离累积数值，a2i为待测试材料i的所有的抗逆性指标的尺度转换数值偏离理论最小值的距离累积数值。

30、在一个具体实施方式中，所述抗逆性选自耐盐性、抗旱性、抗寒性和耐热性等其他非生物胁迫耐性中的一种。

31、在一个具体实施方式中，所述耐盐性的耐盐指标包括发芽率、芽长、根长、芽鲜重和根根鲜重；所述抗旱性的抗旱指标包括发芽势、发芽率、发芽指数、根长和苗高等；所述抗寒性的抗寒指标包括冻害率、分蘖数和次生根数等；所述耐热性的耐热指标包括渗漏率、热伤害度、热致死时间等。

32、在一个具体实施方式中，所述待评价植物为小麦、大豆、玉米、高粱、谷子和水稻等中的一种。

33、在一个具体实施方式中，当所述抗逆性为耐盐性时，所述抗逆性环境为盐溶液环境，所述非抗逆性环境为水环境。

34、在一个具体实施方式中，当ci值小于0.5时，说明待评价植物的抗逆性偏弱，当ci值大于0.5时，说明待评价植物的抗逆性偏强。

35、在一个具体实施方式中，所述方法还包括步骤9)后的步骤10)，当待评价植物的品种有n个时，采用k-均值聚类方法对待评价植物的各个品种的ci值进行聚类，设置聚类数目n，其中n＜n且最大为5，其中，聚类数目n表示划分的抗逆性级别的数量。

36、在一个具体实施方式中，当n≥5，且n＝5时，划分的抗逆性级别为5，从大到小依次为髙耐、耐受、中耐、敏感和高感。

37、此外，需要指出的是，例如本发明的示例小麦萌发期耐盐鉴定时筛选的指标如芽长、根长、发芽率、芽鲜重、根鲜重均表现为指标值越大，其耐盐性越好，具有同趋势性。对于其他抗逆性指标，如果不具有同趋势性，则需要进行相应转换，以使计算指标具有相同的变化趋势。例如，如有的抗逆性指标表现为越小越好，则一般将其进行倒数转换，变化成为越大越好，以使和其他具有越大越好的指标具有同趋势性。

38、本发明的有益效果：

39、(1)本发明的方法各步骤紧密衔接、环环相扣、涵义清楚，其结果与现有方法较为一致且易于解释。

40、(2)本发明的方法消除了各抗逆性指标的量纲，将数据进行了正态分布化和尺度转换，同时获得理论最小值和理论最大值，有利于后续统计计算和结果解释。

41、(3)本发明的方法通过excel、spss或r语言均能实现相关运算，比现有技术方法更为简便直观。而现有技术中的隶属函数法中的各主成分因子的专业涵义不易把握，甚至找不到其专业意义，且计算步骤较为繁琐，使用时也需要试验人员具有基本的统计学基础。

42、(4)本发明的方法中的尺度转换数值的理论最小值和理论最大值分别为0和1，也就是待评价植物的抗逆性程度的最差状态和最好状态，因此，可以通过求解待评价植物偏离最差状态的程度来确定其抗逆性，偏离程度越大，其抗逆性越强。