气候变化和缺水是影响干旱地区作物生产的最重要因素。芝麻(芝麻长度)是非常古老的油料作物在干旱和半干旱地区栽培，因此其生产力在干旱条件下受到限制，这使得选择和开发耐旱品种势在必行。本研究旨在评估11个M对干旱胁迫的反应4芝麻突变体，除了它们的两个野生型亲本之外，在两种截然不同的环境中培育。与对照相比，在田间条件下，通过将灌溉供水量减少一半来施加干旱胁迫。测量/计算了生理特性和各种干旱指数。对所有数据进行方差分析和算术平均非加权成对分组法(UPGMA)以将基因型分类为干旱敏感或耐旱。基因型对水分状况和环境的反应存在显著差异。总的来说，在水分胁迫下，脯氨酸内容和气孔阻力显著增加，而叶绿素含量、种子产量和相对含水量在胁迫植物中显著降低。干旱指数揭示了基因型之间的实质性差异，其中耐受的基因型得分最高。此外，相关分析显示了生理特性和干旱指数之间的显著关联。根据调查的所有性状/指数，发现突变体‘US1-2’对干旱非常敏感，尽管它在全灌溉条件下表现最好。相反，突变品系‘ML2-37’和‘ML2-37’证明是高度耐旱的，因此，它们可以作为优良品系处理种质用于开发适应干旱和半干旱地区的适应性品种，在这些地区灌溉水是一个限制因素。这项工作是对芝麻研究的重大贡献耐旱性并在全球气候变化的背景下为这种作物提供了光明的前景。
干旱是全球农业生产面临的最大挑战，随着气候变化，这一问题正在逐步恶化。特别是在干旱和半干旱地区，作物生长和生产力主要受到土壤缺水的影响[1].芝麻(芝麻长度)是一个古老的油料作物在这些地区广泛种植的2].其种子富含油(> 50%)，不饱和脂肪酸含量高必需脂肪酸和低含量的饱和脂肪酸、蛋白质(> 20%)、碳水化合物(> 20%)、可消化纤维(> 9%)、芝麻素、芝麻酚等天然抗氧化剂[3].尽管与其它油籽作物相比，它对缺水的耐受性相对较高，芝麻籽生产力和质量仍然受到高度干旱压力的负面影响[[4], [5], [6]].特别是，严重或长期干旱通过降低植株密度、每株植株的蒴果数量和种子重量对芝麻产量产生不利影响。

植物对干旱的反应过于复杂，取决于各种因素，包括胁迫的时间、频率、持续时间和强度，以及基因型、环境及其相互作用[7].因此，培育抗旱芝麻种质将是一个难以实现的目标[8].然而，为了筛选耐旱栽培品种，通常采用两种方法:(I)基于种子产量的直接选择，和(ii)与种子产量相关的次要性状(形态、生理和生化)的间接选择耐旱性与最终种子产量密切相关8].事实上，形态、农艺和生理性状的结合使用可以促进耐旱基因型的选择9].植物与水的关系在很大程度上取决于几个生理特征，包括相对含水量(在耐盐植物中保持较高的含水量)和水分积累脯氨酸 [2,3,9].此外，还提出了几个基于种子产量的指标来评价和选择胁迫条件下的耐旱基因型[10], [11], [12]].这些指数包括几何平均生产力(GMP)、应力敏感指数(SSI)、平均生产力(MP)、应力耐受指数(TOL)、屈服稳定性指数(YSI)和应力耐受指数(STI) [[13], [14], [15]].在以前的研究中，这些指标已经成功地用于鉴定不同作物的耐旱基因型[8,11,14].

在气候变化的背景下，用最少的水供应确保高生产力是芝麻育种的主要目标之一。因此，在干旱地区发展芝麻栽培，有必要选择耐旱、节水的品种。由于气候变化，干旱正在成为摩洛哥的一个结构性因素，限制了农作物的产量[16].在这个国家，芝麻在旱季(夏季)种植，作为次要的收获作物，它得到充分灌溉，以确保其整个生命周期的水需求。然而，这种作物的种植面临着许多挑战，如缺水、干旱、次优农业做法、低产品种、虫害和疾病易感性[17].为了应对这些挑战，一个变异发生育种计划最近启动了。第一，宽遗传多样性是由化学诱变(EMS)在芝麻种质中诱导产生的18].然后，对有希望的突变体进行表征，并从M1至M3几代人。我们之前对11个突变体及其两个野生型亲本在萌发期间的干旱条件下的评估研究结果(体外M2和M3代)和期间开花(在M的罐中3代)表明，4个芝麻突变体即‘ML2-10’、‘ML2-5’、‘ML2-37’和‘ML2-72’对严重的水分胁迫具有耐受性5,19].然而，所有这些突变品系应在田间条件下进行评估，以确认这四个品系的耐旱性和稳定性。因此，本研究旨在评估这些突变体的表现和行为4根据生理特征和胁迫指数，在两种不同环境的水分胁迫田间条件下，从营养期到成熟期的世代。

2. 材料和方法
2.1. 实验场地和气候条件
这项研究在两个不同的环境中进行，即Taoujdate (E1)和Afourare (E2)。第一个环境(E1)相当于位于摩洛哥哈杰卜省(西经2° 13′00″北纬6° 30′00″)的INRA实验站。该站海拔550米，以大陆性气候和粘土、棕色石灰质和冲积土壤为特征。第二个(E2)是位于贝尼-迈拉尔省(北纬33° 55′59″，西经5° 16′28″)的实验站Afourare。这个网站的特点是慢性淋溶土土壤，半干旱气候，海拔446米。实验期间记录的气候数据(图一)是从自动化气象站在两个实验地点。

Fig. 1
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图一. E1和E2两种环境在种植周期内的气候数据。

2.2. 植物材料
本研究共利用了13个芝麻基因型，包括11个有希望的突变株系(M4)和他们的两个野生型父母。中提供了所研究基因型的详细描述表1。突变体是在2019年通过用两种浓度(0.5%和1%)处理摩洛哥芝麻(对照品种，ML13)和外国品种(US06)的种子开发的甲烷磺酸乙酯(EMS)5小时[18].这芝麻籽然后种植获得M1并为后代选择所需的突变体。在M3选择了11个表现出有益和有趣性状的突变株系进行这项研究。某些突变体在M2和M3世代，包括耐旱性在萌发阶段，在体外条件下[19]，以及开花阶段，在盆栽条件下[5]，并改善了营养属性[20].

表1. 所研究的13个芝麻基因型(11个突变品系及其两个野生型亲本)的主要表型、生理和营养特性。

线    起源    特征
ML13 '    摩洛哥本地栽培品种    亲本(对照栽培品种)，高植株，每株小蒴果数量少，米色种子，高碳水化合物含量，小蒴果，萌发期间中等耐旱性
ML2-10 '    由EMS开发-来自ML13的诱变    植株高大，分枝多，蒴果小，种子褐色，蛋白质含量高，发芽时耐旱
ML2-37 '    高大的植物，高分枝，褐色种子，高酚含量，在发芽和开花阶段耐受严重干旱
ML2-5 '    植株高大，分枝多，蒴果小，种子褐色，蛋白质含量高，发芽时耐旱
ML2-68 '    植株高大，分枝多，晚熟，种子灰色，总酚含量低，蛋白质含量高
ML2-72 '    植株矮小，分枝少，开花晚，种子褐色，碳水化合物含量低，花期耐旱
US06 '    美国的加入    亲本(对照栽培品种)，植株矮小，无分枝，大蒴果，白色种子，高蛋白含量，萌发期间对干旱敏感
US1-2 '    通过US06的诱变开发    植株矮小，无分枝，每株蒴果数量高，种子白色，类黄酮和花青素含量高
US1-3 '    植株矮小，不分枝，蒴果大，每株蒴果数少，早熟，种子白色
US1-DL '    植株高大，分枝多，开花晚，种子白色，灰分、糖和碳水化合物含量高
US2-1 '    植株矮小，每株蒴果数高，早熟，种子白色，类黄酮含量高
美国2-6英尺    植株矮小，不分枝，开花早，成熟早，种子黑色，酚类和木脂素含量高，对干旱敏感
US2-7 '    植株矮，分枝少，每株蒴果数高，种子白色，粗纤维和类黄酮含量高
2.3. 灌溉处理
根据在摩洛哥芝麻农民中进行的调查结果估计，本研究中应用的累积水量为510毫米/周期。这是这个国家最大的芝麻生产区——塔德拉的农民通常采用的做法的平均值(未公布的数据)。这与布雷马和迪乌夫的发现是一致的21世卫组织报告称，非洲干旱地区芝麻需水量为440-600毫米/周期。从植物的营养期(四对叶片)开始施加水分胁迫，直到植物生理成熟。考虑了两种水情:完全或充分灌溉(FI)和亏缺灌溉(限制灌溉，RI)。为了成功地移植幼苗，每个处理进行两次平均40.45毫米的初始灌溉(表2).在该周期的其余时间里，RI平均获得12.68mm/次灌溉量，使得累积量约为260mm/周期，或FI供水量的50%。FI和RI处理的所有植物每三天浇水一次，直到它们达到生理成熟。为了确保良好的水管理，滴灌系统使用配有2升高滴头的聚乙烯管(直径16毫米，4巴)−1。两个管道，即每株植物两个滴头，用于FI，仅用于RI(每株植物一个滴头)。从田间滴头测得的实际平均流速为1.6升/小时−1连续滴注2小时后，计算的均匀系数(UC)为92.71%。

表2. 在两种环境中为每种类型的处理提供的水状态(mm/灌溉)。

空单元格    水情(毫米)
植物受胁迫    未受胁迫的植物
灌溉    Taoujdate    Afourare    Taoujdate    Afourare
1a    42.38    39.10    40.94    39.22
2a    41.26    40.32    40.26    40.97
3    11.94    12.90    30.93    31.29
4    12.16    12.64    31.04    30.76
5    12.87    12.79    30.86    31.06
6    12.31    12.56    30.21    30.58
7    12.38    13.14    31.80    30.80
8    12.74    13.03    30.50    31.56
9    13.01    13.30    31.13    30.13
10    12.79    12.22    30.21    31.96
11    12.45    13.05    30.01    31.61
12    12.38    12.38    31.13    30.33
13    12.38    12.31    31.21    29.75
14    13.65    13.01    30.52    31.53
15    12.28    12.80    31.08    31.08
16    12.90    12.90    29.86    30.30
总毫米数    259.88    260.45    511.69    512.93
a
这两次灌溉在移栽后三天进行。

2.4. 实验设计和作物管理
该实验使用随机完全区组设计(RCBD)进行，在E1和E2环境中重复两次。研究了两个因素:基因型(13个水平，即11个突变体和2个野生型亲本)和水分状况(完全灌溉或FI和限制灌溉或RI)。FI地块和RI地块之间由2米的缓冲带隔开，以避免水从FI向RI横向移动的任何可能影响。为了确保它们适当的生长，并因此允许可靠的观察，所有基因型的种子预先在2021年5月17日在E1和2021年5月27日在E2在温室条件下播种在填充有泥炭的育苗土块中。在两对叶子的阶段，对于每种水分状况，将每种基因型的幼苗转移到田里，分成两行，长2米，间隔60厘米，株间间隔15厘米。成熟植株于2021年10月2日在E1收获，于2021年10月6日在E2收获。根据朗廷[22].

2.5. 测量的生理特征
从三个取样植物的顶端数起的第三对叶子用于评估两种水分状况处理的所有生理参数。根据Ebrahimian等人描述的公式计算叶中的相对含水量(RWC，%)4]. 气孔阻力使用AP4 DELTA-T装置测定s·cm-1中的(SR)孔隙度仪来自英国剑桥。来自法国Garches的SPAD-502 plus ES BIO-TESTS ET INDUSTRIES仪器用于估计叶绿素含量(CC，SPAD单位)。为了脯氨酸测定，每个基因型和处理(来自胁迫和未胁迫植物的冠层中部)在种子灌浆阶段收集三片新鲜叶片，并立即冷冻干燥和处理，如Bates等人所述[23].

2.6. 基于产量的选择指数
两行的植物(1.2米2)来测量每公顷的种子产量。根据以下公式，基于每株植物的种子产量计算胁迫指数:

生产率的几何平均数(GMP) [10]; .

平均生产率[24] ; 下院议员= (Yp + Ys) /2。

压力敏感性指数[25];小规模集成(电路)(Small Scale Integration)= [(1- (Ys/Yp)/(1-)].

压力耐受指数[10] ; 性传播感染 = .

耐受指数[26] ; .

产量稳定性指数(YSI) [27]; 黄泉仪器公司= (Ys/Yp)其中:Yp是给定基因型在非胁迫条件下的种子产量；Ys是非充分灌溉条件下给定基因型的种子产量；作为所有基因型在非胁迫环境中的平均种子产量；和是所有基因型在非充分灌溉条件下的平均种子产量。

2.7. 统计分析
收集的数据经过多变量分析使用SPSS(第28版，美国伊利诺伊州芝加哥)进行方差分析。在显著主效应的情况下，使用邓肯检验(p ≤ 0.05)进行多重比较，以分离同质基因型组。为了估计所有研究性状之间的关联，进行了皮尔逊相关分析。采用生理性状和胁迫指数的平均值进行系统聚类，旨在基于算术平均值的未加权配对分组法(UPGMA)对基因型进行排序。

3. 结果
3.1. 水分亏缺对种子生理特性和产量的影响
的结果多变量分析方差，表示为表3，表明基因型(G)、水分状况(WR)及其互作对叶绿素含量(CC)、脯氨酸含量(PRO)、相对含水量(RWC)有显著和显著的影响。气孔阻力(SR)和种子产量。类似地，位置(环境)以及位置×基因型和水情×环境×基因型之间的交互作用对所研究的所有性状都有显著影响。所评价的13个基因型对不同环境中的水分状况有不同的反应，表明它们具有较高的水分利用效率遗传多样性暗示着找到耐旱遗传资源的可能性。

表3. 在两种环境和两种水分条件(FI和RI)下，对13个芝麻基因型的生理性状和种子产量进行方差分析(均方和差异显著性水平)。

变异的来源    df    抄送    专业人员    RWC    立体弧度    产量
基因型(G)    12    335.055***    4.056***    754.894***    11.136***    18.582***
水情(WR)    1    7614.864***    154.631***    55979.42***    947.262***    868.190***
环境(E)    1    109.979**    6.456***    1569.391***    22.175***    0.121
WR x G    12    136.322***    3.306***    709.190***    7.530***    20.647***
埃克斯克    12    56.070***    0.171***    104.677***    1.993***    6.299***
WR x工程公司    12    56.485***    0.144***    75.916***    0.812***    3.36***
错误    206    9.531    0.008    12.103    0.044    12.180
df，自由度；CC，叶绿素含量；PRO，叶片中的脯氨酸含量；RWC，叶片相对含水量；SR，气孔阻力。* * * *:分别在P < 0.01和P < 0.001处有显著差异。


在水分充足的条件下生长的植物表现出最高的叶绿素含量(CC)(图2).然而，在水分胁迫条件下，所有基因型的CC显著下降。值得注意的是，突变体‘ML2-5’、‘ML2-72’和‘ML2-37’在RI条件下表现出最低的CC减少量(< 11%)，表明它们对干旱具有恢复力。相比之下，“US2-7”、“ML2-10”和“US06”的CC下降更明显(> 30 %)，表明它们对干旱胁迫的敏感性提高。

Fig. 2
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图2. 水分状况(充分灌溉和限制灌溉)对叶绿素含量的影响。根据邓肯试验，同质组在柱状图上用相同的字母表示灌溉制度.

在FI条件下，未记录的脯氨酸含量(PRO)值约为2.59毫克/克−1。然而，当受到胁迫时，植物经历了脯氨酸积累的显著增加(图3).“ML2-37”、“ML2-5”和“ML2-72”再次成为最耐旱的突变体，积累了最高的脯氨酸含量(> 5.33毫克/克−1).相反，‘US2-6’和‘US2-7’对水分胁迫表现出最高的敏感性，表现出最低的PRO浓度(< 3.30 mg g−1).

Fig. 3
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图3. 水分状况(充分灌溉和限制灌溉)对叶片脯氨酸含量的影响。根据邓肯试验，同质组在柱状图上用相同的字母表示灌溉制度.

在FI条件下，基因型之间观察到叶片相对含水量(RWC)的微小变化，平均值> 94%。相反，在RI条件下，我们在RWC中记录了更大的变异，在突变品系‘US1-2’、‘US1-DL’和‘ML2-10’中急剧下降到不到50(图4).然而，突变品系‘ML2-37’、‘ML2-72’、‘ML2-5’和‘US1-3’保持了提高的RWC平均值(> 72%)，这表明与其他基因型相比，它们具有更高的耐旱性。

Fig. 4
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图4. 水分状况(充分灌溉和限制灌溉)对叶片相对含水量的影响。根据每个灌溉制度的邓肯试验，同质组在柱状图上用相同的字母表示。

关于气孔阻力(SR)，在非胁迫植物中观察到最低值，而在胁迫植物(图5)，通过关闭气孔作为对干旱胁迫的反应。而‘ML2-72’在水分胁迫下表现出最低的SR值(3.28s·cm-1)，表明与其余基因型相比，它对干旱的敏感性最低。

Fig. 5
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图5. 水分状况(充分灌溉和限制灌溉)对气孔阻力的影响。根据每个灌溉制度的邓肯试验，同质组在柱状图上用相同的字母表示。

暴露于水分胁迫后，所有基因型的种子产量显著下降(图6).特别是，“ML2-72”经历了最低的降低(32%)，其次是“ML2-37”(38%)，这表明与其他基因型相比，它们在RI条件下具有更好的性能和相对稳定性。相反，突变体‘US1-2’、‘US06’和‘US2-1’在RI条件下表现出最大的种子产量减少(> 70%)，突出了它们在干旱胁迫下的有限表现，因此，它们在对比的水条件下是不稳定的。

Fig. 6
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图6. 13个芝麻基因型在非胁迫(FI)和胁迫(RI)条件下的平均种子产量。根据每个灌溉制度的邓肯试验，同质组在柱状图上用相同的字母表示。

3.2. 干旱胁迫指数
种子产量和所有胁迫指数根据基因型和水分状况显著变化(表4).这表明所研究的基因型在对水分胁迫条件的反应中存在遗传多样性。平均生产力(MP)、产量稳定性指数(YSI)、胁迫敏感性指数(SSI)和胁迫耐受性指数(TOL)受环境影响显著(E)；然而，其他指标，即胁迫耐受指数(STI)和几何平均生产力(GMP)则不是。

表4. 在两种不同环境中评估的13个芝麻基因型的每公顷种子产量和干旱指数的方差(均方)分析。

变异的来源    df    发泡条    Ys    小规模集成(电路)(Small Scale Integration)    良好操作规范    下院议员    TOL    黄泉仪器公司    性传播感染
环境(E)    1    1.760    16.447    0.355***    17.005    1.8597***    28.995***    0.021***    0.025
基因型(G)    12    1188.713***    21.967***    0.242***    71.783***    286.831***    1274.037***    0.136***    0.124***
埃克斯克    12    268.770***    28.260***    0.001    65.839***    97.202***    205.252***    0.032***    0.103***
错误    104    12.190    1.470    0.006    1.957    3.128    14.828    0.006    0.003
df，自由度；Yp，非胁迫条件下种子产量t/ha；Ys，胁迫条件下种子产量t/ha；SSI，应力敏感指数；GMP，几何平均生产率；MP，平均生产率；TOL，胁迫耐受指数；YSI，屈服稳定性指数和STI，压力耐受性指数。* * *:P < 0.001时有显著差异。


在所研究的基因型中，突变株系‘ML2-37’和‘ML2-5’表现出最低的SSI平均值(< 0.69)。此外，它们具有最低的TOL平均值(< 4.49)，突出了它们较高水平的耐旱性(表5).相反，“US1-2”表现出最高的SSI平均值(1.21)和TOL平均值(21.03)，表明其对干旱胁迫条件的脆弱性。基因型‘US1-2’、‘US2-7’和‘ML2-10’表现出最高的MP (> 8.82)、GMP (> 6.65)和STI (> 0.05)，表明它们在对比水分条件下的总体表现优势。关于性能稳定性指数(YSI)，“ML2-37”和“ML2-72”显示出最高的平均值(> 0.51)，这意味着它们在不同条件下的一致性能。相反，‘US1-2’表现出最低的YSI值(0.14)，这表明当暴露于干旱胁迫时，该基因型缺乏稳定性并且产量显著下降。所有这些干旱指标共同揭示了不同芝麻基因型在耐旱性和产量稳定性方面的显著差异。

表5. 在FI (Yp)和RI (Ys)和不同胁迫指数下，比较了13个芝麻基因型在两种不同环境下的单株种子产量。

基因型    发泡条    Ys    小规模集成(电路)(Small Scale Integration)    良好操作规范    下院议员    TOL    黄泉仪器公司    性传播感染
ML13    0.81c    0.30c    0.95公元前    5.31你好    6.24你好    6.51(加在动词之前）表示“否定”，“相反”；(加在名词之前构成动词)表示“除去”，“除掉”    0.32c    0.03d
ML2-10    0.71c    0.32c    0.97公元前    6.65激光唱片    8.82c    11.33b    0.24d    0.05b
ML2-37    0.77c    0.47腹肌    0.67e    6.31仰角指示器    6.63生长激素    3.90f    0.57a    0.05b
ML2-5    0.62d    0.35公元前    0.69(加在动词之前）表示“否定”，“相反”；(加在名词之前构成动词)表示“除去”，“除掉”    5.14i    5.66英寸    4.49f    0.44b    0.03d
ML2-68    0.86c    0.46腹肌    0.93公元前    7.04公元前    7.82(加在动词之前）表示“否定”，“相反”；(加在名词之前构成动词)表示“除去”，“除掉”    6.54(加在动词之前）表示“否定”，“相反”；(加在名词之前构成动词)表示“除去”，“除掉”    0.44b    0.06b
ML2-72    0.86c    0.58a    0.75d    6.76cde    7.21f    4.91f    0.51腹肌    0.05b
US06    1.14公元前    0.33c    1.02b    5.90生长激素    7.04细粒    7.63d    0.30激光唱片    0.04b
US1-2    1.67a    0.35c    1.21a    9.23a    14.00a    21.03a    0.14e    0.10a
US1-3    1.14公元前    0.38公元前    0.73d    5.65酥油    6.31h    5.18e    0.45b    0.04c
US1-DL    0.99c    0.36公元前    0.98公元前    6.45(加在动词之前）表示“否定”，“相反”；(加在名词之前构成动词)表示“除去”，“除掉”    7.59仰角指示器    7.97激光唱片    0.31c    0.05b
US2-1    1.29b    公元前0.40    1.02b    6.95bcd    8.09d    8.20c    0.32c    0.06b
美国2-6    1.08公元前    0.34公元前    0.94字母表    5.78你好    6.70生长激素    6.67d    0.34c    0.04c
美国2-7    1.03公元前    0.31公元前    0.89c    7.25b    9.02b    10.35b    0.29激光唱片    0.06b
Yp:非胁迫条件下的种子产量(吨/公顷)；Ys:胁迫条件下的种子产量(t/ha)；SSI:应力敏感指数；GMP:几何平均生产率；MP:平均生产率；TOL:应激耐受指数；YSI:性能稳定性指数和STI:压力耐受指数。根据邓肯检验(P ≤ 0.05)，标有相同上标字母的列中的平均值没有统计学差异。


3.3. 所研究性状间的相关性
表6显示所调查性状之间的相关系数。在我们的分析中，只考虑了0.4以上的相关性。干旱指数和Yp之间的相关性最高。特别是，我们发现Yp与MP (0.980***)、TOL (0.980***)、STI (0.820***)、GMP (0.809***)和SSI (0.618***)之间存在显著的正相关，而Yp与YSI(0.704 * * *)之间存在显著的负相关。然而，在这些指数和Ys之间观察到最相关的关联。事实上，Ys与GMP (0.597***)、STI (0.568***)和YSI (0.566***)呈正相关。此外，Ys与RWC (0.528***)和PRO (0.478***)两个生理参数呈较强的正相关。生理特性，即PRO和CC，与干旱指数高度相关。在PRO和SSI之间观察到最显著的相关性(0.699***)，其次是PRO和YSI之间的相关性(0.489***)。此外，CC与SSI(0.451 * * *)和YSI (0.412***)显著相关。这些发现突出了生理性状、产量和干旱指数之间的相互作用，为开发用于培育具有提高的种子产量和稳定性的耐旱芝麻品种的选择指数提供了有价值的见解。

表6. 13个芝麻基因型生理性状与耐旱/感病指数的相关系数。

空单元格    发泡条    Ys    小规模集成(电路)(Small Scale Integration)    良好操作规范    下院议员    TOL    黄泉仪器公司    性传播感染    抄送    专业人员    RWC
Ys    0.028                                        
小规模集成(电路)(Small Scale Integration)    0.618***    −0.253**                                    
良好操作规范    0.809***    0.597***    0.386***                                
下院议员    0.980***    0.225*    0.552***    0.907***                            
TOL    0.980***    −0.173*    0.659***    0.677***    0.921***                        
黄泉仪器公司    −0.704***    0.566***    −0.711***    −0.276**    −0.575***    −0.807***                    
性传播感染    0.820***    0.568***    0.407***    0.991***    0.911***    0.694***    −0.292**                
抄送    −0.298**    0.392***    −0.451***    0.411***    −0.212*    −0.372***    0.412***    −0.043            
专业人员    −0.307***    0.478***    −0.699***    −0.194*    −0.263**    −0.338***    0.489***    −0.200*    0.380***        
RWC    −0.204*    0.528***    −0.257**    0.301***    −0.173*    −0.226**    0.269**    −0.111    0.397***    0.445***    
立体弧度    −0.107    −0.214*    0.218*    −0.265**    −0.169    −0.347***    −0.263**    −0.177*    −0.289**    −0.234**    −0.442***
Yp:充分灌溉下的产量，Ys:干旱下的产量，SSI:胁迫敏感性指数，GMP:几何平均生产力，MP:平均生产力，TOL:耐受性指数，YSI:产量稳定性指数，STI:胁迫耐受性指数，CC:叶绿素含量，PRO:脯氨酸含量，RWC:相对含水量，SR:气孔阻力。*、**和***:相关性分别为5%、1%和0.01%。


3.4. 聚类分析
使用基于欧几里德距离系数的UPGMA进行聚类分析，将所研究的芝麻基因型分为三个主要组，如所示图7。第一组(C1)又分为三个不同的亚组(C1-1、C1-2和C1-3)，包含10种基因型。C1-1亚群包括三种基因型:两个源亲本‘US06’和‘ML13’，以及突变体‘US2-6’。这些基因型在水分胁迫下经历了超过60%的种子产量减少，伴随着低PRO积累(< 40%)，CC (> 25%)和RWC (> 60%)的显著下降，以及高气孔阻力(超过300%)。亚组C1-2包含两个突变体，“ML2-5”和“US1-3”，其特征在于产量减少超过50%，RWC减少不到30%，CC减少不到10%，PRO积累显著(180%)，气孔阻力增加(超过250%)。亚组C1-3包括五种突变体，即‘ML2-10’，‘US1-DL’，‘US2-1’，‘US2-7’和‘ML2-68’，表现出种子产量显著下降(超过70%)，非常高的SR值(300%)，RWC降低(< 60%)，PRO增加(< 30%)，CC下降(超过30%)。第二组(C2)由两个突变体‘ML2-37’和‘ML2-72’组成，它们对水分胁迫表现出相似的反应。在严重胁迫下，它们的种子产量减少不到40%。此外，这些突变体表现出最高的PRO积累(200%)，最低的CC减少(< 10%)，最高的RWC(超过73%)和最低的SR值(< 4 s/cm)，表明与所研究的其他基因型相比，它们具有最高的耐旱性。最后一组(C3)仅包含一个突变体‘US1-2’，其在种子产量方面受水分胁迫的影响显著。该突变体在水分亏缺下经历了种子产量的急剧下降(超过85%)，与非常高的气孔阻力(7.86 s/cm)、低水分状态(RWC < 40%)、低PRO积累(< 25%)和CC的平均减少(约25%)相关。聚类分析结果表明，本研究中芝麻基因型对干旱胁迫的反应具有较高的遗传多样性。

Fig. 7
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图7. 基于胁迫指数和生理性状使用欧几里德距离对所研究的芝麻突变体及其野生型亲本进行聚类分析。

4. 讨论
在11个突变株系和它们的两个野生型亲本之间发现了所有研究参数的显著差异，这揭示了它们的遗传潜力的显著差异。此外，归因于基因型和水分状况之间的相互作用的显著差异表明这些基因型对水分状况的反应不同。换句话说，一些基因型在最佳水条件下表现良好，而另一些则更适合干旱条件。事实上，突变品系‘US1-2’在水分充足的条件下产量最高，平均种子产量为1.67吨公顷−1，建议将其用于相关用途种质用于开发和培育无胁迫、无水分限制的高性能芝麻品种。该突变体的性能超过了Bhuiyan等人报道的突变体[28]和Laghari等人[29]，平均产量为1.51吨/公顷−1。然而，该品系对水分限制最敏感，与完全灌溉条件相比，种子产量下降约85%。对于更适合水是限制因素的环境的基因型，突变体‘ML2-37’和‘ML2-72’在50%的灌溉限制后表现出最低的种子产量下降(< 37%)。在之前的研究中，Golestani和Pakniyat报告称，通过施加40%的灌溉限制(60%控制/完全灌溉条件下的水分状况),平均产量分别减少38%和32%14]和布雷马等人[30]。然而，在Gholamhoseini最近的一项研究中，在灌溉限制60%后，仅观察到13%的产量下降31].更有趣的是，在限制灌溉条件下，两个突变体‘ML2-37’和‘ML2-72’表现出比摩洛哥栽培品种(ML13)种子产量高20%的显著遗传增益。这种耐旱性可以用一些例子来解释生理反应缺水。事实上，‘ML2-37’和‘ML2-72’在RI下表现出最低的气孔阻力增加。在胁迫条件下保持低气孔阻力(SR)可确保最小的气体交换，从而获得高代谢活性[32].此外，在突变体‘ML2-72’和‘ML2-37’中都记录了叶绿素含量的轻微减少(< 11%)，这使得它们在缺水下具有相对高的生产力。据报道，耐旱植物通过维持高叶绿素水平来避免产量损失光合效率 [[33], [34], [35]].这些突变品系的耐旱性也可能与它们通过在RI条件下比FI条件下在它们的叶片中积累太多脯氨酸而保持高相对含水量(RWC > 85%)有关。这一资助与Dossa等人的资助一致[2世卫组织还报告说，与干旱敏感植物相比，耐旱植物的脯氨酸积累显著增加。脯氨酸是一种渗透保护分子，它维持植物的水分状态，防止自由基损伤36,37].

通过使用胁迫敏感性指数(SSI)和胁迫耐受性指数(TOL ),可以区分在非胁迫条件下高产的基因型和在胁迫条件下低产的基因型。较低的SSI和TOL值表明基因型更耐旱[12,25,38].在此基础上，两个突变体‘ML2-37’和‘ML2-72’最耐旱，基因型‘US1-2’最敏感。然而，仅应用这些指数(SSI和TOL)不适于有效选择耐旱基因型，因为它们仅确定那些在干旱条件下与无胁迫条件相比表现出少量减少的基因型。因此，这些指数不能区分两种条件下的高产基因型[12,39].为了解决这一限制，一些研究人员推荐了替代指数，如平均生产率(MP)、几何平均生产率(GMP)和压力耐受指数(STI)。这些指数使得能够选择在压力和非压力条件下具有良好生产力潜力的耐受基因型[11,30,40].我们的数据表明，基因型‘US1-2’、‘US2-7’和‘ML2-68’表现出最高的MP、GMP和STI值，使它们特别有希望用于对比水条件。相反，基因型‘ML2-5’和‘ML13’记录了最低的MP、GMP和STI值，使它们在这样的条件下不太有利。其他研究表明，产量稳定性指数(YSI)可以作为在胁迫和非胁迫条件下评估基因型稳定性的最合适的指数[31].根据我们的研究，平均YSI值最高的是‘ML2-37’和‘ML2-72’，最低的是‘US1-2’，表明前者对水分亏缺的耐性最强，后者对水分亏缺的敏感性最高。这证实了我们基于Ys、SSI和TOL的发现。这些结果表明，不同的干旱胁迫指数允许对基因型对该胁迫的耐受性/敏感性水平进行不同的、甚至矛盾的排序。这与Gharib-Eshghi等人的发现一致11]和布雷马等人[30].因此，所有这些指数应该一起使用，以提供比单独使用每个指数更可靠的排名。

总体而言，胁迫指数与种子产量之间存在显著相关性。MP与Yp的相关性比与Ys的相关性更强，表明它与最佳水分条件下更高的种子产量有关，这与以前的研究一致[41,42].相反，GMP是Yp和Ys乘积的平方根，与MP相比，它受Yp的影响较小。育种者通常建议使用GMP作为选择标准，以确定在胁迫和最佳水分条件下高产的基因型[10,[43], [44], [45], [46]].MP和GMP之间的显著正相关表明，这两个指标可以在芝麻抗旱育种中互换使用。TOL和Yp之间呈显著正相关，而TOL和Ys之间呈低度负相关。这表明，高TOL值是由于在水分充足的条件下种子产量高，而不是在胁迫条件下种子产量低。此前，费尔南德斯[10]报道TOL不能有效区分耐受和敏感基因型。相比之下，YSI与Ys显著正相关，与Yp负相关，而STI与Yp和Ys均正相关。因此，YSI是在充分低产量基因型灌溉条件，而在两种水分条件下，最高产量基因型的STI都很高。这些发现与Golabadi等人报道的结果一致47]和Mardeh等人[48].

观察到的Yp与SSI、MP和TOL指数之间的显著正相关与之前的研究一致[[49], [50], [51]].这表明这些指数可用于在充分灌溉条件下选择高效基因型。另一方面，指数YSI、GMP和STI与Ys和Yp都具有显著的正相关，表明它们在选择在充分灌溉和胁迫条件下都具有高生产力的基因型中是有用的[47,48].Saba等人[52]发现GMP和STI表现出更高的遗传可能性与其他指数相比。这表明这两个指标可能比其他指标更适合于选择耐旱基因型。

关于生理特征，发现CC和PRO与压力指数如SSI、GMP和YSI显著相关，从而证实了先前工作的发现[[51], [52], [53], [54], [55]].因此，SSI、GMP和YSI可作为芝麻抗旱育种的选择指标。

5. 结论
根据这项工作的发现，最耐旱的基因型是突变品系‘ML2-37’和‘ML2-72’，表现出所研究的胁迫指数和生理性状的最佳得分。这些耐旱突变体表现出特定的生理适应性，包括低气孔阻力、叶绿素保存和脯氨酸积累，使它们能够在缺水条件下恢复。因此，它们可以用作开发适应干旱和半干旱地区的栽培品种的优良种质，在这些地区灌溉水是一个限制因素。胁迫指数YSI、GMP和SSI可用作在水分胁迫和充分灌溉条件下选择最高产量基因型的相关指数。对水分胁迫最敏感的突变系‘US1-2’在非胁迫水分条件下表现出最高产量，可推荐在雨量充沛或有适当灌溉水供应的潮湿地区种植。展望未来，“US1-2”与“ML2-37”或“ML2-72”之间的杂交可以被设计成开发结合高种子产量和高耐旱性的新的优良种质。此外，分子和蛋白质组学/转录组学研究对于更好地理解突变体‘ML2-37’和‘ML2-72’的耐旱机制将具有极大的兴趣。