马铃薯对水分亏缺非常敏感,其播种后或生长期间,由于不降雨或是没有灌溉,不但会阻碍植株的正常发育,如抑制或延迟出苗;减缓功能叶的生长和光合速率;叶片早衰变黄,叶面积系数减少,而且严重影响块茎品质。
抗旱种质的鉴定筛选方法主要有生长箱法、旱棚法、反复干旱法、大田筛选法和分子生物学方法等。其中苗期反复干旱法,是一种能大规模鉴定抗旱种质的简便、快速又经济的有效方法。实际育种操作中,对马铃薯进行苗期反复干旱,严重影响其后期的生长,导致叶片提前衰老,花期提前,生育期缩短,产量降低,但是有些抗旱品种在苗期干旱处理后,后期可缓慢恢复,所以比较合理的方法是对其整个生育期进行干旱处理,通过一些抗旱指标结合植株生长情况、块茎产量和品质进行筛选。
传统的抗旱育种是指应用多种生物统计方法对在不同的干旱环境下的产量表现进行广泛选择与试验。其主攻两方面:一方面要使培育品种有高产潜力;另一方面又要使它具有能在干旱胁迫下尽量减少产量损失的能力(即作物的抗旱性与适应能力)。传统方法的最大问题就是把产量作为主要选择指数和在生物学上不能控制的环境中选择稳定性品种(系)。另一个问题是在干旱胁追环境下产量降低,而产量的遗传力也随之降低,根据产量指标来进行抗旱育种效率不高。这需要进行多年、多点试验,投资大,时间长。所以就引进了生理抗旱育种和分子生物学育种。
生理育种是将马铃薯生理干旱适应性的选择与非干旱条件下高产潜力的选择结合起来,其实质是把植物生理学原理和方法应用于抗旱育种上。其主要内容有以下几个方面:①考察干早胁迫下植物根系生长情况、渗透调节能力、冠层温度、叶片衰老情况和卷曲度;②考察干早胁迫下植物对水分的利用率;③考察干旱胁迫下作物的收获指数。
植物在干旱胁追下会产生一些特殊蛋白质和mRNA,通过比较控制这些干旱诱导蛋白合成的启动子和增强子的结构和功能,将其作为探针,可分离出与抗旱有关的基因。此外,干旱条件下植物体内有某些物质的积累,如脱落酸(ABA)、脯氨酸和多胺等,一些酶比如丙二醛(MDA)还原酶活性增加,应用分子生物学技术可分离出控制它们合成的基因。