PEG模擬干旱脅迫下6份冬小麥種子抗旱性評(píng)價(jià)

曹 勇，姬虎太，裴雪霞，鄭 軍，王 敏，馬小飛，李曉麗

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾041000）

PEG模擬干旱脅迫下6份冬小麥種子抗旱性評(píng)價(jià)

曹 勇，姬虎太，裴雪霞，鄭 軍，王 敏，馬小飛，李曉麗

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾041000）

為給小麥抗旱鑒定指標(biāo)的篩選、小麥品種的培育與利用提供科學(xué)依據(jù)，在聚乙二醇（PEG-6000）水分脅迫條件下研究了6份旱地小麥種質(zhì)對(duì)水分脅迫的反應(yīng)，并在種子萌發(fā)期進(jìn)行了抗旱性評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，PEG脅迫降低了小麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)，抑制了胚芽長(zhǎng)、主胚根長(zhǎng)度。綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為，6份小麥種質(zhì)資源中有3份材料（47-12，47-23，47-43）的滲透調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抵御干旱脅迫的能力，萌芽期的抗旱性強(qiáng)。

水分脅迫；種子；發(fā)芽

山西十年九旱，旱地小麥在山西小麥生產(chǎn)中占有重要地位，種植面積約占總面積的2/3。山西省小麥種植期間頻頻發(fā)生嚴(yán)重干旱，抗旱性強(qiáng)的小麥品種越來越受到農(nóng)民的歡迎[1]。高滲透溶液模擬水分脅迫鑒定品種的抗旱性已得到廣泛應(yīng)用。聚乙二醇（PEG）是一種中性長(zhǎng)鏈多聚化合物，可配制成預(yù)定的不同梯度水勢(shì)溶液，模擬土壤自然水分脅迫狀況。

本試驗(yàn)以PEG-6000模擬干旱脅迫，對(duì)山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所化驗(yàn)室的6份以晉麥47為母本的旱地小麥F6材料進(jìn)行萌發(fā)期的抗旱性評(píng)價(jià)，以期為小麥抗旱性指標(biāo)的篩選及抗旱性小麥品種的選育提供理論依據(jù)[2-3]。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料來源于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所選育的后代品系47-3（W1），47-8（W2），47-12（W3），47-23（W4），47-43（W5），47-89（W6）。收獲時(shí)間為2014年6月20日。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 室內(nèi)試驗(yàn) 設(shè)P1，P2，P3，P4，P5共5個(gè)干旱處理，其中，P1為對(duì)照（CK），以蒸餾水為培養(yǎng)液；P2，P3，P4，P5分別采用5%，10%，15%，20%不同濃度的PEG-6000溶液室內(nèi)模擬水分脅迫條件，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。

精選大小一致、重量差別不大的種子置于蒸餾水中浸泡24 h，用75%的酒精消毒后，再用蒸餾水沖洗后陰干[4]，用消過毒的鑷子夾住種子逐粒均勻置于2層濾紙的培養(yǎng)皿中，并保證胚部向上且朝向同一側(cè)，置床完畢后，在培養(yǎng)皿中均勻加入不同濃度的PEG-6000溶液和清水，并保證種子與濾紙接觸良好，將培養(yǎng)皿放入光照培養(yǎng)箱中，溫度保持在20～24℃，每天掀蓋通風(fēng)3～5 min，并在培養(yǎng)皿內(nèi)加入相應(yīng)濃度的溶液數(shù)滴，以保證溶液不短缺，同時(shí)每天檢查是否有霉變，及時(shí)揀出發(fā)霉、腐爛種子，把發(fā)霉的種子用75%的酒精溶液清洗，以免感染其他種子。

1.2.2 田間試驗(yàn) 6個(gè)供試小麥材料于10月2日直接播種于旱地鑒定田，試驗(yàn)設(shè)計(jì)為隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為12 m2（5 m×2.4 m），小區(qū)間設(shè)置1 m的隔離區(qū)。田間除草和植物保護(hù)措施按旱地管理要求進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的測(cè)定 從種子置床之日起觀察，以胚芽長(zhǎng)度達(dá)到種子長(zhǎng)度1/2時(shí)作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)。4～5d計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，7d計(jì)算發(fā)芽率。當(dāng)連續(xù)7d不發(fā)芽時(shí)作為發(fā)芽結(jié)束期。

發(fā)芽率＝正常發(fā)芽粒數(shù)/供試種子數(shù)×100%；發(fā)芽勢(shì)＝種子發(fā)芽高峰時(shí)的發(fā)芽個(gè)數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

1.3.2 種子萌發(fā)抗旱指數(shù)和貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率的測(cè)定 第8天剪下根芽，分別測(cè)量胚芽和胚根長(zhǎng)，同時(shí)稱量胚芽、胚根與籽粒（剩余部分）的鮮質(zhì)量，之后將其置于烘箱中烘至恒質(zhì)量后稱其干質(zhì)量[5]。

種子萌發(fā)抗旱指數(shù)＝干旱脅迫種子萌發(fā)抗旱指數(shù)（PIS）/對(duì)照種子萌發(fā)抗旱指數(shù)（PID）；其中，PI＝（1.00）nd2＋（0.75）nd4＋0.5nd6＋0.25nd8；nd2，nd4，nd6，nd8分別為第2，4，6，8天的種子萌發(fā)率。

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率=（芽干質(zhì)量+根干質(zhì)量）/（芽干質(zhì)量＋根干質(zhì)量＋籽粒干質(zhì)量）×100%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2003對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)6個(gè)冬小麥品系的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響

由圖1，2可知，6個(gè)小麥品系都隨著PEG-6000溶液濃度的升高，即干旱脅迫加劇，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)都逐漸下降。P1，P2，P3處理下，各種子間發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)差異不明顯，當(dāng)PEG濃度升高到P4和P5時(shí)，尤其是在P5處理下，W3，W4，W5品系的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)要明顯高于W1，W2，W6品系。

2.2 干旱脅迫對(duì)冬小麥品系萌發(fā)抗旱指數(shù)的影響

萌發(fā)抗旱指數(shù)的大小與種子在干旱脅迫下萌發(fā)情況好壞有直接關(guān)系[6-7]，萌發(fā)抗旱指數(shù)越大，種子在干旱脅迫下萌發(fā)情況越好。從圖3可以看出，6個(gè)小麥品系在PEG-6000濃度為20%時(shí)的萌發(fā)抗旱指數(shù)由大到小依次為：W5＞W(wǎng)3＞W(wǎng)4＞W(wǎng)6＞W(wǎng)1＞W(wǎng)2。這與田間鑒定的抗旱性一致，進(jìn)一步證實(shí)了種子的抗旱性可以用萌發(fā)抗旱指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[8]。

2.3 干旱脅迫對(duì)冬小麥品系貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率的影響

從圖4可以看出，隨著PEG濃度的增加，即干旱脅迫的加劇[9]，6個(gè)小麥品系的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率都有下降趨勢(shì)，在P1處理下，干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率表現(xiàn)為W3（83%）＞W(wǎng)5（73%）＞W(wǎng)4（67%）＞W(wǎng)1（61%）＞W(wǎng)2（55%）＞W(wǎng)6（53%）；P5處理時(shí)，W1下降幅度最大，干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率表現(xiàn)為W3（36%）＞W(wǎng)5（32%）＞W(wǎng)4（29%）＞W(wǎng)2（24%）＞W(wǎng)6（20%）＞W(wǎng)1（11%）。

3 結(jié)論與討論

小麥產(chǎn)量的高低直接關(guān)系到面粉生產(chǎn)和食品工業(yè)的發(fā)展[10-12]。山西旱地麥田產(chǎn)量的高低依賴天然降水，而山西十年九旱，天然降水總量不足、分布不均、耗散大是限制小麥生產(chǎn)潛力的主要因素[13]。因此，深入研究苗期各抗旱指標(biāo)和水分利用效率，有針對(duì)性地選擇抗旱性好、水分利用效率高的小麥品種是今后山西小麥旱地育種的關(guān)鍵所在。本研究通過比較不同PEG濃度處理下的各小麥品系材料的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、萌發(fā)抗旱指數(shù)和干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率，選出具有代表性、抗旱綜合表現(xiàn)好的品系材料47-12，47-23，47-43。

干旱導(dǎo)致組織和細(xì)胞的水勢(shì)降低，進(jìn)而影響植物的各種生理過程[14]。發(fā)芽期干旱脅迫可使小麥種子發(fā)芽率降低，從而影響出苗率和成穗率[15]，最終使得產(chǎn)量降低[16-17]。小麥發(fā)芽期抗旱能力的高低，決定了其播種后的出苗能力和出苗整齊度。胚芽鞘長(zhǎng)度法可以對(duì)小麥抗旱性進(jìn)行初期鑒定，相對(duì)發(fā)芽率、貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率也可作為鑒定小麥萌發(fā)期抗旱性的可靠指標(biāo)。本試驗(yàn)認(rèn)為，模擬干旱脅迫的PEG-6000最佳處理濃度為20%，這與國(guó)家小麥區(qū)試以19.2%PEG-6000作為小麥種子萌芽期抗旱鑒定的輔助指標(biāo)相近[18-20]。

綜上所述，不同小麥品種對(duì)干旱的適應(yīng)程度不同，本試驗(yàn)中干旱脅迫下相對(duì)種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、萌發(fā)抗旱指數(shù)和干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率的結(jié)果基本一致，綜合表明，47-12，47-23，47-43的滲透調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抵御干旱脅迫的能力，萌芽期的抗旱性強(qiáng)。通過幼苗期小麥抗旱指標(biāo)的測(cè)定，選擇生育前期抗旱性強(qiáng)的小麥品種對(duì)山西旱地小麥生產(chǎn)和育種都至關(guān)重要。

本試驗(yàn)的不足之處是選用品種（系）太少，并且母本都為晉麥47，應(yīng)該在眾多品種（系）中進(jìn)行幼苗抗旱指標(biāo)的鑒定，同時(shí)由于田間鑒定受環(huán)境因素影響大，年間變化大，最好在人工氣候室和干旱棚內(nèi)進(jìn)行。

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Evaluation of Drought Resistance of Six Winter Wheat Seeds under PEG Simulated Drought Stress

CAOYong，JI Hutai，PEI Xuexia，ZHENGJun，WANGMin，MAXiaofei，LI Xiaoli
（Institute ofWheat，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Linfen 041000，China）

To provide a scientific basis for the selection ofdrought resistance identification indexes and the breeding and utilization of wheat varieties,in this paper,the response of 6 wheat germplasm to water stress was studied,and the drought resistance of the seed germination stage was evaluated under PEG-6000 water stress.The results showed that the PEG stress reduced wheat seed germination rate,germination potential,germination index,inhibited germ length and main radicle length.Comprehensive evaluation showed that 3 materials's osmotic regulation ability（47-12,47-23,47-43）was stronger in 6 wheat resources,they had the stronger ability to resist drought stress,strongdrought resistance in the embryonic stage.

water stress;seed;germination

S512.1＋1

A

1002-2481（2016）06-0723-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.06.01

2016-01-09

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院攻關(guān)項(xiàng)目（YGG1509）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技自主創(chuàng)新能力提升工程項(xiàng)目（2015zzcx-04）

曹 勇（1984-），男，山西臨汾人，助理研究員，碩士，主要從事小麥育種和品質(zhì)檢測(cè)研究工作。姬虎太為通信作者。