陜西麥區(qū)小麥品種萌發(fā)期抗旱性分析

高寶云，張 軍

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

陜西麥區(qū)小麥品種萌發(fā)期抗旱性分析

高寶云，張 軍

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

以21份陜西主栽小麥品種為材料，采用20% PEG-6000溶液模擬干旱脅迫，研究了小麥萌發(fā)期發(fā)芽勢等8個指標(biāo)的變化，并進(jìn)行抗旱性綜合分析。結(jié)果表明：(1)PEG脅迫后，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、初生根條數(shù)、胚根長、胚芽長、芽鮮重、根鮮重和全株鮮重等均有不同程度降低，其降幅依次為21.32%、11.32%、23.59%、40.54%、71.81%、65.39%、25.93%和39.45%；(2)通過隸屬函數(shù)法分析，依據(jù)綜合抗旱性D值篩選出晉麥47為強(qiáng)抗旱性品種，商麥5226、陜農(nóng)138、陜旱981、長武134、商麥1619、小偃15、西農(nóng)979和西農(nóng)2000為中等抗旱性品種，鄭麥9023和秦麥9號為不抗旱品種，其余為弱抗旱性品種。

小麥；萌發(fā)期；抗旱性鑒定；隸屬函數(shù)法

干旱是影響作物生長和發(fā)育的主要限制因子，由于干旱造成的減產(chǎn)可能要超過其他自然災(zāi)害所導(dǎo)致的產(chǎn)量損失之和[1-2]。由于極端天氣出現(xiàn)頻率日益增加，我國北方大部分小麥產(chǎn)區(qū)全生育期都可能遭受干旱威脅[3]。抗旱性是干旱、半干旱地區(qū)小麥生產(chǎn)的基本要求，因此快速準(zhǔn)確地鑒定抗旱性對于小麥抗旱栽培具有重要意義。

萌發(fā)出苗是小麥整個生育期的關(guān)鍵階段，生產(chǎn)上播種出苗階段遭遇干旱會導(dǎo)致斷壟缺苗，會對群體構(gòu)建和產(chǎn)量造成不可逆的影響[4]。前人曾采用藥劑拌種[5]、磁處理[6]等方法提高小麥的發(fā)芽率，但目前最有效的方法仍是選(培)育萌發(fā)期抗旱性好的小麥品種[7]。萌發(fā)期鑒定具有耗時短、容量大、操作性強(qiáng)和重復(fù)性好等特點，眾多學(xué)者將其作為衡量作物抗旱性的重要時期[8-9]。李國瑞等[10]采用PEG-6000溶液模擬脅迫，對西南地區(qū)小麥品種萌發(fā)期抗旱性進(jìn)行評價，篩選出蜀萬8號為強(qiáng)抗旱型品種，這為后續(xù)研究提供了較好的借鑒和參考。陜西小麥主要種植在丘陵旱地，灌溉設(shè)施差，屬于雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)域。為此，選用21個陜西省近幾年主栽小麥品種為材料，在PEG脅迫下測定了萌發(fā)期抗旱指標(biāo)并進(jìn)行分析，以期為陜西小麥品種的選用(育)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用新洛8號等21個陜西省近幾年主栽小麥品種(表1)，種子均由西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。

表1 供試品種名稱

1.2 試驗設(shè)計

人工挑選大小一致的種子，用1% NaClO消毒5 min，蒸餾水反復(fù)沖洗后置于培養(yǎng)皿中，加蒸餾水放置于室溫下24 h。每個品種挑選300粒萌動種子，均勻地放置于6個培養(yǎng)皿中(直徑9 mm，雙層濾紙做發(fā)芽床)。處理加20% PEG-6000溶液10 mL，對照加等量蒸餾水，3次重復(fù)。放置于人工氣候箱中，溫度控制在(25±1) ℃，每天光照12 h。每天定時向脅迫培養(yǎng)皿中加入6 mL 20% PEG-6000溶液，對照中加等量蒸餾水。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 種子萌發(fā)情況測定 從種子置床之日起觀察，以胚芽長度大于等于種子長度的1/2作為發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)，分別于第3天和第7天調(diào)查種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率。其中，發(fā)芽勢(%)=3 d后正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；發(fā)芽率(%)=7 d后正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；降低幅度(%)=(對照-處理)/對照×100%。

1.3.2 發(fā)芽形態(tài)指標(biāo)和生長指標(biāo)測定 第7天后從各重復(fù)中隨機(jī)取出10粒發(fā)芽種子，統(tǒng)計初生根條數(shù)，測量胚根與胚芽長度；調(diào)查后分芽、根和全株分別測定鮮重。

1.3.3 抗旱性評價 參照賈壽山等[11]的方法計算單個性狀的抗旱系數(shù)：

抗旱系數(shù)=脅迫測定值/對照測定值×100%

綜合抗旱系數(shù)=n個性狀指標(biāo)的相對值之和/n

(1)

利用隸屬函數(shù)法，對單個觀測指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求均值，以評價各品種抗旱性差異[8]：

u(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)，j=1、2、3…

(2)

式中：u(Xj)為隸屬函數(shù)值；Xj表示第j個指標(biāo)的抗旱系數(shù)；Xmin和Xmax分別表示第j個指標(biāo)抗旱系數(shù)的最小值和最大值。

抗旱性綜合評價值(D)計算公式[12-13]：

(3)

參照李國瑞等[10]的分級標(biāo)準(zhǔn)，即D>0.80為強(qiáng)抗旱型(1級)，0.50

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003軟件整理試驗數(shù)據(jù)，用SAS 8.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG脅迫對小麥發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響

由表2可知，PEG脅迫后供試品種的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均有不同程度的下降。脅迫后發(fā)芽勢和發(fā)芽率的變動范圍分別為38.75%～87.26%和59.54%～98.76%，較清水對照降低幅度分別為9.35%～37.97%和1.24%～38.46%，平均降低幅度為21.32%和11.32%。從各品種的發(fā)芽勢來看，V11降低幅度最小(9.35%)，V6和V12降幅較大，在33%以上；從發(fā)芽率來看，V11降低幅度最小(1.24%)，V6和V13降幅較大，在30%以上。

2.2 PEG脅迫對小麥形態(tài)指標(biāo)的影響

PEG脅迫下小麥單株根條數(shù)、胚根長和胚芽長較對照呈下降趨勢(表3)。脅迫后單株根數(shù)、胚根長和胚芽長的變動范圍分別為2.00～4.55條/株、1.39～6.59 cm和0.90～3.71 cm，降低幅度分別為6.59%～37.01%、1.39%～6.59%和53.75%～85.11%，平均降低幅度分別為23.59%、40.54%和71.81%。從單株根長來看，V7和V12降幅較小，均在7%左右；V2、V13、V18和V21降幅較大，在30%以上。從胚根長來看，V11降幅最小(5.17%)，V1、V4、V5、V8和V16降幅較大，在60%以上。從胚芽長來看，V4降幅相對最小(53.75%)，V2降幅最大(85.11%)。

2.3 PEG脅迫對小麥生長指標(biāo)的影響

由表4可知，PEG脅迫后小麥單株芽重、單株根重和全株重量呈下降趨勢。脅迫后單株芽重、根重和全株重的變動范圍分別為0.013～0.036、0.064～0.099和0.081～0.157，降低幅度分別為45.76%～76.40%、11.73%～37.95%和21.67%～48.70%，平均降低幅度分別為65.39%、25.93%和39.45%。從單株芽重來看，V11降幅相對最小(45.76%)，V2、V8、V9和V16和V20降幅較大，在70%以上。從單株根重來看，V5降幅最小(11.73%)，V4和V10降幅較大，在35%以上。從全株重來看，V11降幅相對最小(21.67%)，V4降幅最大(48.70%)。

2.4 萌發(fā)期抗旱性綜合分析

根據(jù)公式(1)求出各指標(biāo)抗旱系數(shù)，用公式(2)求出供試品種的隸屬函數(shù)值(表5)。對于同一指標(biāo)如相對發(fā)芽率而言，脅迫后V11隸屬函數(shù)值u(Xj)最大，為1.00，表明該品種在這一指標(biāo)上抗旱性最強(qiáng)。根據(jù)公式(3)求得每個品種的綜合抗旱評價值D，根據(jù)D值大小判斷抗旱性。由表5可得：D值介于0.284～0.806之間，抗旱性處于1級的為V11；處于2級的為V3、V5、V7、V12、V14、V15、V20和V21；4級的為V4和V6；其余為3級。

表2 PEG脅迫對小麥發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示品種間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。下同。

表3 PEG脅迫對小麥形態(tài)指標(biāo)的影響

表4 PEG脅迫對小麥生長指標(biāo)的影響

表5 不同小麥品種萌發(fā)期抗旱性綜合評價結(jié)果

3 討論與結(jié)論

抗旱性鑒定是抗旱品種選用(育)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，快速有效的抗旱性鑒定指標(biāo)是進(jìn)行抗旱性鑒定的關(guān)鍵[7]。前人研究表明，PEG-6000脅迫下相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對根條數(shù)、相對根長與相對胚芽長與作物萌發(fā)期抗旱能力極顯著相關(guān)[10]。賴運平等[14]研究表明，PEG-6000脅迫后地上部鮮重和地下部鮮重等8個形態(tài)指標(biāo)與小麥苗期抗旱性密切相關(guān)?？紤]到抗旱性評價的復(fù)雜性，筆者借鑒杜彩艷等[15]的方法，將地上部鮮重、地下部鮮重、全株鮮重與相對發(fā)芽勢等指標(biāo)結(jié)合起來，以期提高抗旱性鑒定的準(zhǔn)確性和可靠性。本研究中，PEG脅迫后，種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、初生根條數(shù)、胚根長、胚芽長，芽、根和全株鮮重均有不同程度的降低。從各個指標(biāo)的平均降幅來看，發(fā)芽率變化幅度最小，為11.32%；其次為發(fā)芽勢、根條數(shù)和根鮮重，降幅分別為21.32%、23.59%和25.93%；胚芽長和芽鮮重平均降幅較大，分別為71.81%和65.39%?？梢姴煌笜?biāo)對干旱的敏感程度有較大差異。

作物抗逆性是受多種因素共同作用的數(shù)量性狀，不同品種的抗逆機(jī)理不同，從而使得不同品種在同一逆境下反應(yīng)也不盡相同，若用單一指標(biāo)評價作物抗逆性則存在片面性[16]。作物抗旱性評價方法較多，每種方法均有一定的利弊，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為隸屬函數(shù)法是綜合評價作物抗旱性的有效方法之一[17～18]。本研究中，根據(jù)D值大小，將21個供試品種按抗旱性分為4類，這和生產(chǎn)上的表現(xiàn)基本一致。晉麥47從2000年開始作為國家黃淮麥區(qū)、陜西省等省旱地小麥區(qū)試的對照品種[19]，可能與其優(yōu)良的抗旱性有關(guān)；抗旱2級品種中，商麥5226、陜農(nóng)138、陜旱981、長武134、商麥1619、小偃15、西農(nóng)979和西農(nóng)2000在適宜區(qū)種植中也表現(xiàn)出較好的抗旱性，也佐證了本研究結(jié)果的可靠性。鄭麥9023的抗旱性相對最弱，可能與其本身是高水肥品種有關(guān)?？梢姂?yīng)用隸屬函數(shù)法來綜合評價小麥萌發(fā)期抗旱性是可行的。

綜上，在20% PEG-6000脅迫處理后，供試小麥品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、初生根條數(shù)、胚根長、胚芽長、芽鮮重、根鮮重和全株鮮重等較對照均有不同程度下降；通過隸屬函數(shù)法分析，依據(jù)綜合抗旱性D值篩選出晉麥47為強(qiáng)抗旱性品種，商麥5226、陜農(nóng)138、陜旱981、長武134、商麥1619、小偃15、西農(nóng)979和西農(nóng)2000為中等抗旱性品種，新洛8號、商麥8928、矮抗58、遠(yuǎn)豐175、車前、小偃22、小偃216、西農(nóng)889和西農(nóng)928為弱抗旱性品種，鄭麥9023和秦麥9號為不抗旱品種。

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(責(zé)任編輯：許晶晶)

Analysis of Drought Resistance of Different Wheat Varieties during Germination in Shaanxi

GAO Bao-yun, ZHANG Jun

(College of Biopharmaceutical and Food Engineering, Shangluo University, Shangluo 726000, China)

The germination potential and 7 other indexes of 21 mainly-planted wheat varieties during germination in Shaanxi were measured under drought stress simulated with 20% PEG-6000 solution, and the comprehensive evaluation of drought resistance of each variety was conducted by using membership function method. The resulted showed that: (1) After PEG stress, the germination potential, germination rate, radicle number, radicle length, coleoptile length, fresh bud weight, fresh root weight, and total plant fresh weight of wheat were reduced by 21.32%, 11.32%, 23.59%, 40.54%, 71.81%, 65.39%, 25.93% and 39.45%, respectively; (2) Through membership function analysis, according to the comprehensive drought resistance indexD, Jinmai 47 was identified to be strongly resistant to drought; Shangmai 5226, Shannong 138, Shanhan 981, Changwu 134, Shangmai 1619, Xiaoyan 15, Xinong 979 and Xinong 2000 had a medium drought resistance; Zhengmai 9023 and Qinmai No. 9 had no drought resistance; the other varieties were weakly resistant to drought.

Wheat; Germination stage; Drought resistance identification; Membership function method

2016-11-03

高寶云(1973─)，女，陜西洛南人，實驗師，主要研究方向：作物抗逆的生理生化。

S512

A

1001-8581(2017)03-0033-05