不同小麥品種對(duì)晚霜凍的響應(yīng)及抗霜性評(píng)價(jià)

席吉龍，王 珂，楊 娜，席天元，張建誠(chéng)，姚景珍，席凱鵬，李永山，賈秀領(lǐng)

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西 運(yùn)城 044000；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，河北 石家莊 050035)

霜凍害是小麥生產(chǎn)上的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。小麥完成春化后生長(zhǎng)發(fā)育加快，隨著幼穗分化期的推進(jìn)，對(duì)低溫的敏感性增加，幼穗的抗霜力總體呈下降的趨勢(shì)[1-3]。小麥晚霜凍主要發(fā)生在春季3月下旬到4月上中旬，此時(shí)幼穗迅速發(fā)育，是影響穗粒數(shù)和產(chǎn)量的關(guān)鍵時(shí)期。發(fā)生晚霜凍致使葉片、穗下莖、幼穗不同程度受害，幼穗部分死亡或全穗枯死 ，造成不同程度的減產(chǎn)[4-5]。小麥霜凍年際發(fā)生頻率為30%～40%[6]。在氣候變暖背景下，一方面小麥種植區(qū)域向北和向高海拔地區(qū)推移擴(kuò)大，品種選擇偏春性化，小麥拔節(jié)抽穗期縮短，抽穗提早，抗寒力降低。另一方面異常低溫氣候趨多趨強(qiáng)[7-8]，致使晚霜凍的成災(zāi)面積上升、危害程度加重[9]，對(duì)小麥生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。小麥晚霜凍害的發(fā)生與氣候、土壤、植株?duì)I養(yǎng)和水分、栽培方式等有關(guān)，但品種抗寒性是關(guān)鍵性內(nèi)在因素[10]。選育抗霜性強(qiáng)的品種是減輕霜凍害的重要途徑，因此鑒定品種的抗霜性對(duì)小麥生產(chǎn)具有重要意義。

小麥抗霜性是小麥?zhǔn)艿降陀?℃及以下的低溫脅迫后，通過(guò)一系列復(fù)雜的生理生化反應(yīng)及形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)低溫環(huán)境進(jìn)行響應(yīng)[11-12]。研究表明，植物的抗寒性與葉綠素含量[13]、光合作用[14-15]、葉綠素?zé)晒鈁15-16]、細(xì)胞膜的通透性[17]、膜脂過(guò)氧化程度[15]、抗氧化酶活性[19]、丙二醛含量[20]、可溶性蛋白含量[20]密切相關(guān)。前人常用這些生理生化指標(biāo)鑒定品種抗寒性，并采用多種指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)價(jià)作物的抗寒性。隸屬函數(shù)法是綜合評(píng)價(jià)作物抗逆性的常用方法[20]，能比較準(zhǔn)確地反映出多個(gè)品種間的抗寒性差異。目前，在模擬低溫盆栽環(huán)境下，通過(guò)生理生化指標(biāo)對(duì)小麥的抗寒性評(píng)價(jià)研究較多[21-22]，少有自然低溫大田環(huán)境下，用生理生化指標(biāo)結(jié)合幼穗形態(tài)及產(chǎn)量進(jìn)行的抗寒性研究。本研究以黃淮海麥區(qū)北片三個(gè)不同類型、具有典型特點(diǎn)的16個(gè)主栽新品種為材料，在拔節(jié)期自然低溫霜凍環(huán)境下，分析葉片生理生化變化和植株形態(tài)變化。以霜凍前后各性狀的相對(duì)值作為抗霜性評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)隸屬函數(shù)法和聚類分析法對(duì)參試品種抗霜性進(jìn)行綜合鑒定與評(píng)價(jià)，篩選出抗霜性品種及抗霜性鑒定指標(biāo)，為氣候變暖背景下小麥品種選育與抗霜減災(zāi)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所牛家凹農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)所在地屬黃河流域西北部小麥區(qū)，試驗(yàn)地前茬為小麥，土壤為壤質(zhì)土，肥力均勻，播前0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)12.36 g·kg-1，全氮0.74 g·kg-1，有效磷9.5 mg·kg-1，速效鉀174.4 mg·kg-1。播前基施尿素293.5 kg·hm-2，重過(guò)磷酸鈣326.0 kg·hm-2，返青期追施尿素195.5 kg·hm-2。

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種及其選育單位如表1所示。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以16個(gè)小麥品種為16個(gè)處理，每個(gè)品種以霜凍前為對(duì)照重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積15 m2。2017年10月8日播種，行距25 cm，各處理基本苗控制在255萬(wàn)株·hm-2，依據(jù)千粒重、發(fā)芽率及田間出苗率計(jì)算播量，水肥等田間管理一致，于返青期和開(kāi)花期各灌水60 mm。2018年4月7日凌晨試驗(yàn)地出現(xiàn)自然低溫，溫度為-2.6℃～-1.1℃，持續(xù)時(shí)間5 h，4月6日20∶00至4月7日10∶00氣溫變化見(jiàn)圖1。

1.4 測(cè)定內(nèi)容與方法

1.4.1 基本調(diào)查 在小麥主要生育期調(diào)查群體結(jié)構(gòu)及個(gè)體發(fā)育情況。在春季霜凍后進(jìn)行植株形態(tài)、幼穗凍傷率等調(diào)查。成熟期調(diào)查產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。

表1 供試小麥品種及其選育單位

圖1 晚霜凍期間的氣溫變化Fig.1 Temperature changes during frost

1.4.2 生理生化指標(biāo)測(cè)定 在晚霜凍來(lái)臨前3 d和晚霜凍后3 d對(duì)各品種分別進(jìn)行以下測(cè)定。葉綠素含量用日本SPAD-502葉綠素儀測(cè)定，每小區(qū)選5株測(cè)定上部第1片完全展開(kāi)葉，每個(gè)葉片測(cè)定一次。葉綠素?zé)晒鈪?shù)用美國(guó)OS-30P葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定，每小區(qū)選5株測(cè)定上部第1片完全展開(kāi)葉，于晴天上午9∶00—12∶00測(cè)量，測(cè)量前將葉片預(yù)先暗適應(yīng)30 min，測(cè)PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)，取5片葉的平均值作為測(cè)定值。光合作用采用英國(guó)生產(chǎn)的LCPRO便攜式光合測(cè)定儀[23]，每小區(qū)隨機(jī)選取上部第1片完全展開(kāi)葉3片，在葉片相同部位測(cè)定，每個(gè)葉片測(cè)定3 min 左右，測(cè)得小麥光合速率(Pn)等參數(shù)，取3片葉的平均值分析使用。過(guò)氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚比色法[24]，過(guò)氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定采用紫外吸收法[21]，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用NBT比色法[24]，丙二醛(MDA)含量采用TBA比色法[21]，相對(duì)電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀法[24]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

1.5.1 性狀相對(duì)值 以公式(1)計(jì)算性狀抗凍系數(shù)相對(duì)值(xj),作為評(píng)價(jià)品種抗霜性的指標(biāo):

xj=低溫處理下某指標(biāo)測(cè)定值/對(duì)照測(cè)定值×100%

(1)

1.5.2 相對(duì)性狀的隸屬度值 以公式(2)和公式(3)計(jì)算各品種相對(duì)性狀的隸屬度值[25]。其中，與抗寒性呈正相關(guān)的各指標(biāo)(葉綠素、葉綠素?zé)晒?、光合速率、SOD活性、POD活性、CTA活性)隸屬度值依據(jù)公式(2)計(jì)算，與抗寒性呈負(fù)相關(guān)的各指標(biāo)(MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率)隸屬度值依據(jù)公式(3)計(jì)算。每一品種相對(duì)性狀隸屬度值的平均數(shù)即為該品種的平均隸屬度值：

U(xij)=(xij-xjmin)/(xjmax-xjmin)

(2)

U(xij)=1-(xij-xjmin)/(xjmax-xjmin)

(3)

式中，U(xij)為i品種j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，xij為i品種j指標(biāo)的相對(duì)值，xjmin和xjmax為各品種j指標(biāo)相對(duì)值的最小值和最大值。

1.5.3 隸屬度平均值評(píng)價(jià)法 以多個(gè)性狀的隸屬度平均值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，平均隸屬度值高，該品種的抗寒性強(qiáng)；反之，該品種的抗寒性弱。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用DPS 7.05數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行方差分析(用新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較)、聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 晚霜凍對(duì)小麥葉片生理指標(biāo)的影響

2.1.1 相對(duì)電導(dǎo)率 在霜凍來(lái)臨前的正常生長(zhǎng)條件下，參試16個(gè)小麥品種葉片相對(duì)電導(dǎo)率平均為33.5%(圖2)，以晉麥84號(hào)葉片相對(duì)電導(dǎo)率表現(xiàn)最高，為40.6%，以冀麥325最低,為25.5%。霜凍發(fā)生后，葉片細(xì)胞膜受損電解質(zhì)滲出增加，相對(duì)電導(dǎo)率平均高出對(duì)照32.8%，品種間差異極顯著(P<0.01)，不同品種小麥葉片相對(duì)電導(dǎo)率變動(dòng)幅度比霜凍前增加。在供試的16個(gè)品種中，以霜凍前為對(duì)照，周麥18葉片相對(duì)電導(dǎo)率增幅最高，為47.7%，而濟(jì)麥22增幅最低，僅為16.6%。

2.1.2 葉綠素相對(duì)含量(SPAD值) 葉綠素在光合作用中起吸收光能的作用，其含量直接影響到光合作用。霜凍前對(duì)照組葉綠素相對(duì)含量SPAD值平均為57.56，以西農(nóng)529的值最高,為60.68，臨Y8012葉綠素含量最低,為52.57(圖3)。霜凍后葉綠素含量平均為54.18，比對(duì)照低5.9%，品種間差異極顯著(P<0.01)。與霜凍前相比，西農(nóng)529葉片葉綠素含量降低幅度最大，降低了15.6 %，而煙農(nóng)1212僅降低了0.6 %。表明晚霜凍使葉綠素含量下降，葉綠素含量的下降主要是由于葉綠素合成受到抑制。

圖2 拔節(jié)期霜凍害后小麥葉片相對(duì)電導(dǎo)率Fig.2 Relative electrical conductivity in wheat leaves after spring frost injury

圖3 拔節(jié)期霜凍害后小麥葉片葉綠素相對(duì)含量Fig.3 Relative chlorophyll content in wheat leaves after spring frost injury

2.1.3 葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm) 由圖4看，霜凍前對(duì)照組葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm)平均為0.821，以周麥18的值最高，為0.836，以冀麥325的最低，為0.812。霜凍后小麥葉片葉綠素素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm)平均值為0.813，平均降低1.0%，品種間差異顯著(P<0.05)，降幅最大的西農(nóng)529，葉片葉綠素含量降低了2.9%，而煙農(nóng)1212僅降低了0.3%。

2.1.4 光合速率 光合速率是反映植物光合作用強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。由圖5看，在霜凍來(lái)臨前的正常生長(zhǎng)條件下，參試的16個(gè)小麥品種葉片光合速率平均為14.63 μmol·m-2·s-1(圖5)，以山農(nóng)30葉片光合速率最高，為16.09 μmol·m-2·s-1，以冀麥325最低,為11.94 μmol·m-2·s-1。霜凍后葉片光合速率平均降低34.4%，不同品種光合速率變動(dòng)幅度比霜凍前增加，品種間差異顯著(P<0.05)。在供試的16個(gè)品種中，各品種霜凍后與霜凍前(對(duì)照)相比，科農(nóng)2009葉片光合速率降幅最高，為44.0%，而山農(nóng)28降幅最低，僅為26.4%。

2.2 晚霜凍對(duì)小麥保護(hù)酶及丙二醛的影響

2.2.1 POD活性 正常生長(zhǎng)條件下，參試的16個(gè)小麥品種POD活性平均為50.5 U·g-1(圖6)，以西農(nóng)585葉片POD活性最高，為61.12 U·g-1，以衡雜102最低，為44.4 U·g-1。霜凍后葉片POD活性平均為67.5 U·g-1，POD活性高出對(duì)照33.7%，品種間差異極顯著(P<0.01)。與對(duì)照相比，在供試的16個(gè)品種中，濟(jì)麥23葉片POD活性增幅最高，為61.9%，而西農(nóng)585增幅最低，僅為15.7%。

圖4 拔節(jié)期霜凍害后小麥葉片熒光參數(shù)Fig.4 Fluorescence parameters (Fv/Fm) of wheat leaves after spring frost injury

圖5 拔節(jié)期霜凍害后小麥葉片光合速率Fig.5 Photosynthetic rate of wheat leaves after spring frost injury

2.2.2 CAT活性 正常生長(zhǎng)條件下16個(gè)小麥品種CAT活性平均為2 735.4 U·g-1(圖7)，以山農(nóng)30葉片CAT活性最高，為3 132.4 U·g-1，以晉麥84號(hào)最低,為2 486.6 U·g-1。霜凍后葉片CAT活性平均為2 966.1 U·g-1，CAT活性高于對(duì)照8.4%，品種間差異顯著(P<0.05)。與對(duì)照相比，在供試的16個(gè)品種中，濟(jì)麥23號(hào)葉片CAT活性增幅最高,為21.6%，而山農(nóng)30卻降低4.5%。

2.2.3 SOD活性 正常生長(zhǎng)條件下16個(gè)小麥品種SOD活性平均為277.4 U·g-1(圖8)，以西農(nóng)529葉片SOD活性最高,為354.8 U·g-1，以師欒02-1最低,為234.4U·g-1。霜凍后葉片SOD活性平均為406.9 U·g-1，SOD活性高于對(duì)照46.7%，品種處理間差異極顯著(P<0.01)。與對(duì)照相比，在供試的16個(gè)品種中，濟(jì)麥23葉片SOD活性增幅最高為83.8%，而科農(nóng)2009僅提高了8.8%。參試小麥品種葉片SOD活性均有提高，說(shuō)明小麥增強(qiáng)了對(duì)低溫逆境的適應(yīng)能力，且不同小麥品種對(duì)逆境的適應(yīng)能力不同。

2.2.4 MDA含量 正常生長(zhǎng)條件下16個(gè)小麥品種的MDA含量平均為20.52 nmol·g-1(圖9)，以晉麥84MDA含量最高，為33.25 nmol·g-1，以臨Y8012最低，為16.76 nmol·g-1。霜凍處理后，MDA含量平均為24.79 nmol·g-1,比對(duì)照提高20.8%，品種間差異極顯著(P<0.01)。與對(duì)照相比，在供試的16個(gè)品種中，小麥功能葉MDA含量變化不同，科農(nóng)2009MDA含量增幅最高,為39.2%，而山農(nóng)28提高了7.2%。抗霜性較強(qiáng)的小麥品種MDA積累少、膜質(zhì)過(guò)氧化程度低，抗霜性較弱的小麥品種MDA積累多、膜質(zhì)過(guò)氧化程度高。MDA含量的增加顯示霜凍對(duì)小麥傷害程度較重。

2.3 晚霜凍對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響

小麥在拔節(jié)中后期遇自然霜凍后，起初穗下節(jié)和幼穗出現(xiàn)水漬狀水腫，凍害程度不易分辨，抽穗后穗部?jī)龊ΠY狀逐漸明顯，4月25日調(diào)查結(jié)果表明(表2)，不同品種幼穗死傷率差異顯著，幼穗死傷率在1.3%～41.8%。按幼穗死傷率高低分為3類：幼穗死傷率低的有濟(jì)麥22、山農(nóng)28、濟(jì)麥23、中麥36、臨Y8012、舜麥1718、煙農(nóng)1212、山農(nóng)30；幼穗死傷率高的有西農(nóng)529、周麥18；其余幼穗死傷率屬中間類。從表2可見(jiàn)，拔節(jié)期遇霜凍造成幼穗死傷，從而有效穗數(shù)和穗粒數(shù)減少，對(duì)不同小麥品種的產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)影響顯著，產(chǎn)量4 328.1～8 222.3 kg·hm-2。說(shuō)明不同品種的抗霜性存在差異，拔節(jié)期霜凍減產(chǎn)的主要原因是有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的減少。

圖8 拔節(jié)期霜凍害后小麥葉片SODFig.8 SOD activity in wheat leaves after spring frost injury

圖9 拔節(jié)期霜凍害后小麥葉片MDAFig.9 MDA content in wheat leaves after spring frost injury

表2 晚霜凍對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

注：同列不同字母表示P<0.05水平下差異顯著(P<0.05)

Note: Values followed by different letters in a column were significantly different treatments atP<0.05 level.

2.4 小麥拔節(jié)期霜凍生理生化指標(biāo)的隸屬度法評(píng)價(jià)

小麥抗凍性是一個(gè)復(fù)雜的綜合性狀，用單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)都有片面性，需多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)多項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定值，用公式(1)求出各單項(xiàng)指標(biāo)的抗凍系數(shù)。利用公式(2)、(3)進(jìn)一步計(jì)算每一品種的平均隸屬度值，根據(jù)各品種的隸屬度平均值D(表3)，評(píng)價(jià)品種抗凍能力的大小。對(duì)參試品種抗凍性進(jìn)行強(qiáng)弱排序，其中山農(nóng)28的D值最大，表明該品種抗凍性最強(qiáng)，其次為濟(jì)麥22、濟(jì)麥23、臨Y8012、中麥36、舜麥1718麥等，西農(nóng)529、周麥18、科農(nóng)2009、西農(nóng)585、師欒02-1、冀麥325的D值較小，表明其抗凍性差。

2.5 小麥拔節(jié)期抗晚霜性綜合評(píng)價(jià)

采用最長(zhǎng)距離法，以各品種8個(gè)性狀的隸屬度平均值、幼穗凍傷率、產(chǎn)量三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果分為五類(見(jiàn)圖10)：I類：濟(jì)麥22、臨Y8012、山農(nóng)28；II類：舜麥1718、濟(jì)麥23、中麥36、煙農(nóng)1212；III類：山農(nóng)30、晉麥84號(hào)、衡雜102、師欒02-1、科農(nóng)2009、周麥18；IV類：冀麥325、西農(nóng)585；V類：西農(nóng)529。從第I類品種到第V類品種，冬性越來(lái)越弱，春性越來(lái)越強(qiáng)，抗晚霜凍能力越來(lái)越弱。

表3 晚霜凍后小麥品種綜合隸屬度值

圖10 參試小麥品種抗晚霜凍聚類分析Fig.10 Cluster tree chart of wheat varieties on frost resistance

3 討 論

植物為適應(yīng)低溫脅迫環(huán)境通過(guò)細(xì)胞一系列生理生化變化而進(jìn)行自我調(diào)節(jié)[11]。細(xì)胞膜是細(xì)胞與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換的主要通道，當(dāng)質(zhì)膜受低溫逆境傷害時(shí)，膜的通透性發(fā)生變化，常以葉片電導(dǎo)率作為鑒定細(xì)胞膜傷害程度和所測(cè)材料抗逆性的大小[25]。本研究表明，拔節(jié)期小麥?zhǔn)艿剿獌雒{迫后葉片相對(duì)電導(dǎo)率較對(duì)照顯著增加。因此，霜凍使小麥葉片膜透性增加并且膜受損程度加大。

陳思思[14]、王瑞霞[15]等研究表明，低溫脅迫下葉片綠素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm)、光合速率發(fā)生變化。本研究表明，霜凍脅迫后葉片葉綠素含量下降，直接影響葉綠素?zé)晒鈪?shù)和光合速率顯著下降。

低溫脅迫打破了細(xì)胞內(nèi)自由基的產(chǎn)生和清除平衡狀態(tài)，自由基過(guò)多，引發(fā)膜脂過(guò)氧化作用[26]，產(chǎn)生有害的過(guò)氧化產(chǎn)物MDA。隨溫度降低和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)膜脂過(guò)氧化作用加重[27]，然而，植物體中還存在著SOD、POD等抗氧化酶防御系統(tǒng)，以清除活性氧、降低逆境損傷[28]。本研究表明，小麥拔節(jié)期霜凍使小麥葉片SOD活性、POD活性、CAT活性和MDA含量均高于對(duì)照。SOD活性、CAT活性和POD活性的增加可以清除自由基減輕低溫對(duì)生物膜的傷害。但是MDA含量的增加顯示膜脂過(guò)氧化作用加重，即霜凍對(duì)小麥傷害程度較重。

倒春寒對(duì)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響已有相關(guān)研究[15,29-30]。在高于突變溫度區(qū)間的晚霜凍脅迫下，穗粒數(shù)的下降是產(chǎn)量損失的主要原因，在低于突變溫度區(qū)間的晚霜凍脅迫下，不僅穗粒數(shù)下降，而且部分植株死亡，使穗數(shù)也顯著降低[29-30]。王瑞霞等[15]認(rèn)為拔節(jié)期和孕穗期低溫脅迫可導(dǎo)致小麥莖、幼穗受凍，穗數(shù)和穗粒數(shù)顯著減少，小麥產(chǎn)量均顯著下降。胡新等[31]研究認(rèn)為每百穗中各級(jí)凍害穗數(shù)、穗粒數(shù)和實(shí)際籽粒重均顯著低于未受凍穗，因此導(dǎo)致小麥減產(chǎn)。本研究表明，參試小麥各品種的幼穗均受到不同程度的傷害，幼穗凍傷率1.3%～41.8%，說(shuō)明不同小麥品種抗霜凍特性存在差異。受凍小麥幼穗表現(xiàn)為不抽穗、空心穗、缺粒穗，導(dǎo)致穗數(shù)、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量降低。不同小麥品種間產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成差異顯著。本研究還發(fā)現(xiàn)，主莖和大分蘗的幼穗凍死后，晚生蘗(再生分蘗)快速生長(zhǎng)可以成穗和結(jié)實(shí)，但16個(gè)品種的晚生蘗穗粒數(shù)平均降低45.1 %，千粒重降低36.1 %，單穗重平均降低了65.1 %。晚生穗理論上可彌補(bǔ)霜凍災(zāi)害帶來(lái)的部分產(chǎn)量損失，實(shí)際上晚生穗比正常穗成熟期推遲5～7 d，無(wú)法實(shí)施機(jī)械統(tǒng)一收獲，混收后造成數(shù)量多而品質(zhì)降低的情況。

在對(duì)多個(gè)抗霜性指標(biāo)進(jìn)行更加準(zhǔn)確的綜合評(píng)價(jià)時(shí)，目前多用主成分分析法[18]、隸屬函數(shù)法[25]、聚類分析[32]等方法，其中隸屬函數(shù)法在作物抗寒性評(píng)價(jià)方面應(yīng)用較多。本試驗(yàn)應(yīng)用多指標(biāo)相對(duì)性狀值，計(jì)算出各品種的平均隸屬度值，進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。并通過(guò)平均隸屬度值、幼穗凍傷率、產(chǎn)量聚類，將供試材料聚為5個(gè)類群，通過(guò)隸屬度平均值(D值)、幼穗凍傷率和產(chǎn)量聚類，將16個(gè)小麥品種聚為5類，I類：濟(jì)麥22、臨Y8012、山農(nóng)28；II類：舜麥1718、濟(jì)麥23、中麥36、煙農(nóng)1212；III類：山農(nóng)30、晉麥84號(hào)、衡雜102、師欒02-1、科農(nóng)2009、周麥18；IV類：冀麥325、西農(nóng)585；V類：西農(nóng)529。從第I類品種到第V類品種，冬性越來(lái)越弱，春性越來(lái)越強(qiáng)，抗晚霜凍能力越來(lái)越弱。

綜合評(píng)價(jià)結(jié)果客觀反映了品種的抗霜性。D值的排序與聚類分析有較高的吻合度。單一運(yùn)用D值排序雖可得到鑒定材料的抗寒性綜合評(píng)價(jià)，卻無(wú)法得到鑒定材料之間的遺傳關(guān)系，也不容易對(duì)抗寒性進(jìn)行分類或分級(jí)；僅用聚類分析雖然能較好地反映鑒定材料在抗寒性方面的遺傳關(guān)系，卻易對(duì)鑒定材料抗寒敏感性結(jié)果造成偏差。只有將兩者有機(jī)地結(jié)合使用，才能較為全面地對(duì)供試材料進(jìn)行抗寒級(jí)別劃分和抗寒性評(píng)價(jià)。因此，在開(kāi)展作物抗寒性評(píng)價(jià)時(shí)，建議將隸屬函數(shù)法和聚類分析方法結(jié)合使用。

培育優(yōu)良抗低溫品種是應(yīng)對(duì)小麥晚霜凍的一條經(jīng)濟(jì)有效的途徑，田間品種鑒定結(jié)果為小麥抗逆減災(zāi)和育種提供了重要依據(jù)。在田間鑒定的基礎(chǔ)上，結(jié)合位點(diǎn)基因型的分子標(biāo)記鑒定, 深入研究小麥抗寒性基因，揭示基因在小麥抗寒性中的作用及機(jī)制。開(kāi)展田間鑒定、常規(guī)育種、基因工程、細(xì)胞工程育種等多個(gè)學(xué)科相結(jié)合的系統(tǒng)研究，培育出適應(yīng)未來(lái)氣候變化的優(yōu)良品種。

4 結(jié) 論

在小麥拔節(jié)期遇自然霜凍(-2.6℃～-1.1℃)突襲5 h，16個(gè)不同小麥品種拔節(jié)期功能葉葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm)、光合速率下降，葉片SOD活性、POD活性和CAT活性、相對(duì)電導(dǎo)率均不同程度地上升。通過(guò)隸屬度平均值(D值)、幼穗凍傷率和產(chǎn)量聚類，將16個(gè)小麥品種聚為5類，I類：濟(jì)麥22、臨Y8012、山農(nóng)28；II類：舜麥1718、濟(jì)麥23、中麥36、煙農(nóng)1212；III類：山農(nóng)30、晉麥84號(hào)、衡雜102、師欒02-1、科農(nóng)2009、周麥18；IV類：冀麥325、西農(nóng)585；V類：西農(nóng)529。從第I類品種到第V類品種，冬性越來(lái)越弱，春性越來(lái)越強(qiáng)，抗晚霜凍能力越來(lái)越弱。隸屬函數(shù)法和聚類分析方法結(jié)合使用是進(jìn)行小麥抗霜性綜合評(píng)價(jià)的有效方法。