寒地水稻種質(zhì)資源苗期抗旱性篩選與評(píng)價(jià)

牛同旭　鄭桂萍　李志彬　朱崴　唐占兵

摘 要：為了篩選寒地水稻苗期抗旱性強(qiáng)的種質(zhì)資源，在干旱棚內(nèi)進(jìn)行水分脅迫，以地上干重、根長(zhǎng)、株高和地下干重4個(gè)指標(biāo)的相對(duì)值作為寒地水稻苗期抗旱性篩選的鑒定指標(biāo)，對(duì)不同水稻品種（系）苗期的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明：DPB112、DPB71、墾稻24號(hào)、DPB120等18份供試材料的抗旱性強(qiáng)，其中抗旱性最強(qiáng)的是DPB112。

關(guān)鍵詞：水稻;苗期;抗旱性篩選;綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) S511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）13-0021-04

Abstract： In order to screen the rice germplasm resources with strong drought resistance at seedling? stage， the 20% polyethylene glycol-6000 solution was used to simulate drought，that the relative coleoptile length，relative shoot length， relative shoot dry weight were used as screening for drought resistance identification indexes，and the indexes of different rice varieties （lines） were detemined. The results showed? strong drought resistance varieties（lines） DPB112， DPB71， Longjing 4，DPB120，Songjing 16， DPB15 and DPB70 were screened out，among them，DPB112 had the strongest drought resistance.

Key words： Rice; Seeding stage; Drought resistance screening; Comprehensive evaluation

反復(fù)干旱存活率是近年來(lái)鑒定作物品種苗期抗旱性用得比較多的一個(gè)指標(biāo)。據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究報(bào)道，采用該方法鑒定作物品種的抗旱性，理論依據(jù)充分，簡(jiǎn)便易行，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，許多研究者將該指標(biāo)作為水稻材料苗期大規(guī)模初步篩選最適宜的抗旱指標(biāo)[1-3]。苗期鑒定具有時(shí)間短，容量大，重復(fù)性強(qiáng)，易于活體鑒定，環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)[4]。近年來(lái)，學(xué)者們已對(duì)各生育時(shí)期水稻抗旱性及其鑒定指標(biāo)進(jìn)行了研究[5-7]，但苗期的研究還不深入，特別是干旱脅迫下苗期生理生化特性變化以及綜合鑒定指標(biāo)更鮮見(jiàn)報(bào)道。于艷敏等[8]研究發(fā)現(xiàn)，幼苗存活率明顯下降，不同品種下降幅度不同，通過(guò)對(duì)主成分分析和相關(guān)分析，得出株高、葉干重、根長(zhǎng)及根干重可以作為水稻苗期抗旱性鑒定的形態(tài)指標(biāo)。鄧冠維[9]研究發(fā)現(xiàn)，以株高差異相對(duì)率為指標(biāo)，品種間有極顯著的差異。各品種幼苗根冠比在干旱脅迫處理前后存在著顯著差異，根冠比變化的大小在一定程度上反映了水稻的抗旱能力。不同品種之間的葉面積系數(shù)存在顯著的差異，在干旱脅迫處理下，品種的MDA含量的相對(duì)值與抗旱性呈顯著負(fù)相關(guān);脯氨酸含量的變化跟抗旱性呈正相關(guān);抗旱性強(qiáng)的品種體內(nèi)保護(hù)性酶類（SOD，POD）的活性增加幅度高于抗旱性相對(duì)較弱的品種。肖宇龍等[10]研究發(fā)現(xiàn)，卷葉、枯葉和復(fù)水恢復(fù)能力作為苗期抗旱性指標(biāo)，能有效地篩選苗期抗旱性品種。

本試驗(yàn)在干旱棚內(nèi)，對(duì)不同水稻品種（系）苗期進(jìn)行水分脅迫，測(cè)定各項(xiàng)抗旱性指標(biāo)，以期篩選寒地水稻苗期抗寒性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)資源。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 2018年采用從2016年273份芽期抗旱性篩選出的30份材料進(jìn)行苗期抗旱性篩選，其中抗旱性強(qiáng)的15份（編號(hào)1～43）、抗旱性弱的15份（編號(hào)247～273）（表1）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選取籽粒成熟飽滿、大小均勻、稻殼完整的種子，20℃浸種7d后不催芽播種于裝有苗床土的塑料方盒中。采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)材料分為干旱和對(duì)照2個(gè)處理，每個(gè)方盒中120粒，出苗后間苗至100株苗，3次重復(fù)，共180個(gè)處理。干旱處理：當(dāng)約50%的秧苗達(dá)到3葉1心期時(shí)停止?jié)菜?，待所有材料葉片在清晨葉尖無(wú)露珠、中午前后萎蔫，50%材料葉片出現(xiàn)不同程度干枯，少數(shù)材料出現(xiàn)整株暫時(shí)干枯時(shí)，立即澆透水，停止?jié)菜?20h后調(diào)查存活莖數(shù)。第2次干旱處理同第1次干旱處理，待所有材料再度萎蔫，50%材料出現(xiàn)不同程度整株干枯，第2次澆透水，其后5d調(diào)查存活莖數(shù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法 （1）第1次干旱處理120h后，從方盒內(nèi)隨機(jī)取樣，考察15株秧苗的株高、葉齡、根長(zhǎng)、根數(shù)，再測(cè)其莖基部的最粗處，即得到秧苗的莖基寬。并將植株分成地上部和地下部2個(gè)部分，用蒸餾水洗干凈后，于105℃殺青30min，然后保持80℃烘干至恒重后，稱干物重量。測(cè)算方法按照《水稻田間試驗(yàn)方法與測(cè)定技術(shù)》[16]進(jìn)行。（2）用日本產(chǎn)SPAD-502型葉綠素測(cè)定儀測(cè)定葉綠素含量，每份材料選取代表性10株，測(cè)定功能葉葉片中部的SPAD值，測(cè)定時(shí)避開(kāi)有損傷的葉片。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗期各性狀相對(duì)值比較 如表2所示，相對(duì)株高最大的為龍慶稻21號(hào)，最小的為龍生04021;相對(duì)葉齡最大的為北稻7號(hào)，最小的為DPB71;相對(duì)根長(zhǎng)最大的為北稻7號(hào)，最小的為墾稻24號(hào);相對(duì)根數(shù)最大的為綏稻3號(hào)，最小的為墾交16-1178;相對(duì)SPAD最大的為DPB71，最小的為DPB68;相對(duì)莖基寬最大的為DPB112，最小的為龍生04021;相對(duì)地上干重最大的為DPB112，最小的為DPB70;相對(duì)地下干重最大的為北稻7號(hào)，最小的為墾交16-1178。苗期干旱脅迫對(duì)各性狀的抑制程度呈地下干重>地上干重>莖基寬>根數(shù)>SPAD>根長(zhǎng)>株高>葉齡的趨勢(shì)。各性狀的變異系數(shù)呈地下干重=根長(zhǎng)>根數(shù)>地上干重>SPAD=株高>莖基寬>葉齡的趨勢(shì)，表明苗期干旱脅迫下地下部更易受到影響。

2.2 苗期反復(fù)干旱成活率聚類分析 如圖1所示，對(duì)30份水稻材料用WPGMA法，在歐式距離19.43處分為強(qiáng)、中等、弱3個(gè)抗旱等級(jí)。其中，抗旱性強(qiáng)的材料有18份，DPB112、DPB71、墾稻24號(hào)、松粳9號(hào)、DPB120、DPB70、DPB65、DPB15、龍稻17號(hào)、龍粳20號(hào)、龍粳52號(hào)、墾08-17-16、墾255、蓮稻1號(hào)、DPB82為芽期抗旱性較強(qiáng)的材料，綏稻4號(hào)、北稻7號(hào)、DPB68為芽期抗旱性弱的材料;抗旱性中的材料有6份，墾交16-1162、墾交16-1178、龍慶稻21號(hào)、龍生04021、蘆葦?shù)?、綏?1號(hào)的芽期抗旱性較弱;抗旱性弱的材料有6份，DPB69、綏稻3號(hào)、齊粳10號(hào)、瑩稻2號(hào)、綏育117463、綏育11846的芽期抗旱性也弱。

2.3 不同抗旱類型苗期反復(fù)干旱的成活率 如表3所示，不同抗旱類型苗期反復(fù)干旱成活率的差異達(dá)到極顯著水平，各抗旱類型的變異度呈中>弱>強(qiáng)的趨勢(shì)，各抗旱類型的標(biāo)準(zhǔn)差呈中>強(qiáng)>弱的趨勢(shì)，強(qiáng)抗旱類型的反復(fù)干旱成活率為80.38%，95%置信區(qū)間在77.88～82.89;中抗旱類型的反復(fù)干旱成活率為57.97%，95%置信區(qū)間在49.59～66.34;弱抗旱類型的反復(fù)干旱成活率為38.84%，95%置信區(qū)間在33.62～44.05。

2.4 寒地水稻種質(zhì)資源苗期各指標(biāo)相對(duì)值主成分分析 由表4可知，前4個(gè)主成分的特征根累計(jì)貢獻(xiàn)率為87.32%>85%，因此，前4個(gè)特征根作為主因子可以代表總的數(shù)據(jù)信息。由表5可知，第1主成分主要由地上干重決定的，貢獻(xiàn)率為40.18%;第2主成分主要由根長(zhǎng)決定的，貢獻(xiàn)率為29.11%;第3主成分主要由株高決定的，貢獻(xiàn)率為10.97%;第4主成分主要由地下干重決定的，貢獻(xiàn)率為7.05%。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論 苗期強(qiáng)抗旱的材料有DPB112、DPB71、墾稻24等18份;中抗旱的有墾交16-1162、墾交16-1178、龍慶稻21號(hào)等6份;弱抗旱的有DPB69、綏稻3號(hào)、齊粳10號(hào)等6份。秧苗地上干重、根長(zhǎng)、株高和地下干重4個(gè)指標(biāo)的相對(duì)值可以作為寒地水稻苗期抗旱性篩選的鑒定指標(biāo)。

3.2 討論 前人對(duì)水稻苗期抗旱性鑒定已經(jīng)做了很多研究，如葉鮮重、葉齡、可溶性蛋白、AA、GSH、ASA、脯氨酸、MDA等指標(biāo)[11-12]，但都是單獨(dú)的生理生化指標(biāo)，當(dāng)樣本量大時(shí)，很難進(jìn)行鑒定。在干旱條件下，水稻會(huì)做出一些形態(tài)上的直觀現(xiàn)象，使其能維持正常的代謝。反復(fù)干旱成活率與作物抗旱性呈顯著相關(guān)性，具有可靠性、樣品量大鑒定等優(yōu)點(diǎn)。王育紅等[13]研究表明，旱稻抗旱性鑒定指標(biāo)有根長(zhǎng)、根重、根冠比、根莖粗，張燦軍等[14]研究表明，旱稻苗期株高可以作為抗旱性篩選指標(biāo);王賀正等[15]研究表明，水稻苗期葉齡、葉鮮重、根長(zhǎng)、心葉下倒數(shù)第1葉葉面積可以作為抗旱性鑒定指標(biāo)。本試驗(yàn)以苗期反復(fù)干旱成活率為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)主成分分析和聚類分析篩選出地上干重、根長(zhǎng)、株高和地下干重可以作為寒地水稻苗期抗旱性鑒定指標(biāo)，表明強(qiáng)抗旱類型反復(fù)干旱成活率>中抗旱類型>弱抗旱類型。這可能是因?yàn)椴煌酒贩N抗旱性存在差異，也可能是粳稻和秈稻生長(zhǎng)發(fā)育和抗旱性機(jī)理方面存在區(qū)別。

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（責(zé)編：張宏民）