用滲透劑脅迫鑒定小麥芽期耐旱性試驗

趙民 張江波

摘要：試驗設計5個不同濃度的PEG-6000（20g/L、40g/L、60g/L、80g/L、100g/L）模擬干旱脅迫條件測定四個小麥品種（周麥18、皖麥19、中原98-68、橫觀35）芽期發(fā)芽率、胚芽鞘、根長、相對發(fā)芽率、萌發(fā)耐旱指數(shù)5個抗旱相關指標，以鑒定四個小麥品種的芽期耐旱性。研究表明：四個小麥品種發(fā)芽率、胚芽鞘、根長、相對發(fā)芽率和萌發(fā)耐旱指數(shù)，隨著PEG-6000濃度的升高均表現(xiàn)出下降趨勢，但不同品種各指標下降的幅度不同。在20g/L PEG處理下，各個品種的發(fā)芽率受到不同程度的影響，可作為小麥萌芽期抗旱性鑒定的水分脅迫的主要濃度。

關鍵詞：小麥 芽期 滲透脅迫 抗旱性 發(fā)芽率

作者簡介：趙 民（1979—），男，本科，助理農藝師，研究方向為農作物栽培及病害防治。

通訊作者：張江波（1989—），男，本科，農藝師，研究方向為農作物栽培。

隨著全球氣候變暖，干旱現(xiàn)象的發(fā)生越來越頻繁，我國干旱半干旱地區(qū)已經占總土地面積的47%，占耕地總面積的51%[1]。干旱會導致植物生理性脫水，進而抑制光合作用、代謝不均衡，最終抑制植物生長[2]。小麥是我國尤其是北方地區(qū)重要的糧食作物之一。雖然小麥耐旱，但干旱仍然是小麥生長發(fā)育、產量和品質最為重要的制約因素[3]。因此，在引種栽培過程中，對小麥品種的耐旱性評價顯得更為重要。

作物的耐旱性評定方法主要有盆栽法、旱棚旱池法、人工氣候室模擬環(huán)境法、田間直接鑒定法4種[4]。但是，有學者指出作物的抗旱性評價應該以其在干旱條件下能否穩(wěn)產高產為依據(jù)[5]。作物是否高產與種子發(fā)芽率、活力指數(shù)等相關，而種子萌發(fā)階段的生理活動很容易受到外界環(huán)境的干擾，進而影響了作物的生長和發(fā)育[6]。有研究發(fā)現(xiàn)，在PEG滲透劑模擬干旱脅迫下，谷子活力抗旱指數(shù)、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽率、相對胚芽長和相對胚根長與抗旱指數(shù)均呈極顯著正相關，可以作為谷子萌芽期抗旱性鑒定的指標[7]。本試驗通過不同濃度的PEG-6000對4個小麥品種種子萌芽期進行滲透脅迫分析，旨在為進一步探索利用PEG-6000滲透脅迫鑒定小麥種子耐旱性提供研究基礎。

一、材料與方法

（一）材料、儀器及試劑

供試小麥品種4份：周麥18、皖麥19、中原98-68、橫觀35。

所需主要儀器、器皿：培養(yǎng)皿、光照培養(yǎng)箱、容量瓶、吸管、鑷子、直尺等。

所需試劑：PEG-6000、升汞。

（二）研究方法

1. 滲透液配制。參照Michel等[8]提出的方法，計算PEG-6000滲透液的參數(shù)配比，共設計5個濃度，分別是20g/L、40g/L、60g/L、80g/L、100g/L。

2. 小麥材料培養(yǎng)。供試小麥種子浸種24h，每個處理30粒，分別放入PEG-6000濃度為20g/L、40g/L、60g/L、80g/L、100g/L的培養(yǎng)皿中，以無菌水為對照組。各培養(yǎng)皿置于恒溫25℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，在第2、4、6、8天測試其發(fā)芽率。測量每個培養(yǎng)皿中的第3天的胚芽鞘和根長。

3. 各抗旱指標的測定

發(fā)芽率（%）=種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

相對發(fā)芽率（%）=脅迫培養(yǎng)的發(fā)芽率/對照培養(yǎng)的發(fā)芽率×100%

萌發(fā)抗旱指數(shù)（GDRI）=滲透脅迫下萌發(fā)指數(shù)/對照萌發(fā)指數(shù)

其中，萌發(fā)指數(shù)=（1.00）nd 2+（0.75）nd 4+（0.50）nd 6+（0.25）nd 8，nd 2，nd 4，nd 6，nd 8分別為第2、4、6、8 d的種子萌發(fā)率。

4. 小麥種子萌發(fā)期抗旱性分級標準

5. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。根據(jù)不同滲透脅迫處理水平條件所測得的各指標數(shù)據(jù)，用EXCEL（2003）繪制隨著滲透脅迫的加強各指標變化的趨勢圖，揭示各指標在不同滲透脅迫條件下的變化規(guī)律。

二、結果與分析

（一）不同PEG濃度脅迫下小麥發(fā)芽率變化趨勢

四個小麥品種在不同PEG濃度條件下第四天發(fā)芽率變化趨勢見圖1。由圖1可以發(fā)現(xiàn)，隨著PEG濃度的增大，各種小麥的發(fā)芽率均呈下降趨勢。從發(fā)芽率下降幅度來看，不同品種的發(fā)芽率與對照相比，在PEG濃度為20g/L和40g/L時，都表現(xiàn)為橫觀35下降幅度最大，分別為25%和56%，而周麥18和皖麥19下降幅度分別是0%、13%和5%、14%；PEG濃度為60g/L時周麥18和皖麥19的下降幅度分別是17%和31%，橫觀35的下降幅度為58%，中原98-68下降幅度比橫觀36略小比周麥18和皖麥19要大；PEG濃度為80g/L以上時，大部分品種發(fā)芽率都大幅度下降，中原98-68和橫觀35下降幅度最大，周麥18降幅最小，中原98-68下降幅度比橫觀35小。

從以上分析可以看出，橫觀35發(fā)芽率受PEG模擬的水分脅迫影響最大，中原98-68次之，再而是皖麥19，而對周麥18的影響最小。即由發(fā)芽率確定的抗旱性大小順序為：周麥18＞皖麥19＞中原98-68＞橫觀35。

（二）不同PEG濃度小麥相對發(fā)芽率變化趨勢

20g/LPEG-6000脅迫下各品種第四天發(fā)芽率統(tǒng)計（見表2），由表2可以看出，依據(jù)萌芽期抗旱性分級標準顯示：周麥18和皖麥19抗旱性極強，中原98-68和橫觀35抗旱性相對較低。相對發(fā)芽率大小依次是：周麥8＞皖麥19＞中原98-58＞橫觀35。而由于其他濃度下測量的相對發(fā)芽率不符合此分級標準，故不作此類比較。

（三）不同PEG濃度小麥萌發(fā)耐旱指數(shù)變化趨勢

四個小麥品種在不同PEG濃度條件下萌發(fā)耐旱指數(shù)變化趨勢見圖2。由圖2可以發(fā)現(xiàn)，隨著PEG濃度的增大，各種小麥的萌發(fā)耐旱指數(shù)均呈下降趨勢。比較相同濃度下各個品種的耐旱性，20g/L濃度的PEG下可以看出周麥18和皖麥19的萌發(fā)耐旱指數(shù)最大幾乎相同，周麥18稍大，中原98-68的萌發(fā)耐旱指數(shù)較低，而橫觀35的萌發(fā)耐旱指數(shù)最低。40g/L濃度的PEG下可以看出周麥18和皖麥19萌發(fā)耐旱指數(shù)還是很相近，但皖麥19稍大，依次是中原98-68和橫觀35。大于60g/L濃度PEG下可以明顯看出周麥18萌發(fā)耐旱指數(shù)大于皖麥19大于中原98-68大于橫觀35。

綜上分析可以看出，PEG20g/L濃度下和60g/L、80g/L、100g/L濃度下橫觀35發(fā)芽率受由PEG處理所模擬的水分脅迫影響最大，中原98-68次之，周麥18的影響最小。即抗旱性：周麥18＞皖麥19＞中原98-68＞橫觀35。而在濃度為40g/L的PEG濃度下，得出的抗旱性是：皖麥19＞周麥18＞中原98-68＞橫觀35。

（四）不同PEG濃度小麥胚芽鞘變化趨勢

隨著PEG濃度的增大，小麥的胚芽鞘呈下降趨勢（圖3）。圖4可以看出在PEG濃度為20g/L時，周麥18的下降幅度要小于皖麥19，即周麥18受脅迫劑影響不及皖麥19顯著，中原98-68下降幅度較橫觀35小。在PEG濃度為40g/L時，下降幅度差異周麥18和皖麥19＞中原98-68和橫觀35，但周麥18和皖麥19之間和中原98-68和橫觀35之間差異不明顯。PEG濃度為60g/L時，皖麥18的下降幅度要大于周麥18，橫觀35下降幅度＞中原98-68。周麥18和皖麥19的生長勢要明顯高于中原98-68和橫觀35。因此由胚芽鞘確定的抗旱性大小順序依次為：周麥18＞皖麥19＞中原98-68＞橫觀35。

（五）不同PEG濃度小麥根長變化趨勢

四個小麥品種在不同PEG濃度條件下根長變化趨勢見圖5-6。由圖5-6可以發(fā)現(xiàn)，隨著PEG濃度的增大，各種小麥的根長均呈下降趨勢。在PEG濃度為20g/L時，周麥18，皖麥19，中原98-68，橫觀35的下降幅度分別是30%，29%，50%，70%。由此可知，橫觀35的下降幅度最大，中原98-68次之，周麥18和皖麥19極為相近。PEG濃度為40g/L時，周麥18和皖麥19的下降幅度分別是49%和61%，可知周麥18抗旱性比皖麥19較強。PEG濃度為60g/L時，中原98-68和橫觀35下降幅度最大，周麥18次之，皖麥19最小。在大于80g/L濃度的PEG下根長太短不及種子的一半，不作為分析其抗旱性的標準。因此，以根長判斷小麥的抗旱性，PEG濃度為60g/L時，皖麥19＞周麥18＞中原98-68＞橫觀35。在PEG濃度為20g/L和40g/L時，周麥18＞皖麥19＞中原98-68＞橫觀35。

三、討論

近年來通過比較PEG脅迫下水、確定15％-20％濃度的PEG可用來鑒定水稻的抗旱性[9]。許多植物或品種在水分脅迫條件下可以誘導細胞內溶質積累，滲透式降低，從而保證組織水勢下降時細胞膨壓得以維持，這便是滲透調節(jié)[10]。鄒琦等研究表明了，抗旱性強的小麥其滲透調節(jié)能力也相對要強一些[11]。由于水分脅迫下，可以用小麥的萌芽期胚芽鞘長度和根長來反應芽體的滲透調節(jié)能力[12]。王賀正[13]用25％的PEG溶液鑒定水稻種質萌芽期的抗旱性。本試驗設立了五種PEG-6000濃度，分別為20g/L、40g/L、60g/L、80g/L、100g/L，測定種子發(fā)芽率，結果表明，在20g/L PEG處理下，各個品種的發(fā)芽率受到不同程度的影響，在40g/L、80g/L處理的種子萌發(fā)基本都受到很顯著的抑制，其中中原98-68，橫觀35在大于80g/L處理時種子幾乎沒有發(fā)芽。因此，以20g/L PEG溶液濃度作為小麥萌芽期抗旱性鑒定的水分脅迫的主要濃度較為合適，與李國瑞等[14]研究結果一致，為進一步探索利用PEG-6000滲透脅迫鑒定小麥種子耐旱性提供研究驗證基礎。

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（作者單位：焦作市博愛縣月山鎮(zhèn)人民政府、焦作市中站區(qū)龍翔街道辦事處）