不同生態(tài)區(qū)主要育成谷子品種苗期抗旱性鑒定

秦嶺 楊延兵 陳二影 張華文 王海蓮 劉賓 陳桂玲 管延安

摘要：采用反復(fù)干旱法對來自不同生態(tài)區(qū)的201份谷子[Setaria italica （L.） Beauv.]品種（系）進(jìn)行苗期抗旱性鑒定，根據(jù)幼苗存活率，將其劃分為高度抗旱、抗旱、較抗旱、弱抗旱和不抗旱5個(gè)等級， 其中高度抗旱15個(gè)，占7.46%；抗旱48個(gè)，占23.88%；較抗旱80個(gè)，占39.80%；弱抗旱47個(gè)，占23.38%；不抗旱11個(gè)，占5.47%。干旱條件下201份材料的幼苗存活率平均為71.02%，變幅為1.05%～100.00%，相對苗高的變幅為23.92%～95.00%，相對生物量的變幅在11.37%～83.10%之間，變異系數(shù)達(dá)50.98%。幼苗存活率與相對苗高、相對鮮重以及相對生物量均呈正相關(guān)，與相對苗高、相對鮮重的相關(guān)性極顯著，與相對生物量的相關(guān)性顯著。

關(guān)鍵詞：抗旱性；反復(fù)干旱法；存活率；谷子；苗期

中圖分類號：S515.034文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2016）06-0028-04

干旱是非生物逆境脅迫中影響植物生長發(fā)育最嚴(yán)重的自然災(zāi)害[1]。我國水資源嚴(yán)重緊缺，人均年占有量為世界水平的四分之一，每年因?yàn)槿彼鴮?dǎo)致巨大的糧食損失。因此，對作物抗旱性進(jìn)行遺傳改良已迫在眉睫[2]。谷子[Setaria italica （L.） Beauv.]是起源于中國的傳統(tǒng)糧食作物[3]，具有突出的耐旱、耐瘠特點(diǎn)，主要分布于我國北方干旱和半干旱地區(qū)[4]。鑒定和評價(jià)谷子的抗旱性是谷子抗旱研究的前提，也是進(jìn)行遺傳學(xué)研究和抗旱品種選育的重要環(huán)節(jié)。

選擇合適的鑒定方法是開展谷子抗旱性研究的首要問題。20世紀(jì)80年代以來，我國學(xué)者從不同角度研究了谷子抗旱性的鑒定方法，包括模擬干旱脅迫滲透法、苗期反復(fù)干旱法和全生育期干旱脅迫法等[5～10]，并且鑒定了一批谷子種質(zhì)資源的抗旱性，在育種與生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮了重要作用。谷子苗期抗旱性研究主要采用反復(fù)干旱法及模擬水分脅迫。20世紀(jì)末，我國研究者利用苗期反復(fù)干旱法對全國7 348份不同谷子品種的抗旱性進(jìn)行了分級，其鑒定結(jié)果與新疆哈密市鑒選的露地全生育期抗旱性結(jié)果相比，苗期與穗期鑒定結(jié)果一致的品種有94.3%，穗期抗旱性鑒定結(jié)果的有效率為99.72%，成熟期抗旱性鑒定結(jié)果的有效率為75.50%，說明苗期反復(fù)干旱法鑒定谷子抗旱性結(jié)果準(zhǔn)確、可靠、操作簡便[5，6]。山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院也利用苗期反復(fù)干旱法對山西省3 761份谷子種質(zhì)資源進(jìn)行了抗旱性評價(jià)，篩選出高度抗旱且豐產(chǎn)性好的種質(zhì)58份，并進(jìn)一步篩選出6份抗旱、豐產(chǎn)、適應(yīng)性廣的品種供生產(chǎn)應(yīng)用[9]。苗期鑒定谷子抗旱性的另一種方法是模擬水分脅迫法，主要用滲透脅迫劑PEG來模擬干旱。印度學(xué)者Prasad課題組用20% PEG-6000模擬干旱脅迫，對107份谷子品種進(jìn)行苗期抗旱性鑒定，通過測定葉片相對含水量、丙二醛（MDA）含量、葉片電導(dǎo)率、過氧化氫酶（CAT）活性，篩選出5個(gè)高度抗旱品種、15個(gè)抗旱品種、49個(gè)干旱敏感品種和38個(gè)極度敏感品種，其中IC-403579和Prasad最抗旱，IC-480117和Lepakshi為最敏感[11]。

本研究利用苗期反復(fù)干旱法對201份來自不同生態(tài)區(qū)的谷子材料進(jìn)行苗期抗旱性研究，通過分析干旱脅迫下幼苗存活率、相對苗高、相對鮮重和相對生物量的變化，以鑒定出各品種（系）的苗期抗旱性，為谷子抗旱育種研究奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

來自不同生態(tài)區(qū)的201份谷子品種（系），其中華北夏谷區(qū)167份，東北春谷區(qū)8份，西北春谷區(qū)23份，臺灣1份，日本2份（表1）。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于2012～2013連續(xù)兩年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所試驗(yàn)農(nóng)場溫室內(nèi)進(jìn)行，每年4月末播種。采用盆栽試驗(yàn)，栽培盆為長方形塑料盆，大小為長×寬×高=50 cm×30 cm×36 cm，栽培基質(zhì)為營養(yǎng)土與河沙按1∶1混配，每盆裝13 kg，播前澆水至飽和。完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。每盆播種24行，每行1個(gè)品種，共24個(gè)品種；每品種挑選20粒飽滿種子均勻播種，播后輕輕壓實(shí)盆土，以確保全苗、齊苗；四葉期定苗，每個(gè)品種16株。第一次干旱脅迫前正常澆水，保持充足的水分供應(yīng)。

第一次干旱脅迫：約50%材料達(dá)到四葉一心時(shí)，將盆內(nèi)水分調(diào)節(jié)一致（土壤水勢儀），停止?jié)菜?。?dāng)所有試材葉片卷成針狀且上午仍處于萎蔫狀態(tài)、大部分試材的葉片出現(xiàn)不同程度枯死、少數(shù)試驗(yàn)材料出現(xiàn)整株“枯死”時(shí)，復(fù)水至土壤最大持水量，48 h后調(diào)查存活苗數(shù)，以幼苗心葉或分蘗葉轉(zhuǎn)為鮮綠色為存活標(biāo)準(zhǔn)。

第二次干旱脅迫：第一次復(fù)水后即停止供水。當(dāng)所有材料再度萎蔫且上午葉片卷成針狀、多數(shù)試驗(yàn)材料不同程度地出現(xiàn)整株“枯死”時(shí)，第二次復(fù)水至土壤最大持水量，48 h后調(diào)查存活苗數(shù)，以3次重復(fù)平均值作為幼苗存活率。

對照每天澆水以維持植株的正常生長。整個(gè)試驗(yàn)期間注意防雨，并及時(shí)人工除草和防治病蟲害，禁用化學(xué)除草劑。

1.2.2測定項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)束后，每品種隨機(jī)取3株（如果低于3株，以實(shí)際存活苗數(shù)為準(zhǔn)），分別測定苗高、鮮重、干重，計(jì)算幼苗存活率及性狀相對值。

幼苗存活率DS=（DS1+DS2）/2=

（xDS1/xTT×100%+xDS2/xTT×100%）/2。

式中，DS：幼苗反復(fù)干旱存活率的實(shí)測值；DS1：第1次干旱存活率；DS2：第2次干旱存活率；xTT：第1次干旱前3次重復(fù)總苗數(shù)的平均值；xDS1：第1次復(fù)水后3次重復(fù)存活苗數(shù)的平均值；xDS2：第2次復(fù)水后3次重復(fù)存活苗數(shù)的平均值。

性狀相對值X=干旱條件下性狀值/對照性狀值。

1.2.3數(shù)據(jù)處理采用SPSS 11.5及Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析。

2結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫后各品種（系）的生長表現(xiàn)

未經(jīng)干旱處理時(shí)，各品種（系）植株生長良好，莖稈直立、粗壯，葉色青綠，根系發(fā)達(dá)。第一次干旱脅迫后，葉片呈現(xiàn)不同程度的卷曲、萎蔫，并且下部老葉受害程度明顯重于新葉；第二次干旱脅迫開始后，老葉逐漸變黃、脫落，綠葉生長受阻，葉片不同程度地小于對照同葉齡的葉片，從而導(dǎo)致干旱脅迫各品種（系）地上部生物量不同程度地低于對照。

不同品種（系）間的抗旱性存在顯著差異。干旱脅迫后，部分株系表現(xiàn)出明顯的不抗旱癥狀，植株發(fā)育遲緩，老葉明顯變黃并大量脫落，新葉小且生長緩慢；而部分品種（系）則明顯抗旱，復(fù)水后植株能夠正常生長，長勢較對照下降較少。

2.2谷子苗期抗旱性鑒定

在反復(fù)干旱脅迫下，不同谷子品種（系）表現(xiàn)出不同抗旱性，相對苗高的變幅為23.92%～95.00%，變異系數(shù)為21.06%；相對鮮重的變幅為1.10%～78.57%，變異系數(shù)最大，達(dá)77.63%；相對生物量的變幅為11.37%～83.10%，變異系數(shù)為50.98%；幼苗存活率在1.05%～100.00%之間，各性狀在不同品種間存在極顯著差異（表2、表3）。

根據(jù)幼苗存活率將谷子苗期抗旱性分為5級，達(dá)到1級高度抗旱（幼苗存活率≥90%）的品種（系）有15個(gè)，占7.46%；2級抗旱的（80%≤幼苗存活率<90%）48個(gè)，占23.88%；3級較抗旱的（65%≤幼苗存活率<80%）80個(gè)，占39.80%；4級弱抗旱的（50%≤幼苗存活率<65%）47個(gè)，占23.38%；5級不抗旱的（幼苗存活率<50%）11個(gè)，占5.47%（圖1）。

2.3谷子幼苗存活率與苗期性狀的相關(guān)性

在反復(fù)干旱條件下，谷子幼苗存活率與相對苗高、相對鮮重、相對生物量均呈正相關(guān)，其中，與相對苗高、相對鮮重相關(guān)性達(dá)極顯著水平，與相對生物量的相關(guān)性達(dá)顯著水平。

3討論與結(jié)論

抗旱性鑒定和評價(jià)是作物抗旱研究的重要內(nèi)容，目前應(yīng)用較多的是以盆栽試驗(yàn)鑒定作物抗旱性[12]。苗期是谷子生長的基礎(chǔ)時(shí)期，苗期開展抗旱性鑒定具有時(shí)間短、容量大、操作簡便、環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。干旱脅迫直接影響植物的存活，因此，存活率可作為鑒定抗旱性最直接的指標(biāo)[13] 。反復(fù)干旱法是用于作物苗期抗旱性鑒定的常用方法之一，簡便易行，并可大規(guī)模同步進(jìn)行[14]。

本研究利用反復(fù)干旱法鑒定了來自不同生態(tài)區(qū)的201份谷子品種（系）的苗期抗旱性，結(jié)果表明谷子苗期存活率在品種間存在極顯著差異，說明其抗旱性存在著豐富的遺傳多樣性。根據(jù)幼苗存活率，將201份谷子品種（系）的抗旱性大致分為5級， 1級高度抗旱（幼苗存活率≥90%）的有15個(gè)，2級抗旱（80%≤幼苗存活率<90%）48個(gè)；3級較抗旱（65%≤幼苗存活率<80%）80個(gè)；4級弱抗旱（50%≤幼苗存活率<65%）47個(gè)；5級不抗旱（<50%）11個(gè)。結(jié)合201份谷子品種（系）芽期抗旱性鑒定結(jié)果[15]，鑒定出芽期和苗期均高度抗旱材料3份，分別是豫谷1號、濟(jì)谷16和冀谷22；不抗旱材料2份，分別是魯谷1號和豫谷9號。鑒定出的抗旱和不抗旱材料可為后續(xù)谷子抗旱性機(jī)理研究提供材料支撐。

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