PEG脅迫下不同胡麻品種種子萌發期抗旱性鑒定

王宗勝，張建平，米　君，李聞娟

(1.甘肅省平涼市農業科學研究所, 甘肅 平涼 744000; 2.甘肅省農業科學院作物研究所, 甘肅 蘭州 730070;3.張家口市農業科學院, 河北 張家口 075000)

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PEG脅迫下不同胡麻品種種子萌發期抗旱性鑒定

王宗勝1，張建平2，米君3，李聞娟2

(1.甘肅省平涼市農業科學研究所, 甘肅 平涼 744000; 2.甘肅省農業科學院作物研究所, 甘肅 蘭州 730070;3.張家口市農業科學院, 河北 張家口 075000)

以14份胡麻新品種為材料，采用0(對照)、21%濃度聚乙二醇(PEG-6000)處理模擬干旱脅迫，以研究干旱脅迫下不同胡麻品種萌發期抗旱特性的反應差異。結果表明: 21%PEG脅迫下，不同品種的相對發芽勢、相對發芽率、相對胚芽長、相對胚芽鮮重、相對胚根長、相對胚根鮮重、相對發芽指數、活力指數和萌發指數9個指標表現并不一致，抗旱性評價需要進行多指標的綜合考慮。采用隸屬函數值和抗旱指標權重相結合的抗旱性度量值進行抗旱性評價，14個品種的D值在0.323～0.868，差異明顯，晉亞11號的抗性居第一位，D值達到了0.868，其次為壩亞12號，D值為0.787，居第二位；伊亞4號、晉亞10號的D值分別為0.381、0.323，位列最后，抗性最差。

PEG脅迫；胡麻；品種；萌發期；抗旱性

干旱嚴重制約著作物生產[1]，選育抗旱性品種是解決干旱條件下作物生產的有效途徑。我國干旱、半干旱地區約占全國土地面積的52.5%，主要集中在西北地區[2]。胡麻(LinumusitatissimumL.)即油用亞麻，是西北和華北旱作農業區重要的油料作物，該區大部分地區年降水量400～500 mm，北部只有200～300 mm，屬重度干旱生態區。干旱成為限制胡麻產量提高的重要非生物脅迫因素。岳國強等[3]采用盆栽限水模擬干旱脅迫，比較了寧夏胡麻地方品種苗期(4葉期后)抗旱能力，并在田間條件下，對胡麻忍耐或抵御干旱脅迫的能力進行了初步鑒定。石倉吉[4]利用灌溉地和旱地分組測定15個品種的11個性狀, 通過對灌溉地和旱地各性狀進行差異顯著性分析、抗旱系數及抗旱指數評價，評價亞麻抗旱性。祁旭升等[5]采用綜合抗旱系數與隸屬函數相結合的方法，對胡麻種質資源成株期的抗旱性進行了綜合評價。

胡麻屬于春播作物，播種期一般在3月中下旬和4月上中旬，這一時期北方春旱發生頻繁，土壤墑情差，易于造成播種和出苗困難，對生產影響較大, 因此，胡麻種子萌發和出苗期干旱是當前生產中重要的非生物逆境之一。利用聚乙二醇(PEG)高滲溶液模擬干旱脅迫已成為不同作物種子萌發期抗旱性研究的重要手段[6-11]。汪磊[12]等研究不同濃度PEG模擬干旱對3個胡麻品種種子萌發及幼苗生長的影響，但對不同胡麻種質資源萌發期抗旱差異研究較少。本試驗采用PEG脅迫測定14個新品種種子萌發特性，以期建立胡麻種子萌發期抗旱鑒定方法和評價指標，為篩選發芽期抗旱品種提供理論依據。

1　材料與方法

1.1試驗材料

選用我國近年來新審(鑒)定的14個品種，參試材料及來源見表1。

表1　試驗材料及來源

1.2試驗設計與方法

采用質量濃度分別為0%(對照)和21%(處理) PEG-6000溶液，每個品種挑選成熟、飽滿且大小適中、均勻一致的種子720粒，每40粒為一份，先用0.1%的升汞溶液浸潤10 min，再用無菌水清洗三遍，放于直徑為9 cm的發芽皿中，用2層中速濾紙做發芽床，分別用不同濃度的PEG溶液6 ml將濾紙浸濕，至濾紙飽和且表面無明水，置于培養柜25℃、暗培養，三次重復。以萌發的幼芽達到種子長度1/2為發芽標準，每24 h調查一次發芽情況，連續調查7次。試驗中根據需要補充相應濃度的PEG溶液。

1.3測定內容及方法

按照汪磊、Zhang、成廣雷和崔紅艷[12-14]等的方法，計算發芽勢(GE, Germination energy, %)、發芽率(GR, Germination rate, %)、發芽指數(GI, Germination index)、活力指數(VI, Vitality index)和萌發指數(SI, Sprout index),公式如下：

GE=前3天內的發芽數/供試種子數×100

GR=第7天發芽總數/供試種子數×100

GI=Σ(DG/DT),DG為逐日發芽數,DT為相應DG的發芽天數

VI=GI×幼苗生長量

SI=(1.00)nd1+(0.75)nd3+(0.50)nd5+(0.25)nd7，其中nd1、nd3、nd5、nd7分別為第1、3、5、7天的種子萌發率，1.00、0.75、0.50、0.25分別為相應萌發天數所賦予的系數。

傷害率(%)=21%PEG處理/對照×100%

第7天調查發芽率完畢后，在每個培養皿中隨機抽取10株測量，剪下根芽，分別測量胚芽長、胚根長，稱胚芽、胚根鮮重。

1.4數據處理

相對發芽勢(RGE)、相對發芽率(RGR)、相對活力指數(RVI)、相對萌發指數(RPI)、相對胚芽長(RGL)、相對胚芽鮮重(RGFW)、相對胚根長(RRL)和胚根鮮重(RRFW)按照“相對性狀指標(%)=滲透脅迫處理下各性狀測定值/對照各性狀測定值×100”進行計算。

利用Microsoft Excel 2003和SPSS 10.5進行材料間各指標的差異性檢驗。參照邱麗娟[15]、祁旭升[5]和王曙光等[16]的方法，采用隸屬函數和抗旱指標權重相結合的方法對抗旱性進行綜合評價，計算公式為：

抗旱性量度值

2　結果與分析

2.1PEG脅迫對不同胡麻品種發芽勢和發芽率的影響

發芽率、發芽勢是衡量種子發芽能力的重要指標,分別反映了種子的發芽能力、發芽速度。由表2可以看出，滲透脅迫下各品種平均發芽勢為52.56%，對照處理為90.95%，脅迫處理較對照降低了38.39個百分點。經t測驗，脅迫處理低于對照，差異極顯著；滲透脅迫下各品種發芽率平均為87.98%，低于對照4.82個百分點， 但是t測驗未達到顯著水平。表明發芽率對脅迫敏感度較低，同時也表明，脅迫主要導致發芽速度顯著降低。經方差分析，滲透脅迫下不同品種間相對發芽勢差異極顯著，表明不同品種的萌發速度對脅迫抗性不同，其中晉亞11號抗性最高(83.89%)，其次定亞23號，壩亞12號也有較高的抗性，而天亞9號最低(12.97%)。不同品種間相對發芽率差異較小，輪選2號、晉壓11號、隴亞11號與伊亞4號差異顯著，其它品種間差異不顯著。

表2　PEG模擬干旱脅迫對不同品種間發芽勢和發芽率的影響

注：不同小、大寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)。** 代表對照與處理間差異極顯著(P<0.01)。下同。

Note: Different small letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level. **, significant difference atP<0.01 level. The same below.

2.2PEG脅迫對不同胡麻品種幼芽生長的影響

胚芽長、胚根長、胚芽鮮重和胚根鮮重是生長發育的重要指標(表3)。在脅迫條件下胚根鮮重、胚芽鮮重和胚芽長的相對值分別為47.44%,41.34%和31.07%，與對照相比，脅迫處理下，胚芽長、胚根長、胚芽鮮重和胚根鮮重分別降低了68.59、21.89、58.55和52.94個百分點。且胚根長相對值>胚芽長相對值，胚根鮮重相對值>胚芽鮮重相對值，表明胚根生長對水分脅迫的抗性比胚芽高。

不同品種間幼芽生長抗性不同。胚根鮮重相對值壩選3號、隴亞10號、晉亞11號較高，分別為58.83%，56.61%和56.52%；晉亞10號、隴亞8號較低，分別是27.07%和35.89%，但方差分析差異不顯著。不同品種胚芽鮮重、胚根長和胚芽長的相對值差異達5%顯著水平，胚芽鮮重相對值隴亞雜1號最高(55.80%)，隴亞11號次之(51.87%)；晉亞10號最低，僅17.37%；胚根長相對值隴亞10號最高，達135.77%，晉亞10號最低(50.88%)；胚芽長相對值隴亞雜1號最高，輪選2號次之，分別是47.38%和39.40%，晉亞10號最低(9.11%)。

2.3PEG脅迫對不同胡麻品種種子活力的影響

種子活力與種子發芽力對種子發芽環境脅迫的敏感性有很大的差異。發芽指數、活力指數和萌發指數是種子活力的重要指標。與對照相比，脅迫處理下，發芽指數、活力指數和萌發指數分別降低了60.70%，83.08%和48.14%。發芽指數、活力指數和萌發指數的相對值分別為40.45%，20.46%和53.11%(表4)，表明脅迫處理使種子活力極顯著下降。發芽指數相對值品種間差異極顯著，壩亞12號、定亞23號和晉亞11號較高，分別是54.27%、50.98%和50.74%，壩選3號最低(29.49%)。活力指數相對值品種間差異不顯著，隴亞11號最高(36.61%)，壩選3號和隴亞雜1號較低，分別是6.76%和8.75%。萌發指數相對值品種間差異極顯著，壩亞12號最高，為69.33%，天亞9號最低，為38.58%。

表4　PEG模擬干旱脅迫對胡麻種子發芽指數、活力指數和萌發指數的影響

2.4抗旱性的綜合評價

種子發芽過程是一個極復雜的生理生化過程，而PEG脅迫下影響種子萌發的因素很多。從以上結果看，各材料不同抗旱指標間的表現趨勢并不一致，說明作物的抗旱性不能僅通過單一指標研究。因此，評價抗旱性時需要進行多指標綜合考慮。本研究以相對發芽勢、相對發芽率、相對胚芽長和鮮重、相對胚根長和鮮重、相對發芽指數、活力指數和萌發指數共9個指標為依據，采用隸屬函數值和抗旱指標權重相結合計算抗旱性度量值D，對不同胡麻品種種子萌發期的抗旱性進行綜合評價(表5)。一般而言，綜合評價值越大，表明其抗旱能力越強，可以看出晉亞11號的抗性最強，D值達到了0.868，其次為壩亞12號，D值為0.787。輪選2號、隴亞10號、定亞23號、寧亞19號這4個品種抗性較強；晉亞10號、伊亞4號的抗性相對最差，D值分別為0.323和0.381。

3　討　論

種子萌發是種子植物生活史中的關鍵階段，也是衡量植物抗旱性強弱的重要時期,直接關系到植物的出苗情況[17]。發芽率、發芽勢、種子活力指數等指標反映的是作物種子發芽速度、發芽整齊度和幼苗健壯的趨勢，常作為評價種子發芽的指標，是作物育種中重要的衡量指標[18-20]。不同濃度的PEG常被用來在各種作物上做模擬干旱脅迫試驗[9-10]。本試驗中，21%PEG濃度脅迫下，胡麻種子發芽率、胚根長、發芽勢、胚根鮮重、胚芽鮮重和胚芽長均較對照處理分別降低了4.82，21.89，38.39，52.94，58.55和68.59個百分點；發芽指數、活力指數和萌發指數分別降低了60.70%，83.08%和48.14%。可見，21%PEG脅迫抑制了胡麻種子萌發和幼芽發育, 但各指標敏感程度不同，依次為：發芽率相對值>胚根長相對值>發芽勢>胚根鮮重相對值>胚芽鮮重相對值>胚芽長相對值，可見，滲透脅迫對胚芽的抑制作用大于對胚根，與王贊等[21]的研究相一致。試驗表明，干旱脅迫下胡麻種子能保持相當高的發芽率和胚根伸長能力，但生長發育的速度受到明顯抑制；表現在發芽勢、胚根和胚芽生長量顯著下降，且抗旱性強的品種所受影響明顯低于抗旱性弱的品種。

表5　抗旱指標的綜合分析

不同胡麻品種間的抗性差異顯著，通過各指標分析表明，代表發芽速度的指標——發芽勢、發芽指數和萌發指數，品種間顯著差異；而代表生長速度的指標——長度和鮮重差異較小，表明品種抗性主要取決于發芽能力的抗性強弱。

胡麻屬于雙子葉油料作物，針對萌發期抗旱性鑒定篩選的研究，抗旱性指標沒有統一的定論。本研究以對相對發芽勢、相對發芽率、相對胚芽長和鮮重、相對胚根長和鮮重、相對發芽指數、活力指數和萌發指數等9個指標進行分析，結果表明，不同胡麻品種萌發期抗旱指標表現趨勢并不一致，表明胡麻抗旱性與胡麻基因型有關。這一點，與其他作物上的研究相一致[22-24]。因此，評價胡麻抗旱性時需要進行多指標的綜合考慮。這樣，不僅可以避免單一指標的局限性、不穩定性和片面性，而且可以較好地揭示指標性狀和抗旱性的關系。然而，本試驗中21%PEG對不同胡麻品種種子萌發期生理生化指標的影響，不同胡麻品種種子萌發期在大田試驗中相關指標的研究以及指標性狀和抗旱性關系方面還需要做進一步探討和研究。本文采用隸屬函數值和抗旱指標權重相結合計算抗旱性度量值D，對14份材料進行評價，晉亞11號和壩亞12號為高抗性，伊亞4號和晉亞10號對干旱脅迫敏感，其它材料介于二者之間。

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Drought tolerance identification of different oilseed flax varieties at germination stage under PEG stress

WANG Zong-sheng1, ZHANG Jian-ping2, MI Jun3, LI Wen-juan2

(1.PingliangAgriculturalResearchInstitute,PingliangGansu744000,China;2.CropResearchInstitute,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China;3.ZhangjiakouAcademyofAgriculturalSciences,ZhangjiakouHebei075000,China)

The experiments were conducted to investigate and identify the response difference of drought resistance traits of different oilseed flax varieties at germination stage, which used 21% PEG-6000 simulation experiments by 14 new varieties of oilseed flax domestic. The results indicated that the nine indexes including relative germination emerge、relative germination rate、relative germ length and fresh weight、relative radicle length and fresh weight、relative germination index、vitality index and sprout index performances were not consistent. The drought resistance evaluation of oilseed flax need comprehensive consideration about multi-index. To use comprehensive consideration evaluation by integrating membership function values and drought resisting index weight, theDvalue ranged from 0.323 to 0.787, the drought resisting obvious difference. The best drought resisting ofDvalue reached 0.868, was Jinya 11, following by Baya 12, itsDvalue was 0.787. TheDvalues of drought resistance of oilseed flax varieties in the last were 0.381 and 0.323, these were Yiya 4 and Jinya 10, respectively.

PEG stress; oilseed flax; variety; germination stage; drought tolerance

1000-7601(2016)04-0118-07

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.04.18

2015-09-10

現代農業產業技術體系專項資金(CARS-17-GW-04)

王宗勝(1965—)，男，甘肅靜寧人，高級農藝師，主要從事雜糧栽培技術研究。 E-mail: 401101917@qq.com。

張建平(1972—)，男，甘肅天水人，研究員，主要從事亞麻遺傳育種研究。 E-mail:zhangjp72@126.com。

S563.2

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