陜西麥區(qū)小麥品種萌發(fā)期抗旱性分析

高寶云，張 軍

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

陜西麥區(qū)小麥品種萌發(fā)期抗旱性分析

高寶云，張 軍

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

以21份陜西主栽小麥品種為材料，采用20% PEG-6000溶液模擬干旱脅迫，研究了小麥萌發(fā)期發(fā)芽勢(shì)等8個(gè)指標(biāo)的變化，并進(jìn)行抗旱性綜合分析。結(jié)果表明：(1)PEG脅迫后，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、初生根條數(shù)、胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)、芽鮮重、根鮮重和全株鮮重等均有不同程度降低，其降幅依次為21.32%、11.32%、23.59%、40.54%、71.81%、65.39%、25.93%和39.45%；(2)通過(guò)隸屬函數(shù)法分析，依據(jù)綜合抗旱性D值篩選出晉麥47為強(qiáng)抗旱性品種，商麥5226、陜農(nóng)138、陜旱981、長(zhǎng)武134、商麥1619、小偃15、西農(nóng)979和西農(nóng)2000為中等抗旱性品種，鄭麥9023和秦麥9號(hào)為不抗旱品種，其余為弱抗旱性品種。

小麥；萌發(fā)期；抗旱性鑒定；隸屬函數(shù)法

干旱是影響作物生長(zhǎng)和發(fā)育的主要限制因子，由于干旱造成的減產(chǎn)可能要超過(guò)其他自然災(zāi)害所導(dǎo)致的產(chǎn)量損失之和[1-2]。由于極端天氣出現(xiàn)頻率日益增加，我國(guó)北方大部分小麥產(chǎn)區(qū)全生育期都可能遭受干旱威脅[3]?？购敌允歉珊怠敫珊档貐^(qū)小麥生產(chǎn)的基本要求，因此快速準(zhǔn)確地鑒定抗旱性對(duì)于小麥抗旱栽培具有重要意義。

萌發(fā)出苗是小麥整個(gè)生育期的關(guān)鍵階段，生產(chǎn)上播種出苗階段遭遇干旱會(huì)導(dǎo)致斷壟缺苗，會(huì)對(duì)群體構(gòu)建和產(chǎn)量造成不可逆的影響[4]。前人曾采用藥劑拌種[5]、磁處理[6]等方法提高小麥的發(fā)芽率，但目前最有效的方法仍是選(培)育萌發(fā)期抗旱性好的小麥品種[7]。萌發(fā)期鑒定具有耗時(shí)短、容量大、操作性強(qiáng)和重復(fù)性好等特點(diǎn)，眾多學(xué)者將其作為衡量作物抗旱性的重要時(shí)期[8-9]。李國(guó)瑞等[10]采用PEG-6000溶液模擬脅迫，對(duì)西南地區(qū)小麥品種萌發(fā)期抗旱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出蜀萬(wàn)8號(hào)為強(qiáng)抗旱型品種，這為后續(xù)研究提供了較好的借鑒和參考。陜西小麥主要種植在丘陵旱地，灌溉設(shè)施差，屬于雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)域。為此，選用21個(gè)陜西省近幾年主栽小麥品種為材料，在PEG脅迫下測(cè)定了萌發(fā)期抗旱指標(biāo)并進(jìn)行分析，以期為陜西小麥品種的選用(育)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用新洛8號(hào)等21個(gè)陜西省近幾年主栽小麥品種(表1)，種子均由西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。

表1 供試品種名稱

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

人工挑選大小一致的種子，用1% NaClO消毒5 min，蒸餾水反復(fù)沖洗后置于培養(yǎng)皿中，加蒸餾水放置于室溫下24 h。每個(gè)品種挑選300粒萌動(dòng)種子，均勻地放置于6個(gè)培養(yǎng)皿中(直徑9 mm，雙層濾紙做發(fā)芽床)。處理加20% PEG-6000溶液10 mL，對(duì)照加等量蒸餾水，3次重復(fù)。放置于人工氣候箱中，溫度控制在(25±1) ℃，每天光照12 h。每天定時(shí)向脅迫培養(yǎng)皿中加入6 mL 20% PEG-6000溶液，對(duì)照中加等量蒸餾水。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 種子萌發(fā)情況測(cè)定 從種子置床之日起觀察，以胚芽長(zhǎng)度大于等于種子長(zhǎng)度的1/2作為發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)，分別于第3天和第7天調(diào)查種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。其中，發(fā)芽勢(shì)(%)=3 d后正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；發(fā)芽率(%)=7 d后正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；降低幅度(%)=(對(duì)照-處理)/對(duì)照×100%。

1.3.2 發(fā)芽形態(tài)指標(biāo)和生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 第7天后從各重復(fù)中隨機(jī)取出10粒發(fā)芽種子，統(tǒng)計(jì)初生根條數(shù)，測(cè)量胚根與胚芽長(zhǎng)度；調(diào)查后分芽、根和全株分別測(cè)定鮮重。

1.3.3 抗旱性評(píng)價(jià) 參照賈壽山等[11]的方法計(jì)算單個(gè)性狀的抗旱系數(shù)：

抗旱系數(shù)=脅迫測(cè)定值/對(duì)照測(cè)定值×100%

綜合抗旱系數(shù)=n個(gè)性狀指標(biāo)的相對(duì)值之和/n

(1)

利用隸屬函數(shù)法，對(duì)單個(gè)觀測(cè)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求均值，以評(píng)價(jià)各品種抗旱性差異[8]：

u(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)，j=1、2、3…

(2)

式中：u(Xj)為隸屬函數(shù)值；Xj表示第j個(gè)指標(biāo)的抗旱系數(shù)；Xmin和Xmax分別表示第j個(gè)指標(biāo)抗旱系數(shù)的最小值和最大值。

抗旱性綜合評(píng)價(jià)值(D)計(jì)算公式[12-13]：

(3)

參照李國(guó)瑞等[10]的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即D>0.80為強(qiáng)抗旱型(1級(jí))，0.50

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003軟件整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用SAS 8.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG脅迫對(duì)小麥發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響

由表2可知，PEG脅迫后供試品種的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均有不同程度的下降。脅迫后發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的變動(dòng)范圍分別為38.75%～87.26%和59.54%～98.76%，較清水對(duì)照降低幅度分別為9.35%～37.97%和1.24%～38.46%，平均降低幅度為21.32%和11.32%。從各品種的發(fā)芽勢(shì)來(lái)看，V11降低幅度最小(9.35%)，V6和V12降幅較大，在33%以上；從發(fā)芽率來(lái)看，V11降低幅度最小(1.24%)，V6和V13降幅較大，在30%以上。

2.2 PEG脅迫對(duì)小麥形態(tài)指標(biāo)的影響

PEG脅迫下小麥單株根條數(shù)、胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)較對(duì)照呈下降趨勢(shì)(表3)。脅迫后單株根數(shù)、胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)的變動(dòng)范圍分別為2.00～4.55條/株、1.39～6.59 cm和0.90～3.71 cm，降低幅度分別為6.59%～37.01%、1.39%～6.59%和53.75%～85.11%，平均降低幅度分別為23.59%、40.54%和71.81%。從單株根長(zhǎng)來(lái)看，V7和V12降幅較小，均在7%左右；V2、V13、V18和V21降幅較大，在30%以上。從胚根長(zhǎng)來(lái)看，V11降幅最小(5.17%)，V1、V4、V5、V8和V16降幅較大，在60%以上。從胚芽長(zhǎng)來(lái)看，V4降幅相對(duì)最小(53.75%)，V2降幅最大(85.11%)。

2.3 PEG脅迫對(duì)小麥生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由表4可知，PEG脅迫后小麥單株芽重、單株根重和全株重量呈下降趨勢(shì)。脅迫后單株芽重、根重和全株重的變動(dòng)范圍分別為0.013～0.036、0.064～0.099和0.081～0.157，降低幅度分別為45.76%～76.40%、11.73%～37.95%和21.67%～48.70%，平均降低幅度分別為65.39%、25.93%和39.45%。從單株芽重來(lái)看，V11降幅相對(duì)最小(45.76%)，V2、V8、V9和V16和V20降幅較大，在70%以上。從單株根重來(lái)看，V5降幅最小(11.73%)，V4和V10降幅較大，在35%以上。從全株重來(lái)看，V11降幅相對(duì)最小(21.67%)，V4降幅最大(48.70%)。

2.4 萌發(fā)期抗旱性綜合分析

根據(jù)公式(1)求出各指標(biāo)抗旱系數(shù)，用公式(2)求出供試品種的隸屬函數(shù)值(表5)。對(duì)于同一指標(biāo)如相對(duì)發(fā)芽率而言，脅迫后V11隸屬函數(shù)值u(Xj)最大，為1.00，表明該品種在這一指標(biāo)上抗旱性最強(qiáng)。根據(jù)公式(3)求得每個(gè)品種的綜合抗旱評(píng)價(jià)值D，根據(jù)D值大小判斷抗旱性。由表5可得：D值介于0.284～0.806之間，抗旱性處于1級(jí)的為V11；處于2級(jí)的為V3、V5、V7、V12、V14、V15、V20和V21；4級(jí)的為V4和V6；其余為3級(jí)。

表2 PEG脅迫對(duì)小麥發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示品種間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。下同。

表3 PEG脅迫對(duì)小麥形態(tài)指標(biāo)的影響

表4 PEG脅迫對(duì)小麥生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

表5 不同小麥品種萌發(fā)期抗旱性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3 討論與結(jié)論

抗旱性鑒定是抗旱品種選用(育)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，快速有效的抗旱性鑒定指標(biāo)是進(jìn)行抗旱性鑒定的關(guān)鍵[7]。前人研究表明，PEG-6000脅迫下相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)根條數(shù)、相對(duì)根長(zhǎng)與相對(duì)胚芽長(zhǎng)與作物萌發(fā)期抗旱能力極顯著相關(guān)[10]。賴運(yùn)平等[14]研究表明，PEG-6000脅迫后地上部鮮重和地下部鮮重等8個(gè)形態(tài)指標(biāo)與小麥苗期抗旱性密切相關(guān)。考慮到抗旱性評(píng)價(jià)的復(fù)雜性，筆者借鑒杜彩艷等[15]的方法，將地上部鮮重、地下部鮮重、全株鮮重與相對(duì)發(fā)芽勢(shì)等指標(biāo)結(jié)合起來(lái)，以期提高抗旱性鑒定的準(zhǔn)確性和可靠性。本研究中，PEG脅迫后，種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、初生根條數(shù)、胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)，芽、根和全株鮮重均有不同程度的降低。從各個(gè)指標(biāo)的平均降幅來(lái)看，發(fā)芽率變化幅度最小，為11.32%；其次為發(fā)芽勢(shì)、根條數(shù)和根鮮重，降幅分別為21.32%、23.59%和25.93%；胚芽長(zhǎng)和芽鮮重平均降幅較大，分別為71.81%和65.39%?？梢?jiàn)不同指標(biāo)對(duì)干旱的敏感程度有較大差異。

作物抗逆性是受多種因素共同作用的數(shù)量性狀，不同品種的抗逆機(jī)理不同，從而使得不同品種在同一逆境下反應(yīng)也不盡相同，若用單一指標(biāo)評(píng)價(jià)作物抗逆性則存在片面性[16]。作物抗旱性評(píng)價(jià)方法較多，每種方法均有一定的利弊，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為隸屬函數(shù)法是綜合評(píng)價(jià)作物抗旱性的有效方法之一[17～18]。本研究中，根據(jù)D值大小，將21個(gè)供試品種按抗旱性分為4類，這和生產(chǎn)上的表現(xiàn)基本一致。晉麥47從2000年開(kāi)始作為國(guó)家黃淮麥區(qū)、陜西省等省旱地小麥區(qū)試的對(duì)照品種[19]，可能與其優(yōu)良的抗旱性有關(guān)；抗旱2級(jí)品種中，商麥5226、陜農(nóng)138、陜旱981、長(zhǎng)武134、商麥1619、小偃15、西農(nóng)979和西農(nóng)2000在適宜區(qū)種植中也表現(xiàn)出較好的抗旱性，也佐證了本研究結(jié)果的可靠性。鄭麥9023的抗旱性相對(duì)最弱，可能與其本身是高水肥品種有關(guān)?？梢?jiàn)應(yīng)用隸屬函數(shù)法來(lái)綜合評(píng)價(jià)小麥萌發(fā)期抗旱性是可行的。

綜上，在20% PEG-6000脅迫處理后，供試小麥品種的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、初生根條數(shù)、胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)、芽鮮重、根鮮重和全株鮮重等較對(duì)照均有不同程度下降；通過(guò)隸屬函數(shù)法分析，依據(jù)綜合抗旱性D值篩選出晉麥47為強(qiáng)抗旱性品種，商麥5226、陜農(nóng)138、陜旱981、長(zhǎng)武134、商麥1619、小偃15、西農(nóng)979和西農(nóng)2000為中等抗旱性品種，新洛8號(hào)、商麥8928、矮抗58、遠(yuǎn)豐175、車前、小偃22、小偃216、西農(nóng)889和西農(nóng)928為弱抗旱性品種，鄭麥9023和秦麥9號(hào)為不抗旱品種。

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(責(zé)任編輯：許晶晶)

Analysis of Drought Resistance of Different Wheat Varieties during Germination in Shaanxi

GAO Bao-yun, ZHANG Jun

(College of Biopharmaceutical and Food Engineering, Shangluo University, Shangluo 726000, China)

The germination potential and 7 other indexes of 21 mainly-planted wheat varieties during germination in Shaanxi were measured under drought stress simulated with 20% PEG-6000 solution, and the comprehensive evaluation of drought resistance of each variety was conducted by using membership function method. The resulted showed that: (1) After PEG stress, the germination potential, germination rate, radicle number, radicle length, coleoptile length, fresh bud weight, fresh root weight, and total plant fresh weight of wheat were reduced by 21.32%, 11.32%, 23.59%, 40.54%, 71.81%, 65.39%, 25.93% and 39.45%, respectively; (2) Through membership function analysis, according to the comprehensive drought resistance indexD, Jinmai 47 was identified to be strongly resistant to drought; Shangmai 5226, Shannong 138, Shanhan 981, Changwu 134, Shangmai 1619, Xiaoyan 15, Xinong 979 and Xinong 2000 had a medium drought resistance; Zhengmai 9023 and Qinmai No. 9 had no drought resistance; the other varieties were weakly resistant to drought.

Wheat; Germination stage; Drought resistance identification; Membership function method

2016-11-03

高寶云(1973─)，女，陜西洛南人，實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：作物抗逆的生理生化。

S512

A

1001-8581(2017)03-0033-05