干旱脅迫對高羊茅航天誘變新品系生理特性的影響及綜合評價

李娟，雷霞，王小利，牟瓊，楊春燕，吳佳海

(貴州省農業科學院草業研究所，貴州 貴陽 550006)

干旱脅迫對高羊茅航天誘變新品系生理特性的影響及綜合評價

李娟，雷霞，王小利，牟瓊，楊春燕，吳佳海*

(貴州省農業科學院草業研究所，貴州 貴陽 550006)

為揭示高羊茅航天誘變新品系對干旱脅迫的響應和適應，培育出耐旱性強的新品種。以高羊茅航天誘變新品系12份及其親本黔草1號高羊茅和貴州主推品種水城高羊茅為材料，采用盆栽試驗，在人工氣候室進行干旱脅迫處理，測定可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性、葉綠素(Chl)生理指標，并應用隸屬函數法和灰色關聯法對其生理指標及14份高羊茅材料耐旱性進行綜合評價。結果表明，可溶性蛋白質隨著干旱脅迫程度的增加總體呈上升趨勢，SOD、POD、CAT含量隨著干旱脅迫程度增加總體呈下降趨勢，葉綠素含量隨干旱脅迫程度加劇呈下降趨勢。5個生理指標在14份材料間均存在顯著性差異。利用隸屬函數法對14份高羊茅材料進行綜合耐旱性評價，SP5-32的平均隸屬函數值最大，為0.533，耐旱性順序為：SP5-32>SP5-75>水城高羊茅>SP5-60>SP5-94>SP5-97>SP5-89>SP5-71>SP5-7>SP5-85>SP5-42>SP5-5>黔草1號高羊茅>SP5-88。利用灰色關聯性分析法得出各耐旱指標與耐旱性的關聯序為：POD>可溶性蛋白質>SOD> CAT>Chl，關聯度在0.55～0.65之間。因此，SP5-32更加適應干旱地區，干旱脅迫下保護酶活性大小、可溶性蛋白質含量與葉綠素含量對高羊茅材料的耐旱性是大致相同的。

高羊茅；干旱脅迫；航天誘變；生理特性；綜合評價

我國干旱半干旱地區面積占國土面積的47%，干旱已成為全球自然災害之一[1-2]，可使其植物生長受到抑制、產量下降[3]。高羊茅(Festucaarundinacea)又稱葦狀羊茅，是禾本科羊茅屬一種多年生冷季型草種[4-5]。是重要的飼用、城市、運動場綠化植物，生長迅速、飼用品質優良、利用年限長，在市場經濟中顯示出明顯的社會、生態、環境效益，因而越來越受到人們的重視。然而，在當今水資源日益缺乏的時候，人們首先會滿足生活用水和糧食灌溉的需求，對于草建植等環境景觀等方面的需求就會受到限制[6]，因此，通過各種不同的選育方法，培育出耐旱新品種，成為高羊茅育種中的當務之急。

在自然條件下，由于外界環境的變化較小和遺傳結構的相對穩定性，植物本身發生自發突變的頻率極低，加之傳統的育種方式周期長，分子育種經費高、難度大等問題[7]。將高科技的空間技術與常規農業育種相結合，形成航天誘變育種，是利用太空特殊環境，如空間宇宙射線、微重力、高真空、弱磁場等因素，對農作物種子的誘變作用產生變異，再返回地面選育新種質、新材料，培育新品種的作物育種新技術。近年來牧草和草坪草在航天誘變育種方面發展迅速，先后搭載了紅豆草(Onobrychisviciaefolia)、苜蓿(Medicagosativa)、草地早熟禾(Poaspp.)、結縷草(Zoysiajaponica)、狗牙根(Cynodondactylon)等[8-11]，并對搭載材料的形態學、細胞學和分子水平的變異進行了研究，通過航天誘變已篩選、培育出很多優良品種，航天誘變作為一種新的育種方法已受到國內外遺傳育種界的重視[12-13]。航天誘變育種既能明顯改良作物某些農藝性狀，又能獲得地面育種難以得到的重要經濟性狀產生的突破性突變。本研究基礎正是基于對黔草1號高羊茅種子經“實踐八號”育種衛星搭載處理，在開展多年的“地-空”對比試驗研究，發現有很多優良突變植株，經多年多代選擇，初步篩選出不同的優良材料，深入系統開展高羊茅航天誘變育種。選取不同高羊茅航天誘變新品系進行干旱脅迫試驗，研究其對干旱脅迫的生理響應和調節機制，為西南地區高羊茅的逆境生理和育種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗材料

選取多年生黔草1號高羊茅種子，于2006年9月9日經“實踐八號”育種衛星搭載處理，衛星共運行355 h，航程900多萬km，衛星運行軌道為傾角63°，近地點180 km、遠地點460 km，在軌運行15 d后，在四川遂寧回收，留軌艙進行3 d留軌試驗。選取經搭載誘變后育成材料SP5-88、SP5-42、SP5-94、SP5-75、SP5-5、SP5-85、SP5-60、SP5-89、SP5-71、SP5-32、SP5-7、SP5-97及其親本黔草1號高羊茅和貴州主推品種水城高羊茅共14份材料。

1.2試驗設計

各試驗材料在貴州省草業研究所人工氣候室進行分株繁殖，2013年4月23日采用盆栽方式。選用塑料花盆(花盆規格：15 cm×15 cm×10 cm)，取田間表土(黃壤)，粉碎混勻，不做滅菌處理，每盆裝干土0.7 kg。每盆移栽6～7個分蘗枝，剪去地上部分，定期澆水，以保證幼苗的正常生長，置于溫度為25 ℃、光照為4000 lx的人工氣候室中。待植株生長正常，葉片長到20 cm長時，每盆定植5個分蘗枝，進行干旱脅迫。1盆為一個重復，每個材料12盆，設3個水分處理，4次重復，完全隨機區組排列。處理A(無水分脅迫)為田間持水量的85%～80%；處理B(中度水分脅迫)為田間持水量的60%～55%；處理C(重度水分脅迫)為田間持水量的35%～30%。處理前，每盆加水至土壤達到飽和狀態，然后使其自然干旱至設定標準，并維持。處理中，為了降低土壤表面水分蒸發，在盆土表面覆保鮮膜，并且定期移動植物的位置，使每個植物呈隨機排列。待各水分梯度形成后開始干旱脅迫，水量用稱重法控制，于每天17: 00向盆中插孔補充水分，在保持設定的含水量15 d后進行生理指標的測定。在早晨8: 00-9: 00選取相同部位的成熟健壯葉片進行生理指標的測定，每個指標重復測定3次。

1.3測定指標與方法

各生理生化指標參照李合生[14]的方法測定。可溶性蛋白質采用考馬斯亮藍G-250比色法；超氧化物歧化酶(SOD)采用氮藍四唑光還原法；過氧化物酶活性(POD)采用愈創木酚法；過氧化氫酶(CAT)活性采用鉬酸銨顯色法；葉綠素含量的測定采用浸提法。

1.4耐旱性綜合評價——隸屬函數值法

本研究根據測定的各項生理生化指標，采用模糊數學中的隸屬函數值法進行耐旱性綜合評價[15-18]。如果某一指標與耐旱性呈正相關，則采用反隸屬函數計算，公式為：

X(u1)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

如果某一指標與耐旱性呈負相關，則采用反隸屬函數計算，公式為：

X(u2)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(2)

式中，X(u1)、X(u2)為隸屬函數值，X為干旱脅迫下各材料某一指標的測定值，Xmin、Xmax分別為所有參試材料某一指標的最小值和最大值。將所有參試材料的抗旱隸屬函數值加起來，求其平均值，用平均值大小綜合評價各材料耐旱性的強弱。

1.5灰色關聯性分析

灰色關聯度分析被廣泛應用于農業和林業研究中[15]。將各種耐熱指標的平均隸屬函數值作為參考數列，記為X0，以各耐熱指標的平均值為比較數列，記為Xi(i=0,1,2,…,n), 則參考數列X0={X0(1),X0(2),…,X0(n)}, 比較數列Xi={X1(1),X1(2),…,X1(n)}。利用公式(3)對原始數據進行無量綱化處理，

(3)

(4)

(5)

式中：εi(k)為比較數列xi對參考數列x0在第k點的關聯系數，ri為比較數列xi與參考數列x0的關聯度，ε為分辨系數，一般取值范圍為0∽1，本試驗取值為0.5[13-15]。i,k=1,2,…,n。

1.6數據統計

試驗每個處理、各指標測定均重復3次，采用Excel 2003和SPSS 19.0統計軟件對數據進行統計分析，選擇單因素方差分析(one way ANOVA)進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1可溶性蛋白質含量

圖1表明，14份高羊茅航天誘變材料可溶性蛋白質含量隨田間持水量減少呈上升趨勢，其中SP5-88、SP5-94、SP5-60三份材料呈先升高后下降的趨勢，在中度脅迫時達到最大值，分別是1.285、1.421、0.954 g/L，比無水分脅迫升高了0.279、0.569、0.459 g/L；SP5-75、SP5-5、SP5-85、SP5-89、SP5-71呈先下降后升高的趨勢，中度脅迫時達到最低，分別是0.601、1.191、0.697、1.018、0.665 g/L，比無水分脅迫時降低了0.224、0.128、0.089、0.462、0.196 g/L；SP5-42、SP5-32、SP5-7、SP5-97、黔草1號高羊茅、水城高羊茅呈上升趨勢。由圖1還發現，由于材料抗旱性的差異，隨著干旱程度的增加，可溶性蛋白質變化趨勢呈現3種情形，但總體趨勢都是趨于上升。SP5-88、SP5-42、SP5-94、SP5-75、SP5-5、SP5-85、SP5-60、SP5-32、SP5-7、SP5-97、黔草1號高羊茅和水城高羊茅12份材料重度脅迫比無水分脅迫分別上升了0.133、0.454、0.229、0.144、0.066、0.153、0.171、0.346、0.402、0.205、0.220、0.404 g/L，SP5-89和SP5-71材料重度脅迫比無水分脅迫分別下降了0.177和0.006 g/L。

圖1 干旱脅迫對可溶性蛋白質含量的影響Fig.1 Effect of drought stress on the soluble protein content 1:黔草1號高羊茅F. arundinacea cv. Qiancao No.1; 2:水城高羊茅F. arundinacea cv. Shuicheng.大寫字母不同，表示同一試材在不同脅迫間差異顯著(P<0.05)；小寫字母不同，表示同一脅迫下不同試材間差異顯著(P<0.05)。下同。Different capital letters indicate significant differences in the same experimental material under different treatments (P<0.05); Different small letters indicate significant differences between different experimental materials in the same treatment (P<0.05).The same below.

2.2SOD活性

圖2顯示，14份高羊茅航天誘變材料SOD活性隨田間持水量減少呈下降的趨勢，其中SP5-88、SP5-94、SP5-60、SP5-7四份材料呈先下降后上升的趨勢，在中度脅迫時達到最小值，分別是19.461、18.073、27.906、27.042 U/mg，比無水分脅迫下降了9.211、11.346、24.913、22.534 U/mg；SP5-75、SP5-5、SP5-85、SP5-89、SP5-71呈先升高后下降的趨勢，中度脅迫時達到最大，分別是34.721、19.953、36.858、26.864、38、197 U/mg，比無水分脅迫時升高了13.024、0.983、5.203、12.073、9.954 U/mg；SP5-42、SP5-32、SP5-97、黔草1號高羊茅、水城高羊茅呈下降趨勢。表明由于材料抗旱性的差異，隨著干旱程度的增加，SOD活性變化趨勢呈現3種情形，但總體趨勢都是趨于下降。SP5-88、SP5-42、SP5-94、SP5-5、SP5-85、SP5-60、SP5-32、SP5-7、SP5-97、黔草1號高羊茅、水城高羊茅11份材料重度脅迫比無水分脅迫分別下降了5.004、11.668、9.636、1.838、6.974、10.755、13.356、20.837、3.309、3.845、8.370 U/mg。SP5-75、SP5-89、SP5-71材料重度脅迫比無水分脅迫分別上升了1.576、3.948、0.444 U/mg。

圖2 干旱脅迫對SOD活性的影響Fig.2 Effect of drought stress on the SOD activity

2.3POD活性

干旱脅迫下14份高羊茅航天誘變材料POD活性變化如圖3所示。結果表明，14份高羊茅航天誘變材料POD活性隨田間持水量減少呈下降的趨勢，其中SP5-88、SP5-94、SP5-60、水城高羊茅4份材料呈先下降后上升的趨勢，在中度脅迫時達到最小值，分別是31.532、28.509、49.326、37.106 U/mg，比無水分脅迫下降了10.334、23.668、16.752、21.961 U/mg；SP5-75、SP5-5、SP5-85、SP5-89、SP5-71呈先升高后下降的趨勢，中度脅迫時達到最大，分別是69.048、37.439、60.003、42.476、70.248 U/mg，比無水分脅迫時升高了14.368、1.898、10.440、14.687、47.135 U/mg；SP5-42、SP5-32、SP5-7、SP5-97、黔草1號高羊茅呈下降趨勢。表明：隨著干旱程度的增加，POD活性呈現3種變化趨勢，但總體趨勢都是趨于下降。SP5-88、SP5-42、SP5-94、SP5-75、SP5-5、SP5-85、SP5-60、SP5-32、SP5-7、SP5-97、黔草1號高羊茅、水城高羊茅12份材料重度脅迫比無水分脅迫分別下降了4.230、23.011、7.515、11.920、2.640、4.226、3.181、48.072、39.392、5.762、7.982、21.307 U/mg。SP5-89、SP5-71材料重度脅迫比無水分脅迫分別下降了-7.561、-31.568 U/mg。

圖3 干旱脅迫對POD活性的影響Fig.3 Effect of drought stress on the POD activity

2.4CAT活性

圖4所示，14份高羊茅航天誘變材料CAT活性隨田間持水量減少呈下降的趨勢，其中SP5-94、SP5-60、SP5-7、水城高羊茅四份材料呈先下降后上升的趨勢，在中度脅迫時達到最小值，分別是6.849、7.170、7.709、7.808 U/mg，比無水分脅迫下降了4.322、2.979、2.503、5.906 U/mg；SP5-42、SP5-75、SP5-5、SP5-85、SP5-89、SP5-71、SP5-32、SP5-97、黔草1號高羊茅呈先升高后下降的趨勢，中度脅迫時達到最大，分別是9.599、18.645、8.135、10.737、11.353、13.814、15.472、6.374、8.435 U/mg，比無水分脅迫時升高了1.556、7.440、0.066、4.743、4.729、0.884、2.856、0.577、1.658 U/mg；SP5-88呈下降趨勢。表明：隨著干旱程度的增加，CAT活性呈現3種變化趨勢，但總體趨勢都是趨于下降。SP5-88、SP5-94、SP5-75、SP5-5、SP5-71、SP5-32、SP5-7、SP5-97、水城高羊茅9份材料重度脅迫比無水分脅迫分別下降了2.128、2.086、2.786、0.539、3.031、2.921、1.808、1.626、5.337 U/mg。SP5-42、SP5-85、SP5-60、SP5-89、黔草1號高羊茅材料重度脅迫比無水分脅迫分別上升了-1.391、-0.728、-5.167、-2.155、-0.533 U/mg。

2.5葉綠素含量

由圖5可知，14份高羊茅航天誘變材料葉綠素含量隨田間持水量減少呈下降的趨勢，其中SP5-75、SP5-5兩份材料呈先下降后上升的趨勢，在中度脅迫時達到最小值，分別是1224.612、765.501 mg/g，比無水分脅迫下降了515.825、377.949 mg/g；SP5-88、SP5-60、SP5-71、黔草1號高羊茅、水城高羊茅呈先升高后下降的趨勢，中度脅迫時達到最大，分別是793.687、998.301、803.752、1259.609、1985.653 mg/g，比無水分脅迫時升高了65.352、145.270、13.320、44.439、179.984 mg/g；SP5-42、SP5-94、SP5-89、SP5-32、SP5-97呈下降趨勢；SP5-85、SP5-7呈上升趨勢。表明：隨著干旱程度的增加，葉綠素含量呈現4種變化趨勢，但總體都是趨于下降。SP5-88、SP5-42、SP5-94、SP5-75、SP5-5、SP5-89、SP5-71、SP5-32、SP5-97、黔草1號高羊茅、水城高羊茅11份材料重度脅迫比無水分脅迫分別下降了237.742、231.353、428.756、113.186、53.599、360.832、166.283、582.001、217.291、656.996、554.477 mg/g；SP5-85、SP5-60、SP5-73材料重度脅迫比無水分脅迫分別上升了221.390、114.010、197.483 mg/g。

圖4 干旱脅迫對CAT活性的影響Fig.4 Effect of drought stress on the CAT activity

圖5 干旱脅迫對葉綠素含量的影響Fig.5 Effect of drought stress on the Chl content

2.6抗旱性評價——隸屬函數值法

植物的耐旱性是由多種指標綜合作用的遺傳表現，單一的指標對植物耐旱性的判斷往往有一定的局限性，難于判斷植物對干旱的綜合適應能力，必須用多指標進行綜合評價[19-20]。以可溶性蛋白質、SOD、POD、CAT、葉綠素5個指標為依據，計算各指標的隸屬函數值，并進行耐旱性綜合評價見表1。綜合抗旱性強弱順序為：SP5-32>SP5-75>水城高羊茅>SP5-60>SP5-94>SP5-97>SP5-89>SP5-71>SP5-7>SP5-85>SP5-42>SP5-5>黔草1號高羊茅>SP5-88。除SP5-88，其他誘變材料的抗旱性都大于黔草1號高羊茅，其中SP5-32的平均隸屬函數值最大，為0.533，SP5-88的平均隸屬函數值最小，為0.297，黔草1號高羊茅平均隸屬函數值也小，為0.328，說明航天誘變可以產生好的抗旱材料，且SP5-32材料產生的變異，更加適應干旱地區。

2.7耐旱指標的相關關系評價——灰色關聯性分析

灰色關聯分析是對于系統之間的因素，隨發展趨勢的相似或相異程度，來衡量關聯程度的一種分析方法，意圖透過一定的方法，去尋求系統中各因素之間的數值關系。因此，灰色關聯度分析對于一個系統發展變化態勢提供了量化的度量，非常適合動態歷程分析。

由于各指標對耐旱性的貢獻大小不同，按各指標的相對重要程度求出關聯度，才能準確、全面地評價其耐旱性[19]。將14份材料5個指標的平均隸屬函數值與14份材料的抗旱指標看作是一個灰色系統，平均隸屬函數值作為數列X0，可溶性蛋白質、SOD、POD、CAT、葉綠素5個指標作為比較數列Xi，14份材料的抗旱指標的平均值及標準化處理后的結果見表2，利用公式(4)、(5)計算各抗旱指標和抗旱性的關聯系數、關聯度，并根據大小排列出關聯序。關聯度大小可表示某一抗旱性指標對干旱的敏感程度，關聯度越大，表明對干旱的敏感程度越高，反之則越低。從表3可以看出，各抗旱指標與耐旱性的關聯序為：POD>可溶性蛋白質>SOD>CAT>Chl。5個指標的關聯度都在0.55～0.65之間，分別是0.610、0.599、0.642、0.596、0.584，通過關聯分析，說明干旱脅迫下保護酶活性大小、可溶性蛋白質含量與葉綠素含量對高羊茅材料的耐旱性是大致相同的。

表1 抗旱性綜合評價Table 1 Drought resistance comprehensive evaluation

表2 抗旱指標及標準化處理Table 2 Drought resistance indexes and data normalization

3 討論與結論

蛋白質是生物體內重要的大分子之一，受多種因素的影響。變化的環境因子或逆境脅迫包括干旱、水澇、鹽漬等環境條件都會影響植物體內蛋白質(酶)等分子遭受破壞，植物為了避免造成傷害，會誘導產生一些抗逆蛋白，這些新增蛋白的種類和含量與植物的耐旱性密切相關[21-22]。可溶性蛋白增多可幫助維持植物細胞較低的滲透勢，提高細胞內溶質濃度，降低水勢，使細胞能從外界吸收水分，從而抵抗干旱脅迫導致的傷害[23]。供試14份材料，在受到干旱脅迫時可溶性蛋白質總體呈上升趨勢，可能是植物體內產生更多的可溶性蛋白質或者細胞內一些不溶性蛋白質轉變為可溶性蛋白質，以抵抗缺水的威脅，使細胞內正常的新陳代謝得以維持[24-25]；每個時期的變化趨勢又因材料不同而有差異，這說明，可溶性蛋白質的變化趨勢與植物本身的特性或脅迫所處的不同階段有關，從而使其變化趨勢有所差異；在重度脅迫下，抗旱性強的品種可能啟動與適應干旱脅迫有關的基因，誘導產生新的脅迫誘導蛋白，從而在干旱條件下能夠維持正常的產量或盡量減少產量損失；抗旱性弱的品種，新的蛋白質不能產生，只能隨著脅迫程度的加劇而階段性的促進原有蛋白質的合成和分解，不能繼續合成和分解時則不能維持正常的可溶性蛋白質濃度[21,26]，從而使可溶性蛋白質含量下降。

表3 抗旱性與各指標的關聯系數、關聯度、關聯序Table 3 Drought resistance and correlative modulus, correlative degree and correlative order

在逆境條件下，SOD、POD、CAT等活性的變化有利于植物度過困境，是植物體內重要的活性氧清除酶[27]。在正常的生理條件下，細胞內自由基的產生和消除處于動態平衡狀態，自由基水平很低，不會造成對植物的傷害；植物在逆境條件下，平衡被打破，細胞內產生過量的自由基，會引發或加劇膜脂過氧化而造成生物膜系統的損傷，對植物造成傷害，嚴重時會導致死亡。供試14份材料SOD、POD、CAT隨干旱脅迫程度的加劇總體呈下降趨勢，但其變化趨勢又因材料間的差異而不同，造成SOD、POD、CAT對干旱脅迫程度的響應不一致，可能是過多的自由基超出機體的清除能力，影響物質的正常代謝，對生物體造成傷害，也可能是活性氧清除系統遭到破壞導致SOD、POD、CAT活性的降低[28]。輕度脅迫下降，重度脅迫又上升，可能是植物對輕度脅迫的一種適應性反應，使能量消耗減少，通過正常的生理調節起作用[29]，脅迫程度加劇，活性氧清除系統誘導SOD、POD、CAT活性的大幅增加，以此來抵御外界脅迫的適應性反應。隨著脅迫程度的加劇，有的又呈下降趨勢可能是由于活性氧生成迅速且含量急劇增多，也可能在重度干旱條件下，植物無法發揮清除活性氧的能力，最終抑制了植物的生長[30]。

葉綠體是植物進行光合作用的主要場所，在干旱脅迫下葉綠素含量直接受葉片含水量的影響。在干旱脅迫下，葉片含水量下降，葉綠體結構遭到破壞，從而導致植物體內葉綠素含量下降。供試14份材料葉綠素含量隨干旱脅迫程度加劇呈下降趨勢。但變化趨勢又不同。輕度脅迫出現上升趨勢，可能是由于輕度干旱脅迫促進了葉片對水分的吸收和貯藏，也可能是植物對環境因子的補償和超補償效應[31]，當干旱脅迫程度加劇，葉綠素含量下降，可能是重度脅迫引起植物體內生理生化改變，使葉綠素合成受阻，降解加快。

植物的抗旱性是對土壤干旱和大氣干旱的適應能力[32]，不同植物對干旱的抗性只是程度上的差異，在不同的干旱脅迫下可以區分不同植物的抗旱能力，若在植物對干旱的耐受范圍，植物會對干旱脅迫迅速產生應激機制，對植物的傷害就會產生一定的緩沖作用，使其在干旱條件下的傷害降到最低[33-34]，若超越植物對干旱的耐受范圍，幾乎所有的植物的抗旱力就會消失。干旱條件下，植物能夠調控與抗旱有關的基因表達，隨之產生一系列形態、生理生化等方面的變化來顯示出其抗旱能力[19,35]。本試驗測定干旱脅迫下14份高羊茅材料隨著干旱脅迫程度不同，可溶性蛋白質含量、SOD含量、POD含量、CAT含量、葉綠素含量5個指標的變化，研究表明，可溶性蛋白質隨著干旱脅迫程度的加劇總體呈上升趨勢，SOD、POD、CAT含量、葉綠素含量呈下降趨勢。5個生理指標在14份材料間均存在顯著性差異。近年來常采用主成分分析法、聚類分析法、模糊數學中的隸屬函數法等，來評價多個指標共同作用的結果，減少單個指標對材料評價的片面性[28]。本研究采用隸屬函數法，對14份高羊茅航天誘變新品系進行耐旱性綜合評價，得出耐旱性順序為：SP5-32>SP5-75>水城高羊茅>SP5-60>SP5-94>SP5-97>SP5-89>SP5-71>SP5-7>SP5-85>SP5-42>SP5-5>黔草1號高羊茅>SP5-88。同時采用灰色關聯性分析法得出各耐旱指標與耐旱性的關聯序為：POD>可溶性蛋白質>SOD>CAT>Chl。本研究只對高羊茅航天誘變新品系5個生理生化指標進行了測定，還需從水分、光合、激素等方面進行進一步的研究。

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EffectsofdroughtstressonthephysiologicalcharacteristicsofnewlinesofFestucaarundinaceainducedbyspaceflightandtheircomprehensiveevaluation

LI Juan, LEI Xia, WANG Xiao-Li, MOU Qiong, YANG Chun-Yan, WU Jia-Hai*

PratacultureInstituteofGuizhouacademyofAgriculturalSciences，Guiyang550006，China

In this study, the ecophysiological characteristics of 14 lines ofFestucaarundinacea, including some induced by spaceflight, were studied in a pot experiment. The plants were subjected to drought stress conditions, and physiological and biochemical indices including soluble protein content, chlorophyll (Chl) content, and the activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), and catalase (CAT) activity were determined. These indexes of the 14F.arundinaceawere used to quantitatively evaluate their drought tolerance. The soluble protein content and Chl content increased, and the activities of SOD, POD, and CAT decreased under drought conditions. The drought resistance of the 14F.arundinacealines was calculated using the subordinate function, and the lines were ranked, from most drought tolerant to least drought tolerant, as follows: SP5-32>SP5-75>F.arundinaceacv. Shuicheng>SP5-60>SP5-94>SP5-97>SP5-89>SP5-71>SP5-7>SP5-85>SP5-42>SP5-5>F.arundinaceacv. Qiancao No.1>SP5-88. The average subordinate function of SP5-32, the most drought tolerant line, was 0.533. A grey correlative analysis was conducted to determine which indices were most strongly related to drought resistance. The indices were ranked, from strongest correlation with drought resistance to weakest, as follows: POD activity>soluble protein content>SOD activity>catalase activity>Chl content (correlation coefficients, 0.55-0.65). Therefore, SP5-32 is more suitable for cultivation in drought-affected areas as its antioxidant enzyme activity, soluble protein content, and chlorophyll content are unaffected by drought stress.

Festucaarundinacea； drought stress； space mutation； physiological characters； comprehensive evaluation

10.11686/cyxb2016502http//cyxb.lzu.edu.cn

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LI Juan, LEI Xia, WANG Xiao-Li, MOU Qiong, YANG Chun-Yan, WU Jia-Hai. Effects of drought stress on the physiological characteristics of new lines ofFestucaarundinaceainduced by spaceflight and their comprehensive evaluation. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(10): 87-98.

2016-12-28；改回日期：2017-04-19

貴州省聯合基金(黔科合J字LKN[2013]24號)，貴州省重大專項(黔科合重大專項字[2014]6017號)和貴州省高層次創新型人才培養(黔科合人才[2016]4024號)資助。

李娟(1982-)，女，甘肅平涼人，副研究員，碩士。E-mail: xixingyue@126.com

*通信作者Corresponding author. E-mail: 1848266168@qq.com