7份喀麥隆水稻種質資源萌發期抗旱性綜合鑒定

(商洛學院，陜西 商洛 726000)

水稻是重要的糧食作物，世界上一半以上的人口以水稻作為主糧[1]。在全球人口快速增長、耕地面積縮減及全球氣候日益嚴峻的形勢下，作物實現穩產高產將主要依賴單產水平的提高[2]。干旱是影響作物生長發育的主要環境因子，在所有生物脅迫中，其對作物造成的損失高居首位[3]。因此，篩選和培育抗旱性強的水稻品種對保障糧食安全具有重要的意義。

準確高效地鑒定方法和優質種質資源的選用是選育抗逆新品種的重要前提。PEG-6000溶液模擬干旱脅迫因其操作簡單、快速高效且不受環境因素影響，被眾多學者用于作物的抗旱性鑒定。田又升等[4]對參試水稻品種在萌發期進行PEG-6000模擬干旱脅迫，篩選出XS-13-12等2個高度抗旱品系。敬禮恒等[5]認為相對發芽率、相對芽長等指標可作為水稻種子萌發期抗旱性評價指標，這為后續研究提供了較好地借鑒和參考。本試驗以從喀麥隆引進的7份水稻種質資源為材料，基于其在PEG-6000溶液下發芽勢等6個指標，加權隸屬函數法進行綜合分析，以期篩選出萌發期抗旱性強的品種，為抗旱型水稻品種的培育提供優良的種質資源。

1 材料與方法

1.1 參試材料

參試水稻品種8個。其中喀麥隆水稻品種4個(Africa7、Nerica L9、Nerica L42、Nerica L36)，旱稻品種3個(Nerica L3、Nerica L7、Nerica L8)，種子由筆者從喀麥隆引進。為增強可比性，將中國雜交稻D優202作為參照。

1.2 試驗處理

人工挑選大小一致、谷殼完整的水稻種子，雙蒸水浸種24 h，濾紙擦干后轉移到培養皿中。雙層濾紙做發芽床，每皿50粒。設置3個濃度梯度，依次為0%、10%(MS)、20%(SS)。3次重復。每天視皿內液體變化酌量補對應溶液或雙蒸水。

1.3 測定指標和方法

調查50粒種子的發芽勢(4 d)和發芽率(8 d)；每皿隨機選取10株測定胚芽鞘長、芽長、根數目和根鮮重。發芽以胚根長等于種子長，胚芽長達種子長的1/2為標準[6]。抗旱系數 = 干旱脅迫下性狀測定值/對照性狀測定值，綜合抗旱系數為各指標抗旱系數的平均值[7]。

1.4 抗旱性綜合評價

以各參試品種的抗旱系數為依據，利用加權隸屬函數法進行綜合評價。隸屬函數法參考參考文獻[8]，公式為：

u(Xj)=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin) ，j=1、2、3……

(1)

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1.5 數據分析

Excel進行數據整理，SPSS進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 各單項指標的抗旱系數

由表1可得，與對照相比，干旱脅迫后參試品種的發芽勢、發芽率、胚芽鞘長、芽長、根數目和根鮮重在品種間變化趨勢不盡一致。以發芽勢為例，中度干旱下Africa 7、Nerica L3、Nerica L7和Nerica L8發芽勢高于對照，其余4個品種的發芽勢則不同程度地低于對照；而重度干旱下Africa 7、Nerica L3和Nerica L8的發芽勢高于對照，其余5個品種低于對照。可見，用任一單項指標評價小麥的萌發期抗旱性都有片面性。

表1 參試材料各單項指標的抗旱系數 (%)

2.2 不同指標抗旱系數間相關分析

由表2可得，不同指標的抗旱系數間存在著不同程度地相關性。其中，中度干旱下發芽勢與發芽率在0.01水平上正相關，胚芽鞘長與發芽勢、發芽率在0.05水平上正相關。嚴重干旱下發芽勢、發芽率、胚芽鞘長間均在0.01水平上正相關。指標之間的相關性使得提供的信息有不同程度地重疊，需采用隸屬函數來進行綜合評價。

表2 不同指標抗旱系數間相關分析

注：左下角和右上角分別為中度干旱和嚴重干旱下的相關系數，*和**分別為0.05和0.01水平相關。

2.3 萌發期抗旱性綜合分析

根據公式(1)，求得各單項指標的隸屬函數(表3)。中度干旱下，Nerica L3的隸屬函數值u(X1)最大，為1.00，表明Nerica L3在發芽勢這一指標上表現為抗旱性最強，Nerica L9的u(X1)最小，為0.00，表明其在發芽勢這一指標上不抗旱。根據公式(2)，求出各參試品種萌發期抗旱能力綜合評價值D值(表3)，基于D值進行抗旱性排序。其中，中度脅迫下為：Nerica L3>Nerica L7>Nerica L8>Africa 7>D優202>Nerica L9>Nerica L42>Nerica L36；重度干旱下為Nerica L3>Nerica L8>Africa 7>D優202、Nerica L7>Nerica L42>Nerica L9>Nerica L36。

表3 參試材料各單項各指標抗旱系數隸屬函數值

3 討論

PEG-6000模擬干旱脅迫后種子萌發特性是分析植物萌發期抗旱性鑒定行之有效的方法。前人采用PEG-6000模擬干旱，對番茄[9]、玉米[10]、小麥[7]、水稻[4, 5]等作物進行抗旱性鑒定，并篩選出對應的抗旱材料。試驗中，Nerica L3、Nerica L8和Africa 7這3個喀麥隆水稻品種在中度和嚴重干旱下均表現出較好地抗旱性，有望作為優良的種質資源在抗旱水稻新品種等的選育過程中加以利用。

科學的鑒定指標和評價方法是準確評價植物抗旱性的關鍵。眾多研究表明，發芽勢、發芽率、胚芽鞘長、根數目可用于反映作物種子的萌發特征[3, 8, 9, 10]。本試驗也支持這一結論，表現為干旱脅迫后各指標在綜合抗旱評價中所占權重較大(中度干旱依次為0.20、0.22、0.23、0.15、0.14；重度干旱下依次為0.25、0.22、0.20、0.13、0.19)。另外，Africa 7、Nerica L3和Nerica L8在干旱脅迫后其部分單個指標的抗旱系數大于1，這可能是一定程度地干旱脅迫會促進部分品種的某些生理過程，從而表現出對干旱脅迫具有較強的適應性[4, 12]。在評價方法上，隸屬函數法得到的綜合評價值D值是一個無量綱常數[11]，從而使得品種間的抗旱性具有可比性。鑒于作物對逆境響應的復雜性[13]，種子萌發期的抗旱性能否反映水稻全生育期的抗旱性，有待進一步研究。