甘肅部分小麥品種萌發期抗旱性鑒定及評價

王 煒 陳 琛 張曉洋 朱天地 白 斌 方萬成 袁俊秀

（1 甘肅省農業科學院生物技術研究所，蘭州 730070；2 新疆農業大學科學技術學院，烏魯木齊 830000；3 甘肅省農業科學院小麥研究所，蘭州 730070）

甘肅省小麥大部分種植于干旱和半干旱地區，旱作面積大，年降水量不足且季節分布不均，冬春雨少干旱，自然降水與農作物需水供需錯位。甘肅省冬小麥一般在每年9 月中下旬至10 月上旬播種，春小麥在每年3 月上旬至3 月下旬播種，此段時間經常較為干旱[1]。因此，小麥品種萌發期的抗旱性至關重要。鑒于此，本研究利用PEG-6000 模擬干旱脅迫，對8 份甘肅省主栽小麥品種和骨干親本進行萌發期抗旱性鑒定和評價，以期為該地區小麥育種和生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料選用小麥材料共8 份，其中春小麥4 份，分別為和尚頭、寧春4 號、西旱2 號和隴春27號；冬小麥4 份，分別為蘭天10 號、蘭天19 號、蘭天132 和蘭大211。以上品種均為甘肅省主栽品種和骨干親本。

1.2 試驗方法參照景蕊蓮等[2]制定的《小麥抗旱性鑒定評價技術規范》及吳奇等[3]的方法，每個小麥品種隨機選取100 粒飽滿、大小均勻的種子，用10%的NaClO 溶液消毒5min，無菌水沖洗3 次，無菌濾紙吸干后，用鑷子夾取均勻放入鋪有雙層濾紙、直徑為9.0cm 培養皿中，每個培養皿加入-0.5MPa的PEG-6000 溶液10mL，對照組加入相同體積的蒸餾水，每個處理3 次重復，置于人工氣候箱培養，溫度為25℃。每隔2d 補充適量相同濃度的溶液。以胚根長為種子長度一半時視為發芽，3d 后統計發芽勢，7d 后統計發芽率，并從各個重復中隨機取出10株，用直尺測量胚芽鞘長、根長，用電子天平稱量鮮重、芽干重、總干重；測干重前先在105℃殺青2h，之后在80℃下烘干至恒重。按以下公式計算發芽勢（GP，Germination potential）、發芽率（GR，Germination rate）、發芽指數（GI，Germination index）、干物質轉運率（TM，Transference ratio of dry matter）、各單項指標的抗旱系數（DC，Drought resistance coefficient）、綜合抗旱系數（CDC，Comprehensive drought resistance coefficient）；對各單項指標的抗旱系數進行簡單相關分析、連續變數頻數統計分析和主成因分析，計算因子權重系數（ωi）、每個品種綜合指標的隸屬函數值[μ（xi）]及抗旱性度量值（D值，Drought resistance comprehensive evaluation value），以D值為標準對供試小麥品種進行萌發期抗旱性排序和綜合評價。

（式中：Pi表示第i個綜合指標貢獻率，用以說明第i個指標在所有指標中的重要程度）

采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 25.0 分析軟件處理數據。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對小麥種子萌發期各項指標的影響對供試小麥品種萌發期各性狀指標進行差異顯著性分析（配對t檢驗）的結果表明（表1），PEG-6000模擬干旱脅迫對小麥萌發具有顯著影響，各性狀處理間均達到極顯著水平（P<0.01）；萌發期的各性狀指標在干旱脅迫處理下和對照的測定值之間的相關系數介于0.054～0.737，說明各指標對干旱脅迫反應的敏感性存在一定的差異，直接單獨采用某指標測定值不能全面地反映供試小麥品種的萌發期抗旱性。

表1 PEG-6000 脅迫下小麥種子萌發期各項指標平均值差異分析

2.2 小麥萌發期各單項指標分析單項指標的抗旱系數（DC）結果表明，供試小麥品種在PEG-6000模擬干旱脅迫處理后各性狀指標均發生不同程度變化（表2）。同一個指標下各品種的DC值不同，變異系數介于0.157～0.335；不同品種之間DC值不同，且同一品種各指標的DC值差異較大，表明各指標對干旱脅迫反應的敏感性不同。

對各性狀DC值進行連續變數頻次分布統計分析（表3），結果表明同一區間各性狀DC值分布次數和頻率差異較大，DC值在0.6干重>根長>發芽率>發芽指數=胚芽鞘長>鮮重＝干物質轉運率。

表2 供試小麥品種萌發期各指標抗旱系數

表3 供試小麥品種萌發期各指標抗旱系數在不同區間的分布

相關分析結果表明（表4），胚芽鞘長與其他性狀指標之間無顯著相關性，發芽勢、發芽指數與發芽率之間，以及干重與鮮重之間呈極顯著正相關，鮮重與根長之間呈顯著正相關，干物質轉運率與干重之間呈顯著負相關。這些均說明單獨采用某個指標或者直接將這些指標簡單相加均難以準確客觀評價每個品種萌發期的抗旱性。

表4 供試小麥品種各指標抗旱系數相關性分析

2.3 主成分分析及權重系數評價參照羅俊杰等[4]的方法，提取前3 個因子，將具有相同效果的指標劃歸為同一類，因此將原各單項指標轉換為3 個新的相互獨立的綜合指標，分別用F1、F2、F3 表示。F1 在發芽率、發芽勢和發芽指數上有很高的載荷，F2 在鮮重和干重上有較高載荷，F3 在胚芽鞘長、干物質轉運率和根長上有較高載荷。因子分析的結果表明（表5），各因子特征值中的前3 個因子的累計貢獻率已經達到80.990%，其特征根>1.463。

2.4 隸屬函數分析及小麥品種萌發期抗旱性綜合評價通過計算3 個綜合性狀的隸屬函數值，進一步獲得抗旱性度量值（D值），用以對這些小麥品種萌發期的抗旱性進行綜合評價（表6）。結果表明，萌發期抗旱性由強到弱依次為：西旱2 號>隴春27 號>蘭天10 號=蘭天19 號>和尚頭>寧春4 號=蘭大211>蘭天132。

表5 供試小麥品種萌發期各指標主成分特征向量及貢獻率

表6 小麥品種萌發期抗旱性綜合評價

3 討論與結論

萌發期是種子植物生命周期的起點，關系著出苗率和幼苗長勢，因此在萌發期進行抗旱性鑒定對于播種時段旱情經常較為嚴重的甘肅地區具有重要的現實意義。由于PEG-6000 溶于水后能產生較大的滲透壓，使植物組織和細胞處于類似于干旱的水分脅迫，因此常采用PEG-6000 模擬干旱脅迫進行室內萌發期抗旱性鑒定[5-10]。作物的抗旱性是由多基因控制的復雜的數量性狀，因此大多數研究者認為多指標的綜合評價較單項指標評價更為準確[11-13]。本研究采用-0.5MPa PEG-6000 溶液，對8份甘肅省主栽小麥品種和骨干親本進行了萌發期抗旱性鑒定，測定、計算了8 項性狀指標，進一步進行了相關分析和主成因分析，并確定了3 項綜合指標，利用隸屬函數法計算所獲得抗旱性度量值（D值）對其萌發期抗旱性進行了綜合評價。結果表明，萌發期抗旱性由強到弱依次為西旱2 號>隴春27 號>蘭天10 號=蘭天19 號>和尚頭>寧春4 號=蘭大211>蘭天132。