馮素偉,董娜,胡鐵柱,李淦,李笑慧,茹振鋼

（河南科技學(xué)院小麥中心,河南新鄉(xiāng)453003）

抗寒性是植物對(duì)低溫寒冷環(huán)境長(zhǎng)期適應(yīng)中,通過(guò)本身的遺傳變異和自然選擇獲得的一種抗寒能力.長(zhǎng)期以來(lái)，很多學(xué)者從不同研究角度出發(fā)對(duì)小麥的抗寒性進(jìn)行了廣泛而深入的研究，并提出了一些有關(guān)植物抗寒性的鑒定方法及其指標(biāo)[1-5].

由于農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的改革，秸稈還田技術(shù)大面積實(shí)施，復(fù)種指數(shù)不斷提高，使得晚播數(shù)量加大，漏風(fēng)田面積增加，再加上抗寒性弱的一些小麥品種大量推廣，種植界限盲目向北推移，這些都使抗寒性的問(wèn)題更為突出.2008年冬季干旱持續(xù)天數(shù)是近50年以來(lái)罕見(jiàn)的，干旱的同時(shí)凍害大面積發(fā)生，黃淮流域受凍面積達(dá)到45%以上，給小麥生產(chǎn)造成了很大的損失.提高小麥的抗寒性，克服或減少凍害損失，達(dá)到小麥的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)，已經(jīng)成為生產(chǎn)及育種上的重要研究領(lǐng)域[6-8].過(guò)去學(xué)者大多只從生態(tài)、形態(tài)、生理、生化等單一方面進(jìn)行研究，很少把小麥的外部表現(xiàn)與內(nèi)部發(fā)育結(jié)合起來(lái)，來(lái)準(zhǔn)確評(píng)定小麥的綜合抗寒性.

冬小麥的抗寒性研究不僅關(guān)系到麥區(qū)劃分的界限，而且也是引種、選種、栽培技術(shù)確定和種植制度制定的重要依據(jù)[4,6].本文采用人工氣候模擬與幼穗分化觀察相結(jié)合的方法,對(duì)不同小麥品種的抗低溫能力進(jìn)行比較，以期為小麥大田生產(chǎn)以及新品種的推廣區(qū)域界定提供技術(shù)支撐，為小麥育種提供理論依據(jù).同時(shí)也為培育出的小麥新品系進(jìn)行抗寒性評(píng)價(jià)提供鑒定方法.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2008年在河南科技學(xué)院小麥育種中心進(jìn)行，供試品種14個(gè)，主要是生產(chǎn)上大面積應(yīng)用與新近育成的小麥品種，半冬性品種有：新麥21、洛麥23、輪選01-1、淮麥0454、百農(nóng)矮抗58、豫農(nóng)982、浚麥99-7、鄭育麥9987、淮麥0566、洛麥21.偏春性品種有:鄭州9023、偃展4110，偏冬性品種有:非黑土地24、邯鄲6172.

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用桶栽，桶的容積為10 L，每個(gè)品種播種3桶（其中兩桶為試驗(yàn)桶,另外一桶為取樣桶），于2008年10月12號(hào)進(jìn)行播種，間苗后保證每桶有5個(gè)單株，各個(gè)品種在一致的自然條件下生長(zhǎng)，同時(shí)做好澆水、防病、防蟲(chóng)工作.

1.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及以往的氣象資料,并結(jié)合小麥栽培情況所得到的不同發(fā)育階段可能出現(xiàn)的最低氣溫,設(shè)置不同的處理溫度，處理用天津生產(chǎn)的“澳珂瑪”可調(diào)式超低溫冰箱進(jìn)行，在小麥的越冬期進(jìn)行低溫處理，晚上處理12 h，白天取出在室外正常的環(huán)境下生長(zhǎng)，處理溫度分別為-10℃、-12℃、-14℃、-16℃，處理時(shí)間分別為5 d、5 d、4 d、3 d，每一溫度處理結(jié)束后在室外生長(zhǎng)7 d，調(diào)查記載葉片凍害級(jí)別及幼穗受凍情況，確認(rèn)植株大部分分蘗受凍且幼穗受凍，不再進(jìn)行下一級(jí)試驗(yàn).

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 凍害級(jí)別劃分 地上部?jī)龊?jí)別的劃分.1級(jí)：無(wú)凍害；2級(jí)：葉尖受凍發(fā)黃；3級(jí)：葉片凍死50%；4級(jí)：葉片全枯；5級(jí)：植株或大部分分蘗凍死.幼穗受凍情況分為：無(wú)凍害；輕微受凍或部分受凍；受凍害.

1.4.2 測(cè)定方法 于小麥越冬期進(jìn)行低溫處理，每一處理結(jié)束后7 d，參照河南省區(qū)試鑒定凍害的標(biāo)準(zhǔn)，劃分凍害級(jí)別，同時(shí)取樣帶回實(shí)驗(yàn)室用日產(chǎn)“OLYMPUS（奧林巴斯）體視顯微鏡”觀察幼穗受凍情況,并用“佳能A640型數(shù)碼相機(jī)”照相，放大倍數(shù)5.6×7.1.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理?xiàng)l件下小麥的凍害級(jí)別

從表1可以看出，不同溫度處理下，不同小麥品種的抗低溫能力表現(xiàn)出明顯差異.鄭州9023地上部?jī)龊υ冢?0℃時(shí)就達(dá)到5級(jí)，偃展4110在－12℃時(shí)達(dá)到5級(jí).－14℃達(dá)到5級(jí)凍害的有洛麥23、輪選01-1和豫農(nóng)982；-16℃時(shí)達(dá)到5級(jí)凍害的有鄭豫麥9987和洛麥21；-16℃時(shí)地上部?jī)龊_(dá)到3級(jí)的有：非黑土地24、新麥21、邯鄲6172、淮麥0454；在-16℃時(shí)地上部?jī)龊_(dá)到4級(jí)的有：百農(nóng)矮抗58、浚麥99-7、淮麥0566.綜合來(lái)看，偏春性品種的抗低溫能力較弱，半冬性品種次之，冬性品種較強(qiáng)，在-16℃低溫條件下，葉片仍能保持部分綠色，這為光合積累奠定了基礎(chǔ).

近幾年黃淮麥區(qū)每年的極端低溫均在-10℃以下，不抗凍的小麥品種均受到不同程度的凍害，優(yōu)勝劣汰，逐年大面積推廣的品種均是廣適性的高產(chǎn)小麥品種.表1表明，在-10℃條件下，偏春性品種的地上部?jī)龊υ?級(jí)以上，偏冬性品種無(wú)凍害或凍害較輕，而半冬性品種的地上部?jī)龊υ?級(jí)以上.而且隨著溫度的降低，凍害加重.因此，在作物育種中可根據(jù)小麥越冬期極端最低溫度鑒別凍害級(jí)別，同時(shí)還可根據(jù)凍害級(jí)別判斷小麥的冬春性.

表1 不同處理溫度小麥的凍害級(jí)別

2.2 不同品種受凍級(jí)別與幼穗的關(guān)系

不同品種類型主莖幼穗受凍害時(shí)的溫度也有很大差異，由表2可知，偏春性品種其幼穗受凍溫度較高，例如鄭州9023和偃展4110，在-10℃時(shí)就已經(jīng)受凍.冬性品種的受凍溫度較低，非黑土地24的致死溫度可達(dá)到－16℃；半冬性品種介于冬性與春性品種之間，幼穗致死溫度在-12℃與-16℃之間，但不同品種間存在著差異，例如，半冬性品種輪選01-1幼穗受凍溫度只有-12℃，大部分的半冬性品種的幼穗致死溫度為-14℃，而邯鄲6172、百農(nóng)矮抗58、淮麥0454的幼穗受凍溫度達(dá)-16℃.

幼穗抗凍性較強(qiáng)的非黑土地24、邯鄲6172、淮麥0454、百農(nóng)矮抗58，其幼穗分化均處在單楞期，處在二楞期的洛麥23、輪選01-1、浚99-7、偃展4110和洛麥21的抗凍性較單楞期弱，而處在小花原基分化期的鄭州9023和處在二楞末期的偃展4110，主莖幼穗受凍溫度只有-10℃.因此，根據(jù)以上分析可知，主莖幼穗分化時(shí)期越早其幼穗抗凍性越強(qiáng)，隨著分化時(shí)期的推進(jìn)抗凍性逐漸減弱.

表2 不同品種的受害溫度、級(jí)別及幼穗分化時(shí)期

2.3 幼穗受凍情況

小麥幼穗受凍后植株停止生長(zhǎng)最終全株死亡，因此，小麥幼穗在分化時(shí)期受到凍害會(huì)給產(chǎn)量造成很大的損失.圖1、圖2和圖3是小麥幼穗在不同分化時(shí)期時(shí)的受凍情況.幼穗受凍后細(xì)胞質(zhì)外泄，外部表現(xiàn)為縮水、粘連，但最終表現(xiàn)為受凍幼穗干縮、新葉死亡.另外，還有輕微受凍的情況，幼穗受凍較輕或部分受凍，最終表現(xiàn)為畸形穗或穗部出現(xiàn)畸形小花，部分小花開(kāi)花結(jié)實(shí).總之，無(wú)論那種凍害發(fā)生均會(huì)給小麥生產(chǎn)帶來(lái)不利影響.

圖1 單楞期幼穗受凍情況

圖2 二楞期幼穗受凍情況

圖3 小花分化期幼穗受凍情況

3 討論與小結(jié)

小麥抗寒性是小麥生產(chǎn)應(yīng)用中的一個(gè)重要特性，也是反映小麥生長(zhǎng)發(fā)育特性，決定其適應(yīng)性、穩(wěn)產(chǎn)性的一個(gè)重要指標(biāo).品種類型不同其抗低溫能力有很大差異,越冬期幼穗分化在二楞期前不易受凍，超過(guò)二楞期，若遇低溫其幼穗很容易遭遇不可恢復(fù)的凍害.一般偏春性品種冬前幼穗分化已達(dá)二楞期，如果溫度繼續(xù)升高或早播田塊在越冬期就會(huì)受到低溫的危害；除早播植株以二楞初的狀態(tài)越冬外，半冬性品種田間正常播種的在當(dāng)?shù)匾詥卫銧顟B(tài)越冬；冬性品種要求低溫春化的時(shí)間較長(zhǎng)，均以單楞狀態(tài)越冬.因此，在正常播種的條件下鏡檢幼穗分化時(shí)期也可判斷品種的冬春性，而不必分期播種[8]，費(fèi)時(shí)占地，增加工作量.

試驗(yàn)中偏冬性品種非黑土地24、邯鄲6172和淮麥0454幼穗初受凍時(shí)的植株外部?jī)龊?jí)別均在3級(jí)，只有到植株返青后才能結(jié)合死亡的植株判定其抗寒性，這樣給田間鑒定品種或新品系的抗寒性帶來(lái)很大不便，因此，冬前通過(guò)觀察苗相以及低溫后葉片的受凍程度來(lái)判斷品種的抗寒性并不太準(zhǔn)確.由于育種技術(shù)的發(fā)展，選育抗寒性強(qiáng)的偏春性小麥品種成為可能，因此，亦不能利用冬季抗寒性來(lái)準(zhǔn)確判斷小麥的冬春性.

本次試驗(yàn)的材料是在低溫冰箱中進(jìn)行，溫度的上下波動(dòng)幅度為1℃，在-16℃時(shí)的冰箱最低溫度能達(dá)到-17℃，而且，試驗(yàn)材料均在10 L的塑料桶中進(jìn)行，緊貼桶壁的根系也會(huì)受到凍害.也就是說(shuō)，在同樣的低溫條件下，品種的受凍程度要比大田重.因此評(píng)定品種的極限溫度時(shí)，要較試驗(yàn)鑒定的溫度適量下延，以便準(zhǔn)確劃定品種的推廣區(qū)域，為小麥生產(chǎn)發(fā)揮最大的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì).在抗寒性品種的選育過(guò)程中，地上部?jī)龊?jí)別結(jié)合越冬期幼穗分化時(shí)期觀察幼穗凍害級(jí)別，不僅能準(zhǔn)確評(píng)定新品系的抗寒性，便于早代及時(shí)鑒定新品系的冬春性，而且可以避免品種推廣過(guò)程中遭遇極端低溫造成的極大損失.

[1]張淑霞,鐘陽(yáng)和,魏淑秋.實(shí)驗(yàn)室冷凍法鑒定2個(gè)冬小麥品種抗寒性研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003,11(3):38-40.

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[3]張淑霞,鐘陽(yáng)和,魏淑秋.實(shí)驗(yàn)室冷凍法鑒定2個(gè)小麥品種抗寒性研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2003,11(3):38-40.

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