單長卷

（河南科技學院,河南新鄉(xiāng)453003）

水分是影響我國北方冬小麥生產(chǎn)力提高的重要因素之一,因此冬小麥與水分關(guān)系的研究成為當前農(nóng)業(yè)研究中的重要課題.隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,水源匱乏對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響愈加嚴峻.農(nóng)業(yè)是用水大戶,而麥田灌溉消耗了大量的淡水資源.冬小麥的苗期整個生育過程受到水、肥、氣、熱等外界因素的綜合影響.在諸因素中,水既是小麥植株體細胞的主要組成部分,又是體內(nèi)一切代謝活動所不可缺少的物質(zhì).而水分短缺是影響我國北方冬小麥生產(chǎn)力提高的重要因素[1-3].根系是冬小麥幼苗吸收水分的主要部位,也是對水分脅迫最先起反映的部位,因而研究冬小麥幼苗根系生長特征對干旱脅迫的響應(yīng)機制,對于揭示冬小麥抗旱性的本質(zhì)具有重要意義.

近年來,盡管前人對水分脅迫條件下冬小麥葉片或根系的生理特性進行了大量的研究,但主要集中在水分脅迫條件下冬小麥幼苗某一生長時期關(guān)于酶活性、細胞膜透性、細胞膜穩(wěn)定性、可溶性糖含量、脯氨酸含量、滲透調(diào)節(jié)等生理特性的研究上[4-6],對水分脅迫下冬小麥幼苗期根系生長特征的動態(tài)變化缺乏系統(tǒng)研究.因此,本文通過水培試驗對水分脅迫下洛麥9133幼苗在0 d、6 d、12 d、18 d、24 d、30 d的根系生長特征進行測定,以期為揭示冬小麥根系形態(tài)抗旱提供參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為冬小麥品系洛麥9133,屬半冬性、中早熟、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、多抗型品系,抗旱、耐凍性較強.麥種發(fā)芽、生根展葉后移入小塑料杯進行營養(yǎng)液培養(yǎng).小塑料杯高10 cm,直徑為5 cm.

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗在河南科技學院植物生理生化實驗室進行,以洛麥9133為實驗材料,挑選子粒飽滿的種子用5%次氯酸鈉消毒5 min,自來水反復沖洗后放入25℃溫箱.2 d后,挑選生長均勻的幼苗放入小塑料杯中,在光照培養(yǎng)箱進行培養(yǎng).共設(shè)2個處理,分別為10%（W/V）PEG-6000脅迫處理和對照處理,每個處理3個重復,分別在幼苗脅迫的0 d、6 d、12 d、18 d、24 d和30 d對幼苗根系生長特征進行測定.

1.2.2 測定方法 主要技術(shù)指標測定：每6 d對不同水分脅迫處理測定1次,每次3個重復,每次分別從各處理中選擇完整的根,分別測定總根數(shù)、根系總長、最大根系長、根系體積、根系干重、地上部干重和根冠比,根冠比%=（根干重/地上部干重）×100%,所得數(shù)據(jù)采用SPSS軟件處理,并進行差異顯著性比較.

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫對冬小麥幼苗根系總數(shù)的影響

圖1為水分脅迫下冬小麥根系總數(shù)的動態(tài)變化情況,水分脅迫下冬小麥幼苗總根數(shù)呈增加趨勢.隨生長進程的推進,冬小麥幼苗分根數(shù)逐漸增大,且在6～30 d之間水分脅迫處理的冬小麥總根數(shù)均小于對照,這說明水分脅迫降低了冬小麥的分根能力,對根系生長不利.通過方差分析和顯著性測驗得知,0～30 d處理對照差異均不顯著,這說明水分脅迫對冬小麥總根數(shù)影響不顯著.

2.2 水分脅迫對冬小麥幼苗根系總長的影響

圖2為水分脅迫下冬小麥幼苗根系總長的動態(tài)變化情況,水分脅迫條件下冬小麥幼苗根系總長呈增加趨勢,且在6～30 d之間處理的冬小麥根系總長均小于對照.這說明,水分脅迫限制根系組織細胞的伸長能力,阻礙了冬小麥根系總長的增加,對根系生長不利.通過方差分析可知,水分脅迫對冬小麥幼苗根系總長的影響在6～30 d均達到顯著水平.這進一步說明,水分脅迫嚴重影響了冬小麥根系總長.

圖1 水分脅迫對冬小麥總根數(shù)的影響

圖2 水分脅迫對冬小麥根系總長的影響

2.3 水分脅迫對冬小麥幼苗最大根系長的影響

圖3為水分脅迫下冬小麥幼苗最大根系長的動態(tài)變化情況,水分脅迫條件下冬小麥幼苗最大根系長呈增加趨勢.且在6～30 d之間處理的冬小麥最大根系長均小于對照.這說明,水分脅迫降低了冬小麥幼苗最大根系長,限制了根系組織細胞的伸長能力,對根系生長不利.水分脅迫對冬小麥幼苗最大根系長的影響0～6 d不顯著,12～30 d均達到顯著水平.這進一步說明,水分脅迫影響了冬小麥最大根系長,對冬小麥根系生長不利.

2.4 水分脅迫對冬小麥幼苗根系體積的影響

圖4為水分脅迫下冬小麥根系體積的動態(tài)變化情況,水分脅迫條件下冬小麥幼苗根系體積呈增加趨勢.但在6～30 d冬小麥根系體積因水分脅迫而降低.水分脅迫對冬小麥幼苗期根系體積的影響在0～6 d差異不顯著,而12～30 d時均達到顯著水平.這說明水分脅迫限制了冬小麥幼苗根系組織的伸長能力,不利于冬小麥根系生長.

2.5 水分脅迫對冬小麥幼苗根系干重的影響

圖5為水分脅迫下冬小麥幼苗根系干重的動態(tài)變化情況,水分脅迫條件下冬小麥幼苗根系干重均呈增加趨勢,但在6～30 d之間對照冬小麥根系干重始終大于處理.這說明冬小麥幼苗在水分脅迫條件生長受到了抑制.0 d水分脅迫對冬小麥幼苗期根系干重的影響不顯著,6～30 d達到顯著水平.這說明水分脅迫嚴重影響了冬小麥根系生長,降低了根系干重.

2.6 水分脅迫對冬小麥幼苗根冠比的影響

圖6水分脅迫下冬小麥根冠比動態(tài)變化情況,水分脅迫處理和對照冬小麥幼苗根冠比均呈下降趨勢,且處理的根冠比始終大于對照.這說明冬小麥為了適應(yīng)水分脅迫,自我調(diào)節(jié)光合產(chǎn)物的分配方向,較多地提高根比重,有利于根系吸收水分,緩解植物對水分的供求矛盾.0 d水分脅迫對冬小麥幼苗期根冠比的影響不顯著,6～30 d達到顯著水平.這說明,水分脅迫嚴重影響了冬小麥幼苗的生長,改變光合產(chǎn)物的分配策略,一方面降低地上部比重,另一方面較多地提高根比重,這有利于根系吸收水分增加抗旱性來抵御水分脅迫,從而提高冬小麥抗旱性,使其適應(yīng)干旱逆境.

圖3 水分脅迫對冬小麥最大根系長的影響

圖4 水分脅迫對冬小麥根系體積的的影響

圖5 水分脅迫對冬小麥根系干重的影響

圖6 水分脅迫對冬小麥根冠比的影響

3 討論

根系的生長特征變化是根系在外部形態(tài)上對水分脅迫的響應(yīng).從冬小麥幼苗期的根系部分生長特征的測量結(jié)果可知,水分脅迫降低了冬小麥總根數(shù)、根系總長、最大根系長、根系體積、根系干重,限制了根系的生長.這說明水分脅迫對根系生長不利.這與前人的研究結(jié)果[7-8]基本一致.

根冠比是反映根系與地上部生長協(xié)調(diào)狀況的重要指標[9],是在環(huán)境因素作用下,經(jīng)過作物體內(nèi)許多基本變化過程及自我適應(yīng)、自我調(diào)節(jié)后最終表現(xiàn)出的綜合指標.根、冠生長過程中存在著相互依存,互為競爭的關(guān)系；當水分充足時,二者相互依賴和促進；當環(huán)境條件不利時,又為自身獲得生存物質(zhì)而競爭[1 0-1 1].同時,根和冠的生長又是異速的,兩者各有其快速生長階段,它們的相對生長速率隨時間和環(huán)境條件而變化[12].如果作物生長不受任何條件的限制,則干物質(zhì)在根、冠間只有一種分配模式,根、冠生長速率之間只有一個固定的比率；如果環(huán)境條件改變,則根、冠間的分配模式發(fā)生改變.水分脅迫顯著影響冬小麥的干物質(zhì)生產(chǎn)總量及其在根、冠間的分配比例[7-8],從而對冬小麥根、冠生長關(guān)系產(chǎn)生重要影響,進而影響產(chǎn)量形成.研究根冠關(guān)系對合理利用水資源,調(diào)控作物生長發(fā)育,達到用最經(jīng)濟的水分資源換取根冠間的最適比例,實現(xiàn)作物高產(chǎn)高效具有重要意義.

通過對水分脅迫條件下根冠比的方差分析可知,水分脅迫對冬小麥幼苗期根冠比的影響0 d不顯著,6～30 d達到顯著水平.這說明,水分脅迫能夠改變光合產(chǎn)物的分配策略,增大向根系的分配份額,維持其生長,相對增加根系生物量,這有利于根系吸收水分增加抗旱性來抵御水分脅迫,從而提高冬小麥抗旱性,使其適應(yīng)干旱逆境.

冬小麥幼苗對水分脅迫的生態(tài)反應(yīng)是整體的,生物量分配在一定程度上反映了幼苗受水分脅迫時的生存對策,幼苗在地上部重量降低的同時,較多地提高根比重,有利于緩解植物對水分、養(yǎng)分的供求矛盾,使其適應(yīng)水分逆境,從而提高了冬小麥幼苗的根冠比.

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