摘要：通過中度控水試驗(yàn)，對(duì)雜交谷子張雜谷3號(hào)、張雜谷5號(hào)超氧化物歧化酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）及脯氨酸含量3項(xiàng)生理指標(biāo)進(jìn)行測定，以分析3項(xiàng)指標(biāo)在干旱脅迫下的變化情況以及張雜谷系列品種的抗旱性。結(jié)果表明，張雜谷3號(hào)MDA含量在干旱脅迫7、14、21 d時(shí)明顯增加，MDA含量分別為17.48、24.64、37.28 μmol/g，分別比對(duì)照增加4.3%、48.0%和115.0%，張雜谷5號(hào)MDA含量也均比對(duì)照有所增加；兩品種SOD活性和脯氨酸含量也明顯高于對(duì)照，且張雜谷3號(hào)的增幅明顯高于張雜谷5號(hào)。由此可知，張雜谷3號(hào)的3項(xiàng)生理指標(biāo)變化均大于張雜谷5號(hào)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱性。

關(guān)鍵詞：雜交谷子；張雜谷；干旱脅迫；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào)：S515；Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）18-4322-03

近年來隨著全球氣候的轉(zhuǎn)暖，水資源的缺乏，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化，旱情發(fā)生的頻率和強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，干旱已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)限制作物生產(chǎn)的主要逆境因素之一[1]。全國節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃明確提出，建立節(jié)水型社會(huì)，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)是解決我國水資源短缺和利用率低等農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨問題的主要措施[2]。

張雜谷是張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用光溫敏兩系法先后選育出的一系列雜交谷子（粟）品種[3-5]。張雜谷具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)水抗旱、抗病蟲害等優(yōu)點(diǎn)，在旱地種植平均產(chǎn)量保持在6 000 kg/hm2以上，比常規(guī)種增產(chǎn)20%以上[5]，推動(dòng)了雜交谷子生產(chǎn)，對(duì)保證國家糧食安全、促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定具有重要意義。谷子抗旱性的研究多通過氣孔阻力、蒸騰速率、根冠比等指標(biāo)來進(jìn)行鑒定，也有通過測定脯氨酸、丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性的變化來進(jìn)行鑒定的[6，7]，確定科學(xué)的抗旱性鑒定方法有利于抗旱性品種的培育和推廣。試驗(yàn)對(duì)張雜谷系列雜交谷子生長發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期——穗分化期采用中度控水進(jìn)行抗旱性試驗(yàn)，通過測定植株SOD、MDA以及脯氨酸這3項(xiàng)生理指標(biāo)的變化，以分析張雜谷系列品種的抗旱性，為張雜谷系列品種抗旱性育種工作奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

所用材料為雜交谷子品種張雜谷3號(hào)、張雜谷5號(hào)，種子由張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.2.1 干旱脅迫試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2011年5～9月在河北北方學(xué)院試驗(yàn)場進(jìn)行。土壤為沙壤土，耕作層有機(jī)質(zhì)含量為2.71%、速效磷43.22 mg/kg、速效鉀170.92 mg/kg。分別取張雜谷3號(hào)、張雜谷5號(hào)進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理，分別為中度控水處理（即干旱脅迫處理，水分含量為田間持水量的30%～40%）和對(duì)照（澆灌飽和水），每品種分別種植12盆，分2組，其中6盆為對(duì)照組，6盆為干旱處理組，3次重復(fù)。5月14日播種，6葉期進(jìn)行間苗，每盆留20株用于取樣，在干旱脅迫之前對(duì)照組和處理組均澆灌飽和水，使其生長勢盡量保持一致。谷子拔節(jié)后（穗分化始期）進(jìn)行干旱脅迫處理試驗(yàn)，對(duì)照澆灌飽和水，處理中度控水，從控水開始每隔7 d測定1次SOD活性及MDA、脯氨酸含量，共測定3次，水分處理期間采用土壤水分速測儀和稱重法（XK3100型電子計(jì)重臺(tái)秤，最小感量1 g）相結(jié)合控水，每天下午5：30～6：30將盆置于臺(tái)秤上稱重，并換算出土壤含水量，當(dāng)含水量低于下限時(shí)澆水，補(bǔ)水量為達(dá)到上限時(shí)的需水量，控水時(shí)段盆內(nèi)土壤含水量基本保持在設(shè)定范圍內(nèi)。各處理除水分差異外，其他條件保持一致，控水結(jié)束后正常供水。非控水時(shí)段的管理均與對(duì)照相同。

1.2.2 測定指標(biāo)及方法 各指標(biāo)測定參考鄒琦[8]的方法。SOD活性采用NBT（氮藍(lán)四唑）光還原法測定；MDA含量采用三氯乙酸比色法測定；脯氨酸含量采用酸性茚三酮顯色法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)張雜谷系列品種MDA含量的影響

MDA是細(xì)胞膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，其含量高低反映了膜脂過氧化水平和植物的衰老程度。由圖1可知，在處理7～14 d時(shí)，澆灌飽和水的對(duì)照組MDA含量變化不大，而中度控水的處理組MDA含量迅速積累。張雜谷3號(hào)MDA含量在處理7、14、21 d時(shí)明顯增加，MDA含量分別為17.48、24.64、37.28 μmol/g，比對(duì)照增加了4.3%、48.0%和115.0%。張雜谷5號(hào)在處理21 d時(shí)MDA含量為23.65 μmol/g，比對(duì)照增加了56.0%。由此可見，隨著控水時(shí)間的延長，2種張雜谷系列品種MDA含量均有所積累，其中張雜谷3號(hào)積累較多。

2.2 干旱脅迫對(duì)張雜谷系列品種脯氨酸含量的影響

在逆境條件下，植物體內(nèi)脯氨酸含量增加，在一定程度上反映了植物的抗逆性，抗旱性強(qiáng)的品種往往積累較多的脯氨酸[9，10]。由圖2可知，中度控水處理脯氨酸含量明顯高于澆灌飽和水的對(duì)照組，說明在干旱脅迫下脯氨酸含量迅速積累。在處理7、14、21 d時(shí)，張雜谷3號(hào)的脯氨酸含量分別達(dá)到122.35、575.94、725.11 μg/g，比對(duì)照增加了1.2%、287.4%、341.3%。張雜谷5號(hào)脯氨酸含量增加也很明顯，在處理7、14、21 d時(shí)分別比對(duì)照增加了17.6%、269.2%、242.6%。由此可見，隨著控水時(shí)間的延長，2種張雜谷系列品種脯氨酸含量迅速積累，且張雜谷3號(hào)積累量大于張雜谷5號(hào)。

2.3 干旱脅迫對(duì)張雜谷系列品種SOD活性的影響

SOD在清除生物體內(nèi)氧自由基上擔(dān)負(fù)著重要的功能，研究表明植株的抗旱能力在一定程度上由SOD含量反映出來，SOD活性越高說明其清除氧自由基的能力越強(qiáng)，抗旱性越好；SOD活性降低標(biāo)志著植物體內(nèi)清除氧自由基的能力趨于衰弱，葉片趨于衰老[11，12]。由圖3可知，對(duì)照組由于澆灌飽和水，SOD活性變化不大，在處理14～21 d時(shí)遠(yuǎn)低于中度控水的處理組SOD活性，說明在干旱脅迫下SOD活性迅速提高。中度控水21 d時(shí)，張雜谷3號(hào)和張雜谷5號(hào)的SOD活性分別為530.65、430.23 U/g，比其相應(yīng)對(duì)照分別增加了92.1%、72.0%。由此可見，隨著控水時(shí)間的延長，2種張雜谷系列品種SOD活性迅速升高，其中張雜谷3號(hào)升高速度快，增幅大。

3 小結(jié)與討論

干旱脅迫對(duì)作物的影響是一個(gè)復(fù)雜的問題，近年來不同的學(xué)者從不同的角度相繼進(jìn)行了深入的探討，積累了寶貴的資料。張歲岐等[13]研究表明，隨干旱程度加劇，小麥單株葉面積及株高明顯降低。孫彩霞等[14]在研究玉米根系生態(tài)型及生理活性與抗旱性關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下根體積、根的干物質(zhì)量和根冠比在苗期和拔節(jié)期均有明顯的下降，且這幾個(gè)指標(biāo)變化的規(guī)律性強(qiáng)，在基因型間有顯著差異，可以作為抗旱性鑒定指標(biāo)。但谷子全生育期抗旱鑒定鮮有報(bào)道，抗旱鑒定缺乏相應(yīng)指標(biāo)。

干旱脅迫嚴(yán)重影響作物體內(nèi)生理生化物質(zhì)的含量。干旱脅迫下作物為了維持一定的膨壓，葉片開始積累脯氨酸，脯氨酸隨著脅迫的加重呈增加趨勢。MDA含量隨著干旱脅迫的加重而增加，說明干旱脅迫導(dǎo)致葉片膜脂過氧化加劇，加速了葉片衰老進(jìn)程。SOD可以清除生物體內(nèi)氧自由基，從而避免細(xì)胞膜傷害。在中度控水條件下，干旱初期相關(guān)酶活性增加以抵御干旱，隨著干旱脅迫的加重酶功能受到抑制，作物進(jìn)而表現(xiàn)為干旱傷害[15]。由此可見，MDA、脯氨酸含量及SOD活性均可作為谷子抗旱鑒定的生理指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在干旱脅迫下張雜谷3號(hào)和張雜谷5號(hào)3項(xiàng)生理指標(biāo)均隨控水時(shí)間的延長呈現(xiàn)增加趨勢，且張雜谷3號(hào)明顯高于張雜谷5號(hào)。表明張雜谷3號(hào)在受到干旱脅迫時(shí)生物體內(nèi)的一些酶系發(fā)生變化抵御外界不良環(huán)境的能力較張雜谷5號(hào)強(qiáng)，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗旱能力，與觀察到的植物學(xué)性狀一致。

本試驗(yàn)進(jìn)行的是盆栽試驗(yàn)，因此無法測定干旱脅迫對(duì)產(chǎn)量的影響，將在以后試驗(yàn)中進(jìn)一步研究。試驗(yàn)選擇張雜谷穗分化始期開始控水，研究一段時(shí)期內(nèi)干旱脅迫對(duì)張雜谷生理指標(biāo)的影響。但是，生產(chǎn)中干旱的出現(xiàn)并不是人為控制的，尤其是近幾年隨著環(huán)境的不斷破壞，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常受到干旱的影響。因此，進(jìn)一步探索干旱脅迫對(duì)張雜谷影響的關(guān)鍵時(shí)期以及培育優(yōu)良的抗旱品種成為研究的重點(diǎn)。

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