張雁霞，李萍，劉玉皎*

（1.青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院，西寧810016；2.青海省農(nóng)林科學(xué)院作物所，西寧810016；3.青海高原作物種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，西寧810016）

西北地區(qū)蠶豆苗期干旱脅迫下表型差異性與抗旱性研究

張雁霞1，李萍2,3，劉玉皎2,3*

（1.青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院，西寧810016；2.青海省農(nóng)林科學(xué)院作物所，西寧810016；3.青海高原作物種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，西寧810016）

采用盆栽人工控水方法，選擇西北地區(qū)7份蠶豆主栽品種為材料，研究不同水分脅迫（輕度LS和重度WS）下蠶豆苗期地上部、地下部及葉片生理生化指標(biāo)與抗旱性的關(guān)系。結(jié)果表明，干旱脅迫對(duì)蠶豆幼苗地上、地下部分均有不同程度影響，幼苗株高、莖粗、葉面積、側(cè)根數(shù)量及蠶豆主根長(zhǎng)度生長(zhǎng)受到抑制,且隨干旱脅迫程度加劇，抑制作用明顯（P＜0.05），臨蠶9號(hào)株高、莖粗、葉面積、主根長(zhǎng)度均表現(xiàn)顯著抑制作用，為干旱敏感性蠶豆品種；超氧化物歧化酶（SOD）活性和葉綠素含量（Chl）在水分脅迫下總體呈先升后降趨勢(shì)，青海13號(hào)SOD活性上升幅度較大，抗旱性較強(qiáng)。葉片可溶性糖含量（WSS）和細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性（REC）隨干旱脅迫加重均有明顯增加，WSS增加越快，抗旱性越強(qiáng)，REC則相反，抗旱性越強(qiáng)的品種，細(xì)胞質(zhì)膜透性增加越少，而蠶豆葉片組織相對(duì)含水率（RWC）比正常供水的下降明顯，且下降幅度小的品種抗旱性越強(qiáng)；通過(guò)隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)苗期抗旱性大小為：青海13號(hào)＞臨蠶6號(hào)＞青蠶14號(hào)＞青海12號(hào)＞馬牙＞臨蠶9號(hào)＞臨蠶8號(hào)；通過(guò)主成分分析和灰色關(guān)聯(lián)分析，篩選出WSS、REC、RWC、SOD等生理指標(biāo)和株高、葉面積、根長(zhǎng)等形態(tài)指標(biāo)，可作為蠶豆品種苗期抗旱能力評(píng)價(jià)必不可少的指標(biāo)。

蠶豆；苗期；抗旱性；形態(tài)指標(biāo)；生理生化指標(biāo)

干旱對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的危害是一個(gè)世界性難題[1]，也是人類(lèi)面臨的第一個(gè)生態(tài)問(wèn)題[2]。水分脅迫對(duì)農(nóng)作物造成的危害在所有非生物脅迫中居首，僅次于生物脅迫病蟲(chóng)害造成的損失，是作物產(chǎn)量損失的主要原因之一[3]。干旱脅迫隨季節(jié)和年份變化而異，不同作物或品種適應(yīng)干旱的方式多種多樣，具有單獨(dú)的機(jī)制或多種機(jī)制相互協(xié)同作用[4]。植物抗旱性與植物本身抗旱機(jī)制有密切關(guān)系，這種機(jī)制通過(guò)不同代謝方式表達(dá)，形成植物特有的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化反應(yīng)特征[5-6]。Kirnak等通過(guò)對(duì)地上部形態(tài)指標(biāo)研究發(fā)現(xiàn)，干旱阻礙株高、莖粗生長(zhǎng)，且阻礙作用隨干旱時(shí)間和程度延伸而加強(qiáng)[7]，阻礙作用也因品種不同而不同[8-9]，葉面積下降速率越小，植株抗旱性越強(qiáng)。Benjam等對(duì)地下部指標(biāo)進(jìn)行研究指出，強(qiáng)大的根系能增強(qiáng)植株汲取土壤水分的能力，提高植株耐旱性[10]，且在干旱環(huán)境中抗旱性強(qiáng)的品種側(cè)根數(shù)、側(cè)根長(zhǎng)和主根長(zhǎng)伸長(zhǎng)幅度大[11]。同時(shí)在生理生化鑒定上也篩選出很多指標(biāo)，SOD是植物重要的抗旱保護(hù)酶，水分脅迫下，幼苗SOD活性明顯加強(qiáng)[12-14]。張海燕等認(rèn)為干旱脅迫時(shí)，葉片相對(duì)含水量下降明顯，降幅小的品種表明其保持水分能力較強(qiáng)，葉片保水能力越強(qiáng)，植物抵御干旱的能力越強(qiáng)[15]。張淑蘭等研究發(fā)現(xiàn)，葉片葉綠素含量先上升后下降[16]，也有研究發(fā)現(xiàn)不同的結(jié)論[18-19]，王啟明等認(rèn)為，干旱脅迫下，葉片細(xì)胞膜透性和可溶性糖含量均有顯著增加，且品種抗旱能力越強(qiáng)，可溶性糖含量越高，而細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性表現(xiàn)出相反的變化規(guī)律[13，20-21]。

蠶豆（Vicia faba L.）屬蝶形花科（Papilionaceae）野豌豆屬中的一個(gè)栽培種[22]，是需水較多的作物，干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致蠶豆嚴(yán)重減產(chǎn)。青海是西北地區(qū)春蠶豆種植的優(yōu)勢(shì)區(qū)域，但隨著灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)耕地面積逐年減少，種植區(qū)域向雨養(yǎng)干旱型農(nóng)業(yè)區(qū)延伸和轉(zhuǎn)移[23]，而雨養(yǎng)干旱農(nóng)業(yè)區(qū)干旱中春旱尤為突出，苗期是植物形態(tài)建成的重要時(shí)期，苗期缺水嚴(yán)重影響蠶豆植株后期生長(zhǎng)，最終影響產(chǎn)量。因此本文對(duì)水分脅迫下蠶豆苗期形態(tài)及生理生化的影響進(jìn)行研究，旨在明確蠶豆幼苗在干旱脅迫下形態(tài)及生理指標(biāo)的變化規(guī)律，篩選得到關(guān)鍵性抗旱指標(biāo)，為蠶豆品種快速鑒定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選擇西北地區(qū)蠶豆主栽品種共7份，各品種名稱(chēng)和來(lái)源見(jiàn)表1。

表1 供試品種及來(lái)源Table 1Sources and tested varieties

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014～2015年在青海大學(xué)干旱棚內(nèi)進(jìn)行，采用盆栽結(jié)合人工控水法，在直徑32 cm、高30 cm塑料盆中育苗，每盆播種6顆飽滿(mǎn)、無(wú)破損的蠶豆種子。待苗高7～10 cm時(shí)，間苗并定苗，每盆留4株長(zhǎng)勢(shì)一致幼苗進(jìn)行干旱脅迫處理。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)3個(gè)處理：對(duì)照組CK（含水率75%）、輕度脅迫LS（含水率60%）和重度脅迫WS（含水率45%）。稱(chēng)重法控制含水量，每天8：00和18：00稱(chēng)重，補(bǔ)充缺失水分。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 蠶豆植株形態(tài)指標(biāo)測(cè)定

在干旱處理后第7天9：00采樣，測(cè)定株高、莖粗、葉面積、根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)。每個(gè)處理重復(fù)3次，求平均值。

1.3.2 生理生化指標(biāo)測(cè)定

于同日10：00取樣，測(cè)定葉片相對(duì)含水率（RWC）[24]、細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性（REC）[25]、葉綠素總含量（Chl）[26]、可溶性糖含量（WSS）[27]、SOD活性：試劑盒測(cè)定（南京建成生物科技公司提供）。每個(gè)處理3次重復(fù)，求平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

1.4.1 抗旱系數(shù)

為保證數(shù)據(jù)統(tǒng)一性，對(duì)各性狀計(jì)算抗旱系數(shù)，即脅迫和對(duì)照下各品種每個(gè)性狀值的比值。

1.4.2 各特征性狀的具體隸屬函數(shù)值

用數(shù)學(xué)分析法-抗旱隸屬函數(shù)法計(jì)算測(cè)定的形態(tài)及生理生化指標(biāo)，對(duì)蠶豆品種進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)。當(dāng)X＞0.80為強(qiáng)抗旱性；0.50＜X≤0.80為中等抗旱性；0.30＜X≤0.50為弱抗旱性；當(dāng)X≤0.30為不抗旱性。

1.4.3 數(shù)據(jù)處理

各試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003應(yīng)用軟件和DPS v6.55軟件進(jìn)行主成分和灰色關(guān)聯(lián)分析，采用模糊隸屬函數(shù)法對(duì)蠶豆抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蠶豆地上部和地下部各指標(biāo)對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)

植物生長(zhǎng)外觀表現(xiàn)是植物對(duì)水分脅迫響應(yīng)的結(jié)果。由表2的7份蠶豆幼苗生長(zhǎng)特征可知，水分脅迫降低幼苗株高、莖粗、葉面積、根長(zhǎng)及側(cè)根數(shù)，限制蠶豆幼苗伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。

表2 蠶豆形態(tài)指標(biāo)抗旱系數(shù)Table 2Drought-resistant coefficient of broad bean

由表2可知，隨干旱脅迫程度加劇，株高、莖粗和葉面積抑制作用明顯，并且不同品種間莖粗差異變化顯著（P＜0.05）。輕度脅迫（LS）時(shí)，材料5、6株高和葉面積抗旱系數(shù)低，株高和葉面積在LS脅迫下受到明顯抑制，表現(xiàn)為弱抗旱型蠶豆品種，隨水分脅迫程度加?。╓S），材料1、3莖粗抗旱系數(shù)下降程度明顯，為中抗型蠶豆品種。材料5株高抗旱系數(shù)下降速率加快，植株生長(zhǎng)速率逐漸減慢，為弱抗旱型蠶豆品種。材料6、7葉面積抗旱系數(shù)降低速率加快，表現(xiàn)為中抗旱性，其余蠶豆品種變化幅度小，為中等抗旱型蠶豆。

當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，根系首先作出響應(yīng)[8]。本文結(jié)果表明（見(jiàn)表2），干旱脅迫下不同蠶豆品種地下部（根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)）變化趨勢(shì)和地上部（株高、莖粗）變化趨勢(shì)相似，干旱脅迫下地下部指標(biāo)均小于相應(yīng)對(duì)照（CK），變化程度表現(xiàn)不同。材料4抗旱系數(shù)在LS脅迫下變化幅度大，與對(duì)照相比，下降幅度顯著（P＜0.05），表現(xiàn)出弱抗旱性，其他蠶豆品種抗旱系數(shù)下降幅度不顯著。WS脅迫下，材料2、6抗旱系數(shù)高，隨干旱脅迫程度加重，根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)抑制作用明顯，表現(xiàn)為中等抗旱性。水分脅迫均影響不同蠶豆品種株高伸長(zhǎng)、莖粗生長(zhǎng)、根系延伸、側(cè)根數(shù)增加。隨脅迫程度加重，蠶豆每個(gè)品種間各指標(biāo)變化呈現(xiàn)不同差異。LS脅迫下，不抗旱蠶豆各指標(biāo)變化幅度較大，耐旱和中抗旱蠶豆各指標(biāo)變化與對(duì)照相比有所下降，但差異不明顯。對(duì)WS脅迫響應(yīng)明顯，株高、莖粗、葉面積、根長(zhǎng)及側(cè)根數(shù)均受抑制，并且不同品種各指標(biāo)受抑制程度不同。

2.2 干旱脅迫對(duì)蠶豆生理生化指標(biāo)的影響

2.2.1 干旱脅迫下超氧化物歧化酶（SOD）活性的變化

從表3可知，各品種SOD活性整體隨干旱脅迫增強(qiáng)呈先升后降趨勢(shì)，但升降程度因品種而異，這是因?yàn)檎ＩL(zhǎng)的植物體內(nèi)具有完整的機(jī)體防御系統(tǒng)，所有自由基代謝均保持平衡狀態(tài)[28]，而在水分脅迫等逆境條件下，活性氧代謝平衡被打破，輕度脅迫開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生的自由基作為底物誘導(dǎo)或激活抗氧化酶活性，隨SOD活性增加，自由基迅速減少，自由基減少又使SOD活性降低。正常供水條件下蠶豆植株SOD活性較低，脅迫條件下品種2、3、6、7 SOD活性升高幅度較大，而材料4、5酶活性升高幅度較小，表現(xiàn)出弱抗旱性。

2.2.2 干旱脅迫對(duì)葉片組織相對(duì)含水量（RWC）的影響

植物葉片相對(duì)含水量是衡量植物持水能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，在一定程度上體現(xiàn)植物間抗旱能力[28]。由表3可見(jiàn)，各蠶豆品種葉片含水量總體呈減少趨勢(shì)，材料1、3輕度脅迫下相對(duì)含水量降幅較小，表現(xiàn)為中等抗旱性；材料5 RWC降幅最大，表現(xiàn)為弱抗旱性。WS脅迫下，材料2相對(duì)含水量下降程度最小，表現(xiàn)為中等抗旱性；材料4、6 RWC下降程度較大，為弱抗旱性。葉片相對(duì)含水量下降幅度較小的蠶豆品種葉片持水能力較好，能有效減輕干旱對(duì)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的傷害，因此在干旱環(huán)境中能維持相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的正常生命活動(dòng)，具有較強(qiáng)抗旱能力。

2.2.3 干旱脅迫對(duì)葉綠素含量（Chl）的影響

葉綠素是植物重要的光合作用物質(zhì)，葉綠素含量是植物關(guān)鍵生理指標(biāo)，反映植物同化物質(zhì)的能力，因此植物遭受的干旱程度可以用葉綠素含量變化反映[29]。

由表3可知，各蠶豆品種葉綠素總體上呈先升后降趨勢(shì)。干旱（LS，WS）環(huán)境中生長(zhǎng)的蠶豆葉綠素含量整體均高于正常生長(zhǎng)的蠶豆（CK），說(shuō)明干旱脅迫處理會(huì)促進(jìn)蠶豆幼苗葉綠素合成，蠶豆植株葉綠體和線粒體生長(zhǎng)沒(méi)有被干旱引起的水分含量降低影響。隨干旱脅迫處理程度增加，蠶豆葉片葉綠素總含量呈下降趨勢(shì)。

2.2.4 干旱脅迫對(duì)可溶性糖含量（WSS）的影響

干旱環(huán)境中植物體會(huì)通過(guò)積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來(lái)平衡細(xì)胞滲透勢(shì)，從而維持細(xì)胞正常生長(zhǎng)。WSS是植物體內(nèi)一種必不可少的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，植物體內(nèi)WSS變化反映其對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)能力[29]。由表3可見(jiàn)，隨干旱脅迫強(qiáng)度增加，蠶豆葉片WSS含量總體呈增加趨勢(shì)。LS脅迫下，材料7葉片可溶性糖含量上升幅度最大，為中抗性材料；材料1、6葉片可溶性糖含量上升幅度最小，表現(xiàn)為弱抗旱性。WS脅迫下，材料3葉片可溶性糖含量增加量最大，表現(xiàn)為中抗性。說(shuō)明干旱脅迫下，蠶豆植株體內(nèi)可溶性糖含量會(huì)出現(xiàn)不同程度增加。

2.2.5 干旱脅迫對(duì)細(xì)胞膜相對(duì)透性（REC）的影響

隨干旱脅迫強(qiáng)度增加，蠶豆葉片相對(duì)電導(dǎo)率總體呈增加趨勢(shì)（見(jiàn)表3）。LS脅迫下，材料4、5相對(duì)電導(dǎo)率變化較大，說(shuō)明水分脅迫使蠶豆葉片細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度升高，破壞較大，表現(xiàn)為弱抗旱性，材料6相對(duì)電導(dǎo)率變化較小，為中抗性材料。隨脅迫程度增強(qiáng)，各蠶豆品種電導(dǎo)率仍呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明高強(qiáng)度的干旱脅迫破壞細(xì)胞自身保護(hù)體系，細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性增強(qiáng)，細(xì)胞進(jìn)入程序性凋亡。材料1、2、6、7其增加值均小于材料4，說(shuō)明抗旱能力越弱的品種，其細(xì)胞質(zhì)膜受傷害程度越強(qiáng)。

表3 干旱脅迫下蠶豆生理生化指標(biāo)變化Table 3Change of physiological and biochemical indices of broad beans under drought stress

2.3 蠶豆品種抗旱性模糊隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)

模糊隸屬函數(shù)法可將各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以利蠶豆品種抗旱性綜合評(píng)價(jià)。品種抗旱隸屬值越大，說(shuō)明抗旱性越強(qiáng)，由表4可知，蠶豆材料1、2、3、7平均隸屬函數(shù)值0.50＜X≤0.80，為中等抗旱性材料。材料4、5、6平均隸屬函數(shù)值0.30＜X≤0.50，為弱抗旱性。根據(jù)各蠶豆品種平均隸屬函數(shù)值，可將抗旱性從強(qiáng)到弱排列為：青海13號(hào)＞臨蠶6號(hào)＞青蠶14號(hào)＞青海12號(hào)＞馬牙＞臨蠶9號(hào)＞臨蠶8號(hào)。

表4 不同蠶豆品種各指標(biāo)隸屬函數(shù)值Table 4Membership function values of different broad bean cultivars every indicators

2.4 不同蠶豆品種抗旱性性狀主成分分析

對(duì)所有指標(biāo)隸屬值進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明（表5），11個(gè)蠶豆抗旱性指標(biāo)用4個(gè)因子表示，4個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為38.19%、27.94%、17.17%、11.14%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)94.47%（表5），說(shuō)明這4個(gè)主因子包含這11個(gè)抗旱性指標(biāo)原始特征參數(shù)的信息，實(shí)現(xiàn)降維的基礎(chǔ)上保留絕大部分信息的目標(biāo)。由表5可知，第一主成分系數(shù)較大的株高、根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、RWC、SOD等反映植株形態(tài)指標(biāo)對(duì)蠶豆品種抗旱性起支配作用；第二主成分包括SSW、REC、SOD等反映滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和SOD活性對(duì)蠶豆品種抗旱性起支配作用；第三主成分主要為Chl，反映抗旱性與Chl含量存在較密切的直接聯(lián)系；第四主成分主要為葉面積，直接影響光合作用特性指標(biāo)，反映蠶豆抗旱性強(qiáng)弱直接體現(xiàn)在葉片形態(tài)上。

表5 蠶豆抗旱性狀指標(biāo)主成分特征向量和貢獻(xiàn)率Table 5Eigenvectors and percentage of accumulated contribution of principal component

2.5 地上干物質(zhì)與各性狀灰色關(guān)聯(lián)度分析

將干旱脅迫下地上干物質(zhì)積累與各性狀進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知，蠶豆地上干物質(zhì)隸屬函數(shù)值與5個(gè)株型性狀及5個(gè)生理生化指標(biāo)隸屬函數(shù)值關(guān)聯(lián)次序?yàn)閃SS＞REC＞根長(zhǎng)＞葉面積＞株高＞莖粗＞RWC＞ SOD＞Chl＞側(cè)根數(shù)，關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.6141、0.5272、0.4584、0.4530、0.4486、0.4359、0.4207、0.3354、0.2910、0.2803。結(jié)合相關(guān)性分析和主成分分析，發(fā)現(xiàn)WSS、REC、RWC等生理指標(biāo)和株高、葉面積、根長(zhǎng)等形態(tài)指標(biāo)為蠶豆苗期抗旱性評(píng)價(jià)最有效的指標(biāo)。

表6 蠶豆各項(xiàng)抗旱指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度Table 6Grey correlation degree of broad beans every drought indicators

3 討論與結(jié)論

蠶豆苗期抗旱性是指在干旱條件下，蠶豆植株所具有傷害最輕、保持生物量下降最少的能力。由于作物抗旱表現(xiàn)是作物本身基因和環(huán)境共同作用結(jié)果，因作物種類(lèi)或生長(zhǎng)發(fā)育不同階段而異[30]，本文主要對(duì)7份西北地區(qū)主栽蠶豆品種苗期抗旱性進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，通過(guò)隸屬函數(shù)分析，并對(duì)各隸屬值采用主成分分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析法分析，結(jié)果表明，植株形態(tài)指標(biāo)與抗旱性呈正相關(guān)，當(dāng)受到干旱脅迫影響時(shí)，植物體內(nèi)明顯缺水，影響株高、莖粗及葉面積正常生長(zhǎng)，主根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)均有所下降，抗旱性越強(qiáng)的品種主根長(zhǎng)度越長(zhǎng)，且隨脅迫程度加劇，主根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)的抑制作用越來(lái)越明顯。說(shuō)明水分脅迫使光合作用受到抑制，光合產(chǎn)物積累減少，最終表現(xiàn)出株高降低，莖粗減小。此結(jié)果與Kirnak、常青華等結(jié)果[7-8]一致。

干旱脅迫下，植物體內(nèi)發(fā)生一系列生理生化變化，輕度水分脅迫下抗旱型蠶豆品種幼苗SOD活性明顯加強(qiáng)，隨干旱脅迫加重，SOD活性表現(xiàn)為脅迫前期略有上升后期下降，Kolarovic等對(duì)玉米SOD活性研究也得出相同結(jié)論[14]，SOD是植物體清除活性氧的各種酶促反應(yīng)中的第一道防線，可催化超氧根陰離子（O2-）轉(zhuǎn)化為H2O2和O2，是活性氧（O2-）的凈化劑[31]，高強(qiáng)度的干旱脅迫會(huì)破壞蠶豆葉片酶保護(hù)體系，造成大量活性氧積累、加劇膜脂過(guò)氧化，最終導(dǎo)致植物體損傷。RWC能說(shuō)明葉片保水能力，在干旱脅迫下，材料1、3下降幅度較小，說(shuō)明葉片保水能力較強(qiáng)，其抗旱性也就較強(qiáng)。葉綠素是植物吸收太陽(yáng)光進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，干旱脅迫下葉片缺水，不僅影響葉綠素生物合成，已形成的葉綠素分解速度加快，致使植株葉片發(fā)黃，在一定范圍內(nèi)光合作用能力受到葉綠素含量影響，影響最終產(chǎn)量[32]，這與張淑蘭、Gratani等研究結(jié)果一致[16,33]，干旱脅迫降低機(jī)體內(nèi)水分，導(dǎo)致葉綠素相對(duì)含量上升，而持續(xù)干旱脅迫使葉綠素生物合成受阻，促進(jìn)已合成的葉綠素分解，使葉綠素總量降低，造成葉片變黃。重度脅迫7 d后，材料4、5整個(gè)植株葉片出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象，尤其是材料4，底部葉片出現(xiàn)干枯，表現(xiàn)出弱抗或不抗旱性，其余蠶豆品種Chl均有所下降，但均高于對(duì)照，植株底部葉片出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象。也有研究得出不同結(jié)論，對(duì)辣椒[17]、生菜[18]研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下，葉綠素含量隨干旱脅迫加劇和干旱時(shí)間延長(zhǎng)，葉綠素總含量顯著減少。而溫室番茄在水分脅迫下，葉綠素含量則顯著增加[19]，說(shuō)明葉綠素隨干旱脅迫變化規(guī)律因作物種類(lèi)不同而異。隨干旱脅迫強(qiáng)度加重，蠶豆葉片中WSS含量呈增加趨勢(shì)，WSS較高的品種，能更好地維持細(xì)胞膨壓，降低干旱逆境傷害，具有較強(qiáng)抗旱性，此結(jié)論與常青華、王啟明等研究結(jié)果[8,13]一致。干旱條件下，細(xì)胞內(nèi)一些生物自由基（OH-等）大量積累，導(dǎo)致細(xì)胞膜系統(tǒng)發(fā)生變性，表現(xiàn)出細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性增大及其他生理和遺傳上變化[33]，造成膜系統(tǒng)損傷，電解質(zhì)外滲，相對(duì)電導(dǎo)率增加，因此用相對(duì)電導(dǎo)率表示植物原生質(zhì)膜的損傷程度[33]。在干旱脅迫下，品種細(xì)胞質(zhì)膜透性增加值越少，說(shuō)明細(xì)胞質(zhì)膜受到的損傷越小，抵御干旱能力越強(qiáng)。王啟明、王敏等在大豆上得出一致結(jié)論[13,21]。

通過(guò)隸屬函數(shù)法對(duì)西北主栽蠶豆品種苗期抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，蠶豆不同品種抗旱性不同，7份蠶豆品種苗期抗旱性大小為：青海13號(hào)＞臨蠶6號(hào)＞青蠶14號(hào)＞青海12號(hào)＞馬牙＞臨蠶9號(hào)＞臨蠶8號(hào)。采用主成分分析結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度分析，選出蠶豆苗期重要抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括WSS、REC、RWC、SOD等生理指標(biāo)及株高、葉面積、根長(zhǎng)等形態(tài)指標(biāo)。蠶豆抗旱性與干旱脅迫發(fā)生時(shí)期有密切關(guān)系，本文僅對(duì)蠶豆苗期抗旱的部分形態(tài)及生理生化指標(biāo)進(jìn)行探討，滲透調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)、光合速率等尚需深入探究。同時(shí)，各指標(biāo)在蠶豆開(kāi)花期、結(jié)莢期的變化亦需深入研究。

[1]李松.玉米14-3-3蛋白和質(zhì)膜H+-ATP酶應(yīng)答干旱脅迫的分子機(jī)制研究[D].昆明：昆明理工大學(xué),2013.

[2]王國(guó)娟.玉米抗旱品種的篩選及其抗旱機(jī)理的研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.

[3]羅健,郝振純.我國(guó)北方干旱的時(shí)空分布特征分析[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào),2001,29(4)：62-66.

[4]劉鴻艷,鄒桂花,劉國(guó)蘭,等.水分梯度下水稻CT,LW和SF的相關(guān)及其QTL定位研究[J].科學(xué)通報(bào),2005,50(2)：130-139.

[5]羅大慶,薛會(huì)英,權(quán)紅,等.干旱脅迫下砂生槐、錦雞兒的生理生化特性與抗旱性[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2011,25(9)：121-127.

[6]楊帆,苗靈鳳,胥曉.干旱脅迫對(duì)植物的影響研究進(jìn)展[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2007,13(4)：586-589.

[7]Kirnak H,Kaya C,Tas I,et al.The influence of water deficit on vegetative growth,physiology,fruit yield and quality in egg plants[J].Bulgarian Journal Plant Physiology,2001,27(3-4)：34-36.

[8]常青華.甘藍(lán)萌發(fā)期和苗期抗旱性鑒定[D].重慶：西南大學(xué), 2012.

[9]李聰.西瓜種質(zhì)資源苗期抗旱性鑒定研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué),2012.

[10]Benjamin J G,Nielsen D C.Water deficit effects on root distribution of soybean field pea and chickpea[J].Field Crops Res,2006, 97：248-253.

[11]任冬蓮,路貴和,劉學(xué)義.大豆成苗期抗旱性與根系生長(zhǎng)的關(guān)系[J].中國(guó)油料,1993(1)：37-39.

[12]Nunes C,Araujo S D,Silva J M,et al.Physiological responses of the legume model Medicago truncatula cv.Jemalong to water deficit[J].Environ Exp Bot,2008,63：289-296.

[13]王啟明,徐心誠(chéng),馬原松,等.干旱脅迫下大豆開(kāi)花期的生理生化變化與抗旱性的關(guān)系[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2005,23(4)：98-102.

[14]Kolarovic L,Valentovic P,Luxova M,et al.Changes inantioxidants and cell damage in heterotrophic maize seedlings differing in drought sensitivity after exposure to short-termosmotic stress [J].Plant Growth Regul,2009,59：21-26.

[15]張海燕,焦碧嬋,李貴全.大豆抗旱性鑒定指標(biāo)評(píng)價(jià)的研究[J].大豆科學(xué),2005,24(3)：183-188.

[16]張淑蘭,張海軍,齊宜芳.水分脅迫對(duì)黃瓜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].北方園藝,2009(6)：21-24.

[17]李松麗,龍華,石春梅.等.水分脅迫下辣椒相關(guān)生理指標(biāo)的變化研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(29)：16142-16143.

[18]劉愛(ài)華,王永飛.土壤水分脅迫對(duì)生菜幼苗部分生理指標(biāo)的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010,19(6)：144-147.

[19]周曉麗,李文德,成軍花.水分脅迫對(duì)溫室番茄苗期生長(zhǎng)的影響初探[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2009(10)：13-15.

[20]潘瑞熾,王小菁,李娘輝.植物生理學(xué)[M].5版,北京：高等教育出版社,2004.

[21]王敏,張從宇,馬同富,等.大豆品種苗期抗旱性研究[J].中國(guó)油料作物學(xué)報(bào),2004,26(3)：29-32.

[22]鮑思偉.水分脅迫對(duì)蠶豆(Vicia faba L.)葉片水分狀況的影響[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2001,21(3)：67-70.

[23]李萍,侯萬(wàn)偉,劉玉皎.干旱脅迫對(duì)蠶豆苗期植株形態(tài)及葉片保護(hù)性酶活性的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2014,27(3)：1029-1036.

[24]華東師范大學(xué)生物系植物生理教研組.植物生理實(shí)驗(yàn)手冊(cè)[M].上海：上海高等教育出版社,1980：14-20.

[25]鄒琦.植物生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2003.

[26]陳毓荃.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社, 2002：95-97,197-199.

[27]高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社,2000：101-103.

[28]劉文英,周鳳,楊瑞卿,等.干旱脅迫對(duì)裸燕麥幼苗生長(zhǎng)的影響[J].山西大同大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2013,29(4)：53-55.

[29]郭暉,朱鳳榮,胡海波.5種園林植物抗旱性分析[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2014,27(5)：2151-2155.

[30]呂廷良,孫明高,宋尚文,等.鹽、旱及其交叉脅迫對(duì)紫荊幼苗凈光合速率及其葉綠素含量的影響[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2010(2)：191-195.

[31]Mc Cord J M,Fridovich I.Superoxide dismutase：An enzymic function for erythrocuprein[J].Biol Chem,1969,22：6049-6055.

[32]孔照勝,武云帥,岳愛(ài)琴,等.不同大豆品種抗旱性生理生態(tài)指標(biāo)綜合分析[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2001,16(3)：40-45.

[33]Gratani L,Varone L.Leaf key traits of Erica arborea L.,Erica multiflora L.and Rosmarinus officinalis L.co-occurring in the Mediterranean maquis[J].Flora,2004,199(1)：58-69.

Study on phenotypic diversity and drought resistance of northwest broad bean seedling under drought stress/

ZHANG Yanxia1,LI Ping2,3,LIU Yujiao2,3
(1.School of Agriculture and Animal Husbandry,Qinghai University,Xining 810016,China;2.Institute of Crops Breeding and Culture,Qinghai Academy of Agricultural and Forestry Science,Xining 810016, China;3.Cultivating Base of National Key Lab-Plateau Crop Gene Innovated and Utilized in Qinghai Province,Xining 810016,China)

By the method of potted artificial water controlled,the article studied the relationship of aboveground,underground part and the leaf physiological and biochemical indices in seven northwest origin broad beans under drought stress(LS and WS).The results showed that drought stress had different influence on aboveground,underground part of broad bean seedling,drought stress inhibited the growth of plant height,stem diameter,leaf area,taproot length and the number of lateral root of broad bean,with the increase of drought stress,inhibitory effect was obvious(P＜0.05),there were significant differences on plantheight,stem diameter,leaf area and taproot length of Lincan9,which was drought sensitive broad bean. With the increases of drought stress the activity of SOD and chlorophyll content showed an decreasing trend,Qinghai13 SOD activity had increased significantly,showed drought tolerance.By the increasing of drought stress,the leaf soluble sugar content and cell membrane permeability had increased significantly, the more quickly WSS decreased,the stronger drought tolerance broad bean had,on the contrary,if a broad bean had strong drought tolerance,the increase of REC was small.While,the relative water content of broad bean leaf decreased more obviously than CK,and RWC of drought resistant cultivar decreased more slowly than the sensitive cultivar.The drought resistance of seven broad bean materials were arranged as the order from strong to weak:Qinghai13＞Lincan6＞Qingcan14＞Qinghai12＞Maya＞Lincan9＞Lincan8;Combined with principal components analysis and grey correlation analysis selected WSS,REC,RWC,SOD and plant height,leaf area,root length as broad bean seedling drought resistance evaluation indices.

Vicia faba;seedling;drought resistance;morphological indicators;physiological and biochemical indices

S643.6

A

1005-9369（2015）09-0030-08

時(shí)間2015-9-23 10：43：25[URL]http：//www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20150923.1043.024.html

張雁霞,李萍,劉玉皎.西北地區(qū)蠶豆苗期干旱脅迫下表型差異性與抗旱性研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2015,46(9):30-37.

Zhang Yanxia,Li Ping,Liu Yujiao.Study on phenotypic diversity and drought resistance of northwest broad bean seedling under drought stress[J].Journal of Northeast Agricultural University,2015,46(9):30-37.(in Chinese with English abstract)

2015-05-18

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31460377）；青海省農(nóng)林科學(xué)院創(chuàng)新基金項(xiàng)目（2014-NKY-02）；國(guó)家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)（CARS-09）

張雁霞（1990-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)樾Q豆種質(zhì)創(chuàng)新與改良利用。E-mail：944605323@qq.com

*通訊作者：劉玉皎，研究員，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樾Q豆育種與栽培。E-mail：13997058356@163.com