吳 奇周宇飛，*高 悅張 姣陳冰嬬，2許文娟黃瑞冬，*

1沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 遼寧沈陽110866；2吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物資源研究所， 吉林公主嶺130124

不同高粱品種萌發(fā)期抗旱性篩選與鑒定

吳 奇1周宇飛1，*高 悅1張 姣1陳冰嬬1，2許文娟1黃瑞冬1，*

1沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 遼寧沈陽110866；2吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物資源研究所， 吉林公主嶺130124

萌發(fā)期是高粱表現(xiàn)抗旱性的關(guān)鍵階段之一。選用54份高粱品種（組合）為供試材料， 采用人工氣候箱培養(yǎng)， 以水勢(shì)為-0.4 MPa的PEG-6000水溶液模擬干旱脅迫環(huán)境， 萌發(fā)10 d后測(cè)定發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、萌發(fā)抗旱指數(shù)等8個(gè)萌發(fā)性狀?；谥鞒煞址治龅木C合因子得分函數(shù)能夠?qū)γ劝l(fā)期高粱品種的抗旱性綜合評(píng)定， 各品種（組合）綜合因子得分（Y值）經(jīng)聚類分析后， 將54份高粱品種（組合）按萌發(fā)期抗旱性的強(qiáng)弱分為4大類， 13218A×20982R是一個(gè)抗旱性極強(qiáng)的雜交組合， 吉雜133等13個(gè)品種（組合）為抗旱品種（組合）， 蘇馬克等23個(gè)品種為干旱敏感品種， 遼雜35等17個(gè)品種為高度干旱敏感品種。萌發(fā)抗旱指數(shù)、發(fā)芽率和根長等性狀可作為高粱品種萌發(fā)期抗旱性鑒定的主要指標(biāo)。

高粱； 萌發(fā)期； 抗旱性； 主成分分析； 聚類分析

近年來， 隨著全球氣候的變化水資源供需矛盾加劇， 干旱已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)中常見的問題。其對(duì)糧食產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的影響在將來亦有增加的趨勢(shì)［1］。因此， 提高作物的抗旱性是保證糧食高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的必要措施。高粱［Sorghum bicolor （L.） Moench］是我國最早栽培的禾谷類作物之一， 在干旱和半干旱地區(qū)分布較廣， 具有食用、釀造和飼用等多種使用價(jià)值［2-3］。與其他作物相比， 雖然高粱具有較強(qiáng)的抗旱能力［4-6］， 但其生長受干旱影響較大。在干旱環(huán)境中，選擇抗旱性更高的作物品種是創(chuàng)建優(yōu)良栽培群體的重要途徑［7-8］， 鑒于此， 抗旱性已成為高粱逆境生理研究的重要內(nèi)容之一。

干旱條件下， 作物出苗情況的優(yōu)劣依賴于種子的發(fā)芽速度及整齊度， 這與種子在低水分條件下的發(fā)芽能力密切相關(guān)［9-10］。由于北方地區(qū)春季多風(fēng)少雨，種子在萌發(fā)階段極易受到干旱的干擾， 為此， 許多學(xué)者都很注重萌發(fā)期抗旱性的研究。裴帥帥等［11］認(rèn)為用單一的性狀或生理指標(biāo)不能對(duì)萌發(fā)期的抗旱機(jī)制進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。陳新等［12］研究表明， 利用主成分分析的方法能消除各鑒定指標(biāo)間信息重疊的干擾， 可有效評(píng)價(jià)裸燕麥萌發(fā)期的抗旱性。這種綜合分析抗逆性的方法在高粱的耐鹽堿研究中已得到應(yīng)用［13-14］。近年來， 已廣泛使用PEG溶液模擬干旱環(huán)境進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)［15-16］。種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、萌發(fā)抗旱指數(shù)是玉米［17］、小麥［18］、水稻［19］等作物萌發(fā)期抗旱性評(píng)定的常用指標(biāo)， 具有一定的可靠性， 也可以運(yùn)用到高粱萌發(fā)期抗旱性的鑒定中， 但是不同作物萌發(fā)期抗旱性的主要鑒定指標(biāo)仍存在一定差異［12，17，20-22］。萌發(fā)期是作物生長的關(guān)鍵時(shí)期， 對(duì)作物群體數(shù)量和結(jié)構(gòu)具有重要的決定作用。然而， 到目前為止， 基于不同基因型試材、綜合鑒定高粱萌發(fā)期抗旱性的研究并不多見。對(duì)于高粱萌發(fā)期抗旱能力有針對(duì)性和系統(tǒng)性的研究， 必將有助于促進(jìn)高粱抗旱機(jī)制的了解。本試驗(yàn)在人工氣候條件下模擬干旱處理， 考察具有不同遺傳背景的高粱品種（組合）在萌發(fā)期對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)， 以期篩選和鑒定出抗旱能力更強(qiáng)的種質(zhì)資源， 并為高粱抗旱新品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用高粱材料共54份， 來自全國9家高粱育種單位。具體品種名稱、保存單位及父母本等信息見附表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2014年在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)高粱生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。預(yù)備試驗(yàn)， 隨機(jī)選取每個(gè)高粱品種（組合） 25粒飽滿、大小一致的種子， 經(jīng)7%的NaClO溶液（有效氯含量≥5.2%， 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)）消毒10 min， 蒸餾水沖洗5次， 用濾紙吸干， 放入直徑15 cm培養(yǎng)皿（鋪有雙層濾紙）。于RXZ-1000B型人工氣候箱培養(yǎng)， 箱內(nèi)光照/黑暗為12 h/12 h， 溫度為28℃/25℃， 濕度為60%， 光照強(qiáng)度為134 μmol m-2s-1， 連續(xù)培養(yǎng)10 d， 各處理3次重復(fù)。以PEG-6000水溶液模擬干旱環(huán)境， 設(shè)置 4個(gè)干旱脅迫水平，PEG-6000質(zhì)量濃度分別為80、120、150和175 g L-1（對(duì)應(yīng)水勢(shì)分別為-0.1、-0.2、-0.3和-0.4 MPa）， 以蒸餾水作為對(duì)照， 每個(gè)培養(yǎng)皿中加入8 mL脅迫液或蒸餾水。從種子培養(yǎng)之日起作為起始期（0 d）， 每隔2 d補(bǔ)充適量蒸餾水， 且在2、4、6、8和10 d調(diào)查種子發(fā)芽數(shù)。通過預(yù)備試驗(yàn)觀察到在水勢(shì)為-0.4 MPa時(shí)， 不同高粱品種（組合）間及處理與對(duì)照間的發(fā)芽性狀存在較大差異， 所以選擇175 g L-1的PEG-6000水溶液作為正式試驗(yàn)的干旱脅迫濃度。

正式試驗(yàn)的人工培養(yǎng)條件和調(diào)查過程與預(yù)備試驗(yàn)相同， 每品種（組合）各處理?xiàng)l件下3次重復(fù)。在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)， 從各處理隨機(jī)取高粱幼苗 5株， 測(cè)定芽長、根長、芽干重、根干重、籽粒干重， 計(jì)算干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率［23］。為消除試驗(yàn)材料間的差異， 采用各項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)的相對(duì)值來反映對(duì)干旱的響應(yīng)。

發(fā)芽勢(shì)（GP） = 4 d發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%相對(duì)發(fā)芽勢(shì) = （處理發(fā)芽勢(shì)/對(duì)照發(fā)芽勢(shì)）×100%； 發(fā)芽率（GR） = 10 d發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。相對(duì)發(fā)芽率 = （處理發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率）×100%種子萌發(fā)抗旱指數(shù)（DGRI） = 干旱種子萌發(fā)指數(shù)/對(duì)照種子萌發(fā)指數(shù)； 萌發(fā)指數(shù) = 1.00nd2+ 0.75nd4+ 0.50nd6+ 0.25nd8， 其中， nd2、nd4、nd6、nd8分別為2、4、6、8 d的種子發(fā)芽率。干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率 = （芽干重+根干重）/ （芽干重+根干重+籽粒干重）×100%， 相對(duì)干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率 = （處理干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率/對(duì)照干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率）×100%。，；

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

應(yīng)用Microsoft Excel 2007整理數(shù)據(jù)， SPSS18.0進(jìn)行方差分析、相關(guān)分析及聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)不同高粱品種萌發(fā)的影響

在水勢(shì)為-0.4 MPa的干旱脅迫下， 不同高粱品種的萌發(fā)指標(biāo)表現(xiàn)出不同程度的下降（表1）。發(fā)芽勢(shì)相對(duì)值變化范圍為 0.33～1.35， 發(fā)芽率相對(duì)值在0.69～1.58之間， 萌發(fā)指數(shù)的相對(duì)值在 0.47～1.22之間， 芽長的相對(duì)值在0.39～1.01之間， 根長的相對(duì)值在0.42～1.42之間， 芽干重的相對(duì)值在0.44～1.18之間， 根干重的相對(duì)值在0.49～2.16之間， 干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率的相對(duì)值為0.40～1.34。

表1 高粱品種萌發(fā)性狀相對(duì)值Table 1 Relative value of germination traits of sorghum under drought stress

（續(xù)表1）

部分品種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和萌發(fā)抗旱指數(shù)大于對(duì)照， 如雜交組合 1335A×TY3560R、13218A× 20982R和吉雜99、吉雜124等11個(gè)品種。其中雜交組合13218A×20982R的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和萌發(fā)抗旱指數(shù)的相對(duì)值顯著高于其他品種， 對(duì)干旱條件不敏感， 而龍雜11的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和萌發(fā)抗旱指數(shù)的觀測(cè)值下降幅度最大， 分別為0.33、0.69和0.47，說明受干旱脅迫的影響較大。L470A×LZ1050R和13218A×20982R在芽長、根長、芽干重幾個(gè)指標(biāo)上的相對(duì)值都比較大， 其余大部分品種這3個(gè)指標(biāo)的相對(duì)值大多都處于 0.65～0.85之間， 說明干旱脅迫使發(fā)芽遲緩、根系生長緩慢； 吉雜 90、遼雜 12和龍雜9號(hào)在這3個(gè)指標(biāo)上的相對(duì)值都很低， 說明受到干旱脅迫的影響較大， 對(duì)干旱環(huán)境極為敏感； 大部分高粱品種根干重的相對(duì)值都大于 1， 可見高粱根生物積累量受到干旱條件的激發(fā)反而呈上升趨勢(shì)。種子萌發(fā)過程中的營養(yǎng)轉(zhuǎn)化會(huì)使種子的重量逐漸減小， 干旱脅迫會(huì)降低營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的速率， 干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率是一個(gè)能夠反映種子營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化速率與效率的指標(biāo)， 白雜11的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率的相對(duì)值最高， 為1.34， 遼雜11的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率最低， 為0.40。

2.2 干旱脅迫下高粱萌發(fā)期各性狀間的相關(guān)性

由表 2可知， 大部分萌發(fā)性狀間的相關(guān)性都已達(dá)到顯著或極顯著的水平。相對(duì)發(fā)芽勢(shì)與相對(duì)萌發(fā)抗旱指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.853， 相對(duì)芽長與相對(duì)芽干重的相關(guān)系數(shù)為0.815。相對(duì)芽干重和相對(duì)干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率之間與相對(duì)根干重之間的關(guān)系也達(dá)到極顯著水平， 分別為0.794和0.751。相對(duì)發(fā)芽率和相對(duì)發(fā)芽勢(shì)之間與相對(duì)萌發(fā)抗旱指數(shù)之間的相關(guān)性也較高，分別為0.746和0.732。

表2 干旱條件下高粱萌發(fā)期幼苗各生長指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients among germination traits of sorghum cultivars under drought stress

2.3 對(duì)高粱品種萌發(fā)期抗旱性的主成分分析

表3表明前3個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為62.04%、16.07%、9.20%， 累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)87.31%， 考慮到累計(jì)貢獻(xiàn)率大于 80%的原則， 說明這 3個(gè)主成分已足以反映該數(shù)據(jù)的信息， 符合主成分分析的要求。

表3 3個(gè)主成分的特征根及貢獻(xiàn)率Table 3 Eigen value of three principal components and their contributions and cumulative contribution rates

第 I主成分的特征根 λ1= 4.96， 貢獻(xiàn)率為62.04%， 在得分函數(shù)Y1中第I主成分上X3、X7和X4的系數(shù)較大， 說明在第I主成分上有較大的載荷， 反映了相對(duì)萌發(fā)抗旱指數(shù)、相對(duì)根干重和相對(duì)芽長的綜合指標(biāo)。第II主成分的特征根λ2= 1.29， 貢獻(xiàn)率為16.07%， 在得分函數(shù)Y2上X2和X1的系數(shù)較大， 分別為0.511和0.403， 說明在第II主成分上發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)具有較高的載荷， 反映了在干旱脅迫下各品種的萌發(fā)狀況。第III主成分的貢獻(xiàn)率為9.20%， 相對(duì)根長在第III主成分的載荷較大， 反映了干旱脅迫下根部的生長情況。

根據(jù)主成分分析得出2個(gè)矩陣（表4和表5）， 由此可得出因子得分函數(shù)公式。

單一的Y1、Y2或Y3并不能對(duì)高粱品種的抗旱性作出綜合評(píng)價(jià)， 而由Y1、Y2和Y3可以得到綜合因子得分函數(shù)， 即Y = 0.71Y1+0.18Y2+0.11Y3。

綜合因子得分（Y）的結(jié)果能夠?qū)Σ煌贩N高粱抗旱能力作出綜合性評(píng)價(jià)， Y值越大， 代表著該品種抗旱能力越強(qiáng)。由表6可知， 13218A×20982R的Y值最大， 說明它在眾多品種（組合）中抗旱性最好，1335A×TY3560R和L407A×LZ1050R分別位居第2和第3， 抗旱能力較高； 錦雜93、遼雜12、龍雜11分別居后3位， 屬于干旱敏感品種。

表4 各因子的載荷矩陣Table 4 Loading matrix of each component

表5 因子得分系數(shù)矩陣Table 5 Coefficient matrix of component score

2.4 對(duì)不同高粱品種萌發(fā)期抗旱性的聚類分析

根據(jù)表 6得出的 Y值進(jìn)行聚類分析， 利用系統(tǒng)分類的組內(nèi)聯(lián)接法， 根據(jù)歐式距離＞5的標(biāo)準(zhǔn)， 將54個(gè)高粱品種分為4大類（圖1）。

第I類群只包含13218A×20982R一個(gè)組合， 該組合的抗旱指標(biāo)大于其他品種（組合）， 位于抗旱能力排序的第一位， 是具有高抗旱能力的雜交組合。

第II類群包含吉雜133、晉雜102、川糯粱15、瀘糯 3號(hào)、吉雜 305、白雜 8號(hào)、意大利、HL8、L470A×1181R、吉雜99、吉雜124、L470A×LZ1050R 和1335A×TY3560R這13個(gè)品種（組合）， 這些品種抗旱指標(biāo)的相對(duì)值都比較大， 說明這些品種在萌發(fā)期對(duì)干旱脅迫有不敏感的特性， 屬于抗旱品種。

表6 各品種綜合因子得分Y值及抗旱性的排序Table 6 Y-value of comprehensive component score and the ranks of drought-resistance of sorghum cultivars

（續(xù)表6）

圖1 54個(gè)高粱品種聚類分析圖Fig. 1 Dendrogram of 54 sorghum cultivars based on Y-value

第III類群包含蘇馬克、沈雜5號(hào)、特雷利、龍雜9號(hào)、赤雜24、敖雜1號(hào)、白雜11、吉雜123、晉雜18、川糯粱2號(hào)、瀘糯12、羅馬、麗歐、赤雜28、非洲白、吉雜127、貝利、凱勒、晉雜101、瀘糯13、戴爾、瀘州紅1號(hào)、考利共23個(gè)品種， 這些品種的一些抗旱指標(biāo)容易受到干旱條件的影響， 所以屬于干旱敏感品種。

第IV類群的品種包括遼雜35、葫梁1號(hào)、龍雜12、遼雜21、錦雜105、龍雜13、遼雜10號(hào)、錦雜106、遼雜19、遼雜12、錦雜93、錦雜103、四雜 29、吉雜 90和龍雜 11， 這些品種抗旱指標(biāo)受干旱條件影響較大， 說明對(duì)干旱條件非常敏感， 屬于高度敏感品種。

3 討論

植物的抗旱性是一個(gè)復(fù)雜的綜合性狀， 在植物生長發(fā)育的各個(gè)階段表現(xiàn)出抗旱機(jī)制也有所不同。萌發(fā)期是作物群體數(shù)量建成的關(guān)鍵時(shí)期， 作物在萌發(fā)期極易受到干旱環(huán)境的影響， 所以在萌發(fā)期篩選出具有抗旱能力的品種對(duì)于干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義［24］。PEG作為一種理想的滲透調(diào)節(jié)劑， 在栽培基質(zhì)中可以降低水勢(shì)且能保持穩(wěn)定的滲透壓，經(jīng)常被用來模擬干旱環(huán)境進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)［15］。

近年來對(duì)高粱抗旱性的研究多集中于生長和生理特性方面［25-27］， 而對(duì)高粱萌發(fā)期抗旱性的系統(tǒng)研究并不多見。本研究的試驗(yàn)材料， 涉及全國主要高粱育種單位選育的高粱品種、雜交組合及部分甜高粱品種， 遺傳背景較為豐富， 對(duì)不同材料的應(yīng)用具有一定的借鑒作用。雖然試驗(yàn)材料來自不同生產(chǎn)地區(qū)， 受遺傳背景影響在萌發(fā)期的表現(xiàn)可能會(huì)存在一定差異， 但本試驗(yàn)以人工氣候箱控制相同的培養(yǎng)條件， 應(yīng)用PEG在一致的低滲透壓下（-0.4 MPa）對(duì)不同來源高粱品種萌發(fā)特性的研究， 減少或避免了由于品種栽培環(huán)境差異對(duì)觀測(cè)結(jié)果所產(chǎn)生的偏差。同時(shí)， 正式試驗(yàn)前還進(jìn)行了預(yù)備試驗(yàn)， 對(duì)干旱水平的控制及試驗(yàn)材料的觀測(cè)均不少于 6次重復(fù)， 保證了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

本研究發(fā)現(xiàn)， 萌發(fā)期干旱脅迫下， 除根干重外，大部分品種（組合）的萌發(fā)指標(biāo)都有不同程度的降低，說明干旱脅迫對(duì)高粱的萌發(fā)生長造成了消極的影響。但也有一些品種（組合）對(duì)于干旱的敏感度較低，甚至干旱激發(fā)了高粱的某些萌發(fā)狀態(tài)， 表現(xiàn)為相對(duì)值大于1， 如吉雜99、吉雜124等品種和組合1335A× TY3560R、13218A×20982R的萌發(fā)指標(biāo)都大于對(duì)照，這與前人研究的一定程度的干旱可以提高種子發(fā)芽率和幼苗活力的觀點(diǎn)較為相似［17-19］。干旱條件下，作物生長需要更加龐大的根系以便吸收和利用土壤中的水分［28］； 一定程度的干旱脅迫可以促進(jìn)作物根系的生長， 這是作物在一定程度上適應(yīng)干旱環(huán)境的表現(xiàn)［29-30］， 本試驗(yàn)中大部分高粱品種（組合）根部生物積累量高于對(duì)照就證明了此觀點(diǎn)。

作物的抗旱性是一個(gè)與環(huán)境因素密切相關(guān)的復(fù)雜的數(shù)量性狀。不同作物萌發(fā)期的抗旱性研究都已表明， 種子的發(fā)芽率和萌發(fā)抗旱指數(shù)等指標(biāo)在鑒定作物抗旱性方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用， 并能夠充分反映作物種子的抗旱能力［29，31］。但任何單項(xiàng)指標(biāo)都不能有效、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)其抗旱性。所以， 必須同時(shí)觀測(cè)多個(gè)指標(biāo)， 在綜合分析的基礎(chǔ)上對(duì)試驗(yàn)材料抗旱能力進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的評(píng)定。陳新等［12］研究表明， 萌發(fā)期裸燕麥的種子活力指數(shù)與抗旱性關(guān)系密切， 可作為其抗旱性鑒定的主要指標(biāo)。赫福霞等［17］和徐蕊等［22］認(rèn)為種子萌發(fā)抗旱指數(shù)可作為鑒定玉米萌發(fā)期抗旱性的可靠指標(biāo)， 發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率等指標(biāo)與其顯著相關(guān)。劉桂紅等［20］在谷子萌發(fā)期的抗旱性研究中發(fā)現(xiàn)， 發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、幼芽長度、側(cè)根數(shù)和根長均可作為抗旱鑒定的主要指標(biāo)； 安永平等［21］研究認(rèn)為， 干旱脅迫下水稻種子的幼苗成活率和萌發(fā)脅迫指數(shù)可作為鑒定抗旱性的有效評(píng)價(jià)指標(biāo)。前人對(duì)不同作物萌發(fā)期抗旱性的主要鑒定指標(biāo)提出了不同的觀點(diǎn)， 可見這些指標(biāo)在不同作物抗旱性鑒定中的作用存在一定差異， 對(duì)不同作物抗旱性的鑒定需要不同的指標(biāo)。本試驗(yàn)中， 通過主成分分析將 8個(gè)抗旱指標(biāo)歸類成三大成分因子， 相對(duì)萌發(fā)抗旱指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽率和相對(duì)根長又分別為各成分因子上最大的載荷， 可以作為高粱品種抗旱性鑒定的主要指標(biāo)， 基于主成分分析的結(jié)果得出每個(gè)品種（組合）的因子得分， 對(duì)高粱萌發(fā)期的抗旱性綜合評(píng)價(jià)。從排序和聚類分析的結(jié)果上來看， 與試驗(yàn)過程中的表現(xiàn)（表1）也較為一致， 說明能夠?qū)Σ煌吡黄贩N萌發(fā)期的抗旱性作出有效、準(zhǔn)確的評(píng)定。

作物抗旱性受自身遺傳因素和環(huán)境條件的影響，有些品種全生育期的抗旱性是一致的， 有些品種則存在著所處生育時(shí)期的差異， 即萌發(fā)期抗旱不等于中后期也抗旱， 但對(duì)于旱糧作物高粱來說， 萌發(fā)期抗旱性是非常重要的， 可以保證出苗率和合理群體的建立。我們對(duì)部分試驗(yàn)品種生育中后期的抗旱性進(jìn)行了鑒定， 發(fā)現(xiàn)吉雜305在不同生育時(shí)期均屬于抗旱性較高的品種， 而遼雜35、吉雜127、錦雜103在不同生育時(shí)期均屬于抗旱性較弱的品種， 同時(shí)發(fā)現(xiàn)錦雜106生育后期的抗旱能力高于萌發(fā)期。本試驗(yàn)僅研究了對(duì)不同高粱品種（組合）萌發(fā)期的抗旱性，而對(duì)不同干旱脅迫水平以及不同生育時(shí)期部分材料抗旱性的差異仍有待從形態(tài)、生理和分子水平深入研究。

4 結(jié)論

54個(gè)高粱品種（組合）按照抗旱能力的強(qiáng)弱分為4大類， 13218A×20982R是一個(gè)抗旱性極強(qiáng)的雜交組合， 吉雜133等13個(gè)品種（組合）為抗旱品種（組合），蘇馬克等23個(gè)品種為干旱敏感品種， 遼雜35等17個(gè)品種為干旱高敏感型品種。高粱品種的萌發(fā)抗旱指數(shù)、發(fā)芽率和根長等指標(biāo)可用作抗旱性鑒定的篩選依據(jù)。

References

［1］ 山侖， 鄧西平， 康紹忠. 我國半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)用水現(xiàn)狀及發(fā)展方向. 水利學(xué)報(bào)， 2002， 33（9）： 27-31

Shan L， Deng X P， Kang S Z. Current situation and perspective of agricultural water used in semiarid area of China. J Hydraulic Engin， 2002， 33（9）： 27-31 （in Chinese with English abstract）

［2］ 樸英華， 何文安. 高粱抗旱性研究進(jìn)展. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009，36： 7910-7913

Piao Y H， He W A. Research advance in drought resistance of sorghum. J Anhui Agric Sci， 2009， 36： 7910-7913 （in Chinese with English abstract）

［3］ Francois L E， Donovan T， Maas E V. Salinity effects on seed yield， growth， and germination of grain sorghum. Agron J， 1984，76： 741-744

［4］ Hsiao T C， Fereres E， Acevedo E， Henderson D W. Water stress and dynamics of growth and yield of crop plants. In： Lange O L，Kappen L， Schulze E D， eds. Water and Plant Life. Berlin：Springer-Verlag Berlin Heidelberg， 1976. pp 281-305

［5］ 張錫梅， 徐勇. 谷子、糜子、高粱、玉米抗旱品種氣孔擴(kuò)散阻力、蒸騰速率、葉水勢(shì)關(guān)系的研究. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 1987，5（3）： 80-85

Zhang X M， Xu Y. A study of relation of leaf water potential with resistance of stomic diffusion and evapotranspiration rate of millet， broom corn millet， sorghum and corn. Agric Res Arid Areas，1987， 5（3）： 80-85 （in Chinese with English abstract）

［6］ 山侖， 徐炳成. 論高粱的抗旱性及在旱區(qū)農(nóng)業(yè)中的地位. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009， 42： 2342-2348

Shan L， Xu B C. Discussion on drought resistance of sorghum and its status in agriculture in arid and semiarid regions. Sci AgricSin， 2009， 42： 2342-2348 （in Chinese with English abstract）

［7］ Ennajeh M， Vadel A M， Cochard H， Khemira H. Comparative impacts of water stress on the leaf anatomy of a drought-resistant and a drought-sensitive olive cultivar. J Hort Sci Biotechnol，2010， 85： 289

［8］ Tuberosa R， Salvi S. Genomics-based approaches to improve drought tolerance of crops. Trends Plant Sci， 2006， 11： 405-412

［9］ Arjenaki F G， Dehaghi M A， Jabbari R， Arjenaki M A. Effects of priming on seed germination of marigold （Calendula officinalis L.）. Adv Environ Biol， 2011， 5： 276-280

［10］ 劉自剛， 沈冰， 張雁. 桔梗種子萌發(fā)對(duì)低溫、干旱及互作脅迫的響應(yīng). 生態(tài)學(xué)報(bào)， 2013， 33： 2615-2622

Liu Z G， Shen B， Zhang Y. Morphological responses to temperature， drought stress and their interaction during seed germination of Platycodon grandiflorum. Acta Ecol Sin， 2013， 33： 2615-2622 （in Chinese with English abstract）

［11］ 裴帥帥， 尹美強(qiáng)， 溫銀元， 黃明鏡， 張彬， 郭平毅， 王玉國， 原向陽. 不同品種谷子種子萌發(fā)期對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)及其抗旱性評(píng)價(jià). 核農(nóng)學(xué)報(bào)， 2014， 28： 1897-1904

Pei S S， Yin M Q， Wen Y Y， Huang M J， Zhang B， Guo P Y， Wang Y G， Yuan X Y. Physiological response of foxtail millet to drought stress during seed germination and drought resistance evaluation. J Nucl Agric Sci， 2014， 28： 1897-1904 （in Chinese with English abstract）

［12］ 陳新， 宋高原， 張宗文， 吳斌. PEG-6000脅迫下裸燕麥萌發(fā)期抗旱性鑒定與評(píng)價(jià). 植物遺傳資源學(xué)報(bào)， 2014， 15： 1188-1195

Chen X， Song G Y， Zhang Z W， Wu B. Identification and evaluation of drought resistance of naked oat （Aveua nuda L.） under PEG-6000 stress at germination stage. J Plant Genet Resour，2014， 15： 1188-1195 （in Chinese with English abstract）

［13］ 孫璐， 周宇飛， 汪澈， 肖木輯， 陶冶， 許文娟， 黃瑞冬. 高粱品種萌發(fā)期耐鹽性篩選與鑒定. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012， 45：1714-1722

Sun L， Zhou Y F. Wang C， Xiao M J， Tao Y， Xu W J， Huang R D. Screening and identification of sorghum cultivars for salinity tolerance during germination. Sci Agric Sin， 2012， 45： 1714-1722 （in Chinese with English abstract）

［14］ 李豐先， 周宇飛， 王藝陶， 孫璐， 白薇， 閆彤， 許文娟， 黃瑞冬.高粱品種萌發(fā)期耐堿性篩選與綜合鑒定. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013，46： 1762-1771

Li F X， Zhou Y F， Wang Y T， Sun L， Bai W， Yan T， Xu W J，Huang R D. Screening and identification of sorghum cultivars for alkali tolerance during germination. Sci Agric Sin， 2013， 46：1762-1771 （in Chinese with English abstract）

［15］ Berkat O， Briske D D. Water potential evaluation of three germination substrates utilizing polyethylene glycol 20，000. Agron J，1982， 74： 518-521

［16］ 張立軍， 樊金娟， 阮燕曄， 關(guān)義新. 聚乙二醇在植物滲透脅迫生理研究中的應(yīng)用. 植物生理學(xué)通訊， 2004， 40： 361-364

Zhang L J， Fan J J， Ruan Y Y， Guan Y X. Application of polyethylene glycol in the study of plant osmotic stress physiology. Plant Physiol Commun， 2004， 40： 361-364 （in Chinese with English abstract）

［17］ 赫福霞， 李柱剛， 閻秀峰， 王秀君. 滲透脅迫條件下玉米萌芽期抗旱性研究. 作物雜志， 2014， （5）： 144-147

He F X， Li Z G， Yan X F， Wang X J. Effect of osmotic stress on drought resistance of maize at germination stage. Crops， 2014，（5）： 144-147 （in Chinese with English abstract）

［18］ 楊子光， 張燦軍， 冀天會(huì)， 孟麗梅， 郭軍偉， 張坷. 小麥抗旱性鑒定方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)研究： IV. 萌發(fā)期抗旱指標(biāo)的比較研究.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2008， 23（12）： 173-176

Yang Z G， Zhang C J， Ji T H， Meng M L， Guo J W， Zhang K. Study on resistance drought identify method and evaluation index of wheat： IV. The comparative study on resistance drought index of wheat in germination. Chin Agric Sci Bull， 2008， 23（12）：173-176 （in Chinese with English abstract）

［19］ 敬禮恒， 陳光輝， 劉利成， 何姝. 水稻種子萌發(fā)期的抗旱性鑒定指標(biāo)研究. 雜交水稻， 2014， （3）： 26

Jing H L， Chen G H， Liu L C， He S. Studies on identification indices of drought resistance of rice in deed germination. Hybrid Rice， 2014， （3）： 26 （in Chinese with English abstract）

［20］ 劉桂紅， 王玨， 杜金哲， 管延安. 谷子萌芽期抗旱性鑒定研究.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2013， 29（3）： 86-91

Liu G H， Wang J， Du J Z， Guan Y A. Study on drought resistance of millet in seeding emergence stage. Chin Agric Sci Bull， 2013，29（3）： 86-91 （in Chinese with English abstract）

［21］ 安永平， 強(qiáng)愛玲， 張媛媛， 張文銀， 曹桂蘭， 韓龍植. 滲透脅迫下水稻種子萌發(fā)特性及抗旱性鑒定指標(biāo)研究. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)， 2006， 4： 421-426

An Y P， Qiang A L， Zhang Y Y， Zhang W Y， Cao G L， Han L Z. Study on characteristics of germination and drought-resistance index by osmotic stress in rice. J Plant Genet Resourc， 2006， 4：421-426 （in Chinese with English abstract）

［22］ 徐蕊， 王啟柏， 張春慶， 吳承來. 玉米自交系抗旱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009， 42： 72-84

Xu R， Wang Q B， Zhang C Q， Wu C L. Drought-resistance evaluation system of maize inbred. Sci Agric Sin， 2009， 42：72-84 （in Chinese with English abstract）

［23］ 齊華， 許晶， 孟顯華， 王曉波， 劉明， 管宏軍. 水分脅迫下燕麥萌芽期抗旱指標(biāo)的研究. 種子， 2009， （7）： 7-10

Qi H， Xu J， Meng X H， Wang X B， Liu M， Guan H J. Studies on the drought resistance index of oat at germination stage under water stress. Seed， 2009， （7）： 7-10 （in Chinese with English abstract）

［24］ 石永紅， 萬里強(qiáng)， 劉建寧， 王運(yùn)琦， 郭銳， 吳欣明， 李向林. 多年生黑麥草抗旱性主成分及隸屬函數(shù)分析. 草地學(xué)報(bào)， 2010，18： 669-672

Shi Y H， Wan L Q， Liu J N， Wang Y Q， Guo R， Wu X M， Li X L. Analysis of the principal components and the subordinate function of Lolium perenne drought resistance. Acta Agrest Sin， 2010，18： 669-672 （in Chinese with English abstract）

［25］ 周宇飛， 王德權(quán)， 陸樟鑣， 王娜， 王藝陶， 李豐先， 許文娟， 黃瑞冬. 干旱脅迫對(duì)持綠性高粱光合特性和內(nèi)源激素 ABA，CTK含量的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013， 47： 655-663

Zhou Y F， Wang D Q， Lu Z B， Wang N， Wang Y T， Li F X， Xu W J， Huang R D. Effects of drought stress on photosynthetic characteristics and endogenous hormone ABA and CTK contents in green-stayed sorghum. Sci Agric Sin， 2013， 47： 655-663 （in Chinese with English abstract）

［26］ 周宇飛， 王德權(quán)， 陸樟鑣， 王娜， 王藝陶， 李豐先， 許文娟， 黃瑞冬. 干旱脅迫對(duì)持綠性高粱葉片滲透調(diào)節(jié)及葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2013， 24： 2545-2550

Zhou Y F， Wang D Q， Lu Z B， Wang N， Wang Y T， Li F X， Xu W J， Huang R D. Impacts of drought stress on leaf osmotic adjustment and chloroplast ultrastructure of stay-green sorghum. Chin Appl Ecol， 2013， 24： 2545-2550 （in Chinese with English abstract）

［27］ 邵艷軍， 山侖， 李廣敏. 干旱脅迫與復(fù)水條件下高粱， 玉米苗期滲透調(diào)節(jié)及抗氧化比較研究. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2006，14（1）： 68-70

Shao Y J， Shan L， Li G M. Comparison of osmotic regulation and antioxidation between sorghum and maize seedlings under soil drought stress and water recovering conditions. Chin J Eco-Agric， 2006， 14（1）： 68-70 （in Chinese with English abstract）

［28］ 張美俊， 楊武德， 喬治軍， 馮美臣， 王冠， 段云， 陳凌. 不同糜子品種萌發(fā)期對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)及抗旱性評(píng)價(jià). 草地學(xué)報(bào)，2013， 21： 302-307

Zhang M J， Yang W D， Qiao Z J， Feng M C， Wang G， Duan Y，Chen L. Resistance evaluation and response of 16 millet varieties at germination stage to drought stress. Acta Agres Sin， 2013， 21：302-307 （in Chinese with English abstract）

［29］ 伏兵哲， 蘭劍， 李小偉， 高雪芹. PEG-6000 干旱脅迫對(duì)16個(gè)苜蓿品種種子萌發(fā)的影響. 種子， 2012， 31（4）： 10-14

Fu B Z， Lan J， Li X W， Gao X Q. Effects of PEG-6000 drought stress on seed germination of 16 varieties of alfalfa. Seed， 2012，31（4）： 10-14 （in Chinese with English abstract）

［30］ 羅音， 王玉軍， 謝勝利， 趙新西， 楊興洪， 王瑋. 等滲水分與鹽分脅迫對(duì)煙草種子萌發(fā)的影響及外源甜菜堿的保護(hù)作用.作物學(xué)報(bào)， 2005， 31： 1029-1034

Luo Y， Wang Y J， Xie S L， Zhao X X， Yang X H， Wang W. Effects of isotonic water and salt stress on seed germination of tobacco and protective function of exogenous glycine betaine. Acta Agron Sin， 2005， 31： 1029-1034 （in Chinese with English abstract）

［31］ 張玉梅， 林琪， 姜雯， 張延勝， 李忠. 滲透脅迫條件下不同抗旱性小麥品種萌發(fā)期生理生化指標(biāo)的變化. 麥類作物學(xué)報(bào)，2006， 26（6）： 125-130

Zhang Y M， Lin Q， Jiang W， Zhang Y S， Li Z. Effect of osmotic stress on physiological and biochemical indices at germination stage of different drought-resistant wheat. J Triticeae Crops， 2006，26（6）： 125-130 （in Chinese with English abstract）

Screening and Identification for Drought Resistance during Germination in Sorghum Cultivars

WU Qi1， ZHOU Yu-Fei1，*， GAO Yue1， ZHANG Jiao1， CHEN Bing-Ru1，2， XU Wen-Juan1， and HUANG Rui-Dong1，*1College of Agronomy， Shenyang Agricultural University， Shenyang 110866， China；2Institute of Crop Resources， Jilin Academy of Agricultural Sciences， Gongzhuling 130124， China

Germination is a key stage showing drought resistance in sorghum. The present study was conducted to investigate the responses of 54 different sorghum cultivars （hybrid combinations） to drought stress during germination and screen sorghum cultivars suitable for growing in arid environment. PEG-6000 （-0.4 MPa） was used to simulate the typical drought stress environment in artificial climate chamber. Eight parameters including germination potential， germination rate， germination drought resistance index were measured. The results indicated that the comprehensive factor score functions were suitable for the comprehensive assessment of drought resistance during germination of sorghum cultivars based on principal component analysis （PCA）. Based on comprehensive factor scores （Y-value）， 54 sorghum cultivars （hybridized combinations） were clustered into four groups， in which 13218A×20982R was the highest drought resistant hybrid， 13 cultivars （hybridized combinations） were drought resistant， e.g. Jiza 133， 23 cultivars were drought sensitive， e.g. Sumac， and 17 cultivars were highly drought sensitive， e.g. Liaoza 35. Results of PCA showed that germination drought resistance index， germination rate and root length can be used to screen a large number of sorghum cultivars with drought resistance.

Sorghum； Germination； Drought resistance； Principal component analysis； Cluster analysis

10.3724/SP.J.1006.2016.01233

本研究由國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-06-02-02），遼寧省教育廳一般項(xiàng)目（L2014271）和沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后基金項(xiàng)目（139173）資助。
This study was supported by the China Agriculture Research System （CARS-06-02-02）， the General Fund of Department of Education of
Liaoning Province （L2014271）， and the Postdoctoral Fund of Shenyang Agricultural University （139173）.
*

（Corresponding authors）： 周宇飛， E-mail： zhouyufei2002@aliyun.com； 黃瑞冬， E-mail： r_huang@126.com， Tel： 024-88487135

聯(lián)系方式：E-mail： 597912452@qq.com， Tel： 18842343657
Received（

）： 2015-12-10； Accepted（接受日期）： 2016-05-09； Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）： 2016-05-13.
URL： http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160513.0843.002.html