楊 虓，張剛剛，劉自成

(隴東學院 農(nóng)林科技學院，甘肅 慶陽 745000)

冬小麥芒性狀與抗旱性關系研究

楊 虓，張剛剛，劉自成

(隴東學院 農(nóng)林科技學院，甘肅 慶陽 745000)

小麥的抗旱性是指小麥在大氣或土壤干早條件下種植生存和生長并形成產(chǎn)量的能力。通過對選取5個無芒小麥品種和5個有芒小麥品種離體葉片保水力、丙二醛含量、失水率、主根個數(shù)及分蘗數(shù)的測定，發(fā)現(xiàn)有芒品種的失水程度、丙二醛含量、葉片失水率顯著低于無芒品種，主根長度顯著高于無芒品種。這說明小麥的芒性與其抗旱性存在著一定的相關性，且有芒品種的抗旱性顯著強于無芒品種，在干旱和半干旱地區(qū)以種植有芒品種為主，在濕潤和半濕潤地區(qū)適宜種植無芒品種，在今后的育種工作中應根據(jù)品種推廣地區(qū)的氣候條件有選擇性地培育有芒或無芒品種。

冬小麥；芒性狀；丙二醛含量；失水率；主根個數(shù)與分蘗數(shù)

Abstract： Drought resistance of wheat refers to the ability of wheat to grow,survive and produce under the condition of early drying of air or soil.Through a test of water holding capacity,MDA content,water loss rate,main root number and tiller number of the selected 5 wheat varieties without awns and 5 wheat varieties with awns,we found that the degree of water loss,MDA content and leaf water loss rate of Miscanthus species are significantly lower than those of non smooth varieties,and the length of taproot was significantly higher than that of non Miscanthus varieties which shows there is a certain correlation between the wheat awn and its drought resistance,and the drought resistance of awn variety is stronger than that of no awn varieties.The varieties of Miscanthus should be mainly planted in arid and semi-arid areas,and those varieties without awns should be planted in the humid and semi humid areas.In future breeding,species with or without awns should be selectively cultivated according to the climatic conditions in the species extension area.

Keywords： winter wheat;awn traits;malondialdehyde content;filtration rate;taproot number and tiller number

小麥的抗旱性是一項極其復雜的生物性狀，它反映在一系列生理和形態(tài)變化上，并對產(chǎn)量有著一定的影響，在我國北方地區(qū)冬季寒冷干燥、降水量稀少，越冬作物經(jīng)常會受到干旱的影響，在干旱脅迫下不同小麥品種的生理生化特性變化不同。

作物的抗旱性是指作物在干旱條件下具有的適應性和抵抗力，即在土壤干旱或大氣干旱下，作物具有的傷害最輕、產(chǎn)量下降最少的能力。小麥在遭受干旱后體內的細胞在結構、生理和生化方面發(fā)生一系列變化，并且最終在其形態(tài)及生長發(fā)育水平上得到充分體現(xiàn)。因此有些形態(tài)指標和生長發(fā)育指標可以用來鑒定小麥抗旱性的強弱。發(fā)達的根系對干旱條件下植株吸水十分有利，根系發(fā)達程度與作物抗旱能力呈正相關[1]；莖的輸導組織越發(fā)達，作物的耐旱能力也越強[2]；葉片茸毛、蠟質層厚度、葉形、葉色、葉片卷曲程度及葉片灼燒程度等葉片形態(tài)指標與耐旱性均也有一定的關系；株型在一定程度上反應作物的耐旱性，株型緊湊的品種有利于減少水分蒸發(fā)，表現(xiàn)出更強的耐旱性。

干旱對作物的影響是廣泛而深遠的，不同品種在抗旱性方面所表現(xiàn)出的差異都有其相應的生理生化基礎[3]。有學者針對干旱脅迫下幼苗的株高、小麥葉片立體持水率進行了研究，指出干物質脅迫指數(shù)和小麥葉片持水率指數(shù)可用來評定品種間的耐旱性差異[4]，這一評價指標沿用至今；也有研究人員發(fā)現(xiàn)小麥的芒性狀與小麥的耐旱性呈正相關，于是得出由單基因控制的芒性狀可作為耐旱篩選指標的結論，但研究發(fā)現(xiàn)盡管芒可能會提高水分利用效率，但全株水平上水分利用效率的增加與芒的存在并無顯著關系[5]。在生產(chǎn)實踐中，生產(chǎn)者對小麥芒的有無各有喜好，形成了不同芒性狀的種植區(qū)域，為研究不同芒性狀品種種植區(qū)域與小麥的抗旱性關系，本實驗選用5個有芒品種和5個無芒小麥品種鑒定其抗旱性。

1 材料來源與試驗田概況

1.1材料來源

材料來源于隴東學院農(nóng)林科技學院小麥育種組，長芒小麥品種為：隴鑒102、90系選3、0914-3、西峰27號、隴育3號。無芒小麥品種：Cardos、Almus、中梁30、GB20、天00102-2-2-1-1。

1.2試驗田氣候情況

隴東學院農(nóng)林科技學院小麥育種組試驗田位于甘肅省慶陽市西峰區(qū)的黃土層最厚的董志塬上，塬面完整，地勢平坦，是全國最大的黃土高原區(qū)。該地區(qū)平均海拔1421米，屬溫帶大陸性半干旱氣候，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨。年日照總時數(shù)2400～2600h，年降水量400～600mm，年平均氣溫10℃，年無霜期160～180d，光照充足，四季分明。

2 試驗方法

2.1材料種植

順序排列，單粒點播。小區(qū)行長4m，行距0.20m，株距0.03m，肥水管理與當?shù)卮筇锵嗤?015年9月23日播種。

2.2離體葉片保水力的測定

苗期剪取各品種小麥葉片各10片，迅速將葉鞘插入水中，飽和3h后取出，剪去葉鞘，稱葉片重量。然后將葉片懸于室內緩慢脫水，每隔1h稱重1次，稱3～4次后直接到24h再稱重1次，將葉片在80℃下烘干稱取干重[6]。

離體葉片持水率=(鮮重-失水24h后重量)/24×干重

2.3丙二醛(MDA)含量測定

參照硫代巴比妥酸的方法，取長勢良好的小麥葉片鮮樣0.4g將其剪碎，分兩次加入10%的三氯乙酸(TCA)4ml和少量石英砂，研磨后在4000r/min下離心10min，取上層清液2ml于一潔凈試管，對照試管加入2ml蒸餾水，再加入0.6%的硫代巴比妥酸(TBA)在100℃沸水中加熱10min后離心，分別取上清液測定其在450nm、532nm和600nm處的吸光值。

計算方法:

MDA濃度(umol/ml)=6.45(A532-A600)-0.56(A450)

式中：A450、A532、A600分別代表450nm、532nm和600nm波長下的吸光度值。

MDA含量(umol/g Fw)=(MDA濃度×提取液總體積)/植物組織鮮重

2.4小麥葉片失水率的測定

將采集回來的小麥苗期葉片進行稱重，記錄其數(shù)據(jù)，然后將其放入105℃的烘箱中進行烘干，一般烘干時間為4h，再將其取出稱量其重量并做記錄。

其計算公式為：H=Pɑ-P/Pɑ×100%

H：小麥葉片失水率

P:烘干時的小麥葉片重量

Pɑ：未烘干時的小麥葉片重量

2.5小麥主根的長短及分蘗情況測定

通過對參試小麥品種小麥主根的長短及分蘗數(shù)的測量得出相應的判斷結果。

3 結果與分析

3.1小麥不同芒性狀材料自然脫水測定結果

由表1和表2測定結果，對每個品種在不同測定時段內葉片的含水量(每次測得的葉片含水量/葉片干重)作圖。由圖1可知，在24h內隨自然脫水時間的延長，不同品種的葉片含水量均有所下降，但品種不同下降的幅度不盡相同。90系選3的失水程度最低為233.19%，中梁30的失水程度最高為371.46%。保水力強的品種抗旱性強，保水力弱的品種抗旱性弱[7]，因此，參試品種抗旱性由強到弱依次為90系選3>西峰27號>0914-3>隴鑒102>GB20>隴育3號>Almus>Cardos>天00102-2-2-1-1>中梁30。通過對不同芒性狀小麥品種群體葉片離體持水率進行測定，并進行方差分析，有芒小麥品種與無芒品種間平均數(shù)F值為24.92*(表2)，說明不同芒性狀小麥品種群體離體葉片持水率平均數(shù)間的差異達到顯著水平，有芒品種抗旱性強于無芒品種。

圖1 不同品種苗期葉片含水量與自然風干失水時間的關系

3.2小麥不同芒性狀材料丙二醛含量測定

對不同品種小麥葉片分別在干旱處理前后MDA含量進行測定，并進行方差分析，處理前后品種間F值分別為224.95**和190.47**,說明不同小麥品種葉片MDA含量均達到極顯著差異。干旱處理后的各小麥品種葉片中丙二醛含量都比較高，丙二醛含量由高到低依次為：中梁30>天00102-2-2-1-1>Almus>Cardos>隴育3號>GB20>隴鑒102>0914-3>西峰27號>90系選3，其中中梁30含量最高，為21.457μmol/g，90系選3含量最低，為6.15μmol/g(表3)。

表1 不同品種材料苗期空氣中緩慢脫水每隔1h稱重結果(g)

表2 不同品種苗期葉片含水量與自然風干失水時間的關系(%)

表3 不同小麥品種葉片中丙二醛含量(μmol/g)

芒性品種名稱經(jīng)干旱處理未經(jīng)干旱處理無芒中梁3021.457aA10.843aA無芒天00102-2-2-1-117.307bB10.497aA無芒Cardos16.853bB8.767bB無芒Almus12.047cC6.97cCD有芒隴育3號11.333cCD7.143cC無芒GB2011.023cdCDE6.457dD有芒0914-310.17deDE5.79eE有芒隴鑒1029.617eE4.753fF有芒西峰27號6.387fF4.487fgF有芒90系選36.15fF4.163gF

注:同列數(shù)字后不同小寫字母表示0.05水平差異,不同大寫字母表示0.01水平差異。

表4 不同芒性狀品種群體間丙二醛含量結果

由于丙二醛含量越高作物的抗旱性越差[8]，因此90系選3的抗旱性最強、中梁30最差。

通過對不同芒性狀小麥品種葉片中丙二醛含量進行測定，并進行方差分析，結果表明：干旱處理和未經(jīng)處理的有芒小麥品種與無芒品種平均數(shù)間F值分別為59.81*和17.78，說明經(jīng)干旱處理后不同芒性狀小麥品種葉片中丙二醛含量平均數(shù)間的差異達到顯著水平(表4)；因此小麥的芒性狀與其抗旱性存在著一定的相關性，且有芒品種的抗旱性強于無芒品種。

3.3小麥不同芒性狀材料失水率測定

通過對不同芒性狀小麥品種葉片失水率進行測定，并進行方差分析，得知有芒小麥品種與無芒品種間平均數(shù)F值為46.01*(表5),說明不同芒性狀小麥品種間葉片失水率平均數(shù)的差異達到顯著水平；有芒品種抗旱性強于無芒品種。失水率越高抗旱性越差，失水率越低抗旱性越高[9]。其抗旱性由強到弱依次是：90系選3、西峰27號、0914-3、隴鑒102、GB20、隴育3號、Cardos、Almus、天00102-2-2-1-1、中梁30。

表5 不同品種的葉片失水率測定

3.4不同品種材料抗旱性形態(tài)觀察

通過對不同芒性狀小麥品種苗期主根長度測定并進行方差分析，得知參試品種間平均數(shù)F值為36.75(表6),差異達到顯著水平，有芒品種抗旱性強于無芒品種，但有芒與無芒品種間沒有差異。就主根長度而言，長度越長越能吸收較深土壤中的水分，抗旱性能越好。測定結果中主根長度和分蘗個數(shù)由大到小依次為：90系選3>西峰27號>0914-3>隴鑒102>GB20>隴育3號>Cardos>Almus>天00102-2-2-1-1>中梁30；90系選3的主根系最長，分蘗數(shù)最多；中梁30的主根系最短，分蘗數(shù)相比較少。

表6 不同品種材料主根系分蘗數(shù)的測定

4 結論與討論

植物葉片離體條件下具有保持原有水分的能力，其保水力的大小與植物遺傳性、細胞特性和原生質膠體性質有關[10]。因此，離體葉片的保水力可反映植物原生質的耐脫水能力和葉片角質層的保水能力。在一定的時間內，葉片含水量越高，表明葉片保水力越強，抗旱性越強。通過試驗，有芒品種失水程度顯著低于無芒品種，說明有芒品種抗旱性顯著高于無芒品種。

用小麥葉片中丙二醛(MDA)含量的高低可以較好地評判不同品種抗旱性的強弱。MDA含量越高小麥的抗旱能力就越弱[8]，MDA含量越低小麥抗旱能力越強。經(jīng)干旱處理，有芒品種丙二醛(MDA)含量顯著高于無芒品種，說明有芒品種抗旱性顯著高于無芒品種。

耐旱性強的品種90系選3、西峰27號、0914-3、隴鑒102等有芒品種在干旱逆境下根系發(fā)達、分蘗數(shù)多，滲透調節(jié)能力強，從而保證了較好的植株水分情況，進而削弱了干旱逆境下氣孔關閉的程度，降低了氣孔限制對光合作用的抑制效應。長期干旱脅迫下，植株光合作用的降低主要受非氣孔限制影響?？购灯贩N在干旱逆境下相對具有較高的光合作用，保障了其干物質的積累，體現(xiàn)了較強的耐旱性。

在干旱和半干旱地區(qū)以種植有芒品種為主，在濕潤和半濕潤地區(qū)適宜種植無芒品種，所以在今后的育種工作中應根據(jù)品種推廣地區(qū)的氣候條件有選擇性地培育有芒或無芒品種，以獲得最大的經(jīng)濟效益。

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【責任編輯趙建萍】

TheRelationshipbetweenAwnCharactersandDroughtResistanceofWinterWheat

YANG Xiao,ZHANG Gang-gang,LIU Zi-cheng

(CollegeofAgricultureandforestry,LongdongUniversity,Qingyang745000,Gansu)

S332.1

A

1674-1730(2017)05-0058-04

2016-07-06

慶陽市科技支撐項目《冬小麥抗倒伏種質引進篩選研究》(KN201318);甘肅省重點學科“作物遺傳育種”項目

楊 虓(1969—)，女，甘肅華池人，副教授，碩士，主要從事作物遺傳育種及推廣教學和研究工作。