， ， 王新，

(1.商洛學院， 陜西 商洛 726000； 2.西北農(nóng)林科技大學， 陜西 楊凌 712100)

PEG-6000處理下陜西栽培小麥萌發(fā)期抗旱性評價

張軍1，陳新宏2，王新軍1，吳秀寧1

(1.商洛學院， 陜西 商洛 726000； 2.西北農(nóng)林科技大學， 陜西 楊凌 712100)

采用20% PEG-6000水溶液模擬干旱脅迫，測定7個小麥品種的發(fā)芽率、胚芽鞘長度、芽長、主胚根長和儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率等指標，通過加權隸屬函數(shù)法對供試品種萌發(fā)期抗旱性進行綜合評價。結(jié)果表明： 1) 與對照相比，PEG脅迫后發(fā)芽率、胚芽鞘長度、芽長、主胚根長和儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率均受到抑制，且不同品種降幅不同； 2) 通過加權隸屬函數(shù)法分析，根據(jù)綜合評價值(D值)，供試小麥抗旱能力分為3類，晉麥47和小偃22屬強抗旱型，西農(nóng)979、西農(nóng)509和矮抗58為中等抗旱型，鄭麥9023和鄭麥366為弱抗旱型。

小麥； 萌發(fā)期； 抗旱性； 綜合評價

小麥是重要的糧食作物，干旱是影響小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的逆境之一。在干旱和半干旱地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)秋冬連旱，嚴重影響了種子萌發(fā)，直接影響基本苗數(shù)[1]。在生產(chǎn)上人們采取蹲苗、擱苗和餓苗等措施提高小麥抗旱能力[2]，但因可操作性差、成本較高等因素很難普遍應用。因此通過挖掘小麥自身耐旱遺傳特性、選育(用)耐旱品種是目前抵御干旱脅迫的最有效手段[3]。

國內(nèi)外眾多學者認為，小麥抗旱性是一個復雜的生物學性狀，是多個因素共同作用的結(jié)果[2,4]，并提出一些小麥抗旱性鑒定與評價的方法[5]。其中利用PEG高滲溶液模擬干旱已成為種子萌發(fā)期研究的重要手段[1,3,6]。楊子光等研究認為，胚芽鞘長等形態(tài)指標可作為鑒定小麥萌發(fā)期抗旱性的可靠指標[7]。這為后續(xù)研究提供了較好的參考。小麥是陜西省的主要糧食作物，目前關于干旱對陜西小麥生產(chǎn)的影響多集中在灌漿期[8-9]，而對萌發(fā)期的抗旱性研究較少。為此，本研究以陜西省當前主栽小麥品種為材料，采用PEG滲透脅迫處理，對小麥萌發(fā)期胚芽鞘長等指標進行測定，運用抗旱系數(shù)和隸屬函數(shù)結(jié)合評價供試品種萌發(fā)期的抗旱性，以期為陜西及周邊地區(qū)小麥抗旱品種的選育(用)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與培養(yǎng)

試驗于2014年在西北農(nóng)林科技大學進行。供試品種為晉麥47、鄭麥9203、西農(nóng)979、西農(nóng)509、矮抗58、小偃22和鄭麥366等7個陜西地區(qū)當前主栽小麥品種，種子均由陜西省遺傳工程育種重點實驗室提供。

人工挑選籽粒飽滿、大小均勻的種子，0.1%KMnO4消毒8 min，蒸餾水反復沖洗后置于培養(yǎng)皿中。培養(yǎng)皿加蒸餾水10 min室溫下放置24 h。挑選均勻一致的種子400粒，種子腹溝朝下平均放置于8個培養(yǎng)皿中，2層濾紙做發(fā)芽床。每個品種處理和對照均為4次重復，處理加20% PEG-6000溶液10 mL，對照加等量蒸餾水。人工氣候室中萌發(fā)5 d，光照/黑暗溫度為30 ℃/20 ℃，光強2 000μmol/(m2·s)。

1.2 測定指標

以芽長達到種子1/2長或根長達到種子長度作為發(fā)芽標準，調(diào)查每處理發(fā)芽數(shù)。每處理隨機取20粒種子測定胚芽鞘長度、芽長、主胚根長和儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率。調(diào)查后將所有種子置于烘箱80 ℃烘至恒重，稱干重。其中：抗旱系數(shù)=PEG脅迫下指標平均值/對照指標平均值。綜合抗旱系數(shù)=品種所有測定指標抗旱系數(shù)的加權平均值。貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率(%)=(芽+根)/(芽+根+籽粒)×100%。

表1 PEG脅迫下種子萌發(fā)情況

品種發(fā)芽率 (%) 胚芽鞘長度 (cm) 芽長 (cm) 主胚根長 (cm) 儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn) 運率(%) XT/ckXT/ckXT/ckXT/ckXT/ck晉麥47ck96．310．952．840．795．130．674．530．3596．410．82T91．452．243．461．6179．39鄭麥9203ck86．560．783．150．555．980．516．980．1648．130．44T67．591．743．041．1421．04西農(nóng)979ck84．740．742．980．694．750．569．630．1467．210．76T62．792．062．671．3551．01西農(nóng)509ck95．820．863．650．624．250．645．030．1783．120．55T82．682．282．730．8845．75矮抗58ck89．720．851．760．644．890．736．110．1281．440．49T76．21．133．570．7539．63小偃22ck95．260．922．590．765．150．568．120．2783．850．77T87．331．972．872．1964．72鄭麥366ck88．930．812．510．545．510．507．450．1873．930．34T71．271．362．731．3624．98

表2 不同指標抗旱系數(shù)間相關分析

發(fā)芽率胚芽鞘長度芽長主胚根長儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率發(fā)芽率1胚芽鞘長度0．661芽長0．500．431主胚根長0．81?0．720．101儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率0．440．95??0．270．621

1.3 抗旱性評價

以供試品種不同指標的抗旱系數(shù)為依據(jù)，利用加權隸屬函數(shù)法進行綜合評價。隸屬函數(shù)法參考文獻[10]，公式如下：

U(Xj)=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin) ，j=1、2、3

……(1)

……(2)

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2003整理試驗數(shù)據(jù)，SAS 8.1軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG脅迫對種子萌發(fā)的影響

由表1可得，PEG脅迫后，供試品種的發(fā)芽率、胚芽鞘長度、芽長、主胚根長和儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率較對照均有不同程度的下降。其中，以發(fā)芽率和胚芽鞘長度為例，PEG脅迫下均是晉麥47降幅最低，依次為95%和79%；發(fā)芽率西農(nóng)979降幅最大(74%)，而胚芽鞘鄭麥366降幅最大(54%)?？梢娪萌我粏雾椫笜嗽u價小麥抗旱性都有片面性。

2.2 不同指標抗旱系數(shù)間相關分析

從各指標抗旱系數(shù)矩陣可看出(表2)，各指標抗旱系數(shù)間存在著不同程度的正相關。其中，發(fā)芽率和主胚根長在0.05水平相關，胚芽鞘長度與儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率在0.01水平上相關。這些指標間存在著不同程度的相關性，使得它們所提供的信息發(fā)生重疊，因此很難直接用這些指標直接對小麥的抗旱性做出準確評價，進一步采用隸屬函數(shù)進行分析。

2.3 萌發(fā)期抗旱性綜合分析

根據(jù)表2各指標抗旱系數(shù)，求出7個供試品種的隸屬函數(shù)值(表3)，再依據(jù)萌發(fā)期各指標的權重，利用加權隸屬函數(shù)法求出萌發(fā)期抗旱能力綜合評價值(D值)。從各指標的隸屬函數(shù)值的平均值和權重來看，儲存物質(zhì)轉(zhuǎn)運率隸屬函數(shù)值最大(0.62)，主胚根最小(0.36)。從權重來看，儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率最大，芽長最小。根據(jù)D值將供試小麥抗旱能力分為3類，晉麥47和小偃22屬強抗旱型，西農(nóng)979、西農(nóng)509和矮抗58為中等抗旱型，鄭麥9023和鄭麥366為弱抗旱型。

3 討 論

選育(用)抗旱性強的品種是抵御干旱、保證產(chǎn)量的有效途徑。隨著機械化播種日益普遍，小麥播期更加集中，小麥萌發(fā)期干旱將會導致大面積缺苗，直接影響到小麥生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展[11]。本研究對陜西省當前主栽小麥品種萌發(fā)期抗旱性進行鑒定，以期為陜西耐旱品種的選育(用)提供參考。結(jié)果表明，PEG脅迫后供試品種的發(fā)芽率、胚芽鞘長度、芽長、主胚根長和儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率較對照均有不同程度的降低，說明這些指標可用于品種間抗旱性鑒定。而各個指標對PEG脅迫的響應程度不同，有必要綜合多個指標來評價小麥的抗旱性。目前眾多研究認為，隸屬函數(shù)法既消除了單一指標帶來的片面性，又考慮了不同鑒定指標的權重，是綜合評價作物抗旱性的有效方法[6,11-12]。本研究中，根據(jù)D值來看，晉麥47和小偃22抗旱性較強。這與實際生產(chǎn)較為相符，晉麥47從2000年開始作為國家黃淮麥區(qū)、陜西省和陜西省旱地小麥區(qū)試的對照品種[13]；小偃22自1998年審定推廣以來，至今仍是陜西省種植面積最大的小麥品種[14]。也佐證了本研究結(jié)果的可靠性。

表3 PEG脅迫下各指標抗旱系數(shù)隸屬函數(shù)值

品種綜合抗旱系數(shù)隸屬函數(shù)值發(fā)芽率胚芽鞘長度芽長主胚根長儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率D值晉麥470．761．001．000．761．001．000．98鄭麥92030．490．190．040．040．170．210．15西農(nóng)9790．620．000．600．270．090．880．42西農(nóng)5090．520．570．320．620．220．440．41矮抗580．530．520．401．000．000．310．36小偃220．690．860．880．250．650．900．77鄭麥3660．470．330．000．000．260．000．12均值0．520．540．420．360．62權重0．200．180．090．220．31

由于研究方法和(或)試驗材料的差異，篩選出的抗旱性指標也不盡一致。就小麥萌發(fā)期鑒定指標而言，賈壽山等[15]研究認為，發(fā)芽率與萌發(fā)期抗旱性關系最為密切。楊子光等[7]提出胚根長和儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率可作為小麥萌發(fā)期抗旱性鑒定指標。Rebetzke等[16]認為，萌發(fā)期抗旱要綜合考慮胚芽鞘長度、胚根長等指標。本研究中，除芽長外，發(fā)芽率、胚芽鞘長度、主胚根長和儲藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率所占權重較大，可初步將它們作為小麥品種萌發(fā)期抗旱性快速鑒定的指標。

[1]姬俊華,李成奇,霍昱璟,等.聚乙二醇模擬干旱對不同基因型小麥種子萌發(fā)的影響[J].種子,2012,31(9):87-88.

[2]譚曉榮,伏毅,戴媛.干旱鍛煉提高小麥幼苗抗旱性的抗氧化機理研究[J].作物雜志,2009(5):19-23.

[3]郁飛燕,李保峰,李巍,等.PEG-6000脅迫對不同品系小麥種子萌發(fā)的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學,2012,44(10):51-53.

[4]Wang W,Vmocur B,Altman A.Plant responses to drought,salinity and extreme temperatures: towards genetics engineering for stress tolerance[J].Planta,2003,21(8):12-14.

[5]蘭巨生.農(nóng)作物綜合抗旱性評價方法的研究[J].西北農(nóng)業(yè)學報,1998,7(3):85-87.

[6]陳新,宋高原,張宗文,等.PEG-6000脅迫下裸燕麥萌發(fā)期抗旱性鑒定與評價[J].植物遺傳資源學報,2014,15(6):1 188-1 195.

[7]楊子光,張燦軍,冀天會,等.小麥抗旱性鑒定方法及評價指標研究Ⅳ萌發(fā)期抗旱指標的比較研究[J].中國農(nóng)學通報,2007,23(12):173-176.

[8]呂金印,山侖,高俊鳳,等.干旱對小麥灌漿期旗葉光合等生理特性的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2003,21(2):77-81.

[9]趙紫平,鄧西平,劉立生,等.灌漿期干旱對不同倍性小麥光合和產(chǎn)量的影響[J].麥類作物學報,2009,29(03):470-475.

[10]Giannopolitis C N,Ries S K.Superoxide Dismutase:I.Occurrence in Higher Plants[J].Plant Physiology,1977,59(2):309-314.

[11]李國瑞,馬宏亮,胡雯媚,等.西南麥區(qū)小麥品種萌發(fā)期抗旱性的綜合鑒定及評價[J].麥類作物學報,2015,35(4):479-487.

[12]李培英,孫宗玖,阿不來提.PEG模擬干旱脅迫下29份偃麥草種質(zhì)種子萌發(fā)期抗旱性評價[J].中國草地學報,2010,32(1):32-39.

[13]董孟雄,李秀絨.旱地小麥新品種——晉麥47號[J].麥類作物學報,2001,21(1):98-98.

[14]陳新宏,李璋,趙繼新,等.國審小麥新品種小偃22的研究與利用[J].中國農(nóng)學通報,2007,23(9):218-220.

[15]賈壽山,朱俊剛,王曙光,等.山西小麥地方品種萌發(fā)期的抗旱性[J].華北農(nóng)學報,2011,26(2):213-217.

[16]Rebetzke G J,Richards R A,Fettell N A,et al.Genotypic increases in coleoptile length improves stand establishment,vigour and grain yield of deep-sown wheat[J].Field Crops Research,2007,100(1):10-23.

Evaluation of Drought Resistance of Shaanxi Wheat Under PEG-6000 Stress at Germination Stage

ZHANGJun1,CHENXinhong2,WANGXinjun1,WUXiuning1

2016-10-28

商洛學院科學與技術研究基金項目(15 SKY 009)；陜西省教育廳產(chǎn)業(yè)化培育項目(15 JF 016)。

張 軍(1987—)，男，陜西寶雞人；講師，主要從事小麥抗逆生理研究；E-mail:bjzhangjun@126.com。

陳新宏，研究員，博士生導師，主要從事小麥遠緣雜交育種研究；E-mail:cxh2089@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.03.077

S 512.1

A

1001-4705(2017)03-0077-03