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(貴州省油料研究所， 貴陽 550006)

PEG-6000模擬干旱脅迫下油菜的根系特性與抗旱性

王璐璐，楊斌，肖華貴，饒勇

(貴州省油料研究所， 貴陽 550006)

油菜是我國重要油料作物。干旱是制約油菜產(chǎn)量提高的重要因素，培育和種植抗旱品種是應(yīng)對干旱的有效途徑之一。本研究采用聚乙二醇(PEG-6000)高滲溶液模擬干旱脅迫的方法，研究了干旱脅迫下20份油菜材料根系的變化及其與抗旱性的關(guān)系。結(jié)果表明，20份油菜材料的根系生長均受到抑制，根長、發(fā)芽率、鮮重、側(cè)根數(shù)均比對照有所下降，且不同材料之間差異較大。根據(jù)聚類分析結(jié)果和活力指數(shù)綜合篩選出2份較抗旱的種質(zhì)資源材料，為生產(chǎn)推廣使用及配制抗旱品種奠定基礎(chǔ)。

油菜； 抗旱性； 根系特性

水資源短缺已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的突出問題，在作物生長過程中，干旱是所有非生物脅迫中對產(chǎn)量影響最大、也是難改良的因素之一，干旱嚴(yán)重制約了作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量的提高。油菜是我國重要油料作物，隨著人民生活水平提高和人口增長，食用植物油的需求大大增加。目前我國年消費(fèi)食用植物油約2 300萬t，自產(chǎn)不到1 000萬t(其中油菜約450萬t)，自給率約占40%，供需矛盾十分突出。近幾年油菜生產(chǎn)過程中受干旱影響比較嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了油菜單產(chǎn)的提高。我國長江流域油菜常常由于播種期干旱導(dǎo)致油菜出苗慢且不整齊，基本苗不足，植株生長緩慢，造成的減產(chǎn)幅度高達(dá)25%～32%。貴州省油菜種植面積60%以上是缺乏灌溉條件的山地油菜，干旱成為提高單產(chǎn)的最大制約因素。2009年11月至2010年4月年持續(xù)半年的干旱造成全省油菜單產(chǎn)大幅度的下降。

培育和種植抗旱品種是應(yīng)對干旱的有效途徑之一，前人針對玉米、水稻、花生、小麥、油菜等[1-5]作物的抗旱性進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，認(rèn)為根系與作物的耐旱性關(guān)系密切，根系是作物吸收水分的主要部位，也是對水分脅迫最先起反應(yīng)的部位。在油菜抗旱方面，胡承偉等研究了油菜發(fā)芽期根系的變化與抗旱性的關(guān)系，認(rèn)為干旱脅迫對油菜根鮮重和側(cè)根有明顯的抑制作用，而對根長和根冠比的影響較小[5]；楊春杰等研究了14個甘藍(lán)型油菜品種芽期生理生化性狀的影響，結(jié)果表明，PEG干旱脅迫后極顯著地影響了油菜下胚軸的生長，極顯著地降低了單株鮮重，顯著地降低了幼苗的成苗率，不同品種降低的幅度存在很大的變異[7]。原小燕等的種子萌發(fā)期滲透脅迫試驗(yàn)表明，相對發(fā)芽率、相對根長與材料萌發(fā)期抗旱性的相關(guān)度>0.9，相對發(fā)芽率、相對根長可作為油菜萌發(fā)期抗旱性鑒定的可靠指標(biāo)[8]。因此，本研究針對目前油菜生產(chǎn)上干旱比較嚴(yán)重，大部分現(xiàn)有品種抗旱性相對較弱的現(xiàn)狀，采用聚乙二醇(PEG-6000)高滲溶液模擬干旱脅迫的方法，研究了20個油菜干旱脅迫下的根系變化及與抗旱性的關(guān)系，為生產(chǎn)推廣使用及選育抗旱品種奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)選取20份甘藍(lán)型油菜材料進(jìn)行PEG-6000模擬干旱脅迫試驗(yàn)。其中，黔油29號、黔油30號、黔黃油21號、黔雜J 1305、黔油18號、黔油28號、黔油雙低1號、黔油22號來源于貴州省油料研究所，其它試材來源于種子市場。

1.2 方 法

參照楊春杰等[7]的方法，選取均勻、飽滿、無病蟲的供試油菜種子進(jìn)行發(fā)芽。將8層吸水紙放入培養(yǎng)皿中，再放上1層濾紙作為發(fā)芽床，加蒸餾水保持濕潤，放置于25 ℃室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，注意加水保濕。培養(yǎng)至胚根長到2～5 mm時，每個重復(fù)選100粒發(fā)芽正常、長度一致的種子，轉(zhuǎn)移到10%的PEG-6000的吸水紙上進(jìn)行干旱脅迫生長，對照則繼續(xù)在蒸餾水的吸水紙上培養(yǎng)。7 d后測定存活幼苗數(shù)、計(jì)算成苗率、隨機(jī)選取20株幼苗測定主根長、單株鮮重，并計(jì)算相對發(fā)芽率、相對鮮重、相對根長等指標(biāo)，計(jì)算方法如下：

表2 模擬干旱脅迫對油菜根系的影響

編號品種名稱相對發(fā)芽率(%)相對鮮重(%)相對根長(%)相對側(cè)根數(shù)(%)活力指數(shù)1德新油1898．0072．0383．9178．210．782云花油3號96．9766．4383．5369．520．863黔油29號94．0069．1581．9372．310．924黔油30號88．8968．7478．5768．480．765Q02AxDH89290．8267．1976．4775．750．726H01985．8667．0076．8351．620．647黔黃油21號85．7165．5675．9062．330．528早油王84．3864．5873．2671．680．579中油雜7號82．8363．7774．0375．410．7510黔雜J130579．0064．0073．3362．640．4211德油22?162．5056．0654．9356．850．5112黔油18號83．8464．0074．0376．40．6213黔油28號88．7866．7575．6878．930．4814黔油雙低1號62．2458．6361．6446．320．4215黔油22號66．6755．2558．3352．680．5416油研5067．3558．9867．9559．640．5817川油18號62．7869．7480．0075．20．5918德油早1號60．4166．2178．4663．720．5119綿油11號56．7056．4862．5048．650．4520中雙9號48．4558．4754．4151．350．54平均值77．3163．9572．2864．880．61最大值98．0072．0383．9178．930．92最小值48．4555．2554．4146．320．42標(biāo)準(zhǔn)差14．534．838．9610．490．15變異系數(shù)(%)18．797．5512．3916．1724．60

相對側(cè)根數(shù)(%)=處理側(cè)根數(shù)/對照側(cè)根數(shù)×100%；

相對根長(%)=處理根長/對照根長×100%；

相對鮮重(%)=處理鮮重/對照鮮重×100%；

相對活力指數(shù)=(處理成苗率×處理幼苗苗高)/(對照成苗率×對照幼苗苗高)；

變異系數(shù)(%)=標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值×100%。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Miicrosoft Excel 2003和DPS進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱模擬脅迫對油菜根系的影響

PEG-6000模擬干旱脅迫后，20份油菜材料的根系生長均受到抑制，且不同材料之間差異較大。經(jīng)PEG-6000脅迫處理后，20份供試材料根長、發(fā)芽率、鮮重、側(cè)根數(shù)均比對照有所下降。供試材料的平均相對鮮重為62.35%，變幅范圍為72.03%～47.94%，變異系數(shù)為10.60%，經(jīng)過干旱脅迫后，生長受到一定的抑制，鮮重均有所下降。20份材料中，相對發(fā)芽率平均值為74.63%，變幅范圍為98%～27.66%，變異系數(shù)為27.65%，是變幅范圍和變異系數(shù)變化最大的性狀，油菜發(fā)芽對干旱脅迫十分敏感，對水分需求很大；干旱脅迫下不同品種的發(fā)芽率存在較大的差異。根長經(jīng)過干旱脅迫處理后，均比對照短，平均相對根長為68.31%，相對根長變化幅度為83.91%～28.79%，變異幅度大，脅迫處理后，不同品種間根長差異較大。相對側(cè)根數(shù)經(jīng)過干旱脅迫處理，側(cè)根數(shù)比對照減少，平均相對側(cè)根數(shù)為59.85%，相對側(cè)根數(shù)變異幅度為78.93%～26.32。

2.2 油菜抗旱性的聚類分析

利用相對鮮重、相對根長、相對側(cè)根數(shù)為指標(biāo)對不同油菜品種的抗旱性進(jìn)行綜合評價，采用歐氏距離，利用離差平方和法，對20個材料進(jìn)行聚類分析。結(jié)果表明，在歐式距離為22處，可以將20個材料分為四個類群，見圖1，其中A類群包括云花油3號、黔油29號、川油18號、德新油18、黔油30號5個材料，它們的平均相對鮮重為69.22%，平均相對根長為81.59%，平均相對側(cè)根數(shù)為72.74%，受干旱的影響相對較小，屬于強(qiáng)抗旱類型；B類材料相對鮮重、相對根長均比A類有所下降，屬于中度抗旱類型；C類包括5個材料；D類包括5個材料，其平均相對鮮重為56.97%、相對根長為58.36%、相對側(cè)根數(shù)為51.17%，受干旱影響最嚴(yán)重，抗旱性最差。

表1 供試材料的名稱和編號

編號品種(系)名稱類型編號品種(系)名稱類型1德新油18甘藍(lán)型11德油22?1甘藍(lán)型2云花油3號甘藍(lán)型12黔油18號甘藍(lán)型3黔油29號甘藍(lán)型13黔油28號甘藍(lán)型4黔油30號甘藍(lán)型14黔油雙低1號甘藍(lán)型5Q02AxDH892甘藍(lán)型15黔油22號甘藍(lán)型6H019甘藍(lán)型16油研50甘藍(lán)型7黔黃油21號甘藍(lán)型17川油18號甘藍(lán)型8早油王甘藍(lán)型18德油早1號甘藍(lán)型9中油雜7號甘藍(lán)型19綿油11號甘藍(lán)型10黔雜J1305甘藍(lán)型20中雙9號甘藍(lán)型

3 結(jié) 論

3.1根系是吸收水分和養(yǎng)分的器官，能產(chǎn)生逆境根源信號，感知根部周圍環(huán)境變化。對干旱時植物地上部分的生理反應(yīng)關(guān)注較多，對地下部分的生理反應(yīng)研究較少。本實(shí)驗(yàn)選用20個生產(chǎn)常用品種，經(jīng)過PEG-6000進(jìn)行干旱脅迫處理后，20份供試材料的根長、發(fā)芽率、鮮重、側(cè)根數(shù)均發(fā)生了變化，并且各品種材料之間對脅迫處理的反應(yīng)差異較大。因此，可以通過PEG-6000進(jìn)行干旱脅迫處理后油菜根系指標(biāo)的變化，來篩選、評價品種的抗旱特性。

3.2經(jīng)PEG-6000干旱脅迫處理后，油菜相對發(fā)芽率的變幅范圍為98%～27.66%，變異系數(shù)為27.65%，是變幅范圍和變異系數(shù)變化最大的性狀，說明油菜發(fā)芽需水量較大，該性狀對干旱脅迫十分敏感。

3.320份材料受PEG-6000脅迫反應(yīng)后，相對根長、相對鮮重、相對側(cè)根數(shù)均比對照有所下降，生長受到一定的抑制。其中相對側(cè)根數(shù)變異系數(shù)為16.17%，相對根長變異系數(shù)為12.39%，變異系數(shù)較大，品種間差異較大，相對側(cè)根數(shù)、相對根長可作為篩選抗旱資源的參考指標(biāo)。

3.4活力指數(shù)是評價油菜發(fā)芽期抗旱性的重要性狀指標(biāo)，為了綜合評價油菜發(fā)芽時期的抗旱特性，根據(jù)聚類分析結(jié)果和活力指數(shù)綜合篩選出2份較抗旱的種質(zhì)資源材料：黔油29號、云花油3號，可在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

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Root System Characteristics and Drought Resistance of Rape Under Drought Stress by PEG-6000

WANGLulu,YANGBin,XIAOHuagui,RAOYong

2017-02-25

貴州省農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目“油菜抗旱材料篩選及應(yīng)用”( 黔科合NY字[2010]3084號 )

王璐璐(1981—)，女，副研究員，主要從事油菜品種資源研。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.08.093

S 565.4

A

1001-4705(2017)08-0093-03