唐力瓊，嚴(yán)小微，唐清杰，徐 靖，朱紅林，王效寧

(海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所/海南省農(nóng)作物遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 海南 ?？?571100)

干旱(西北、華北常年干旱及南方伏、秋旱等季節(jié)性干旱)對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅[1]，而水稻是耗水量最大的主要糧食作物，因此加強(qiáng)稻種資源的抗旱性評(píng)價(jià)，篩選和培育抗旱品種，對(duì)節(jié)水農(nóng)業(yè)具有重要意義。

山欄稻是經(jīng)過黎族人民長(zhǎng)期選育而成的旱稻品種，具有耐旱、耐蟲害、較抗倒伏等獨(dú)特農(nóng)藝特征[2]，是進(jìn)行抗旱研究的寶貴種質(zhì)資源。鄭成木等研究表明，山欄稻種子在高滲溶液中的發(fā)芽能力、細(xì)胞質(zhì)膜抗旱穩(wěn)定性、離體葉片保水率、根系吸水能力等具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，并利用山欄稻和水稻雜交獲得了抗旱、高產(chǎn)的新品系，表明山欄稻在抗旱育種方面具有較大潛力[3-4]；劉維俊等研究了干旱脅迫下2個(gè)山欄稻與栽培水稻品種苗期表型性狀及生理差異，結(jié)果表明在干旱脅迫下山欄稻降低了地上部分的生物量并增加了地下部分的生物量，葉綠素含量、MDA含量以及脯氨酸含量均有不同程度的提高，初步判斷山欄稻苗期具有較強(qiáng)的抗旱特性[5]。莫饒等利用同工酶分析研究水分脅迫下山欄稻的抗旱性，結(jié)果表明山欄稻的酯酶酶帶活性的減弱程度顯著輕于水稻，抗旱性較強(qiáng)[6]。大部分文獻(xiàn)采用少數(shù)山欄稻品種為研究對(duì)象，主要研究比較干旱條件下與水稻的性狀差異以及生理機(jī)制；而山欄稻種類較多，有關(guān)其抗旱系統(tǒng)評(píng)價(jià)及抗旱差異性研究未見報(bào)道。

抗旱評(píng)價(jià)的關(guān)鍵是尋找并建立科學(xué)準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單快速的抗旱鑒定方法和指標(biāo)體系，前人在稻種資源的抗旱性鑒定方面取得較大進(jìn)展，然而，由于鑒定條件不同，結(jié)果存在較大差異[7-9]。而實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，旱地直播山欄稻，其種子萌發(fā)率低、幼苗抗旱性較弱，選擇芽期和幼苗期進(jìn)行鑒定能夠較準(zhǔn)確反映山欄稻資源的抗旱性。為此，研究20個(gè)山欄稻資源的芽期、苗期抗旱性，篩選抗旱性強(qiáng)的資源，對(duì)季節(jié)性干旱地區(qū)推廣山欄稻抗旱種質(zhì)以及抗旱品種選育提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

從海南省東方市、樂東縣、保亭縣等地收集山欄稻資源，選取明顯農(nóng)藝性狀差異的20份種質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，其編號(hào)、來源、名稱及明顯特征見表1。

1.2 方 法

1.2.1 芽期抗旱鑒定 在直徑150 mm培養(yǎng)皿底墊上2層圓形濾紙，每個(gè)培養(yǎng)皿均勻擺放100粒飽滿種子。每份資源均設(shè)置干旱和對(duì)照兩個(gè)處理，處理為20 ml 15%PEG-6000溶液，對(duì)照為20 ml清水，放置在28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每天更換相應(yīng)體積的溶液。三次重復(fù)，完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。第2、4、6、8天測(cè)定各培養(yǎng)皿的種子萌發(fā)率；在第10天測(cè)定發(fā)芽率，每個(gè)培養(yǎng)皿取10株測(cè)定胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)，選擇50株測(cè)定根芽干重。根芽干重的測(cè)定：將50株材料全部根和芽洗凈，105℃殺青30 min，再80℃烘干至恒重，稱重。

1.2.2 苗期抗旱鑒定 試驗(yàn)在溫室內(nèi)進(jìn)行，采用發(fā)芽盒沙培方式，每個(gè)發(fā)芽盒裝入3 cm厚度的干凈河沙。每個(gè)材料設(shè)置兩個(gè)處理，一盒為PEG模擬干旱脅迫處理，一盒為不做干旱脅迫的對(duì)照。浸種催芽，每個(gè)材料挑選幼芽整齊的種子30粒，均勻播于發(fā)芽盒內(nèi)，澆透水，播后用少量河沙覆蓋。三次重復(fù)，隨機(jī)排列。二葉一心后，每天用20 ml國(guó)際水稻所營(yíng)養(yǎng)液[10]澆灌。三葉一心時(shí)，進(jìn)行干旱處理，澆灌20 ml 20%PEG溶液(用國(guó)際水稻所營(yíng)養(yǎng)液配制)。待所有品種出現(xiàn)萎蔫，50%品種葉片出現(xiàn)不同程度枯萎，少數(shù)品種出現(xiàn)暫時(shí)性整株枯死時(shí)，立即澆透清水，之后每天澆灌20 ml營(yíng)養(yǎng)液，3天后調(diào)查存活苗數(shù)。調(diào)查完后，再次澆灌20 ml 20%PEG溶液，以同樣的方法進(jìn)行第二次干旱處理，調(diào)查幼苗萎蔫度，3天后，每盒選擇10苗，測(cè)定苗高、倒二葉長(zhǎng)、發(fā)根力、存活苗數(shù)。

幼苗萎蔫度測(cè)定：4個(gè)等級(jí)，1級(jí)-葉尖卷曲，但不超過葉片總長(zhǎng)度的1/5；2級(jí)-葉尖卷曲，但不超過葉片總長(zhǎng)度的1/3；3級(jí)-葉片萎蔫，并有1/2長(zhǎng)度葉片下垂；4級(jí)-植株明顯失水、倒伏，復(fù)水后無法恢復(fù)。

發(fā)根力測(cè)定：將秧苗不定根剪去，6天后，統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)出新生白根數(shù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 計(jì)算各資源的種子萌發(fā)抗旱指數(shù)、反復(fù)干旱存活率、各指標(biāo)相對(duì)值、抗旱隸屬函值。

種子萌發(fā)抗旱指數(shù)(GDRI)=水分脅迫下種子萌發(fā)指數(shù)/對(duì)照種子萌發(fā)指數(shù)，公式中種子萌發(fā)指數(shù)=1.00nd2+0.75nd4+0.50nd6+0.25nd8(nd2、nd4、nd6、nd8分別為第 2、4、6、8 天的種子萌發(fā)率)。

反復(fù)干旱存活率(SRDS)=[(第1次干旱處理存活苗數(shù)/第1次干旱前總株數(shù))+(第2次干旱存活苗數(shù)/第2次干旱前總株數(shù))]/2。

各指標(biāo)相對(duì)值=干旱脅迫處理測(cè)定值/對(duì)照測(cè)定值

各指標(biāo)相對(duì)值的抗旱隸屬函值(DRSFV)采用呂鳳山的方法[11]計(jì)算，將每個(gè)資源所有性狀的抗旱隸屬值進(jìn)行累加，求其平均數(shù)(Xi)，即為總的抗旱隸屬函數(shù)值。并規(guī)定抗旱等級(jí)的指標(biāo)值為：當(dāng)Xi≥0.80為強(qiáng)抗；0.50≤Xi<0.80為中抗；0.30≤Xi<0.50為弱抗；Xi<0.30為不抗。

數(shù)據(jù)用Excel2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用DPS7.05軟件進(jìn)行方差分析，采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 山欄稻資源芽期抗旱性分析

在干旱脅迫下，芽期各指標(biāo)相對(duì)值在山欄稻資源間存在顯著差異，且值大多小于1(表2)，說明干旱脅迫對(duì)芽期山欄稻資源有不同程度的影響。此外，F(xiàn)測(cè)驗(yàn)表明，干旱脅迫對(duì)山欄稻資源的影響程度依次為根芽干重(F值518.249)、發(fā)芽率(F值54.503)、萌發(fā)抗旱指數(shù)(F值47.647)、根長(zhǎng)(F值6.895)、芽長(zhǎng)(F值6.834)。

表2顯示，不同山欄稻資源的芽期抗旱指標(biāo)相對(duì)值變幅不盡相同，萌發(fā)抗旱指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)根長(zhǎng)、相對(duì)芽長(zhǎng)、相對(duì)根芽干重變幅依次為0.428～0.929、0.453～0.913、0.467～1.034、0.362～0.763、0.362～0.912?？傮w來看，L6、L30、L31、L33各指標(biāo)相對(duì)值均較高，抗旱性較強(qiáng)。此外，L55在種子萌發(fā)抗旱指數(shù)和相對(duì)根長(zhǎng)兩個(gè)指標(biāo)方面表現(xiàn)出較好的抗旱性，L9、L10、L15、L17、L19在根長(zhǎng)方面表現(xiàn)出較好抗旱性，L40在芽長(zhǎng)方面表現(xiàn)出較好抗旱性。

2.2 山欄稻資源苗期抗旱性分析

在干旱脅迫下，苗期各指標(biāo)相對(duì)值在山欄稻資源間均存在顯著差異，且值大多小于1(表3)，說明干旱脅迫對(duì)苗期山欄稻資源有不同程度的影響。此外，F(xiàn)測(cè)驗(yàn)表明，影響程度依次為發(fā)根力(F值211.773)、苗高(F值199.488)、反復(fù)干旱存活率(F值10.993)、倒二葉長(zhǎng)(F值1.912)。

干旱脅迫下，山欄稻資源的苗期抗旱指標(biāo)相對(duì)值變幅差異較大，反復(fù)干旱存活率、倒二葉長(zhǎng)、苗高、發(fā)根力的相對(duì)值變幅依次為0.148～0.942、0.693～1.075、0.658～1.023、0.415～1.073?？傮w來看，L6、L26、L30、L31各指標(biāo)相對(duì)值均較高，抗旱性較強(qiáng)。此外，L64在反復(fù)干旱存活率方面表現(xiàn)出較好的抗旱性，L3、L4、L5在倒二葉長(zhǎng)方面表現(xiàn)出較好抗旱性，L33、L40苗高和發(fā)根力表現(xiàn)出較好抗旱性。

表1 20份山欄稻資源信息表

表2 干旱脅迫下山欄稻資源芽期抗旱指標(biāo)相對(duì)值

注：表中同列數(shù)據(jù)后不同字母表示經(jīng)Duncan氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)在P<0.05水平差異顯著。

Note: Different letters within the same index in the table represent significant difference among them atP<0.05.

表3 干旱脅迫下山欄稻資源苗期抗旱指標(biāo)相對(duì)值

注：表中同列數(shù)據(jù)后不同字母表示經(jīng)Duncan氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)在P<0.05水平差異顯著。

Note: Different letters within the same index in the table represent significant difference among them atP<0.05.

2.3 山欄稻資源抗旱性綜合評(píng)價(jià)

以各指標(biāo)相對(duì)值計(jì)算抗旱隸屬函數(shù)值，結(jié)果表明，芽期、苗期抗旱隸屬函數(shù)值在各山欄稻資源中的排序基本一致，僅有個(gè)別資源的芽期隸屬函數(shù)值較低，而苗期為中等(表4)。依據(jù)總抗旱隸屬函數(shù)值，對(duì)20個(gè)山欄稻資源進(jìn)行抗旱性分級(jí)，強(qiáng)抗旱的資源有L6、L30、L31，中抗的有L4、L9、L17、L26、L33、L40、L55、L64，弱抗的是L3、L5、L6、L7、L10、L19，不抗的是L1、L2、L13、L15，這與幼苗萎蔫度表現(xiàn)大致相同。

表4 山欄稻資源抗旱隸屬函數(shù)值及抗旱等級(jí)

2.4 芽期、苗期抗旱性相關(guān)性分析

相關(guān)分析表明，種子萌發(fā)指數(shù)、反復(fù)干旱存活率、芽期隸屬函數(shù)值、苗期隸屬函數(shù)值四者之間均存在極顯著的相關(guān)關(guān)系(表5)，說明種子萌發(fā)指數(shù)、幼苗反復(fù)干旱存活率能夠準(zhǔn)確反映出稻種資源對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)，在大量鑒定時(shí)，可選擇它們作為芽期、苗期抗旱性鑒定標(biāo)準(zhǔn)。此外，苗期、芽期抗旱鑒定結(jié)果呈顯著相關(guān)關(guān)系，表明篩選的抗旱鑒定指標(biāo)可以在一定程度上反映其他生育期的抗旱能力，而抗旱性強(qiáng)的品種具有連續(xù)、穩(wěn)定的抗旱能力。

3 討 論

種子萌發(fā)抗旱指數(shù)是由Bouslama等首先提出，反映了種子在高滲溶液中的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，被廣泛用于小麥、玉米的抗旱性鑒定[12-14]。幼苗反復(fù)干旱存活率是在2003年我國(guó)進(jìn)一步改進(jìn)水稻抗旱性的鑒定方法過程中，以其作為苗期抗旱性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本研究結(jié)果表明，山欄稻資源種子萌發(fā)抗旱指數(shù)和幼苗反復(fù)干旱存活率均與抗旱隸屬函數(shù)值極顯著正相關(guān)，進(jìn)一步證明兩者可分別對(duì)芽期、苗期抗旱性做出可靠評(píng)價(jià)。

表5 種子萌發(fā)抗旱指數(shù)、反復(fù)干旱存活率、隸屬函數(shù)值之間的相關(guān)系數(shù)

注：*、**分別表示經(jīng)相關(guān)分析在P<0.05和P<0.01水平差異顯著。

Note: * and ** represent the significant difference atP<0.05 andP<0.01 by correlation analysis, respectively.

采用不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，資源間的抗旱性排序不同，如以反復(fù)干旱存活率鑒定，L64表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱性，以苗高和發(fā)根力鑒定，L33、L40表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱性，可見，采用單一指標(biāo)進(jìn)行抗旱性評(píng)價(jià)具有片面性，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)選擇多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行抗旱性綜合評(píng)價(jià)，指標(biāo)之間評(píng)判抗旱性的不利作用和有利作用可相互彌補(bǔ)，使鑒定結(jié)果更加客觀，多指標(biāo)鑒定，結(jié)果更接近實(shí)際[15-16]。

抗旱性強(qiáng)的山欄稻資源，其種子的萌發(fā)抗旱指數(shù)和相對(duì)發(fā)芽率高，說明山欄稻種子在高滲溶液中吸收水分且發(fā)芽的能力強(qiáng)，有利于維持細(xì)胞代謝的正常進(jìn)行[17]，進(jìn)一步驗(yàn)證了其適合山坡生長(zhǎng)的特性；根長(zhǎng)和發(fā)根力的相對(duì)值普遍較高(大多在60%以上)，說明其根系的生存能力和復(fù)原抗性能力越好，能較好地適應(yīng)干旱環(huán)境[18-20]；芽長(zhǎng)、根芽干重、倒二葉長(zhǎng)、苗高的相對(duì)值較大，說明其在干旱環(huán)境中，能夠保證足夠的生物量，這是適應(yīng)干旱的機(jī)制之一，其中，倒二葉長(zhǎng)相對(duì)值大多在0.8以上，有的甚至超過1，說明葉片性狀對(duì)干旱具有較強(qiáng)的耐受力。

20份山欄稻資源抗旱性具有顯著差異，這是由于植物抗旱性是一種受多種因素影響的復(fù)雜數(shù)量遺傳性狀[21]，各資源對(duì)干旱的反應(yīng)不一致，這主要由其基因型決定的[22]。根據(jù)抗旱隸屬函數(shù)值分級(jí)，中抗以上的資源11份，占55%，說明山欄稻資源總體抗旱性較強(qiáng)，其中，L6、L30、L31這個(gè)幾個(gè)資源抗旱性最強(qiáng)。本研究篩選到更多抗旱性強(qiáng)的山欄稻資源，進(jìn)行了較好的補(bǔ)充。

4 結(jié) 論

采用不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，資源間的抗旱性排序有所不同；山欄稻資源的抗旱性具有顯著差異；芽期、苗期抗性極顯著正相關(guān)，芽期抗旱性較強(qiáng)的資源有L6、L30、L31、L33，苗期抗旱性較強(qiáng)的資源有L6、L26、L30、L31；采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行抗旱性綜合分級(jí)，結(jié)果顯示山欄稻資源總體抗旱性較強(qiáng)，中抗以上的資源占55%，其中L6、L30、L31幾個(gè)資源具有強(qiáng)抗旱性，建議在季節(jié)性干旱地區(qū)推廣，同時(shí)為抗旱種質(zhì)創(chuàng)新利用提供參考。而L1、L2、L13、L15幾個(gè)資源抗旱性較弱，適合雨水較多的地區(qū)或水田種植。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅良國(guó),任愛勝,王瑞梅,等.我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的水危機(jī)及廣泛開展節(jié)水農(nóng)業(yè)前景初探[J].節(jié)水灌溉，2000,(5):6-9,12.

[2] 黃春燕,王 波.2011年瓊中縣山蘭稻試種情況分析及豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培建議[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2012,(8):199-201.

[3] 鄭成木,黃東益,莫 饒,等.“熱大99W”序列旱稻新品系農(nóng)藝特征與抗旱特性的研究[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2000,21(4):52-58.

[4] 鄭成本,陳 輝,黃東益.海南山欄稻農(nóng)藝特征與抗旱生理特性研究[J].熱帶作物學(xué)報(bào),1997，18(2):85-91．

[5] 劉維俊,徐立新,何美丹,等.干旱脅迫下山欄稻與栽培水稻品種苗期表型性狀及生理差異[J].熱帶生物學(xué)報(bào),2014,5(3):260-264.

[6] 莫 饒,鄭成木.水分脅迫下稻作幼苗酯酶等同工酶的分析[J].熱帶作物學(xué)報(bào),1999,20(4):32-37.

[7] 王賀正,馬 均,李旭毅,等.水稻開花期抗旱性鑒定指標(biāo)的篩選[J].作物學(xué)報(bào),2005,31(11):1485-1489.

[8] 胡運(yùn)高,王 志,黃廷友,等.水稻品種耐旱性鑒定的形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)研究[J].西南科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,21(1):102-108.

[9] 王 毅.水稻抗旱性的主要鑒定指標(biāo)及其抗旱相關(guān)基因的分子生物學(xué)研究進(jìn)展[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,29(2):40-45.

[10] 佟 倩,沈 洋,紀(jì)薇薇,等.硅和磷配合施入對(duì)Cd2+脅迫下水稻幼苗保護(hù)酶活性和脂質(zhì)過氧化的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,22(2):35-38.

[11] 呂鳳山,侯建華.陸稻抗旱性主要指標(biāo)的研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),1994,9(4):7-12.

[12] 李春艷,李 誠(chéng),艾尼瓦爾,等.春性飼草型小黑麥芽期抗旱性鑒定指標(biāo)的確立[J].種子,2009,28(3):68-70.

[13] 孫軍偉,冀天會(huì),楊子光,等.玉米萌芽期抗旱性鑒定研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(3):104-107.

[14] 安永平.水稻抗旱性指標(biāo)篩選及主要抗旱性狀的遺傳分析[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2006.

[15] 馬廷臣,余蓉蓉,陳榮軍,等.PEG-6000模擬干旱對(duì)水稻幼苗期根系的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010,18(6):1206-1211.

[16] 李成業(yè),熊昌明,魏仙君.中國(guó)水稻抗旱研究進(jìn)展[J].作物研究,2006,20(5):426-429,434.

[17] 張燦軍,姚宇卿,王育紅,等.旱稻抗旱性鑒定方法與指標(biāo)研究——Ⅰ鑒定方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2005,23(3):33-36.

[18] 王正功,胡頌平,周清明,等.巴西陸稻IAPAR9抗旱的根系性狀[J].吉首大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,26(3):95-100.

[19] 盧 布,周殿璽.稻抗旱機(jī)理的研究:旱稻水稻根解剖結(jié)構(gòu)比較[J].作物雜志,1994,(2):39.

[20] 景蕊蓮,胡榮海.作物抗旱性的根系研究[J].國(guó)外農(nóng)學(xué):麥類作物,1995,(3):37-39.

[21] 王育紅,呂軍杰,張 潔,等.旱稻抗旱性鑒定方法與指標(biāo)研究——Ⅲ全生育期抗旱性鑒定[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2005,23(4):129-133.

[22] 景蕊蓮.作物抗旱研究的現(xiàn)狀與思考[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,1999,17(2):79-85.